基于Web服務(wù)的電能質(zhì)量監測系統的研究

　　引言

　　隨著(zhù)經(jīng)濟發(fā)展和社會(huì )進(jìn)步，電能質(zhì)量已成為一項重要的研究課題。隨著(zhù)非線(xiàn)性負荷不斷增加，導致各種電能量質(zhì)量問(wèn)題不斷增多。此外，暫態(tài)電能質(zhì)量問(wèn)題也明顯突出，如電壓跌落、驟升、短時(shí)斷電等現象經(jīng)常發(fā)生，給用戶(hù)帶來(lái)極大損失。只有及時(shí)有效地監測電能質(zhì)量，才能為改善電能質(zhì)量、協(xié)調供用電雙方和規范供用電市場(chǎng)提供真實(shí)依據，以便采取有效地解決措施。

　　傳統的監測分析手段，存在諸多不足且已不能滿(mǎn)足當前系統需要，此外由于監測系統建設時(shí)間、選擇廠(chǎng)家、開(kāi)發(fā)語(yǔ)言、布署平臺等不相同，因此通訊協(xié)議和對外交換的數據格式可能存在巨大差異;各子系統數據冗余，數據流通效率低，形成“信息孤島”。因此就有必要建立網(wǎng)絡(luò )化監測系統。由于Web服務(wù)具有語(yǔ)言獨立、跨平臺、跨地域、信息傳輸快捷和良好的封裝性等特點(diǎn)，可有效消除“信息孤島”現象。將Web服務(wù)與電能質(zhì)量監測相結合，設計了一種基于Web服務(wù)的電能質(zhì)量監測系統，對電能質(zhì)量的指標進(jìn)行分析，上傳監測結果到Web服務(wù)器，用戶(hù)可通過(guò)瀏覽器查看監測結果，及時(shí)發(fā)現電能質(zhì)量問(wèn)題，實(shí)現電能質(zhì)量信息的共享。

　　2 監測系統

　　檢測系統分為數據層、服務(wù)器層和用戶(hù)層，如圖1所示。數據層中，電能質(zhì)量監測儀(Power Qualily Monitor，簡(jiǎn)稱(chēng)PQM)獲取監測數據和電能質(zhì)量的信息，通信服務(wù)器把這些信息傳到服務(wù)器層中的Web服務(wù)入口和數據庫入口，一些實(shí)時(shí)數據和監測結果通過(guò)Web服務(wù)發(fā)布到UDDI注冊中心，用戶(hù)用JSP的方式調用此服務(wù)。在用戶(hù)層中，用戶(hù)通過(guò)瀏覽器獲取所需的實(shí)時(shí)數據及監測電能質(zhì)量指標信息，并通過(guò)調用服務(wù)器查看數據庫的歷史記錄。

　　3 系統功能

　　3.1 數據層

　　數據層主要包括數據采集和數據傳輸。

　　安裝在監測點(diǎn)的PQM是數據采集的硬件基礎。PQM性能、精度和可靠性對整個(gè)系統具有重要作用。由于該系統設計是在線(xiàn)實(shí)時(shí)電能質(zhì)量監測系統，因此選用遠程在線(xiàn)電能質(zhì)量監測儀。

　　在線(xiàn)監測儀器適用于公共供電點(diǎn)電能質(zhì)量的連續監測和多點(diǎn)監測組成區域電能質(zhì)量監測網(wǎng)，按照電能質(zhì)量國家標準，利用電能質(zhì)量在線(xiàn)監測設備在線(xiàn)監測電力系統電網(wǎng)，連續收集、記錄和存儲電力系統電網(wǎng)的頻率偏差、電壓偏差、電壓波動(dòng)以及閃變、諧波、三相不平衡等穩態(tài)信息，電壓跌落、電壓驟升和電壓中斷等暫態(tài)信息，具有和上一層通信相同的功能。

　　通信服務(wù)器完成數據傳輸。首先，系統通過(guò)監測儀采樣獲得所需的監測數據，以數據文件形式存儲于監測儀，然后按照給定規約(如IEC101規約)把帶有時(shí)間標簽的采樣數據通過(guò)Socket方式實(shí)時(shí)上傳到數據庫入口。由于每個(gè)周期都需采樣，且必須滿(mǎn)足奈奎斯特定理，所以這些數據量十分龐大，要求帶寬高。

　　此外，現場(chǎng)監測儀監測得到如實(shí)時(shí)電壓、頻率、電流、功率等參數，以及電壓偏差、頻率偏差、電壓凹陷等電能質(zhì)量指標數據，將這些數據按照自定義的規約打包，遵循TCP/IP協(xié)議，通過(guò)Socket方式實(shí)時(shí)上傳到Web服務(wù)入口和數據庫入口。根據國家標準，電壓偏差、頻率偏差、三相不平衡度、諧波監測等電能質(zhì)量指標數據一個(gè)基本記錄周期為3s，所以通信程序每隔3s上傳一次這些指標。底層監測儀采樣被監測電壓電流等的有效值，并作為預處理值存儲。電壓、電流等數據以lmin作為一個(gè)統計單元，將其預處理值的平均值代表被監測系統及時(shí)的實(shí)際運行電壓，所以這些數據每1min上傳一次。因此，不同監測結果其上傳時(shí)間間隔也不同。為了節省帶寬，只傳輸超標時(shí)的電能質(zhì)量指標數據即可，這樣減少了傳輸的數據量。

　　3.2 服務(wù)器層

　　服務(wù)器層包括數據庫服務(wù)器、Web應用服務(wù)器和Web服務(wù)器。

　　數據庫服務(wù)器是電能質(zhì)量監測系統的核心部分，用于存儲每天定時(shí)采集各監測點(diǎn)的數據，以及存儲管理電能質(zhì)量在線(xiàn)監測系統中各個(gè)站點(diǎn)監測儀上傳的監測數據、數據庫統計分析程序處理后的數據，系統配置信息，并為系統中的Web服務(wù)器、本地顯示等模塊提供數據檢索支持。

　　由于電能質(zhì)量監測儀不僅上傳實(shí)時(shí)的電壓、電流等數據，而且還上傳電壓偏差等電能質(zhì)量指標數據，這些數據除了實(shí)時(shí)顯示，還必須要存入數據庫，以備統計分析。對于波形數據，在沒(méi)有超標的情況下，形成3s統計數據后波形數據可以刪除。當數據超過(guò)限值時(shí)，保留超標時(shí)前3s的波形數據，供故障分析使用。由于數據庫分為實(shí)時(shí)數據庫和歷史數據庫，前者用于保存最近從現場(chǎng)監測儀上傳的原始數據信息以及必要的相關(guān)計算數據;后者又分為原始數據和計算所得數據。當測量時(shí)間達到1min后，實(shí)時(shí)數據庫形成的分鐘數據傳送至歷史數據庫。在分鐘數據的基礎上形成的小時(shí)數據、月數據等都存儲于歷史數據庫。

　　Web應用服務(wù)器是整個(gè)系統的核心，采用Weblogic8.1作為Web應用服務(wù)器，開(kāi)發(fā)工具選用Jbuilder9作為開(kāi)發(fā)平臺。由于Socket發(fā)送的電能質(zhì)量數據按規約打包，所以接收端要對這些數據解包，提取電能質(zhì)量的有用信息，如三相電壓，電壓偏差量，站點(diǎn)信息以及指標的測量時(shí)間等。把該解包功能封裝成Web服務(wù)，為部門(mén)調用提供標準接口。將已經(jīng)封裝好的Web服務(wù)布署到Web應用服務(wù)器BEA Weblogic8.1上，并在BEA的UDDI注冊中心注冊。UDDI注冊中心不僅提供了發(fā)布Web服務(wù)的頁(yè)面，而且還提供了一個(gè)UDDI ClientAPI包，實(shí)現對UDDI注冊中心的動(dòng)態(tài)發(fā)布和查詢(xún)。用戶(hù)通過(guò)瀏覽器利用JSP方式，調用Web服務(wù)，獲取所需的實(shí)時(shí)數據和電能質(zhì)量指標。

　　為了用戶(hù)更方便實(shí)現數據的遠程實(shí)時(shí)查看，該電能質(zhì)量監測系統采用Web技術(shù)，建立Web服務(wù)器。Web服務(wù)器負責處理客戶(hù)機HTTP請求、下載電能質(zhì)量功能組件參數、加載數據等任務(wù)，提供遠程頁(yè)面瀏覽服務(wù)。用戶(hù)可在任意地點(diǎn)、任意時(shí)間瀏覽網(wǎng)頁(yè)，訪(fǎng)問(wèn)Web服務(wù)器發(fā)布的基于Web形式的實(shí)時(shí)數據查詢(xún)、數據分析、報表展示、曲線(xiàn)展示.查看指定日期的電能質(zhì)量，隨時(shí)下載Word、Excel和文本等報表統計資料。