CDMA電力遠程抄表系統應用方案

標簽：電力抄表 CDMA 智能電網(wǎng)

第一部分 系統概述

在電力抄表系統中，很多必須無(wú)人值守的設備或監測點(diǎn)，不適合搭建有線(xiàn)通訊網(wǎng)絡(luò )。若采用光纖或電臺的方式實(shí)現無(wú)線(xiàn)通訊，不僅設備投入耗資巨大，而且不適應移動(dòng)的需要。

隨著(zhù)CDMA移動(dòng)通訊業(yè)務(wù)的產(chǎn)生和全面投入，無(wú)線(xiàn)移動(dòng)數據通訊的應用也越來(lái)越廣泛。高速的數據傳輸和永遠在線(xiàn)特點(diǎn)，配合按流量收費的資費方式，使 CDMA通訊在工業(yè)控制、環(huán)境保護、道路交通、商務(wù)金融、移動(dòng)辦公、零售服務(wù)等行業(yè)中的應用具有無(wú)可比擬的性?xún)r(jià)比優(yōu)勢。采用CDMA無(wú)線(xiàn)通訊網(wǎng)絡(luò )的移動(dòng) IP通訊，既可獨立作為數傳通道，也可作為已經(jīng)架設光纖、數傳電臺等方式的輔助手段。

CDMA電表遠程抄表系統由電度表、帶CDMA通訊終端的采集器和服務(wù)器組成。采集器實(shí)時(shí)采集用戶(hù)的用電數據，通過(guò)CDMA網(wǎng)絡(luò )把數據匯集到服務(wù)器。具有采集數據快速準確，能快速生成用電統計分析，交費單據等特點(diǎn)，與傳統的人工抄表、電話(huà)線(xiàn)抄表相比，極大地提高了效率。

本系統提供豐富的接口，可與電業(yè)系統的MIS系統鏈接或進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)。

抄表軟件系統數據庫為ORACLE數據庫，運行于WIN98/2000/XP、NT的操作系統，易于使用。軟件所能管理的用戶(hù)數量沒(méi)有限制。

第二部分 系統組成

本系統由帶系統軟件的主站、帶CDMADTU傳輸終端的采集器、電度表組成。手持終端是本系統的補充，在系統出現意外時(shí)進(jìn)行人工抄表。

主站：運行集中抄表系統的計算機(服務(wù)器或PC機)稱(chēng)為主站，主站通過(guò)CDMA網(wǎng)絡(luò )與采集器相連。主站要配置一個(gè)固定的IP地址和互聯(lián)網(wǎng)出口。

帶CDMA模塊的采集器：收集電表數據傳送到數據中心，它連接主站和電度表。

電度表：計量并顯示用戶(hù)的用電情況，將用電信息通過(guò)采集器傳輸到CDMA傳輸終端。

這三個(gè)主要的組成部份是相互關(guān)聯(lián)的主從關(guān)系。

2.1大集團用戶(hù)抄表系統

1、電表

A)三相有功無(wú)功多功能表，有功0.5級、無(wú)功2級，具有RS-485通訊接口，電力部DL/T645通訊規約?；蛘呤褂茫築)三相有功復費率表，有功1級，具有RS-485通訊接口，電力部DL/T645通訊規約。

實(shí)現電能量(有功、無(wú)功)的計量和功率因數、電壓、電流、頻率等參數的測量。

2、帶CDMA功能的采集器(內置CDMADTU)：

(1)帶一個(gè)與電能表通訊的RS-485接口，一個(gè)與主站系統通信的CDMA接口，三個(gè)用于報警監測的開(kāi)關(guān)量輸入口和三個(gè)用于遠程控制的模擬量輸出口。

(2)支持部標通信規約

(3)停電數據保護

(4)控制輸出(用于遠程控制拉閘或其他功能)

(5)帶后備電源，停電后仍可抄表

3、系統功能

(1)設置電能表的參數，讀取各種計量和管理數據;

(2)抄表數據的統計、查詢(xún)、備份、報表、圖表生成;

(3)廠(chǎng)站管理;

(4)自動(dòng)抄表、定時(shí)上報、實(shí)時(shí)查詢(xún)等;

(5)掉電數據保存;

(6)瞬時(shí)量數據的綜合處理;

(7)系統數據備份、存檔和向外輸出數據;

(8)歷史數據事件記錄功能;

(9)實(shí)時(shí)報警;

(10)根據線(xiàn)路上的表計關(guān)系計算線(xiàn)路損耗;

(11)可提供多路模擬量、開(kāi)關(guān)量輸入，實(shí)現開(kāi)箱告警、停電告警、逆相告警、超溫告警、過(guò)壓告警、過(guò)流告警、過(guò)載告警、傾斜或移動(dòng)報警等其他功能;

(12)遠程控制斷電功能;

(13)采集的參數豐富，如：

◆當前、上月、正向有功、反向有功、無(wú)功四象限的總及尖、峰、平、谷四費率電量;

◆正向、反向、有功、無(wú)功的最大需量及最大需量發(fā)生時(shí)間;

◆有功功率、無(wú)功功率、三相電壓、三相電流、功率因數;

◆感想失壓累計次數、失壓累計時(shí)間、集抄器停電起止時(shí)間等;

◆單位時(shí)間負荷曲線(xiàn)、三相電流曲線(xiàn)、三相電壓曲線(xiàn)、有功功率曲線(xiàn)、無(wú)功功率曲線(xiàn)、功率因數曲線(xiàn)。

4、技術(shù)指標：

(1)系統容量：

采集器容量：最多接255塊電表;

系統容量：原則上不受限制每表一號，實(shí)際可根據需要和主站電腦的容量確定;

(2)通信距離：

采集器與電表：采用RS-485接口及屏蔽雙絞線(xiàn)，距離≤500m。主站與采集器：采用CDMA網(wǎng)絡(luò )作為通信介質(zhì)，距離不受限制;

(3)通信成功率：

主站與采集器之間，采用基于可靠連接的TCP/IP協(xié)議，通信成功率為100%;

(4)完全符合IEC1107標準及國電公司DL/T645《多功能電能表通訊規約》;

(5)工作電源：交流220V±20%，50Hz;

(6)通信速率：1200bps～33.6kbps;

(7)采集器功耗：≤1.5W

(8)工作環(huán)境條件：溫度：-10℃～50℃，相對濕度：≤90%;

(9)耐壓強度：2KV;絕緣電阻：2M歐姆;

(10)電表數據抄收率、可靠性和讀數準確率達到100%。

2.2系統軟件

CDMA自動(dòng)抄表系統的核心部分是系統軟件，它遵循DL/T645部標通訊規約，并有擴展性。

抄表軟件系統數據庫為ORACLE數據庫，運行于WIN98/2000/XP、NT的操作系統，易于使用。軟件所能管理的用戶(hù)數量沒(méi)有限制。

系統的功能與特點(diǎn)有：

(一)安全可靠：安全性由三方面構成：第一，ORACLE數據庫是大型的、多用戶(hù)的數據庫，它的安全性高，允許多用戶(hù)同時(shí)使用同一數據庫而不會(huì )破壞完整性，用它來(lái)做抄表系統的數據引擎可以保證數據的安全;第二，系統對用戶(hù)實(shí)現分級授權管理功能，通過(guò)檢查使用者的名字和授權密碼，賦予使用者相應的操作權，借鑒銀行系統的密碼管理模式限制無(wú)關(guān)人員改變數據庫和硬件設置。第三，防火墻功能及完善的數據備份功能，防備系統受到人為的惡意攻擊，數據備份功能確保在硬件系統故障時(shí)，也能隨時(shí)在新的硬件設備上數據無(wú)丟失地啟動(dòng)抄表系統。

(二)完善的系統日志：系統日志記錄了進(jìn)入系統，離開(kāi)系統，收費，設置硬件，改變運行參數操作等及操作者，操作時(shí)間，凡是改變數據庫的操作都被記錄下來(lái)。

(三)抄表速度快：抄表快、數據準確，抄表時(shí)PC機只讀采集器的數據，數據傳輸采用1200波特率，傳輸速度快，并對每個(gè)數據塊都有效驗碼，保證了傳輸的準確性。

(四)廣播對時(shí)功能：該功能使得系統中的所有電能表的時(shí)間基準與PC機保持一致，對時(shí)成功后，由電池供電的電能表內部時(shí)鐘，不再需要PC機的干預。因此，只要保證在對時(shí)時(shí)刻，PC機的時(shí)間是正確的，以后在運行的過(guò)程中，改變PC機的時(shí)鐘并不會(huì )影響電能表的時(shí)間。

(五)自動(dòng)抄表功能：按照設置的抄表開(kāi)始時(shí)間和抄表間隔，到預定的抄表時(shí)刻，系統便會(huì )依次撥號去抄采集器或電表內的數據。對于抄不上數據，系統會(huì )自動(dòng)補抄或人工發(fā)命令補抄。

(六)電量?jì)鼋Y功能：可以方便地定義總表，安裝和刪除總表，給總表分配分表。通過(guò)安裝適當的總表，結合抄凍結數據功能，就可得某一特定的時(shí)刻的總表讀數，各分表的讀數(由此得到讀數和)，就可以計算出某部分電路的電能損耗，為確定電費提供依據。

(七)電費管理功能：收電費前，統一抄錄一次電費數據。當確保數據庫內的數據反映最近的電表讀數后，利用程序中的功能自動(dòng)計算出當月用電量和電費。交納電費時(shí)，只需輸入用戶(hù)號，當月用電量和電費由程序填寫(xiě)。每筆電費都有詳細記錄，便于對帳。

(八)設備管理功能，如告警：開(kāi)箱告警、停電告警、逆相告警、超溫告警、過(guò)載告警、傾斜或移動(dòng)報警等;控制：對欠費用戶(hù)進(jìn)行拉閘等。并提供停電數據保護功能，在停電48--72小時(shí)內仍可抄表和監控。本系統結合聯(lián)通公司的短信平臺，在告警時(shí)，可根據具體內容發(fā)短信給相關(guān)的管理人員。

本系統適應范圍廣泛，單相版的軟件可用于小區管理，網(wǎng)絡(luò )版的軟件可用于供電公司實(shí)現一座城市或地區的用電管理。

第三部分 系統安全

在系統安全方面，本公司除了采用大型、多用戶(hù)的ORACLE數據庫、系統對用戶(hù)實(shí)現分級授權管理和提供防火墻功能及完善的數據備份功能外，對CDMA網(wǎng)絡(luò )無(wú)線(xiàn)數據監控中心還提供了安全技術(shù)解決方案，以確保數據安全可靠。

3.1IP過(guò)濾技術(shù)

由于監控中心服務(wù)于CDMA子網(wǎng)用戶(hù)，所有訪(fǎng)問(wèn)客戶(hù)的IP必為CDMA子網(wǎng)內的IP，即所有的用戶(hù)必須通過(guò)VPDN才可能訪(fǎng)問(wèn)該服務(wù)器。因此，我們在系統中采用了IP過(guò)濾技術(shù)，對所有接受的數據包進(jìn)行過(guò)濾，拋棄掉所有的非法IP數據報。這一過(guò)程就好像將系統置身于CMNET的防火墻保護之下，所有的非法用戶(hù)只有先穿過(guò)了VPDN的安全防護才有可能訪(fǎng)問(wèn)到本系統，但對于安全措施非常強大的VPDN網(wǎng)絡(luò )來(lái)說(shuō)，這將是非常的困難。

3.2身分授權和密碼認證體系

采用IP過(guò)濾技術(shù)盡管可以防止一些非VPDN網(wǎng)段用戶(hù)的侵襲，但由于系統處于CDMA子網(wǎng)以外，IP過(guò)濾只能起到簡(jiǎn)單的安全防護，對于那些利用IP偽裝技術(shù)的非法用戶(hù)則無(wú)法識別。

由于該系統是專(zhuān)業(yè)化的服務(wù)系統，訪(fǎng)問(wèn)客戶(hù)是預先確定的，利用這一特點(diǎn)，我們在系統中采用了用戶(hù)ID和密碼驗證技術(shù)，系統中存儲了有所客戶(hù)端的MAC地址以及密碼，對通過(guò)了IP過(guò)濾的數據包，再驗證其ID號和密碼。對于該系統以外的非法用戶(hù)，獲取合法的MAC地址和密碼將十分困難，所以這一步極大可能地增加了系統的安全性。

3.3數據安全加密通道

系統采用標準的SSL數據安全通訊協(xié)議在客戶(hù)端和服務(wù)器端建立加密數據通道，保證私有數據傳輸的安全性;系統在應用層植入高可靠性的加密算法，使得數據在任何網(wǎng)絡(luò )出錯時(shí)都可以得到保證的高可靠性;采用MD5算法產(chǎn)生“報文摘要”已實(shí)現對所有發(fā)送報文的數字簽名，保證了數據傳輸過(guò)程中的完整性，防止數據被篡改。

3.4訪(fǎng)問(wèn)過(guò)程跟蹤

系統對所有的訪(fǎng)問(wèn)過(guò)程進(jìn)行日志記錄，包括用戶(hù)身份、IP、時(shí)間、數字簽名、操作事項等信息，向系統管理人員提供了詳細、完整、有效的操作證明。

第四部分 方案配置

軟件配置：采集服務(wù)(組態(tài)軟件2次開(kāi)發(fā))

硬件配置：CDMADTU數傳模塊、電能表(支持接口)

操作系統：WIN2000/2003/XP、NT的操作系統

服務(wù)器配置：根據實(shí)際系統需求配備。

網(wǎng)絡(luò )環(huán)境：服務(wù)器群組10/100M本地以太網(wǎng)(建議自組網(wǎng))

遠程異地服務(wù)需要接入Internet.

CDMA網(wǎng)絡(luò )(建議任何模式下都建立APN，避免接入公網(wǎng))

工作站網(wǎng)絡(luò )，視實(shí)際系統需求，可利用原有網(wǎng)絡(luò )，或者接入服務(wù)器群組網(wǎng);遠程工作站需要接入Internet.