電能質(zhì)量分析儀自動校準(zhǔn)現(xiàn)狀與一種方法研究

曹欣

摘 要：分析電能質(zhì)量分析儀自動校準(zhǔn)現(xiàn)狀，體現(xiàn)現(xiàn)階段電能質(zhì)量分析儀自動校準(zhǔn)的突出問題。研發(fā)一種基于SOA（面向服務(wù)架構(gòu)）的電能質(zhì)量分析儀自動校準(zhǔn)系統(tǒng)，在校準(zhǔn)電能質(zhì)量分析儀的所有過程，包括標(biāo)準(zhǔn)器具自動控制、電能質(zhì)量分析儀數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析與處理等，通過計算機(jī)進(jìn)行自動控制和數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析，節(jié)省人力勞動，提高工作效率，保障工作的準(zhǔn)確無誤。

關(guān)鍵詞：電能質(zhì)量分析儀；自動校準(zhǔn)；SOA

1 概述

電能質(zhì)量分析儀是一種用于監(jiān)測和記錄電網(wǎng)供電質(zhì)量的計量儀器，廣泛使用于電力生產(chǎn)、電力送配、用電等領(lǐng)域。電能質(zhì)量分析儀測量的參數(shù)涉及頻率偏差、電壓偏差、電磁暫態(tài)、諧波、三相不平衡、電壓波動、閃變等。改善電網(wǎng)供電質(zhì)量對于科學(xué)實(shí)驗(yàn)、安全生產(chǎn)、產(chǎn)品質(zhì)量、節(jié)能降耗具有重要意義，電能質(zhì)量分析儀測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確可靠為改善電網(wǎng)質(zhì)量提供保障。

2 現(xiàn)狀分析

近年來，電能質(zhì)量分析儀的校準(zhǔn)需求越來越多，由于其測量參數(shù)較多，人工校準(zhǔn)耗時過長，往往沒能滿足客戶的校準(zhǔn)時間需求，同時也容易造成誤操作。因此，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程自動校準(zhǔn)的實(shí)現(xiàn)，不僅解決了三相電壓、電流、功率、諧波、閃變等參數(shù)不能同時設(shè)置的問題，并能縮短校準(zhǔn)時間，減少誤操作。經(jīng)過前期調(diào)研和科技查新顯示，目前國內(nèi)應(yīng)用自動校準(zhǔn)技術(shù)實(shí)現(xiàn)對電能質(zhì)量分析儀進(jìn)行校準(zhǔn)的科研項(xiàng)目中絕大部分沒有實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程校準(zhǔn)，如山東的“一種電能質(zhì)量分析儀全自動檢定、校準(zhǔn)裝置”和安徽的“基于數(shù)字信號的電能質(zhì)量測量裝置準(zhǔn)確度檢定系統(tǒng)”兩個科研課題。本文分析一種采用SOA核心技術(shù)實(shí)現(xiàn)了電能質(zhì)量分析儀的遠(yuǎn)程自動校準(zhǔn)的方法。

3 核心技術(shù)

3.1 SOA技術(shù)

SOA（service-oriented architecture）面向服務(wù)的體系結(jié)構(gòu)，是當(dāng)今軟件工程的熱門技術(shù)，SOA是一個組件模型，它將應(yīng)用程序的不同功能單元（稱為服務(wù)）通過這些服務(wù)之間定義良好的接口和契約聯(lián)系起來。接口是采用中立的方式進(jìn)行定義的，它應(yīng)該獨(dú)立于實(shí)現(xiàn)服務(wù)的硬件平臺、操作系統(tǒng)和編程語言。這使得構(gòu)建在各種各樣的系統(tǒng)中的服務(wù)可以以一種統(tǒng)一和通用的方式進(jìn)行交互。這種具有中立的接口定義（沒有強(qiáng)制綁定到特定的實(shí)現(xiàn)上）的特征稱為服務(wù)之間的松耦合。松耦合系統(tǒng)的好處有兩點(diǎn)，一點(diǎn)是它的靈活性，另一點(diǎn)是，當(dāng)組成整個應(yīng)用程序的每個服務(wù)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和實(shí)現(xiàn)逐漸地發(fā)生改變時，它能夠繼續(xù)存在。

SOA是個很獨(dú)特的軟件架構(gòu)，在協(xié)作、復(fù)用、本地透明組件和網(wǎng)絡(luò)方面具有明顯的特點(diǎn)。主要體現(xiàn)在“可重用性”和“互操作性”，通過這種技術(shù)可以解決多方面的問題。

SOA促進(jìn)了重用、開發(fā)和操作邏輯與任務(wù)的劃分，以及基于策略的計算。SOA的這些特性只能通過針對重用設(shè)計服務(wù)和客觀化操作策略來實(shí)現(xiàn)。

對于多個應(yīng)用程序有用的服務(wù)在被識別、實(shí)現(xiàn)和發(fā)布之后就能夠被重用。可以通過發(fā)現(xiàn)通用的服務(wù)來識別可重用的服務(wù)，而且必須利用重用的特殊注意事項(xiàng)來實(shí)現(xiàn)可重用的服務(wù)。但是，避免重用和復(fù)制率的提高則取決于可用服務(wù)的共享信息，以及在內(nèi)部是否鼓勵重用。

為了使服務(wù)更加易于重用，不要嵌入特定于應(yīng)用程序的策略，比如安全性（身份驗(yàn)證和授權(quán)），服務(wù)水平協(xié)議，服務(wù)質(zhì)量（QoS）和審計信息。因?yàn)椴呗允强鐟?yīng)用程序通用的，應(yīng)該在應(yīng)用程序之外配置和應(yīng)用策略。

3.2 靈活擴(kuò)展設(shè)計技術(shù)

3.2.1 校準(zhǔn)文件自定義。校準(zhǔn)文件采用XML格式，用戶可以自己定義XML文件內(nèi)容，該文件與控制程序配合使用，一般來說，校準(zhǔn)文件內(nèi)容包括標(biāo)準(zhǔn)器具或待校準(zhǔn)器具的名稱、通訊接口類型、校準(zhǔn)指令、標(biāo)準(zhǔn)值、實(shí)際值、單位制及一些輔助控制信息。

3.2.2 控制程序自定義。控制程序通過讀取校準(zhǔn)文件，解析校準(zhǔn)文件的內(nèi)容，讓客戶端主程序知道什么時候以什么方式發(fā)送什么指令給哪臺設(shè)備，返回值記錄在什么地方。控制程序主要以*.dll形式存在，每一個校準(zhǔn)項(xiàng)目對應(yīng)于一個控制程序。

3.2.3 數(shù)據(jù)處理自定義。數(shù)據(jù)采集完畢后，計量檢測部門所要的數(shù)據(jù)和原始獲得的數(shù)據(jù)在很多時候都是不一致的，這就需要進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，數(shù)據(jù)的處理就是在原始數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，根據(jù)一定的公式、轉(zhuǎn)換與換算等操作后得到的想要的數(shù)據(jù)。

3.2.4 報表自定義。數(shù)據(jù)處理完畢后，就已經(jīng)獲得標(biāo)準(zhǔn)格式的數(shù)據(jù)，并以一定的方式呈現(xiàn)，本系統(tǒng)處理后的數(shù)據(jù)存放在XML文件里。

4 實(shí)施方案

電能質(zhì)量分析儀自動校準(zhǔn)系統(tǒng)由軟件系統(tǒng)和硬件系統(tǒng)兩部分組成。其中硬件部分主要由三相電能標(biāo)準(zhǔn)裝置FLUKE6100A構(gòu)成，可以輸出三相電壓、電流、功率、諧波、閃變等電能質(zhì)量參數(shù)，該設(shè)備為已購設(shè)備，能有效節(jié)約系統(tǒng)開發(fā)成本。軟件部分主要由各針對性控制程序，本地計算機(jī)和服務(wù)器組成。控制程序用以控制標(biāo)準(zhǔn)器具的輸入輸出以及標(biāo)準(zhǔn)器和被測之間的通訊等，本地計算機(jī)和服務(wù)器實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。實(shí)施方案簡述如下：

4.1 搭建系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境。在操作系統(tǒng)方面，客戶端操作系統(tǒng)選擇中文Windows 2000/NT/Me或Window XP Home Edition或Windows XP Professional Edition或Windows Vista或Windows 7。

4.2 系統(tǒng)設(shè)計。

4.2.1 校準(zhǔn)儀器的遠(yuǎn)程控制和監(jiān)視。

4.2.2 存儲校準(zhǔn)歷史數(shù)據(jù)和相關(guān)數(shù)據(jù)。

4.2.3 測試模塊、校準(zhǔn)軟件或算法。

5 結(jié)束語

在充分研究國內(nèi)外計量器具自動校準(zhǔn)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，結(jié)合計量技術(shù)機(jī)構(gòu)的實(shí)際，進(jìn)行周詳?shù)男枨蠓治觯邪l(fā)出基于SOA的電能質(zhì)量分析儀自動校準(zhǔn)系統(tǒng)，提高開發(fā)效率，縮短開發(fā)周期。在校準(zhǔn)電能質(zhì)量分析儀的所有過程，包括標(biāo)準(zhǔn)器具自動控制、電能質(zhì)量分析儀數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析與處理等，通過計算機(jī)進(jìn)行自動控制和數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析，節(jié)省大量的人力勞動，提高了工作效率，保障了工作的準(zhǔn)確無誤。通過分析研究在應(yīng)用過程中發(fā)現(xiàn)的問題，不斷完善基于SOA的電能質(zhì)量分析儀自動校準(zhǔn)系統(tǒng)，保證本項(xiàng)目能夠在日常工作中充分發(fā)揮作用。