В условиях реформы российской электроэнергетики всё более значимым становятся методы автоматизированного определения объёма потребляемой энергии конечными потребителями на розничных рынках электроэнергии. В последние два десятилетия службы электроснабжения претерпели значительное реформирования во всем мире. Старые монополистические рынки электроэнергии заменяются нерегулируемыми рынками электроэнергии, которые открыты для конкуренции. Влияния различных сил и обстоятельств привели рынок электроэнергии к отмене государственного регулирования в различных странах. [2]
Постановление Правительства РФ от 4 мая 2012 г. № 442 определило основные положения функционирования розничных рынков электрической энергии [5] в целях совершенствования механизмов ценообразования, установило новые требования к методам ценообразования и к нормам раскрытия информации субъектами оптового и розничных рынков. Реализация постановлений Правительства включает в себя создание новых научно обоснованных технологий сбора и передачи соответствующей информации, и новых концепций расчётов стоимости вырабатываемой и потребляемой электроэнергии, и создания на основе этих концепций новых автоматизированных систем.
Использование автоматизированных систем в электроэнергетике необходимо для решения задач нахождения энергетических балансов и осуществления биллинга электроэнергии. Биллинг (от англ. bill - счёт) — процесс определения стоимости услуг, реализующий функции установления размера тарифных ставок, определения тарификационных признаков объекта счетооблажения, персонифицированного выставления счетов за пользования тарификационными услугами [4]. При измерении объёмов энергопотребления в информационную систему энергосбытового или энергосетевого предприятия попадает большое количество информации, которая требует обработки, агрегации и хранения. Для систематизации информационной структуры данных в автоматизированных системах удобно использовать фреймовую концепцию представления знаний, идея которой состоит в концентрации всех знаний о некотором классе объектов в единой структуре данных, что позволяет связать декларативные и процедурные знания о рассматриваемом объекте. [3] Этими объектами могут быть приборы учёта, точки на линии электропередачи, где они установлены, реальные объекты электроснабжения, а также договоры, документы, действия по изменению электрических схем и пр.
Фреймовая концепция построения информационной структуры данных решает задачу структуризации информационной структуры данных об энергопотреблении в виде «фреймов», различающихся по своему функциональному назначению. Для хранения и обработки информации об энергопотреблении, с целью биллинга, можно определить различные слоты теории фреймов [3]:
- слоты-идентификаторы (имя объекта) — специальные слоты, по которым идентифицируется фрейм (имеется у каждого фрейма);
- слоты-значения (поля объекта) — содержат заданные (константные) значения (например, учётные или расчётные показатели). Эти слоты могут так же играть роль формальных параметров подпрограмм, прикрепленных к фрейму;
- слоты-подпрограммы (методы объекта) — реализуют расчетные алгоритмы, используя в качестве входных значений слоты-значения своего фрейма или фрейма, связанного с ним;
- слоты-ссылки (в совокупности определяют структуру фреймовой сети (подобно связям в таблицах БД или наследования в ООП) — хранят ссылки на другие фреймы информационной структуры.
Наполняемость фреймов слотами различна (различно количество слотов и их функциональное назначение) и устанавливается на этапе проектирования информационной структуры. Такое представлении связей о знаниях предметной области позволяет чётко определять объекты, которые должны существовать в объектно-ориентированной платформе автоматизированной системы. Построение информационной системы во фреймовой концепции решает также задачу формирования организационной модели и расчётной модели измерений реализуемой электроэнергии. Организационная модель измерений электроэнергии – это модель, описывающая (или отражающая в информационной системе) иерархию элементов электрической сети и правила учёта объёмов перетока и потребления электроэнергии. Задачей организационной модели измерений является формирование корректных учётных показателей. Измерения — первичная функция программно- аппаратного комплекса, предназначенного для биллинга электроэнергии и ключевая концепция многомерных баз данных. Многомерное моделирование предусматривает использование измерений для предоставления максимально возможного контекста для измеряемых фактов[1].
На современном этапе развития техники и технологий важной частью процесса измерений стал сбор данных об измерениях в соответствующие иерархии. Сбор данных об объёмах потребляемой электроэнергии в разных разрезах на современном этапе превратилось из задачи типичного сбора данных со счётчиков электроэнергии в методологию автоматического удалённого, распределённого во времени и в пространстве опроса приборов учёта. Такого рода сбор данных, как правило, производится специализированными системами коммерческого учёта, выполняющими измерительные задачи, где на нижнем уровне собирается база данных о показаниях приборов учёта, а на верхнем происходит их агрегация и разложение в иерархию, соответствующую учётным схемам электроснабжения, выполняя учётные задачи автоматизированной системы. Следовательно, при создании и функционировании системы коммерческого учёта электрической энергии необходимо различать постановку и решение учётных и измерительных задач. Причём результаты решения учётной задачи служат основными условиями измерительной задачи [4].
Производство измерений в разрезах различных сущностей предметной области позволяет построить расчётную модель измерений. Расчётная модель измерений электроэнергии — это модель, описывающая (или отражающая в информационной системе) правила и методы обработки информации об объёмах ценах и стоимости закупаемой и реализуемой электроэнергии. Задачей расчётной модели измерений является формирование корректных расчётных показателей. Таким образом, в биллинговых информационных системах знания об организационной и расчётной моделях измерений можно представить в виде наборов учётных и расчётных показателей. Учётные показатели во фреймовой концепции — это слоты-значения (поля объекта), которые содержат заданные значения или слоты-ссылки, которые в совокупности определяют структуру фреймовой сети. Учётные показатели формируются в базах данных автоматизированных систем при осуществлении ими их учётных функций и могут являться ссылками (точками входа) на другие фреймы информационной структуры.
Расчётные показатели — это различные показатели, сформированные в автоматизированной системе в результате расчётных функций. Имея набор измеренных, рассчитанных и связанных между собой учётных и расчётных показателей, биллинговая информационная система формирует расчётную модель, согласно которой производятся измерения электроэнергии и хранение данных в информационных системах. Такого рода данные хранятся в соответствующих базах данных или в специализированных регистрах и управляются комплексами приложений или автоматизированными информационными системами. В автоматизированных системах энергетических предприятий хранятся данные, характеризующие качественные и количественные показатели различных категорий. Эти показатели можно условно разделить на две основные группы:
- Показатели технического характера, к которым относятся данные, формируемые приборами и информационными системами, на основании технических регламентов;
- Показатели экономического характера, к которым относятся данные, формируемыми первичными документами, на основании административных политик и регламентов.
Данные должны храниться в информационной системе в виде значений элементов базы данных, виде значений регистров, виде объектов и их атрибутов. Данные попадают в базу данных ручным, автоматическим или расчётным способом. При вводе данных в информационную систему должно быть соблюдено два принципа регистрации данных:
- Если событие произошло и задокументировано вне предприятия, то оно не должно порождать бизнес-процесса без отражения этих данных технического или финансового характера в биллинговой информационной системе сбытового предприятия;
- Событие на предприятии должно происходить на основании электронного документа, сформированного в информационной системе предприятия.
Электронный документ — это фрейм, выраженный в различных формах представления, собирающий информацию о событие в бизнес-процессе и выполняющий учётные функции в программе или информационной системе. Учётные функции программы обеспечивают аналитический, синтетический и статистический учёт данных, которые используются в финансовом, управленческом и бухгалтерском учёте. Учётные показатели — это количественные величины, которые требуется хранить в базе данных информационной системы, для проведения расчётов или анализа данных. Эти данные снимаются с приборов учёта электроэнергии, вводятся вручную, загружаются из внешних систем, реже — находятся расчётным путём. В общем случае, учётными показателями можно назвать значения функций с определённым набором аргументов, которые в дальнейшем участвуют в каких-либо расчётах или используются в отчётах информационной системы. С помощью учётных показателей реализуются учётные функции специализированного программного обеспечения. Учётные функции — это набор функциональных возможностей программы по вводу, хранению, агрегации и выводу различного рода данных, с помощью которых можно формировать документы, строить аналитические отчёты, выполнять расчёты.
Основной функцией биллинговых информационных систем является расчёт различных величин благодаря своим расчётным функциям. Расчётные функции программы — это набор функциональных возможностей информационной системы по получению различных данных, которые формируются расчётным путём на основании информации, хранящейся в базе данных (полученные в результате выполнения учётных функций), на основании учётных показателей, запрашиваемых из внешних информационных систем, или на основании рассчитываемых расчётных показателей
Расчётные показатели — это различные показатели, сформированные в автоматизированной системе в результате расчётных функций. Расчётные показатели — это элементы расчётной модели измерений. Каждый слот фрейма является либо учётным, либо расчётным показателем информационной системы, которые участвуют в построении организационной модели, в соответствии с которой измеряется реализуемая электроэнергия и определяется структура базы данных, хранящая данные об энергопотреблении. Расчётные функции автоматизированных систем в электроэнергетике осуществляются на основании сформированных организационной и расчетной моделей измерений. Определение учётных и расчётных показателей позволяет чётко разделить учётные и расчётные функции информационных систем, определить сущности предметной области, которые должны стать объектами информационной системы и позволяет корректно сформировать технические задачи на разработку биллинговых информационных систем.
Используемая литература:
- Kimball R. The Data Warehouse Toolkit: Practical Techniques for Building Dimensional Data Warehouses (Практические приёмы построения хранилищ данных), John Wiley & Sons, New York, 1996;
- Stamtsis G. Power transmission cost calculation in deregulated electricity market. German Academic Exchange Service 2003 г.;
- Минский М. Фреймы для представления знаний. М.: Мир, 1979.;
- Осика Л. К. Операторы коммерческого учёта на рынках электроэнергии. Технология организации деятельности — М: Н– ЭНАС, 2007. — 192 с. — (Рынок электроэнергии);
- Правительство РФ. Постановление № 442 от 4 мая 2012 г. «Основные положения функционирования розничных рынков электрической энергии».
И. Н. Фомин,
директор компании «EnergoKB Group»
