泰豪軟件股份有限公司 姜 山 孫斐斐 付振鵬 張國印 匡 斌 張遠(yuǎn)來

我國的電力結(jié)構(gòu)在互聯(lián)網(wǎng)以及大數(shù)據(jù)技術(shù)的輔助下逐漸優(yōu)化完善，形成具有更強(qiáng)大能力的電力運(yùn)輸調(diào)配網(wǎng)[1]。最近幾年電網(wǎng)的規(guī)模漸漸擴(kuò)大，再加之特高壓直流交流輸電功能的添加，以及新能源的迅猛發(fā)展，使得電網(wǎng)的覆蓋面積和電力處理能力慢慢提升，取得了相對(duì)較好的效果[2]。在這樣的背景之下，雖然電網(wǎng)的形成給人們的生產(chǎn)生活以及社會(huì)發(fā)展提供了極大的便利，但是實(shí)際調(diào)配應(yīng)用的過程中，由于情況的變化以及突發(fā)性故障的產(chǎn)生，導(dǎo)致電網(wǎng)日常的運(yùn)行問題日益嚴(yán)重，穩(wěn)定性也不復(fù)從前[3]。

經(jīng)過調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，造成這一現(xiàn)狀的主要影響因素之一是電力網(wǎng)源處理能力的下降[4]。網(wǎng)源在電力系統(tǒng)始終扮演著相對(duì)較為關(guān)鍵的一個(gè)角色，其重要性堪比電源[5]。當(dāng)電網(wǎng)在運(yùn)行的過程中，網(wǎng)源會(huì)在移動(dòng)端的輔助作用下進(jìn)行協(xié)調(diào)工作，并對(duì)相關(guān)區(qū)域的電力實(shí)行傳輸和調(diào)配，這種執(zhí)行方式是持續(xù)性的，并且由相關(guān)的指令信號(hào)所控制，更加精準(zhǔn)、穩(wěn)定[6]。

但是近幾年來，我國的電力需求量不斷增大，這也使得電網(wǎng)的運(yùn)行壓力隨之提高，網(wǎng)源的協(xié)調(diào)移動(dòng)端已經(jīng)不能滿足原本的傳輸承壓，需要依據(jù)實(shí)際的供電處理需求，進(jìn)行多元化的系統(tǒng)升級(jí)與創(chuàng)新[7]。微服務(wù)架構(gòu)是目前階段應(yīng)用較為廣泛的一種網(wǎng)端處理結(jié)構(gòu)，主要被應(yīng)用在復(fù)雜網(wǎng)端的處理與轉(zhuǎn)換上，在面對(duì)多種網(wǎng)源異常時(shí)，對(duì)比于傳統(tǒng)單一模式的處理結(jié)構(gòu)，微服務(wù)架構(gòu)可以更加靈活、多樣地作出應(yīng)變處理，并且在正常運(yùn)行的情況下，確保移動(dòng)端的數(shù)據(jù)信息處于完整的狀態(tài)，避免出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失的問題[8]。

因此，對(duì)基于微服務(wù)架構(gòu)的網(wǎng)源協(xié)調(diào)移動(dòng)端系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。在較為真實(shí)的環(huán)境之下，設(shè)計(jì)多目標(biāo)的處理程序，并依據(jù)網(wǎng)源的變化情況，結(jié)合獲取采集的日常電力處理數(shù)據(jù)信息，編制對(duì)應(yīng)的網(wǎng)源協(xié)調(diào)移動(dòng)端指令，將完成的指令添加在系統(tǒng)的控制區(qū)域之中，并與功能指令進(jìn)行互相關(guān)聯(lián)[9]。建立交互作用網(wǎng)源協(xié)調(diào)的特征來更改系統(tǒng)的處理速度和質(zhì)量，增強(qiáng)其綜合的協(xié)調(diào)處理能力以及質(zhì)量水平[10]。

1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

1.1 主控協(xié)調(diào)芯片設(shè)計(jì)

首先需要進(jìn)行硬件的設(shè)計(jì)，在微服務(wù)的架構(gòu)之下，可以先進(jìn)行主控協(xié)調(diào)芯片的設(shè)計(jì)。主控協(xié)調(diào)芯片是對(duì)系統(tǒng)移動(dòng)端的協(xié)調(diào)情況來進(jìn)行控制的。所以，它主要的作用范圍是網(wǎng)源的協(xié)調(diào)范圍。在初始的系統(tǒng)電路之中安裝信號(hào)感應(yīng)器，并將其與電源相關(guān)聯(lián)，在信號(hào)感應(yīng)器的側(cè)方連接一個(gè)小型的異常監(jiān)控裝置，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障或異常的狀況時(shí)，可及時(shí)作出預(yù)防以及報(bào)警的功能。利用ZigBe轉(zhuǎn)換傳輸平臺(tái)將需要傳輸?shù)男盘?hào)置于信號(hào)感應(yīng)器的控制區(qū)之中，并在監(jiān)測裝置中設(shè)定相關(guān)的限制閥，當(dāng)信號(hào)傳輸時(shí)，只有與其相協(xié)調(diào)一致時(shí)才可以進(jìn)行移動(dòng)端數(shù)據(jù)的采集，一旦出現(xiàn)不一致的情況信號(hào)感應(yīng)器將會(huì)自動(dòng)識(shí)別并作出攔截。

完成以上設(shè)置之后，進(jìn)行主控協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)的設(shè)置，并依據(jù)實(shí)際情況計(jì)算其數(shù)量，具體如下：L=+0.5ω-3/4t，式中：L表示主控協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)數(shù)量表示移動(dòng)端的關(guān)聯(lián)范圍，ω表示接口的處理頻率，t表示協(xié)調(diào)誤差。通過以上計(jì)算可以得出實(shí)際的主控協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)數(shù)量。安裝CC2530芯片作為初始主控芯片，在芯片的周圍進(jìn)行主控協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)的設(shè)置，當(dāng)電壓處于3.6V時(shí)，關(guān)聯(lián)DMA端口控制器，最終實(shí)現(xiàn)主控協(xié)調(diào)芯片的設(shè)計(jì)。

1.2 復(fù)位電路設(shè)計(jì)

在完成主控協(xié)調(diào)芯片的設(shè)計(jì)之后，接下來在此基礎(chǔ)上進(jìn)行復(fù)位電路的設(shè)計(jì)。電源電路與復(fù)位電路通常是具有一定關(guān)聯(lián)性的，與各個(gè)功能模塊關(guān)聯(lián)。當(dāng)CC2530芯片的協(xié)調(diào)供電要求處于3.3V時(shí)對(duì)應(yīng)傳感器的協(xié)調(diào)要求為3.5V。在這樣的背景之下，在電路的中心位置設(shè)計(jì)一個(gè)循環(huán)傳感預(yù)警裝置，裝置主要是將信號(hào)傳感器、探測控制器以及協(xié)調(diào)變化處理器相關(guān)聯(lián)，此時(shí)形成雙向作用電路，而中心位置的循環(huán)電路就是復(fù)位電路。計(jì)算復(fù)位電路的復(fù)位系數(shù)，具體如下：式中：P表示復(fù)位系數(shù)，λ表示直流電壓變化值，φ表示交流電壓變化值。通過以上計(jì)算，最終可以得出實(shí)際的復(fù)位系數(shù)，依據(jù)此系數(shù)設(shè)定對(duì)應(yīng)的復(fù)位電路的協(xié)調(diào)標(biāo)準(zhǔn)。

位電路協(xié)調(diào)復(fù)位標(biāo)準(zhǔn)、協(xié)調(diào)動(dòng)態(tài)取值分別為：返回距離50.35/62.31m、請(qǐng)求時(shí)間2.67/3.55s、路徑協(xié)調(diào)范圍4.25～6.27/1.25～4.35m、URL比0.25/0.15、異常參數(shù)3.42/3.51。根據(jù)以上數(shù)據(jù)信息，最終完成相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定。完成之后，在復(fù)位電路中設(shè)定局限電路，當(dāng)系統(tǒng)執(zhí)行的過程中未在復(fù)位的實(shí)際范圍之內(nèi)，則需要限制電路來對(duì)其作出阻斷，以此來避免電路發(fā)生大規(guī)模的關(guān)聯(lián)異?，F(xiàn)象，確保系統(tǒng)穩(wěn)定執(zhí)行。

2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

2.1 微服務(wù)架構(gòu)下網(wǎng)源協(xié)調(diào)指令的設(shè)計(jì)

在完成硬件的設(shè)計(jì)之后，接下來，在此基礎(chǔ)上需要進(jìn)一步進(jìn)行軟件的相關(guān)設(shè)計(jì)。首先，在微服務(wù)架構(gòu)之下對(duì)網(wǎng)源的協(xié)調(diào)指令作出設(shè)計(jì)。將初始系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)信息導(dǎo)入新的移動(dòng)端系統(tǒng)之中，并采集相關(guān)的協(xié)議傳輸數(shù)據(jù)。設(shè)定Lora節(jié)點(diǎn)并將其與相對(duì)應(yīng)的基站互相關(guān)聯(lián)。在云服務(wù)器中將協(xié)議數(shù)據(jù)傳輸至新的系統(tǒng)之中，傳輸?shù)沫h(huán)境設(shè)定為websocket。此時(shí)需要依據(jù)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信息，計(jì)算系統(tǒng)網(wǎng)源協(xié)調(diào)指令的上行數(shù)據(jù)幀，并進(jìn)行計(jì)算，具體如下：

式中：M表示上行數(shù)據(jù)幀，F(xiàn)表示實(shí)際的掃描幀數(shù)，E表示固定數(shù)據(jù)幀數(shù)，θ表示允許出現(xiàn)的最大幀數(shù)誤差。通過以上計(jì)算，最終可以得出實(shí)際的上行數(shù)據(jù)幀。將其與初始的上行到達(dá)應(yīng)答幀、指令平衡幀相協(xié)調(diào)，并通過掃描的方式來感應(yīng)各個(gè)層級(jí)執(zhí)行應(yīng)用設(shè)備。設(shè)定微服務(wù)的基礎(chǔ)架構(gòu)，計(jì)算微服務(wù)的指令參數(shù)，如下：N=φ-0.2c-2/3。

式中：N表示微服務(wù)的指令參數(shù)，φ表示架構(gòu)層級(jí)的實(shí)際設(shè)定數(shù)量，c表示異常數(shù)量。通過以上計(jì)算，最終可以得出實(shí)際的微服務(wù)的指令參數(shù)。將其設(shè)定添加在微服務(wù)的架構(gòu)之中，并依據(jù)上述得出的數(shù)據(jù)信息，編制對(duì)應(yīng)的網(wǎng)源協(xié)調(diào)指令，完成之后將指令設(shè)定在架構(gòu)之中，形成多層級(jí)、多目標(biāo)的重疊網(wǎng)源協(xié)調(diào)移動(dòng)端系統(tǒng)架構(gòu)，并完成協(xié)調(diào)指令的最終設(shè)計(jì)。

2.2 DMS協(xié)調(diào)交互控制結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

在完成微服務(wù)架構(gòu)下網(wǎng)源協(xié)調(diào)指令的設(shè)計(jì)之后，接下來需要設(shè)計(jì)DMS協(xié)調(diào)交互控制的結(jié)構(gòu)。在微服務(wù)架構(gòu)中建立DMS協(xié)調(diào)交互控制結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)的屬性設(shè)定為層級(jí)處理結(jié)構(gòu)。DMS協(xié)調(diào)系數(shù)隨著網(wǎng)源的移動(dòng)端的變化也會(huì)隨著發(fā)生變化，但需要注意的是，所產(chǎn)生的交互范圍也呈現(xiàn)出不穩(wěn)定的狀態(tài)，交互范圍與結(jié)構(gòu)的控制程度一般成反比，并與DMS協(xié)調(diào)系數(shù)相對(duì)應(yīng)。所以計(jì)算實(shí)際的反比值具體如下：B=2/(5V+3X)-K+1。

式中：B表示實(shí)際的反比值，V表示DMS協(xié)調(diào)終止系數(shù)，X表示端口預(yù)估作用值，K表示分布范圍。通過以上計(jì)算，最終得出實(shí)際的反比值。將其作為DMS協(xié)調(diào)交互控制的標(biāo)準(zhǔn)，并與微服務(wù)架構(gòu)相結(jié)合，最終完成DMS協(xié)調(diào)交互控制結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。

3 系統(tǒng)測試

本次主要是對(duì)微服務(wù)架構(gòu)下網(wǎng)源協(xié)調(diào)移動(dòng)端的系統(tǒng)設(shè)計(jì)效果進(jìn)行測試。測試共分為三組，一組為傳統(tǒng)的Socker網(wǎng)源協(xié)調(diào)移動(dòng)端的系統(tǒng)，將其設(shè)定為傳統(tǒng)系統(tǒng)1；另一組為傳統(tǒng)的多目標(biāo)網(wǎng)源協(xié)調(diào)移動(dòng)端系統(tǒng)，將其設(shè)定為傳統(tǒng)方系統(tǒng)2；最后一組文本文所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)，將其設(shè)定為微服務(wù)架構(gòu)下的網(wǎng)源協(xié)調(diào)移動(dòng)端系統(tǒng)。三組測試同時(shí)進(jìn)行，并且是在相同的測試環(huán)境之下實(shí)現(xiàn)。完成以上設(shè)定之后，開始系統(tǒng)測試準(zhǔn)備。

3.1 測試準(zhǔn)備

經(jīng)過上述對(duì)系統(tǒng)測試的設(shè)定，接下來，進(jìn)行測試的相關(guān)準(zhǔn)備。首先，需要依據(jù)實(shí)際的運(yùn)行情況，搭建系統(tǒng)測試的環(huán)境，具體如下：系統(tǒng)的服務(wù)器要選用云服務(wù)器，并將客戶端調(diào)整至多型號(hào)可接入的端口，運(yùn)行環(huán)境設(shè)定為IE8/9/10/11。獲取系統(tǒng)日常的移動(dòng)端活動(dòng)情況，并采集相關(guān)的測試數(shù)據(jù)信息，并設(shè)定指標(biāo)參數(shù)，其固定標(biāo)準(zhǔn)與實(shí)測標(biāo)準(zhǔn)分別如下：接口響應(yīng)時(shí)間0.52/0.67s、處理時(shí)間12.33/15.67、極限異常范圍0.24～0.66/0.31～0.59、網(wǎng)源協(xié)調(diào)系數(shù)比0.0062/0.0051。

根據(jù)以上指標(biāo)參數(shù)的設(shè)定，完成相對(duì)應(yīng)系統(tǒng)應(yīng)用指標(biāo)的設(shè)定。完成之后，在此基礎(chǔ)上依據(jù)上述采集的數(shù)據(jù)信息對(duì)系統(tǒng)的相關(guān)執(zhí)行數(shù)值進(jìn)行計(jì)算，進(jìn)行端口描述均值的計(jì)算如下：K=(2β+1)-4，式中：K表示描述均值，β表示返回系數(shù)表示協(xié)調(diào)均值，通過以上計(jì)算最終可以得出實(shí)際的描述均值。將描述均值作為系統(tǒng)執(zhí)行的初始標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行網(wǎng)源初始協(xié)調(diào)指令的編制，并計(jì)算其請(qǐng)求函數(shù)，具體如下：H=(α+1)/2r+7δ-0.25。

式中：H表示系統(tǒng)的請(qǐng)求函數(shù)，α表示指令的響應(yīng)范圍，r表示實(shí)際的響應(yīng)距離，δ表示設(shè)立的檢測節(jié)點(diǎn)。通過以上計(jì)算最終可以得出實(shí)際的系統(tǒng)請(qǐng)求函數(shù)。至此，便完成了系統(tǒng)的相關(guān)設(shè)定，檢查系統(tǒng)是否處于穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)，并確保不存在影響最終測試結(jié)果的外部因素，核查無誤后，開始系統(tǒng)測試。

3.2 測試過程及結(jié)果分析

在上述所搭建的系統(tǒng)測試環(huán)境之中，進(jìn)行具體的測試。首先，選擇一組移動(dòng)端頻進(jìn)行測試，具體的測試流程如下圖1所示：

根據(jù)圖1中的測試，得出一組系統(tǒng)測試結(jié)果，再次對(duì)其他兩組也進(jìn)行測試，將得出的結(jié)果匯總，作對(duì)比分析，具體如下表1所示：

圖1 網(wǎng)源協(xié)調(diào)移動(dòng)端系統(tǒng)測試流程圖

表1 系統(tǒng)測試結(jié)果對(duì)比分析表

根據(jù)表3中的數(shù)據(jù)信息得出最終的系統(tǒng)測試結(jié)果：在相同的測試環(huán)境之下，對(duì)比于兩種傳統(tǒng)系統(tǒng)，本文所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)得出的平均阻尼比相對(duì)更高，說明其對(duì)于網(wǎng)源的協(xié)議處理效果也較好，具有更強(qiáng)的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

綜上,便是對(duì)基于微服務(wù)架構(gòu)的網(wǎng)源協(xié)調(diào)移動(dòng)端的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。網(wǎng)源協(xié)調(diào)的控制對(duì)于電網(wǎng)的日常運(yùn)輸起到極為關(guān)鍵的作用，在微服務(wù)的架構(gòu)下，不僅加強(qiáng)了系統(tǒng)子站和主站的監(jiān)測作用范圍，同時(shí)還添加了許多采集、上送運(yùn)行信息、異常自動(dòng)處理等協(xié)調(diào)功能，進(jìn)一步完善移動(dòng)端口的應(yīng)變結(jié)構(gòu)。不僅如此，微服務(wù)架構(gòu)下的網(wǎng)源協(xié)調(diào)移動(dòng)端的應(yīng)用還進(jìn)一步延伸了系統(tǒng)的校核功能。

對(duì)比于傳統(tǒng)的系統(tǒng)，本文所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)協(xié)調(diào)速度相對(duì)更快，可以進(jìn)行實(shí)時(shí)存儲(chǔ)，并隨時(shí)調(diào)控執(zhí)行的信息，一旦網(wǎng)源發(fā)生故障或者異常的狀態(tài)系統(tǒng)會(huì)作出及時(shí)預(yù)警，避免對(duì)其造成關(guān)聯(lián)性的損害。所以，此系統(tǒng)具有更強(qiáng)的靈活性和實(shí)際應(yīng)用性，可以在不同的電網(wǎng)環(huán)境之下進(jìn)行應(yīng)變、轉(zhuǎn)換以及處理，并制定貼合實(shí)際的方案，提升整體的協(xié)調(diào)效果，優(yōu)化系統(tǒng)的處理效率和質(zhì)量。