基于綜合集成技術(shù)的電能質(zhì)量評價系統(tǒng)開發(fā)

巨克玲，應(yīng)永剛，馬趙云

（1.國網(wǎng)青海省電力公司西寧供電公司，青海 西寧 810000；2.北京一同宇科技發(fā)展有限公司，北京 100000）

基于綜合集成技術(shù)的電能質(zhì)量評價系統(tǒng)開發(fā)

巨克玲1，應(yīng)永剛2，馬趙云2

（1.國網(wǎng)青海省電力公司西寧供電公司，青海 西寧 810000；2.北京一同宇科技發(fā)展有限公司，北京 100000）

電能質(zhì)量評價是衡量供電質(zhì)量的一個標(biāo)尺，國家也頒布了響應(yīng)的評價指標(biāo)，但沒有一個統(tǒng)一的評價方法，不同的評價方法的評價結(jié)果不盡相同，導(dǎo)致很難判斷結(jié)果的可用性?；诖耍疚奶岢龌诮M件技術(shù)、Web Service技術(shù)和SOA架構(gòu)，將電能質(zhì)量評價指標(biāo)體系、評價模型及相關(guān)數(shù)據(jù)組件化，建立組件庫并發(fā)布為Web服務(wù)，基于綜合集成平臺，動態(tài)搭建電能質(zhì)量評價系統(tǒng)，根據(jù)不同的要求改變評價指標(biāo)和評價方法，實(shí)現(xiàn)動態(tài)評價，從而應(yīng)對電能質(zhì)量評價過程中的不確定性。

電能質(zhì)量；評價方法；系統(tǒng)開發(fā)

電能是當(dāng)代的主要能源之一，在各行各業(yè)中都會用到電能，電能質(zhì)量的好壞直接關(guān)系到國民經(jīng)濟(jì)的總體效益。在電力市場環(huán)境下，供電表現(xiàn)為一種商業(yè)服務(wù)行為。電能作為一種商品，同其它商品一樣，具有質(zhì)量屬性。供電質(zhì)量不同，成本就不同，因而供電價格應(yīng)能夠體現(xiàn)供電質(zhì)量狀況，才能適應(yīng)市場要求。隨著我國電力市場改革逐步推進(jìn)，電能商品必然要求做到按質(zhì)定價、優(yōu)質(zhì)優(yōu)價。因此必須建立一套全面和公正的電能質(zhì)量綜合評價體系和評價方法，對電能質(zhì)量進(jìn)行科學(xué)的評價。

目前，電能質(zhì)量評價方面的研究已經(jīng)非常豐富，學(xué)者主要從兩個方面開展研究，一是從能質(zhì)量評價的指標(biāo)體系，二是從電能質(zhì)量的評價方法。

1 電能質(zhì)量評價指標(biāo)體系

從20世紀(jì)80年代起，國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局（原國家標(biāo)準(zhǔn)局）將制定國家電能質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)制定為重點(diǎn)項(xiàng)目，至2003年底，已頒布了6個標(biāo)準(zhǔn)，即《電能質(zhì)量供電電壓允許偏差》（GB12325-90）、《電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波》（GB/T14529-93）、《電能質(zhì)量電壓波動和閃變》（GB12326-2000）、《電能質(zhì)量三相電壓允許不平衡度》（GB/T15543-1995）、《電能質(zhì)量電力系統(tǒng)頻率允許偏差》（GB/T15945-1995）和《電能質(zhì)量暫時過電壓和瞬態(tài)過電壓》（GB/T18481-2001）。在實(shí)際電能質(zhì)量評價時，以國家標(biāo)準(zhǔn)為前提的條件下，部分學(xué)者提出增加相關(guān)指標(biāo)，如電壓暫降近年來備受關(guān)注，建議將該指標(biāo)納入評價指標(biāo)中［1］。而另外有些學(xué)者認(rèn)為，電力系統(tǒng)是一個多結(jié)構(gòu)體系，應(yīng)對電能質(zhì)量進(jìn)行全局性和整體性的評價［2］。綜合評價可以從技術(shù)性指標(biāo)和服務(wù)性指標(biāo)兩個方面對電能質(zhì)量進(jìn)行評定［3～4］，技術(shù)性指標(biāo)，主要包括電壓質(zhì)量、頻率質(zhì)量和供電可能性，服務(wù)性指標(biāo)主要包括需求側(cè)服務(wù)。

2 電能質(zhì)量評價方法

由于電能指標(biāo)評價指標(biāo)體系比較固定，又有國家規(guī)范。因此，大量的研究主要的側(cè)重于對評價方法的研究。目前，基本上能用的評價方法幾乎都應(yīng)用于電能質(zhì)量評價，從方法的角度進(jìn)行歸類，主要可以分為模糊評價法［5～8］、決策理論方法［9～10］、智能評價方法［11～13］、組合評價方法［14～15］。模糊評價法在評價時受到主觀因素影響較大，不同的決策群體會導(dǎo)致完全不同的評價結(jié)果；智能化評價法相當(dāng)于一個黑箱模型，完全自主決定評價結(jié)果，但需要大量的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行建模，前期數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和數(shù)量決定評價結(jié)果的優(yōu)劣；組合評價法是對各種評價方法的組合，雖然能從一定程度上對各種方法的劣勢進(jìn)行平衡，但隨機(jī)性也非常大，評價結(jié)果不穩(wěn)定。

通過上述問題可知，不同的評價方法有不同的適用性，各有優(yōu)缺點(diǎn)，且一種評價方法也不是一直都適用，可能在不同的時期適用不同的評價方法，要求評價方法具有適應(yīng)性。評價方法本身是一種模型，自身基本難以改變，如果通過改變不同的評價模型來適應(yīng)評價對象的變化，則可以實(shí)現(xiàn)這種適應(yīng)?；诖?，本文提出電能質(zhì)量的動態(tài)評價方法，基于綜合集成技術(shù)，建立模型評價的指標(biāo)組件庫、模型組件庫，通過集成平臺，實(shí)現(xiàn)電能質(zhì)量評價系統(tǒng)的動態(tài)搭建，將傳統(tǒng)的“死”評價變?yōu)椤盎睢痹u價，使電能質(zhì)量評價具有適應(yīng)性。

3 電能質(zhì)量評價指標(biāo)及模型庫建立

3.1 指標(biāo)庫建立

電能評價指標(biāo)都是采用國家標(biāo)準(zhǔn)，目前不同的學(xué)者采用不同的分類方式將指標(biāo)進(jìn)行歸類評價，本文參考大多數(shù)學(xué)者采用的分類方式建立指標(biāo)庫，如圖1所示。

圖1 電能質(zhì)量評價指標(biāo)庫

指標(biāo)庫中每種指標(biāo)的具體計算方法和含義可以參照國家頒布的標(biāo)準(zhǔn)。

3.2 模型庫建立

電能質(zhì)量評價模型非常多，要實(shí)現(xiàn)所有模型幾乎不可能，但模型庫建立的基本原則是收納盡可能多的模型，以方便后期動態(tài)評價的實(shí)現(xiàn)。為此，本文將目前最常用的模型及其改進(jìn)模型作為模型庫，后期有新的模型，可以隨時加入到模型庫，模型庫現(xiàn)有模型如表1所示。

表1 電能質(zhì)量評價模型庫

4 基于綜合集成技術(shù)的評價系統(tǒng)搭建

綜合集成技術(shù)是著名科學(xué)家錢學(xué)森提出來的，本文根據(jù)該技術(shù)的理論，對該技術(shù)進(jìn)行了部分功能實(shí)現(xiàn)。本文的集成技術(shù)主要包括組件技術(shù)、Web Service技術(shù)和面向服務(wù)的結(jié)構(gòu)體系（SOA）、知識圖、綜合集成平臺?；诰C合集成技術(shù)的評價系統(tǒng)搭建架構(gòu)如圖2所示。

圖2 基于綜合集成技術(shù)的電能質(zhì)量評價系統(tǒng)搭建架構(gòu)

基于綜合集成集成技術(shù)的主要實(shí)施方法是，建立電能質(zhì)量評價的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫，主要包括在線數(shù)據(jù)、離線數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)等，建立電能質(zhì)量評價的指標(biāo)庫和方法庫，然后采用組件技術(shù)、Web Service技術(shù)和SOA架構(gòu)對電能質(zhì)量評價的數(shù)據(jù)、指標(biāo)和方法進(jìn)行封裝，并分類形成組件庫，最后在綜合集成平臺之上繪制業(yè)務(wù)流程知識圖，將組件庫對應(yīng)的組件添加至知識圖，搭建成電能質(zhì)量評價系統(tǒng)。

4.1 組件技術(shù)

組件（Component）也稱為構(gòu)件，是隨著人們尋求解決“軟件危機(jī)”的途徑，提高軟件的重用性而提出的，其思想是將軟件按一定的標(biāo)準(zhǔn)封裝成組件，對外提供一組訪問接口。

組件必須具備以下的特征：復(fù)用、封裝、組裝、定制、自治性、粗粒度、集成和契約性接口。組件的這些特征，使得組件技術(shù)在應(yīng)用開發(fā)方法具有以下特點(diǎn)：（1）軟件重用和高度的互操作性；（2）實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)透明；（3）接口的可靠性；（4）良好的可擴(kuò)展性；（5）實(shí)現(xiàn)不同廠商的軟件間的真正的互操作；（6）即插即用；（7）組件與開發(fā)工具語言無關(guān)。

4.2 Web Service技術(shù)

Web Service是一種組件技術(shù)，對其自身功能采用Web服務(wù)描述語言進(jìn)行描述，同時采用XML格式對數(shù)據(jù)進(jìn)行封裝。Web服務(wù)與平臺無關(guān)，無論何種語言，只要指定接口，就能通過SOAP協(xié)議進(jìn)行調(diào)用和訪問。

4.3模型庫建立

面向服務(wù)的體系結(jié)構(gòu)（SOA）是一個組件模型，其將應(yīng)用程序的不同功能單元通過接口和契約聯(lián)系起來。

4.4 綜合集成平臺

綜合集成平臺是應(yīng)用系統(tǒng)間的橋梁，是應(yīng)用系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫之間的紐帶，構(gòu)建支撐平臺的目的就是能夠滿足電能質(zhì)量評價業(yè)務(wù)的需求，能夠使電能質(zhì)量評價系統(tǒng)具有靈活性、適應(yīng)性，以應(yīng)對外界條件的隨機(jī)性和不確定性，同時能使得系統(tǒng)具有可操作和適應(yīng)動態(tài)變化的能力。因此，平臺在設(shè)計和實(shí)現(xiàn)時應(yīng)滿足下列基本要求：（1）資源整合；（2）提供開發(fā)環(huán)境；（3）基于松耦合的信息共享；（4）可伸縮的配置；（5）個性化的服務(wù)；（6）方便重構(gòu)和擴(kuò)展；（7）提高應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)效率。

采用SOA、SaaS、PaaS等面向服務(wù)的信息化整合技術(shù)，對信息服務(wù)、決策服務(wù)實(shí)施有機(jī)集成，在計算服務(wù)的支持下建設(shè)一個綜合集平臺，為整個信息化系統(tǒng)提供一體化的服務(wù)模型和操作接口，并且實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程及分布式的服務(wù)框架，為多方面、多層次的決策與管理操作提供便捷途徑。綜合集成平臺的技術(shù)模型如圖3所示。

圖3 綜合集成平臺技術(shù)模型

4.5 基于綜合集成平臺的系統(tǒng)搭建

在綜合集成平臺之上搭建電能質(zhì)量評價系統(tǒng)主要分為3個步驟：

1）業(yè)務(wù)流程知識圖繪制。構(gòu)建業(yè)務(wù)系統(tǒng)首先必須熟悉業(yè)務(wù)的基本流程，基于綜合集成平臺，采用知識圖的方式繪制業(yè)務(wù)流程非常簡單，繪制過程如圖4所示。

圖4 知識圖繪制過程

繪制業(yè)務(wù)流程知識圖之前，首先建立知識包，如圖4所示（左上角）。知識包建立后，進(jìn)入知識圖繪制界面，如圖4所示（右上角），工具條有大量關(guān)于知識圖繪制的工具。點(diǎn)擊工具條中的方框形狀，在空白界面再次點(diǎn)擊后即可得同樣的方框，每個方框可以看作一個節(jié)點(diǎn)，雙擊可實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)的命名，如圖4（左下角）所示。節(jié)點(diǎn)繪制后，按照流程方式將節(jié)點(diǎn)連接，業(yè)務(wù)流程知識圖即繪制完成，如圖4（右上角）所示。

2）業(yè)務(wù)組件的定制。業(yè)務(wù)組件的定制主要分為以下幾個步驟：

Step1：選擇業(yè)務(wù)組件定制，進(jìn)入業(yè)務(wù)組件庫。

Step2：業(yè)務(wù)組件庫按照組件的基本類型，將組件庫劃分多個子組件庫，選擇需要的組件庫，如選擇電能指標(biāo)評價方法組件庫，然后進(jìn)入下一步。

Step3：從組件庫中選擇需要的組件。

Step4：點(diǎn)擊“構(gòu)造XML”按鈕，可彈出相應(yīng)的基本測站信息框，從中選擇需要的測站，如選擇咸陽站，再點(diǎn)擊“確定”按鈕即可。

Step5：根據(jù)前幾步選擇的信息，以XML形式構(gòu)造選擇信息代碼。

Step6：點(diǎn)擊“測試”按鈕，可對已經(jīng)選擇的信息進(jìn)行測試。

Step7：進(jìn)入下一步，輸入組件名稱并確認(rèn)后，一個組件即定制完成，組件以.info的格式保存。

3）系統(tǒng)搭建。將組件添加至知識圖中的每個組件中，然后點(diǎn)擊每個組件進(jìn)行測試，完全測試成功，說明系統(tǒng)已經(jīng)搭建成功，可以實(shí)現(xiàn)應(yīng)用。

5 應(yīng)用實(shí)例

基于綜合集成平臺，本文構(gòu)建了電能質(zhì)量評價系統(tǒng)，對指標(biāo)庫中的8個指標(biāo)采用模糊評價方法進(jìn)行了評價，結(jié)果如圖6所示。

圖6 電能質(zhì)量評價系統(tǒng)

圖中每個節(jié)點(diǎn)代表一個組件，連接線代表數(shù)據(jù)流，通過點(diǎn)擊組件即可進(jìn)行運(yùn)算，通過改變連線，就可以改變模型或者指標(biāo)，能夠適應(yīng)電能質(zhì)量評價多變的要求，也能實(shí)現(xiàn)不同模型評價的要求，且系統(tǒng)具有可移植性和可擴(kuò)展性，減少系統(tǒng)的重復(fù)性開發(fā)。

6 結(jié)語

本文以目前電能質(zhì)量評價方面存在的問題為出發(fā)點(diǎn)，通過建立電能質(zhì)量評價的數(shù)據(jù)庫、評價指標(biāo)庫和評價模型庫，采用組件技術(shù)、Web Service和面向服務(wù)的體系架構(gòu)SOA對數(shù)據(jù)、評價指標(biāo)和模型進(jìn)行封裝，形成數(shù)據(jù)組件庫、指標(biāo)組件庫和模型組件庫，基于綜合集成平臺，繪制業(yè)務(wù)流程，定制組件，構(gòu)建電能質(zhì)量評價系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)電能質(zhì)量評價。評價系統(tǒng)具有可移植性、可擴(kuò)展性、可復(fù)制性、模塊化應(yīng)用及易維護(hù)性等優(yōu)勢，為解決不同評價模型評價結(jié)果不一致的問題提供了一條解決方式。

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