基于C/S和B/S結構的多數據源電能質量數字化管理平臺

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摘要：在原有基于B/S(瀏覽器服務器)結構的天津市電力公司電能質量管理信息系統的基礎上，采用C/S(客戶機/服務器)和B/S相結合的體系結構，充分發揮了C/S結構與B/S結構的優點，擴展實現了多數據源兼容及可擴展的設備接口、多線程機制、可視化圖形操作、局域網監控等技術。描述了系統設計思路，介紹了系統主要子系統的功能及相關技術特點。

關鍵詞：C/S結構:B/S結構;多數據源;電能質量:監測系統

O引言

電能質量事關電網的安全經濟運行以及用戶的經濟效益。論文現行電能質量國家標準主要包括公用電網諧波、供電電壓偏差、電力系統頻率允許偏差等。隨著數字通信技術的發展，各種電能質量監測裝置不斷接入電網，各供電公司可以隨時查看所管轄區域站點的電能質量狀況，但是由于眾多的設備廠家服務于電能質量管理工作，使電力系統的電能質量數據變得龐大并且分散，極其不容易統一管理。為了進一步提高電能質量數據的管理水平，有必要利用信息技術建立能兼容多個電能質量數據源的數字化管理平臺，使數據具有網絡化和共享性等特點。

1平臺設計目標及原則

平臺設計目標是:基于天津市電力公司ATM網絡，采用C/S和B/S相結合的體系結構，構建多數據源的電能質量綜合管理數字化平臺，將電能質量管理從分散管理轉向集中管理、從靜態管理轉向動態管理，提高天津市電能質量管理水平，并使之逐步成為整個天津市電能質量管理的基石，成為企業發展戰略的重要內容。

平臺設計原則是:遵循國家關于電能質量的規定及技術規范;把該平臺置于整個信息化體系之中進行設計和開發，充分考慮到與各個采集設備廠家的數據共享;在遵循軟件開發規范基礎上，更強調變電站及其采集點圖形化、采集設備兼容性及接口可擴展性、各種諧波數據的統一存儲:采用C/S與B/S相結合的體系結構分別實現集控臺子系統和Web信息管理子系統;整個系統應具有全局性、共享性、網絡化、穩定性、實用性的特征。

2系統結構

本系統充分利用現有ATM網絡和硬件資源。為了提高系統的安全性和可靠性，數據庫服務器和應用服務器分離開來，各自以雙機熱備的工作模式運行。數據采集器以電話撥號的方式把數據存儲到前置機中，集控臺接收前置機中的數據進行展示和分析。系統網絡結構圖如圖1所示。集控臺有采用C/S結構開發的集控臺管理子系統和采用B/S結構開發的Web信息管理子系統。數據庫管理系統采用SQLserver2000，應用服務器采用IIS5.0+.NetFramework構建。

3平臺功能

該平臺從系統功能上劃分為兩個子系統:集控臺子系統和Web信息管理子系統。

3.1集控臺子系統

集控臺子系統作為電能質量平臺的管理中心對各前置機的數據進行接收以及對系統各種屬性進行設置，畢業論文包括采集點圖形管理、數據接收、比對標準管理、設備管理、系統管理等功能模塊。

(l)采集點圖形管理模塊

采集點圖形管理模塊的主要功能包括變電站分布圖形管理和采集點分布圖形管理，可將數據采集點的管理可視化，增強了操作的直觀性。在圖形中先顯示出變電站的地理位置分布圖，點擊變電站進入這個變電站的電氣接線圖進行采集點的設置，在圖中也可以對采集點所連接的前置機進行刪除、新增與修改的操作。

(2)數據接收管理模塊

前置機每天都會向集控臺傳輸數據，集控臺在接收數據后要進行判斷和處理后把數據存儲到總數據庫中，然后進行其它的應用操作。數據接收方式包括遠程接收、人工接收兩種方式，遠程接收又包括定時接收和即時接收兩種方式，如果通訊出現了問題，可以選擇手動錄入數據或用便攜設備來向集控臺傳輸數據。用戶可以根據需要選擇接收數數據的對象，即選擇從哪些前置機接收數據。集控臺數據處理過程是(如圖2所示):把接收到的數據與設定的標準數據進行比對，找出超標數據或危害性數據，將危害性數據信息過濾出來存入相應的電能質量數據表中，用戶通過查詢得到危害性電能質量信息，可迅速做出相應的處理。

(3)比對標準管理模塊

該模塊主要實現了諧波比對標準值計算、比對標準的設置、比對標準的。在對接收到的數據進行統計分析時，會根據諧波的衡量標準來區分數據是否為諧波，碩士論文這個諧波的比對標準相當于一個模板，并可以在電能質量國家標準值發生變化時通過操作界面進行修改。系統為這個修改功能設置了最高權限，允許系統管理員進行修改。

(4)設備管理模塊

底層設備的正確配置是實現數據采集器與集控臺之間數據通訊的基礎，主要功能包括串口的設置、前置機屬性的查詢和設置、采集單元信息查詢和統計，以及集控臺與前置機進行數據通訊的服務配置。

(5)系統管理

系統管理模塊能夠對系統的用戶、角色、權限進行設置，具有數據庫清理、數據庫備份、數據庫還原、數據庫屬性設置等數據庫管理功能。

3.2Web信息管理子系統

Web信息管理子系統實現在Intranet上通過Web頁對傳輸到集控臺的數據進行查詢、統計、分析，并將結果以圖表的方式展現，清晰地分析出諧波的發生情況。該子系統包括電能質量數據查詢、基礎參數查詢、統計分析、報表與報告管理等功能模塊。

(l)電能質量數據查詢

該模塊實現按指定的查詢方式查詢電能質量數據，包括諧波數據、電壓偏差數據、頻率偏差數據。查詢方式主要包括按數據的產生日期查詢、按產生數據的變電站進行查詢、按產生數據的單位或部門進行查詢、按電壓等級進行查詢、按數據的種類進行查詢。當諧波數據補增或出現其它變化時，用戶還可以據此對諧波數據進行修改。

(2)基礎參數查詢

該模塊主要對監測點基礎參數值進行查詢，能夠查詢指定變電站的各監測點的電流標準值、電壓標準值、電壓偏差標準值和頻率偏差標準值。

(3)統計分析

統計分析模塊包括電能質量圖示分析和暫態事件分析。圖示分析是指對電能質量數據按指定時間范圍和監控對象以圖表的形式進行統計和分析，涉及到的數據類型包括報警數據、正常數據、綜合數據、實時數據以及閃變數據。職稱論文主要生成以下類型的圖形:電壓、電流諧波總畸變率變化曲線，各次諧波電壓、電流變化曲線，電壓、電流總有效值變化曲線，功率變化曲線，基波電壓、電流變化曲線，不平衡度變化曲線。

暫態事件分析主要針對普遍影響電力系統及工業用戶的電壓跌落(Dis/Sag)、電壓驟升(swell)、電壓短時中斷(inrerruption)等事件進行錄波，進而結合經典的SARFI分析方法與ITIC曲線分析，以圖表、曲線、統計報表等形式給出事件過程的詳細分析，并從電網可靠性角度作出事件發生的概率評估。它主要包括以下分析功能:暫態波形點(Pointonwave)分析、暫態事件的SARFI-ITIC曲線統計分析、SARFI-X統計報表、基于正IEC61000-4-11和UNIPEDE的典型報表分析及暫態事件匯總表。

(4)報表和報告管理

諧波數據經過整理后可以生成報表和報告。報表是通過對電能質量數據按指定時間范圍和監控對象進行統計和分析而生成的，可保存為Word、Excel或文本格式的文件，主要有以下類型的報表:各次諧波電壓、電流統計報表，電壓偏差統計報表，電能質量綜合報表，基波、諧波電壓和阻抗、總功率、諧波功率、頻率偏差等查詢報表。報告主要是關于電壓、頻率、變電站名稱、采集時間以及前置機屬性等相關信息的文件，報告文件可以打印、上傳。

4關鍵技術

C/S與B/S相結合的體系結構

C/S結構是二層次的面向數據的應用結構，是一種傳統的管理信息系統開發技術。它的主要特點是交互性強、網絡通信量低、響應速度快、利于處理大量數據;但是維護和管理的難度較大，不能實現快速部署和配置，通常只局限于小型局域網。

B/S采用三層結構，在數據管理層口Bserver)和表示層仍rowser)之間增加了中間件用于構建業務邏輯層。B/S結構著重于客戶機對應用服務的請求，具有獨到的優點:具有強大的應用管理功能，高性能地處理大量并發訪問，屏蔽異構平臺，很好的靈活性、易維護性、可擴展性等。但是缺點是系統響應速度慢、服務器開銷大、通信帶寬要求高等問題。

電能質量管理平臺采用了B/S和C/S相結合的體系結構，充分發揮了兩種結構的優點，彌補了各自的不足，優化地分別實現了集控臺管理和節觸b信息管理兩個子系統。

多線程機制

在接收數據過程中，該平臺會對不同廠家的設備同時進行數據接收與處理，如果按照常規的工作流程，工作總結每一個廠家設備都要排隊等待，造成處理時間延遲和資源浪費。為了保證系統任務和數據庫操作不會占用過多系統資源而導致死鎖的現象發生，該平臺使用了多線程機制，使多個任務能夠在后臺有條理地并發執行，增強了程序運行的穩定性。多線程機制使得用戶可以在等待任務執行過程中去執行其它任務而不會相互影響，大大提高了系統的工作效率。

可視化圖形操作

該平臺運用圖形對變電站的分布和變電站內采集點的設置進行管理，由于圖形操作所帶來的可視化效果遠遠好于普通的文字效果，用戶通過圖形很直觀地看到一個變電站站內的采集點是如何分布的，為用戶創建了方便快捷的操作環境，提高了工作效率。

可擴展的設備接口

為了兼容不同廠商的數據采集設備及數據管理系統，該平臺制定和開發了可擴展的設備接口功能。通過TCP/IP協議和接口標準，將新接入系統的數據服務器在平臺中注冊，平臺根據服務器在ATM中的IP、機器名、數據庫的登錄名和密碼進行通訊，并做出相應的配置，從而能夠與新接入系統的服務器進行數據交互。

局域網監控

局域網監控是通過監測局域網上需要接收數據的前置機是否在線來判斷前置機的連接狀態，然后決定是否可以進行相互通信的操作，系統通過局域網監測把局域網上前置機以及系統自身的信息進行統計并反饋給用戶。

5數據規約

局域網通信協議具有數據同步通信機制，在同一時間可以進行多線程的數據通信操作。在局域網絡的TCP/IP協議的基礎上，可以通過IP地址的訪問進行數據的通信。盡管各廠家的底層協議不相同，數據格式也不相同，但是只要在上級通訊服務到管理分析軟件之間統一協議及數據結構即可，所以數據結構與傳輸協議要與集控臺一致。集控臺只需要從前置機接收與諧波相關的數據進行分析、處理就可以了，并不用獲取前置機所有的數據。這樣不但提高了集控臺的處理速度，還保證了數據分析的質量。集控臺統一了數據庫表的接收內容，除了系統自身的基礎信息表之外還有:變電站信息表、采集單元信息表、諧波數據表、頻率偏差數據表、電壓偏差數據表、諧波電流允許值表和數據定時傳輸時間表。有了這些表的數據，系統就能夠準確的實現諧波的數據分析了，并可以從具有危害性的諧波數據中得知變電站以及采集單元的位置和屬性信息，以便電力公司對其快速定位并及時解決電網中存在的問題。

6平臺特點

總結起來，該平臺具有如下特點:

采用C/S與BIS相結合的體系結構優化地實現整各平臺;

使用了多線程機制并發執行多個任務，提高了系統的工作效率;

運用可視化圖形操作對變電站及其采集點進行管理;

具有設備兼容性及接口可擴展性，兼容多數據源;

各種諧波數據集中存儲，統一處理，信息共享;

利用局域網監控技術確保數據傳輸暢通;

具有嚴格的權限設置和數據控制功能;

納入企業信息化建設整體中，與相關系統接口友好。

7結論

天津市電力公司電能質量數字化管理平臺采用C/S和B/S相結合的體系結構，英語論文充分發揮了兩種結構各自的優點，優化地分別開發了集控臺管理和Web信息管理兩個子系統，具有多數據源兼容及設備接口可擴展的特點，利用多線程機制、可視化圖形操作、局域網監控等技術實現了平臺的強大功能。該平臺改變了天津電網原有的電能質量數據分散處理的現狀，將電能質量從分散管理轉向集中管理、從靜態管理轉向動態管理，提高了電能質量管理水平。該平臺作為電能質量管理的一個網絡數據中心和應用程序中心，實現了天津電網所有電能質量數據的統一管理。

參考文獻

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