基于综合集成技术的电能质量评价系统开发

2016-12-15巨克玲应永刚马赵云

甘肃科技 2016年14期

关键词：电能组件指标

巨克玲，应永刚，马赵云

（1.国网青海省电力公司西宁供电公司，青海西宁 810000；2.北京一同宇科技发展有限公司，北京 100000）

基于综合集成技术的电能质量评价系统开发

巨克玲1，应永刚2，马赵云2

（1.国网青海省电力公司西宁供电公司，青海西宁 810000；2.北京一同宇科技发展有限公司，北京 100000）

电能质量评价是衡量供电质量的一个标尺，国家也颁布了响应的评价指标，但没有一个统一的评价方法，不同的评价方法的评价结果不尽相同，导致很难判断结果的可用性。基于此，本文提出基于组件技术、Web Service技术和SOA架构，将电能质量评价指标体系、评价模型及相关数据组件化，建立组件库并发布为Web服务，基于综合集成平台，动态搭建电能质量评价系统，根据不同的要求改变评价指标和评价方法，实现动态评价，从而应对电能质量评价过程中的不确定性。

电能质量；评价方法；系统开发

电能是当代的主要能源之一，在各行各业中都会用到电能，电能质量的好坏直接关系到国民经济的总体效益。在电力市场环境下，供电表现为一种商业服务行为。电能作为一种商品，同其它商品一样，具有质量属性。供电质量不同，成本就不同，因而供电价格应能够体现供电质量状况，才能适应市场要求。随着我国电力市场改革逐步推进，电能商品必然要求做到按质定价、优质优价。因此必须建立一套全面和公正的电能质量综合评价体系和评价方法，对电能质量进行科学的评价。

目前，电能质量评价方面的研究已经非常丰富，学者主要从两个方面开展研究，一是从能质量评价的指标体系，二是从电能质量的评价方法。

1 电能质量评价指标体系

从20世纪80年代起，国家质量技术监督局（原国家标准局）将制定国家电能质量标准制定为重点项目，至2003年底，已颁布了6个标准，即《电能质量供电电压允许偏差》（GB12325-90）、《电能质量公用电网谐波》（GB/T14529-93）、《电能质量电压波动和闪变》（GB12326-2000）、《电能质量三相电压允许不平衡度》（GB/T15543-1995）、《电能质量电力系统频率允许偏差》（GB/T15945-1995）和《电能质量暂时过电压和瞬态过电压》（GB/T18481-2001）。在实际电能质量评价时，以国家标准为前提的条件下，部分学者提出增加相关指标，如电压暂降近年来备受关注，建议将该指标纳入评价指标中［1］。而另外有些学者认为，电力系统是一个多结构体系，应对电能质量进行全局性和整体性的评价［2］。综合评价可以从技术性指标和服务性指标两个方面对电能质量进行评定［3～4］，技术性指标，主要包括电压质量、频率质量和供电可能性，服务性指标主要包括需求侧服务。

2 电能质量评价方法

由于电能指标评价指标体系比较固定，又有国家规范。因此，大量的研究主要的侧重于对评价方法的研究。目前，基本上能用的评价方法几乎都应用于电能质量评价，从方法的角度进行归类，主要可以分为模糊评价法［5～8］、决策理论方法［9～10］、智能评价方法［11～13］、组合评价方法［14～15］。模糊评价法在评价时受到主观因素影响较大，不同的决策群体会导致完全不同的评价结果；智能化评价法相当于一个黑箱模型，完全自主决定评价结果，但需要大量的基础数据进行建模，前期数据的准确性和数量决定评价结果的优劣；组合评价法是对各种评价方法的组合，虽然能从一定程度上对各种方法的劣势进行平衡，但随机性也非常大，评价结果不稳定。

通过上述问题可知，不同的评价方法有不同的适用性，各有优缺点，且一种评价方法也不是一直都适用，可能在不同的时期适用不同的评价方法，要求评价方法具有适应性。评价方法本身是一种模型，自身基本难以改变，如果通过改变不同的评价模型来适应评价对象的变化，则可以实现这种适应。基于此，本文提出电能质量的动态评价方法，基于综合集成技术，建立模型评价的指标组件库、模型组件库，通过集成平台，实现电能质量评价系统的动态搭建，将传统的“死”评价变为“活”评价，使电能质量评价具有适应性。

3 电能质量评价指标及模型库建立

3.1 指标库建立

电能评价指标都是采用国家标准，目前不同的学者采用不同的分类方式将指标进行归类评价，本文参考大多数学者采用的分类方式建立指标库，如图1所示。

图1 电能质量评价指标库

指标库中每种指标的具体计算方法和含义可以参照国家颁布的标准。

3.2 模型库建立

电能质量评价模型非常多，要实现所有模型几乎不可能，但模型库建立的基本原则是收纳尽可能多的模型，以方便后期动态评价的实现。为此，本文将目前最常用的模型及其改进模型作为模型库，后期有新的模型，可以随时加入到模型库，模型库现有模型如表1所示。

表1 电能质量评价模型库

4 基于综合集成技术的评价系统搭建

综合集成技术是著名科学家钱学森提出来的，本文根据该技术的理论，对该技术进行了部分功能实现。本文的集成技术主要包括组件技术、Web Service技术和面向服务的结构体系（SOA）、知识图、综合集成平台。基于综合集成技术的评价系统搭建架构如图2所示。

图2 基于综合集成技术的电能质量评价系统搭建架构

基于综合集成集成技术的主要实施方法是，建立电能质量评价的基础数据库，主要包括在线数据、离线数据、历史数据等，建立电能质量评价的指标库和方法库，然后采用组件技术、Web Service技术和SOA架构对电能质量评价的数据、指标和方法进行封装，并分类形成组件库，最后在综合集成平台之上绘制业务流程知识图，将组件库对应的组件添加至知识图，搭建成电能质量评价系统。

4.1 组件技术

组件（Component）也称为构件，是随着人们寻求解决“软件危机”的途径，提高软件的重用性而提出的，其思想是将软件按一定的标准封装成组件，对外提供一组访问接口。

组件必须具备以下的特征：复用、封装、组装、定制、自治性、粗粒度、集成和契约性接口。组件的这些特征，使得组件技术在应用开发方法具有以下特点：（1）软件重用和高度的互操作性；（2）实现细节透明；（3）接口的可靠性；（4）良好的可扩展性；（5）实现不同厂商的软件间的真正的互操作；（6）即插即用；（7）组件与开发工具语言无关。

4.2 Web Service技术

Web Service是一种组件技术，对其自身功能采用Web服务描述语言进行描述，同时采用XML格式对数据进行封装。Web服务与平台无关，无论何种语言，只要指定接口，就能通过SOAP协议进行调用和访问。

4.3模型库建立

面向服务的体系结构（SOA）是一个组件模型，其将应用程序的不同功能单元通过接口和契约联系起来。

4.4 综合集成平台

综合集成平台是应用系统间的桥梁，是应用系统和数据库之间的纽带，构建支撑平台的目的就是能够满足电能质量评价业务的需求，能够使电能质量评价系统具有灵活性、适应性，以应对外界条件的随机性和不确定性，同时能使得系统具有可操作和适应动态变化的能力。因此，平台在设计和实现时应满足下列基本要求：（1）资源整合；（2）提供开发环境；（3）基于松耦合的信息共享；（4）可伸缩的配置；（5）个性化的服务；（6）方便重构和扩展；（7）提高应用系统开发效率。

采用SOA、SaaS、PaaS等面向服务的信息化整合技术，对信息服务、决策服务实施有机集成，在计算服务的支持下建设一个综合集平台，为整个信息化系统提供一体化的服务模型和操作接口，并且实现远程及分布式的服务框架，为多方面、多层次的决策与管理操作提供便捷途径。综合集成平台的技术模型如图3所示。

图3 综合集成平台技术模型

4.5 基于综合集成平台的系统搭建

在综合集成平台之上搭建电能质量评价系统主要分为3个步骤：

1）业务流程知识图绘制。构建业务系统首先必须熟悉业务的基本流程，基于综合集成平台，采用知识图的方式绘制业务流程非常简单，绘制过程如图4所示。

图4 知识图绘制过程

绘制业务流程知识图之前，首先建立知识包，如图4所示（左上角）。知识包建立后，进入知识图绘制界面，如图4所示（右上角），工具条有大量关于知识图绘制的工具。点击工具条中的方框形状，在空白界面再次点击后即可得同样的方框，每个方框可以看作一个节点，双击可实现节点的命名，如图4（左下角）所示。节点绘制后，按照流程方式将节点连接，业务流程知识图即绘制完成，如图4（右上角）所示。

2）业务组件的定制。业务组件的定制主要分为以下几个步骤：

Step1：选择业务组件定制，进入业务组件库。

Step2：业务组件库按照组件的基本类型，将组件库划分多个子组件库，选择需要的组件库，如选择电能指标评价方法组件库，然后进入下一步。

Step3：从组件库中选择需要的组件。

Step4：点击“构造XML”按钮，可弹出相应的基本测站信息框，从中选择需要的测站，如选择咸阳站，再点击“确定”按钮即可。

Step5：根据前几步选择的信息，以XML形式构造选择信息代码。

Step6：点击“测试”按钮，可对已经选择的信息进行测试。

Step7：进入下一步，输入组件名称并确认后，一个组件即定制完成，组件以.info的格式保存。

3）系统搭建。将组件添加至知识图中的每个组件中，然后点击每个组件进行测试，完全测试成功，说明系统已经搭建成功，可以实现应用。

5 应用实例

基于综合集成平台，本文构建了电能质量评价系统，对指标库中的8个指标采用模糊评价方法进行了评价，结果如图6所示。

图6 电能质量评价系统

图中每个节点代表一个组件，连接线代表数据流，通过点击组件即可进行运算，通过改变连线，就可以改变模型或者指标，能够适应电能质量评价多变的要求，也能实现不同模型评价的要求，且系统具有可移植性和可扩展性，减少系统的重复性开发。

6 结语

本文以目前电能质量评价方面存在的问题为出发点，通过建立电能质量评价的数据库、评价指标库和评价模型库，采用组件技术、Web Service和面向服务的体系架构SOA对数据、评价指标和模型进行封装，形成数据组件库、指标组件库和模型组件库，基于综合集成平台，绘制业务流程，定制组件，构建电能质量评价系统，实现电能质量评价。评价系统具有可移植性、可扩展性、可复制性、模块化应用及易维护性等优势，为解决不同评价模型评价结果不一致的问题提供了一条解决方式。

［1］舒服华.粗糙集在电能质量综合评价中应用［J］.电力自动化设备，2008，28（10）：75-79.

［2］王宗军.综合评价的方法、问题及研究趋势［J］.管理科学学报，1998，1（1）：75-79.

［3］金焱，刘颖英，徐东海.电能质量综合评价的分析与研究［J］.电气技术，2006，（1）：27-30.

［4］李娜娜，何正友.主客观权重相结合的电能质量综合评估［J］.电网技术，2009，33（6）：55-61.

［5］唐会智，彭建春.基于模糊理论的电能质量综合量化指标研究［J］.电网技术，2003，27（12）：85-88.

［6］谭家茂，黄少先.基于模糊理论的电能质量综合评价方法研究［J］.继电器，2006，34（3）：55-59.

［7］贾清泉，宋家骅，兰华，等.电能质量及其模糊方法评价［J］.2000，24（6）：46-49.

［8］蒋金良，袁金晶，欧阳森.基于改进隶属度函数的电能质量模糊综合评价［J］.2012，40（11）：107-112.

［9］曾正，杨欢，赵荣祥.基于突变决策的分布式发电系统电能质量综合评估［J］.电力系统自动化，2011，35（21）：52-57.

［10］李如琦，苏浩.基于可拓云理论的电能质量综合评估模型［J］.电力系统自动化，2012，36（1）：66-70.

［11］金广厚，宋建永，程晓荣.基于模糊神经网络的电能质量指标的经济性评估［J］.电力系统及其自动化学报，2004，16（6）：18-23.

［12］周林，栗秋华，张凤.遗传投影寻踪插值模型在电能质量综合评估中的应用［J］.电网技术，2007，31（7）：32-35.