巨克玲,應永剛,馬趙云
(1.國網(wǎng)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(fā)展有限公司,北京 100000)
基于綜合集成技術(shù)的電能質(zhì)量評價系統(tǒng)開發(fā)
巨克玲1,應永剛2,馬趙云2
(1.國網(wǎng)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(fā)展有限公司,北京 100000)
電能質(zhì)量評價是衡量供電質(zhì)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(tǒng)一的評價方法,不同的評價方法的評價結(jié)果不盡相同,導致很難判斷結(jié)果的可用性?;诖?,本文提出基于組件技術(shù)、Web Service技術(shù)和SOA架構(gòu),將電能質(zhì)量評價指標體系、評價模型及相關(guān)數(shù)據(jù)組件化,建立組件庫并發(fā)布為Web服務,基于綜合集成平臺,動態(tài)搭建電能質(zhì)量評價系統(tǒng),根據(jù)不同的要求改變評價指標和評價方法,實現(xiàn)動態(tài)評價,從而應對電能質(zhì)量評價過程中的不確定性。
電能質(zhì)量;評價方法;系統(tǒng)開發(fā)
電能是當代的主要能源之一,在各行各業(yè)中都會用到電能,電能質(zhì)量的好壞直接關(guān)系到國民經(jīng)濟的總體效益。在電力市場環(huán)境下,供電表現(xiàn)為一種商業(yè)服務行為。電能作為一種商品,同其它商品一樣,具有質(zhì)量屬性。供電質(zhì)量不同,成本就不同,因而供電價格應能夠體現(xiàn)供電質(zhì)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(zhì)定價、優(yōu)質(zhì)優(yōu)價。因此必須建立一套全面和公正的電能質(zhì)量綜合評價體系和評價方法,對電能質(zhì)量進行科學的評價。
目前,電能質(zhì)量評價方面的研究已經(jīng)非常豐富,學者主要從兩個方面開展研究,一是從能質(zhì)量評價的指標體系,二是從電能質(zhì)量的評價方法。
從20世紀80年代起,國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局(原國家標準局)將制定國家電能質(zhì)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(zhì)量供電電壓允許偏差》(GB12325-90)、《電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波》(GB/T14529-93)、《電能質(zhì)量電壓波動和閃變》(GB12326-2000)、《電能質(zhì)量三相電壓允許不平衡度》(GB/T15543-1995)、《電能質(zhì)量電力系統(tǒng)頻率允許偏差》(GB/T15945-1995)和《電能質(zhì)量暫時過電壓和瞬態(tài)過電壓》(GB/T18481-2001)。在實際電能質(zhì)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(guān)指標,如電壓暫降近年來備受關(guān)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(tǒng)是一個多結(jié)構(gòu)體系,應對電能質(zhì)量進行全局性和整體性的評價[2]。綜合評價可以從技術(shù)性指標和服務性指標兩個方面對電能質(zhì)量進行評定[3~4],技術(shù)性指標,主要包括電壓質(zhì)量、頻率質(zhì)量和供電可能性,服務性指標主要包括需求側(cè)服務。
由于電能指標評價指標體系比較固定,又有國家規(guī)范。因此,大量的研究主要的側(cè)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(zhì)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(jié)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(jié)果,但需要大量的基礎數(shù)據(jù)進行建模,前期數(shù)據(jù)的準確性和數(shù)量決定評價結(jié)果的優(yōu)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(jié)果不穩(wěn)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(yōu)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(xiàn)這種適應?;诖耍疚奶岢鲭娔苜|(zhì)量的動態(tài)評價方法,基于綜合集成技術(shù),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(xiàn)電能質(zhì)量評價系統(tǒng)的動態(tài)搭建,將傳統(tǒng)的“死”評價變?yōu)椤盎睢痹u價,使電能質(zhì)量評價具有適應性。
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(shù)學者采用的分類方式建立指標庫,如圖1所示。
圖1 電能質(zhì)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(zhì)量評價模型非常多,要實現(xiàn)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(tài)評價的實現(xiàn)。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(xiàn)有模型如表1所示。
表1 電能質(zhì)量評價模型庫
綜合集成技術(shù)是著名科學家錢學森提出來的,本文根據(jù)該技術(shù)的理論,對該技術(shù)進行了部分功能實現(xiàn)。本文的集成技術(shù)主要包括組件技術(shù)、Web Service技術(shù)和面向服務的結(jié)構(gòu)體系(SOA)、知識圖、綜合集成平臺?;诰C合集成技術(shù)的評價系統(tǒng)搭建架構(gòu)如圖2所示。
圖2 基于綜合集成技術(shù)的電能質(zhì)量評價系統(tǒng)搭建架構(gòu)
基于綜合集成集成技術(shù)的主要實施方法是,建立電能質(zhì)量評價的基礎數(shù)據(jù)庫,主要包括在線數(shù)據(jù)、離線數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)等,建立電能質(zhì)量評價的指標庫和方法庫,然后采用組件技術(shù)、Web Service技術(shù)和SOA架構(gòu)對電能質(zhì)量評價的數(shù)據(jù)、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(yè)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(zhì)量評價系統(tǒng)。
4.1 組件技術(shù)
組件(Component)也稱為構(gòu)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(shù)在應用開發(fā)方法具有以下特點:(1)軟件重用和高度的互操作性;(2)實現(xiàn)細節(jié)透明;(3)接口的可靠性;(4)良好的可擴展性;(5)實現(xiàn)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(fā)工具語言無關(guān)。
4.2 Web Service技術(shù)
Web Service是一種組件技術(shù),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(shù)據(jù)進行封裝。Web服務與平臺無關(guān),無論何種語言,只要指定接口,就能通過SOAP協(xié)議進行調(diào)用和訪問。
4.3模型庫建立
面向服務的體系結(jié)構(gòu)(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(lián)系起來。
4.4 綜合集成平臺
綜合集成平臺是應用系統(tǒng)間的橋梁,是應用系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫之間的紐帶,構(gòu)建支撐平臺的目的就是能夠滿足電能質(zhì)量評價業(yè)務的需求,能夠使電能質(zhì)量評價系統(tǒng)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(tǒng)具有可操作和適應動態(tài)變化的能力。因此,平臺在設計和實現(xiàn)時應滿足下列基本要求:(1)資源整合;(2)提供開發(fā)環(huán)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(gòu)和擴展;(7)提高應用系統(tǒng)開發(fā)效率。
采用SOA、SaaS、PaaS等面向服務的信息化整合技術(shù),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(tǒng)提供一體化的服務模型和操作接口,并且實現(xiàn)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(shù)模型如圖3所示。
圖3 綜合集成平臺技術(shù)模型
4.5 基于綜合集成平臺的系統(tǒng)搭建
在綜合集成平臺之上搭建電能質(zhì)量評價系統(tǒng)主要分為3個步驟:
1)業(yè)務流程知識圖繪制。構(gòu)建業(yè)務系統(tǒng)首先必須熟悉業(yè)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(yè)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(yè)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(guān)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(jié)點,雙擊可實現(xiàn)節(jié)點的命名,如圖4(左下角)所示。節(jié)點繪制后,按照流程方式將節(jié)點連接,業(yè)務流程知識圖即繪制完成,如圖4(右上角)所示。
2)業(yè)務組件的定制。業(yè)務組件的定制主要分為以下幾個步驟:
Step1:選擇業(yè)務組件定制,進入業(yè)務組件庫。
Step2:業(yè)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(gòu)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(jù)前幾步選擇的信息,以XML形式構(gòu)造選擇信息代碼。
Step6:點擊“測試”按鈕,可對已經(jīng)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(tǒng)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(tǒng)已經(jīng)搭建成功,可以實現(xiàn)應用。
基于綜合集成平臺,本文構(gòu)建了電能質(zhì)量評價系統(tǒng),對指標庫中的8個指標采用模糊評價方法進行了評價,結(jié)果如圖6所示。
圖6 電能質(zhì)量評價系統(tǒng)
圖中每個節(jié)點代表一個組件,連接線代表數(shù)據(jù)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(zhì)量評價多變的要求,也能實現(xiàn)不同模型評價的要求,且系統(tǒng)具有可移植性和可擴展性,減少系統(tǒng)的重復性開發(fā)。
本文以目前電能質(zhì)量評價方面存在的問題為出發(fā)點,通過建立電能質(zhì)量評價的數(shù)據(jù)庫、評價指標庫和評價模型庫,采用組件技術(shù)、Web Service和面向服務的體系架構(gòu)SOA對數(shù)據(jù)、評價指標和模型進行封裝,形成數(shù)據(jù)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(yè)務流程,定制組件,構(gòu)建電能質(zhì)量評價系統(tǒng),實現(xiàn)電能質(zhì)量評價。評價系統(tǒng)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(yōu)勢,為解決不同評價模型評價結(jié)果不一致的問題提供了一條解決方式。
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