电能质量分析仪自动校准现状与一种方法研究

曹欣

摘 要：分析电能质量分析仪自动校准现状，体现现阶段电能质量分析仪自动校准的突出问题。研发一种基于SOA（面向服务架构）的电能质量分析仪自动校准系统，在校准电能质量分析仪的所有过程，包括标准器具自动控制、电能质量分析仪数据采集、数据分析与处理等，通过计算机进行自动控制和数据采集、数据分析，节省人力劳动，提高工作效率，保障工作的准确无误。

关键词：电能质量分析仪；自动校准；SOA

1 概述

电能质量分析仪是一种用于监测和记录电网供电质量的计量仪器，广泛使用于电力生产、电力送配、用电等领域。电能质量分析仪测量的参数涉及频率偏差、电压偏差、电磁暂态、谐波、三相不平衡、电压波动、闪变等。改善电网供电质量对于科学实验、安全生产、产品质量、节能降耗具有重要意义，电能质量分析仪测量数据的准确可靠为改善电网质量提供保障。

2 现状分析

近年来，电能质量分析仪的校准需求越来越多，由于其测量参数较多，人工校准耗时过长，往往没能满足客户的校准时间需求，同时也容易造成误操作。因此，实现远程自动校准的实现，不仅解决了三相电压、电流、功率、谐波、闪变等参数不能同时设置的问题，并能缩短校准时间，减少误操作。经过前期调研和科技查新显示，目前国内应用自动校准技术实现对电能质量分析仪进行校准的科研项目中绝大部分没有实现远程校准，如山东的“一种电能质量分析仪全自动检定、校准装置”和安徽的“基于数字信号的电能质量测量装置准确度检定系统”两个科研课题。本文分析一种采用SOA核心技术实现了电能质量分析仪的远程自动校准的方法。

3 核心技术

3.1 SOA技术

SOA（service-oriented architecture）面向服务的体系结构，是当今软件工程的热门技术，SOA是一个组件模型，它将应用程序的不同功能单元（称为服务）通过这些服务之间定义良好的接口和契约联系起来。接口是采用中立的方式进行定义的，它应该独立于实现服务的硬件平台、操作系统和编程语言。这使得构建在各种各样的系统中的服务可以以一种统一和通用的方式进行交互。这种具有中立的接口定义（没有强制绑定到特定的实现上）的特征称为服务之间的松耦合。松耦合系统的好处有两点，一点是它的灵活性，另一点是，当组成整个应用程序的每个服务的内部结构和实现逐渐地发生改变时，它能够继续存在。

SOA是个很独特的软件架构，在协作、复用、本地透明组件和网络方面具有明显的特点。主要体现在“可重用性”和“互操作性”，通过这种技术可以解决多方面的问题。

SOA促进了重用、开发和操作逻辑与任务的划分，以及基于策略的计算。SOA的这些特性只能通过针对重用设计服务和客观化操作策略来实现。

对于多个应用程序有用的服务在被识别、实现和发布之后就能够被重用。可以通过发现通用的服务来识别可重用的服务，而且必须利用重用的特殊注意事项来实现可重用的服务。但是，避免重用和复制率的提高则取决于可用服务的共享信息，以及在内部是否鼓励重用。

为了使服务更加易于重用，不要嵌入特定于应用程序的策略，比如安全性（身份验证和授权），服务水平协议，服务质量（QoS）和审计信息。因为策略是跨应用程序通用的，应该在应用程序之外配置和应用策略。

3.2 灵活扩展设计技术

3.2.1 校准文件自定义。校准文件采用XML格式，用户可以自己定义XML文件内容，该文件与控制程序配合使用，一般来说，校准文件内容包括标准器具或待校准器具的名称、通讯接口类型、校准指令、标准值、实际值、单位制及一些辅助控制信息。

3.2.2 控制程序自定义。控制程序通过读取校准文件，解析校准文件的内容，让客户端主程序知道什么时候以什么方式发送什么指令给哪台设备，返回值记录在什么地方。控制程序主要以*.dll形式存在，每一个校准项目对应于一个控制程序。

3.2.3 数据处理自定义。数据采集完毕后，计量检测部门所要的数据和原始获得的数据在很多时候都是不一致的，这就需要进行数据处理，数据的处理就是在原始数据的基础上，根据一定的公式、转换与换算等操作后得到的想要的数据。

3.2.4 报表自定义。数据处理完毕后，就已经获得标准格式的数据，并以一定的方式呈现，本系统处理后的数据存放在XML文件里。

4 实施方案

电能质量分析仪自动校准系统由软件系统和硬件系统两部分组成。其中硬件部分主要由三相电能标准装置FLUKE6100A构成，可以输出三相电压、电流、功率、谐波、闪变等电能质量参数，该设备为已购设备，能有效节约系统开发成本。软件部分主要由各针对性控制程序，本地计算机和服务器组成。控制程序用以控制标准器具的输入输出以及标准器和被测之间的通讯等，本地计算机和服务器实现远程控制。实施方案简述如下：

4.1 搭建系统运行环境。在操作系统方面，客户端操作系统选择中文Windows 2000/NT/Me或Window XP Home Edition或Windows XP Professional Edition或Windows Vista或Windows 7。

4.2 系统设计。

4.2.1 校准仪器的远程控制和监视。

4.2.2 存储校准历史数据和相关数据。

4.2.3 测试模块、校准软件或算法。

5 结束语

在充分研究国内外计量器具自动校准系统的基础上，结合计量技术机构的实际，进行周详的需求分析，研发出基于SOA的电能质量分析仪自动校准系统，提高开发效率，缩短开发周期。在校准电能质量分析仪的所有过程，包括标准器具自动控制、电能质量分析仪数据采集、数据分析与处理等，通过计算机进行自动控制和数据采集、数据分析，节省大量的人力劳动，提高了工作效率，保障了工作的准确无误。通过分析研究在应用过程中发现的问题，不断完善基于SOA的电能质量分析仪自动校准系统，保证本项目能够在日常工作中充分发挥作用。