基于B/S架構的電能質量臺賬管理系統研究與設計

李 培 馬智泉 楊昊睿 王 昕

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基于B/S架構的電能質量臺賬管理系統研究與設計

李 培1馬智泉1楊昊睿2王 昕2

（1. 國網浙江省電力公司電力科學研究院，杭州 310014； 2. 深圳市中電電力技術股份有限公司，廣東深圳 518000）

隨著電網電能質量監測系統規模的快速擴展，傳統的文件式臺賬管理方法存在難于管理、缺失率高、管理效率和質量低下等缺陷。因此，有必要對臺賬管理業務領域和流程進行細分，構建一套基于B/S架構的電能質量臺賬管理系統，覆蓋多個與電能質量監測相關的業務范疇，通過主流瀏覽器實現面向全網用戶的功能發布，靈活滿足不同用戶不同場景下的業務需求，協助管理人員實現對臺賬的高效管理。

電能質量監測；B/S架構；臺賬管理；業務流程

隨著電網電能質量監測終端應用規模的快速擴展，電能質量監測系統正處于從技術平臺到“技術+管理”平臺的轉型階段，臺賬作為掌握電力生產設備情況的一種重要管理手段，其合理化、規范化、系統化、精細化管理尤為重要。面對已接入系統的大量電能質量監測終端，傳統的文件式臺賬管理方式逐漸顯得力不從心，因此，有必要基于電能質量管理模式和流程，通過完善的信息關聯設計，構建一套電能質量臺賬管理系統，對電能質量監測及相關范疇的設備臺賬信息進行數字化、科學化的全過程周期管理，及時掌握主要電網設備的運行情況，進行預先管控，減少管理人員的重復性工作，大幅提升管理效率和管理水平[1-2]。

1 臺賬信息分類

結合目前國內電網公司對電能質量進行監測、管理的業務需要，并縱向關聯其他相關技術領域，對系統應包含的臺賬信息進行歸類整合如下[3-7]。

1）監測點臺賬。已接入的電能質量監測點臺賬信息。

2）監測終端臺賬。安裝在變電站現場的電能質量監測終端臺賬信息。

3）非線性負荷臺賬。已接入或待接入系統的非線性負荷臺賬信息。

4）治理設備臺賬。電網中已安裝電能質量治理設備臺賬信息。

5）電網設備臺賬。安裝電能質量監測裝置的變電站其他主要電氣設備臺賬。

6）檢定裝置臺賬。用于對電能質量監測裝置進行入網檢測或出廠檢測的檢定裝置臺賬信息。

7）用戶臺賬。需授權用戶的臺賬信息。

2 系統設計

2.1 設計原則

電能質量臺賬管理系統以技術先進、結構合理、安全穩定、易于維護、簡單實用作為基本設計原 則[8-12]。具體包括如下。

1）統一性原則。統籌設計系統功能架構，保證實現效果前后一致，嚴謹有序。

2）先進性原則。本著“立足現狀、適當超前”的原則，采用開放式體系結構和結構化軟件設計，保證軟件的開放性、可擴展性，適應電網發展、新技術發展和設備的升級換代。

3）安全性原則。遵循信息化軟件安全管理規程，保證信息安全。

4）標準性原則。軟件具有良好的互聯互通性，采用的編解碼協議、接口協議、傳輸協議等遵循國際標準、國家標準、行業和相關規范。

5）兼容性原則。充分考慮系統擴容及功能擴展。系統對運行環境（硬件設備、操作系統等）具有較好的適應性。

6）易用性和可推廣性原則。基于瀏覽器/服務器（Browser/Server, B/S）架構實現臺賬管理功能發布，并通過人性化的交互體驗設計保證系統的易用性和可推廣性。

2.2 基本性能要求

系統基本性能要求如下。

1）要求Web信息發布模塊滿足客戶端并發數不小于100個，且性能不劣化。

2）要求不超過1萬條目數的臺賬查詢時間＜3s。

3）臺賬功能切換及管理操作響應時間≤3s。

4）支持超過100萬條的臺賬條目的存儲、展示、管理操作，并且查詢管理時間≤1min。

5）臺賬檢索時間≤10s。

2.3 用戶權限設計

系統采用基于角色定義的多級用戶分級授權機制，根據業務范疇差異，從操作權限、可訪問功能界面、可訪問臺賬條目3個角度針對性滿足不同層次、不同領域用戶的個性化需求，保證指定用戶只能管理所轄區域的臺賬數據，實現信息定向投放，分工明確，有效保障信息不外泄，并且設計全閉環審核機制，保證每一步管理操作都有審核確認環節，確認信息無誤后數據才會正式被入庫，保證臺賬數據流可追溯，大幅提升信息準確率[13]。

角色定義包括管理員、高級用戶和普通用戶，不同角色代表不同的操作權限[9]。例如，普通用戶只能簡單瀏覽所轄區域的功能頁面，無任何編輯權限；高級用戶可對所轄區域的臺賬條目進行新建和編輯，但是無權刪除，而且新建條目需經過審核才正式被入庫；管理員用戶具備完整的管理權限。

新建用戶流程如圖1所示。

圖1 新建用戶流程

新建用戶時，通過功能授權確認可訪問功能界面，通過區域授權確認管理區域，并需在新建用戶結束時，選擇上級審核用戶，以便確認審核機制的數據流向。

2.4 基于中間件技術的數據接口設計

中間件（Middleware）可以幫助用戶靈活、高效地開發和集成復雜的應用軟件，尤其可以支持并簡化那些復雜的分布式應用程序[14]。

本文中采用基于中間件技術的數據接口設計，為應用程序提供相對穩定的高層應用環境，簡化了軟件拓撲結構，有效實現了應用程序與數據庫之間的信息隔離，以保證功能框架的穩定性和可擴展性。基于中間件技術的數據接口具備以下優點。

1）中間件屏蔽了底層應用程序及數據庫的復雜性，減少了程序設計的復雜性。

2）精簡了開發工作量和開發周期，減少了系統維護、運行和管理工作量。

3）可以有效保證系統的生命周期和可擴展性。

系統中基于中間件的數據接口主要包括：電能質量監測系統接口、生產管理系統接口、營銷管理系統接口和手動錄入接口，這4個數據接口都是基于封裝好的動態鏈接庫（dynamic link library, DLL）文件實現信息交互，如需對數據接口進行優化，直接修改DLL文件即可，無需變更功能架構。這種基于中間件技術的數據交互結構具備良好的可擴展性，后續可以根據實際生產運營需要靈活擴展。

2.5 基于SPA的信息呈現模塊設計

單頁Web應用（singlepageweb application, SPA）將所有的活動局限于一個Web頁面，僅在頁面初始化時加載相應的HTML、CSS和JavaScript，加載完成后，SPA不會因為用戶操作而進行頁面的重新加載或跳轉，而是利用JavaScript控制頁面動態變換，從而實現UI與用戶的交互。

本系統實現了基于SPA的信息呈現模塊設計，提供流暢的用戶體驗，避免了不必要的頁面跳轉和重復渲染，大幅提升了Web服務器的性能。

3 系統功能實現

3.1 功能架構

系統采用模塊化功能設計，基于SQL Server 2008企業版數據庫創建不同臺賬類型的數據存儲表、存儲過程、索引和視圖，分別實現各種臺賬信息的獲取、存儲、查詢，最終基于Web方式實現面向用戶的臺賬管理功能發布，電力綜合數據網內的用戶都可以通過主流網頁瀏覽器便捷的實現全部臺賬管理業務流程[9,11,14-15]。

系統功能結構如圖2所示。

7種臺賬類型通過基于中間件技術的不同數據接口，將臺賬信息存儲至SQL Server數據庫，之后Web功能發布模塊基于Web Service實現數據查詢和寫入。

按照劃分的7種臺賬類型，臺賬信息的獲取方式分別是：

1）監測點臺賬和監測終端臺賬的信息來源是電能質量監測系統，通過專用數據接口方式獲取。

圖2 系統功能架構

2）非線性負荷臺賬和治理設備臺賬的信息來源是營銷管理系統，通過專用數據接口方式獲取。

3）電網設備臺賬的信息來源是PMS生產管理系統，通過專用數據接口方式獲取。

4）檢定裝置臺賬和用戶臺賬的信息來源是電能質量專責，需要通過完全手動的方式進行獲取。

3.2 臺賬參數

每個臺賬條目都包含大量參數，不同臺賬類型之間通過相近參數建立耦合關系，進而實現不同類型臺賬信息之間的快速關聯跳轉和數據集成。

具體臺賬參數包括：

1）監測點臺賬顯示電能質量監測線路的相關參數，例如：編號、名稱、電站、電壓等級、接線方式、監測對象類型、運行狀態、PT/CT變比、最小短路容量、供電設備容量、用戶協議容量等。

2）監測終端臺賬顯示已安裝在變電站的電能質量監測裝置信息，例如：編號、名稱、電站、設備型號、生產廠家、設備狀態、裝置級別、出廠編號、檢定日期等。

3）電網設備臺賬顯示已安裝電能質量監測裝置的變電站其他主要電力設備參數，其下又分為主變壓器、電壓/電流互感器、電力電容器、靜態無功補償器（SVC）、靜態無功補償發生器（SVG）、交流/直流濾波器、換流閥、換流變壓器、平波電抗器等。

4）非線性負荷臺賬顯示電網中已統計到的非線性污染源負荷情況。例如：負荷名稱、所屬地區、用戶類別、供電變電站、供電方式、GIS坐標等。

5）治理設備臺賬顯示電網中已安裝的電能質量治理設備信息，例如：設備類型、生產廠家、出廠編號、安裝位置、補償容量、治理前監測指標、治理后監測指標等。

6）檢定裝置臺賬顯示用戶用于實現電能質量監測裝置入網檢測和定期巡檢的檢定裝置信息，例如Fluke 6145A，Omicron CMC 256plus等，臺賬參數包括：裝置型號、生產廠家、出廠編號、精度級別、最新校準日期等。

7）用戶臺賬顯示系統內所有用戶的參數信息。例如：用戶名、用戶組、角色、可訪問功能界面、可訪問臺賬條目、單位、聯系方式、上級審核用 戶等。

3.3 臺賬管理流程

根據實際的管理業務需要對臺賬管理流程進行細分[10-11,15-16]，如圖3所示。

圖3 臺賬管理業務流程

其中：

1）新建。創建一個新的臺賬條目。

2）刪除。刪除一個或多個臺賬條目。

3）編輯。修改臺賬條目的任意屬性。

4）日志。即時記錄所有臺賬管理操作日志記錄，包括：操作用戶名、操作內容、操作時間等，實現全部業務流程透明化管理和全維度信息追溯，保證系統信息安全、運行可靠。

5）檢索。通過快速搜索和詳細搜索迅速定位要查找的臺賬條目。

6）自動同步。通過專用的底層數據接口自動從第三方信息系統獲取臺賬數據并寫入臺賬數據表，并且在同步過程中進行數據準確性和惟一性判斷，避免異常數據入庫，并且該同步過程為雙向并行，可將現有臺賬管理系統中的新增條目反向同步至第三方信息系統。

7）手動錄入。通過彈框方式將已獲取的臺賬信息通過手動操作的方式逐一錄入。

8）區域授權。針對不同用戶進行分級區域授權，以便確定指定用戶的可訪問節點范圍及訪問權限。

9）審核。普通用戶和高級用戶進行新建、刪除、編輯等涉及數據變更的操作時，未審核之前變更信息存儲在本地的臨時數據文件，需經過管理員用戶的審核，變更信息才會正式被寫入數據庫。

3.4 臺賬業務流程關聯

監測點作為整個電能質量臺賬管理系統的業務核心，有序銜接了其他5種臺賬類型，不同臺賬類型業務流程關聯如圖4所示。

圖4 臺賬業務流程關聯

根據實際業務流程搜尋不同臺賬管理功能之間的共性與關聯點，這6種臺賬功能通過編號、變電站、監測對象名稱、安裝位置、負荷名稱等參數實現彼此之間的跨功能關聯跳轉，進一步實現數據集成以及信息和業務流程融合。

4 系統應用

基于本文所研制的電能質量臺賬管理系統，已于2016年在浙江省電力公司電力科學研究院實現并投入實際應用。

系統部署后，基于Web Service接口實現了與浙江電網電能質量監測系統、生產管理系統、營銷管理系統之間的數據雙向交互。目前已將其他系統內的臺賬相關數據同步至SQL Server數據庫，并可按照設定間隔自動更新。

目前已錄入系統的臺賬數據包括：①從電能質量監測系統獲取的652條監測點臺賬和328條監測終端臺賬；②從生產管理系統獲取的10萬多條電網設備臺賬；③從營銷管理系統獲取的186條非線性負荷臺賬和355條治理設備臺賬；④電能質量專責通過手動錄入方式創建的3條檢定裝置臺賬和55條用戶臺賬。

電能質量臺賬管理系統已實現Web方式信息發布，地市級用戶可以通過瀏覽器快速開展所轄區域的臺賬管理工作。

相對于傳統離散文件式臺賬管理方法，本文所研制的電能質量臺賬管理系統具備良好的應用價值和推廣前景，體現在以下方面。

1）通過易用的交互設計和數據自動同步機制，大幅提升了臺賬管理效率。

2）打破了所有臺賬數據都需通過電力科學研究院統一管理的現狀。目前臺賬管理業務已分攤至各地市供電局，電力科學研究院僅負責對系統內臺賬條目新增或刪除進行審核，實現專人專責，有效提升臺賬準確度和管理效率。

3）通過不同類型臺賬數據之間的業務聯系，實現多個信息系統之間的數據共享和互聯互通，管理人員可通過引導式操作快速掌握關注信息。

4）結合相關設備臺賬信息，可以協助管理人員快速有效地進行電能質量典型問題分析、電能質量治理效益評估、故障原因定位。

5 結論

針對目前電能質量臺賬管理散亂、信息斷層等情況，本文研究并設計了一套基于B/S架構的電能質量臺賬管理系統，通過將實際臺賬管理業務領域和流程進行細分，實現了臺賬管理全業務流程覆蓋，基于大數據分析技術對不同臺賬類型實現信息關聯和數據融合，打破數據壁壘和信息孤島，可以靈活滿足不同用戶不同場景下的業務需求，并通過易用的交互設計，協助管理人員實現對臺賬的高效管理。

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Research and Design of Power Quality Account Management System based on B/S Architecture

Li Pei1Ma Zhiquan1Yang Haorui2Wang Xin2

(1. State Grid Zhejiang Electric Power Research Institute, Hangzhou 310014;2. Shenzhen Electric Technology Inc., Shenzhen, Guangdong 518000)

With the rapid expansion of the scale of power quality monitoring system of power grid, the disadvantages of traditional account management method withfile modeare more obvious such as difficulty in management, high rate of missing, poor management efficiency and quality. Therefore, it is necessary todevide the business areas and processes of acount management carefully, then build a set of power quality account management system based on B/S architecture, which covering a number of business areas related to power quality monitoring, and implementing of the functional release for the whole network users through the mainstream browser, it can flexibly meet the needs of different users under the different business scenarios, and help managers to achieve the efficient management of account.

power quality monitoring; B/S architecture; acount management; business pocess

李 培（1986-），男，碩士，工程師，主要研究方向：電能質量測量及在線監測技術應用。