基于綜合集成技術的電能質量評價系統開發

巨克玲，應永剛，馬趙云

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

基于綜合集成技術的電能質量評價系統開發

巨克玲1，應永剛2，馬趙云2

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

電能質量評價是衡量供電質量的一個標尺，國家也頒布了響應的評價指標，但沒有一個統一的評價方法，不同的評價方法的評價結果不盡相同，導致很難判斷結果的可用性。基于此，本文提出基于組件技術、Web Service技術和SOA架構，將電能質量評價指標體系、評價模型及相關數據組件化，建立組件庫并發布為Web服務，基于綜合集成平臺，動態搭建電能質量評價系統，根據不同的要求改變評價指標和評價方法，實現動態評價，從而應對電能質量評價過程中的不確定性。

電能質量；評價方法；系統開發

電能是當代的主要能源之一，在各行各業中都會用到電能，電能質量的好壞直接關系到國民經濟的總體效益。在電力市場環境下，供電表現為一種商業服務行為。電能作為一種商品，同其它商品一樣，具有質量屬性。供電質量不同，成本就不同，因而供電價格應能夠體現供電質量狀況，才能適應市場要求。隨著我國電力市場改革逐步推進，電能商品必然要求做到按質定價、優質優價。因此必須建立一套全面和公正的電能質量綜合評價體系和評價方法，對電能質量進行科學的評價。

目前，電能質量評價方面的研究已經非常豐富，學者主要從兩個方面開展研究，一是從能質量評價的指標體系，二是從電能質量的評價方法。

1 電能質量評價指標體系

從20世紀80年代起，國家質量技術監督局（原國家標準局）將制定國家電能質量標準制定為重點項目，至2003年底，已頒布了6個標準，即《電能質量供電電壓允許偏差》（GB12325-90）、《電能質量公用電網諧波》（GB/T14529-93）、《電能質量電壓波動和閃變》（GB12326-2000）、《電能質量三相電壓允許不平衡度》（GB/T15543-1995）、《電能質量電力系統頻率允許偏差》（GB/T15945-1995）和《電能質量暫時過電壓和瞬態過電壓》（GB/T18481-2001）。在實際電能質量評價時，以國家標準為前提的條件下，部分學者提出增加相關指標，如電壓暫降近年來備受關注，建議將該指標納入評價指標中［1］。而另外有些學者認為，電力系統是一個多結構體系，應對電能質量進行全局性和整體性的評價［2］。綜合評價可以從技術性指標和服務性指標兩個方面對電能質量進行評定［3～4］，技術性指標，主要包括電壓質量、頻率質量和供電可能性，服務性指標主要包括需求側服務。

2 電能質量評價方法

由于電能指標評價指標體系比較固定，又有國家規范。因此，大量的研究主要的側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用于電能質量評價，從方法的角度進行歸類，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致完全不同的評價結果；智能化評價法相當于一個黑箱模型，完全自主決定評價結果，但需要大量的基礎數據進行建模，前期數據的準確性和數量決定評價結果的優劣；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行平衡，但隨機性也非常大，評價結果不穩定。

通過上述問題可知，不同的評價方法有不同的適用性，各有優缺點，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評價對象的變化，則可以實現這種適應。基于此，本文提出電能質量的動態評價方法，基于綜合集成技術，建立模型評價的指標組件庫、模型組件庫，通過集成平臺，實現電能質量評價系統的動態搭建，將傳統的“死”評價變為“活”評價，使電能質量評價具有適應性。

3 電能質量評價指標及模型庫建立

3.1 指標庫建立

電能評價指標都是采用國家標準，目前不同的學者采用不同的分類方式將指標進行歸類評價，本文參考大多數學者采用的分類方式建立指標庫，如圖1所示。

圖1 電能質量評價指標庫

指標庫中每種指標的具體計算方法和含義可以參照國家頒布的標準。

3.2 模型庫建立

電能質量評價模型非常多，要實現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，以方便后期動態評價的實現。為此，本文將目前最常用的模型及其改進模型作為模型庫，后期有新的模型，可以隨時加入到模型庫，模型庫現有模型如表1所示。

表1 電能質量評價模型庫

4 基于綜合集成技術的評價系統搭建

綜合集成技術是著名科學家錢學森提出來的，本文根據該技術的理論，對該技術進行了部分功能實現。本文的集成技術主要包括組件技術、Web Service技術和面向服務的結構體系（SOA）、知識圖、綜合集成平臺。基于綜合集成技術的評價系統搭建架構如圖2所示。

圖2 基于綜合集成技術的電能質量評價系統搭建架構

基于綜合集成集成技術的主要實施方法是，建立電能質量評價的基礎數據庫，主要包括在線數據、離線數據、歷史數據等，建立電能質量評價的指標庫和方法庫，然后采用組件技術、Web Service技術和SOA架構對電能質量評價的數據、指標和方法進行封裝，并分類形成組件庫，最后在綜合集成平臺之上繪制業務流程知識圖，將組件庫對應的組件添加至知識圖，搭建成電能質量評價系統。

4.1 組件技術

組件（Component）也稱為構件，是隨著人們尋求解決“軟件危機”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準封裝成組件，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，使得組件技術在應用開發方法具有以下特點：（1）軟件重用和高度的互操作性；（2）實現細節透明；（3）接口的可靠性；（4）良好的可擴展性；（5）實現不同廠商的軟件間的真正的互操作；（6）即插即用；（7）組件與開發工具語言無關。

4.2 Web Service技術

Web Service是一種組件技術，對其自身功能采用Web服務描述語言進行描述，同時采用XML格式對數據進行封裝。Web服務與平臺無關，無論何種語言，只要指定接口，就能通過SOAP協議進行調用和訪問。

4.3模型庫建立

面向服務的體系結構（SOA）是一個組件模型，其將應用程序的不同功能單元通過接口和契約聯系起來。

4.4 綜合集成平臺

綜合集成平臺是應用系統間的橋梁，是應用系統和數據庫之間的紐帶，構建支撐平臺的目的就是能夠滿足電能質量評價業務的需求，能夠使電能質量評價系統具有靈活性、適應性，以應對外界條件的隨機性和不確定性，同時能使得系統具有可操作和適應動態變化的能力。因此，平臺在設計和實現時應滿足下列基本要求：（1）資源整合；（2）提供開發環境；（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；（6）方便重構和擴展；（7）提高應用系統開發效率。

采用SOA、SaaS、PaaS等面向服務的信息化整合技術，對信息服務、決策服務實施有機集成，在計算服務的支持下建設一個綜合集平臺，為整個信息化系統提供一體化的服務模型和操作接口，并且實現遠程及分布式的服務框架，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模型如圖3所示。

圖3 綜合集成平臺技術模型

4.5 基于綜合集成平臺的系統搭建

在綜合集成平臺之上搭建電能質量評價系統主要分為3個步驟：

1）業務流程知識圖繪制。構建業務系統首先必須熟悉業務的基本流程，基于綜合集成平臺，采用知識圖的方式繪制業務流程非常簡單，繪制過程如圖4所示。

圖4 知識圖繪制過程

繪制業務流程知識圖之前，首先建立知識包，如圖4所示（左上角）。知識包建立后，進入知識圖繪制界面，如圖4所示（右上角），工具條有大量關于知識圖繪制的工具。點擊工具條中的方框形狀，在空白界面再次點擊后即可得同樣的方框，每個方框可以看作一個節點，雙擊可實現節點的命名，如圖4（左下角）所示。節點繪制后，按照流程方式將節點連接，業務流程知識圖即繪制完成，如圖4（右上角）所示。

2）業務組件的定制。業務組件的定制主要分為以下幾個步驟：

Step1：選擇業務組件定制，進入業務組件庫。

Step2：業務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，如選擇電能指標評價方法組件庫，然后進入下一步。

Step3：從組件庫中選擇需要的組件。

Step4：點擊“構造XML”按鈕，可彈出相應的基本測站信息框，從中選擇需要的測站，如選擇咸陽站，再點擊“確定”按鈕即可。

Step5：根據前幾步選擇的信息，以XML形式構造選擇信息代碼。

Step6：點擊“測試”按鈕，可對已經選擇的信息進行測試。

Step7：進入下一步，輸入組件名稱并確認后，一個組件即定制完成，組件以.info的格式保存。

3）系統搭建。將組件添加至知識圖中的每個組件中，然后點擊每個組件進行測試，完全測試成功，說明系統已經搭建成功，可以實現應用。

5 應用實例

基于綜合集成平臺，本文構建了電能質量評價系統，對指標庫中的8個指標采用模糊評價方法進行了評價，結果如圖6所示。

圖6 電能質量評價系統

圖中每個節點代表一個組件，連接線代表數據流，通過點擊組件即可進行運算，通過改變連線，就可以改變模型或者指標，能夠適應電能質量評價多變的要求，也能實現不同模型評價的要求，且系統具有可移植性和可擴展性，減少系統的重復性開發。

6 結語

本文以目前電能質量評價方面存在的問題為出發點，通過建立電能質量評價的數據庫、評價指標庫和評價模型庫，采用組件技術、Web Service和面向服務的體系架構SOA對數據、評價指標和模型進行封裝，形成數據組件庫、指標組件庫和模型組件庫，基于綜合集成平臺，繪制業務流程，定制組件，構建電能質量評價系統，實現電能質量評價。評價系統具有可移植性、可擴展性、可復制性、模塊化應用及易維護性等優勢，為解決不同評價模型評價結果不一致的問題提供了一條解決方式。

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