基于C/S和B/S结构的多数据源电能质量数字化管理平台

摘要：在原有基于B/S(浏览器服务器)结构的天津市电力公司电能质量管理信息系统的基础上，采用C/S(客户机/服务器)和B/S相结合的体系结构，充分发挥了C/S结构与B/S结构的优点，扩展实现了多数据源兼容及可扩展的设备接口、多线程机制、可视化图形操作、局域网监控等技术。描述了系统设计思路，介绍了系统主要子系统的功能及相关技术特点。

关键词：C/S结构:B/S结构;多数据源;电能质量:监测系统

O引言

电能质量事关电网的安全经济运行以及用户的经济效益。论文现行电能质量国家标准主要包括公用电网谐波、供电电压偏差、电力系统频率允许偏差等。随着数字通信技术的发展，各种电能质量监测装置不断接入电网，各供电公司可以随时查看所管辖区域站点的电能质量状况，但是由于众多的设备厂家服务于电能质量管理工作，使电力系统的电能质量数据变得庞大并且分散，极其不容易统一管理。为了进一步提高电能质量数据的管理水平，有必要利用信息技术建立能兼容多个电能质量数据源的数字化管理平台，使数据具有网络化和共享性等特点。

1平台设计目标及原则

平台设计目标是:基于天津市电力公司ATM网络，采用C/S和B/S相结合的体系结构，构建多数据源的电能质量综合管理数字化平台，将电能质量管理从分散管理转向集中管理、从静态管理转向动态管理，提高天津市电能质量管理水平，并使之逐步成为整个天津市电能质量管理的基石，成为企业发展战略的重要内容。

平台设计原则是:遵循国家关于电能质量的规定及技术规范;把该平台置于整个信息化体系之中进行设计和开发，充分考虑到与各个采集设备厂家的数据共享;在遵循软件开发规范基础上，更强调变电站及其采集点图形化、采集设备兼容性及接口可扩展性、各种谐波数据的统一存储:采用C/S与B/S相结合的体系结构分别实现集控台子系统和Web信息管理子系统;整个系统应具有全局性、共享性、网络化、稳定性、实用性的特征。

2系统结构

本系统充分利用现有ATM网络和硬件资源。为了提高系统的安全性和可靠性，数据库服务器和应用服务器分离开来，各自以双机热备的工作模式运行。数据采集器以电话拨号的方式把数据存储到前置机中，集控台接收前置机中的数据进行展示和分析。系统网络结构图如图1所示。集控台有采用C/S结构开发的集控台管理子系统和采用B/S结构开发的Web信息管理子系统。数据库管理系统采用SQLserver2000，应用服务器采用IIS5.0+.NetFramework构建。

3平台功能

该平台从系统功能上划分为两个子系统:集控台子系统和Web信息管理子系统。

3.1集控台子系统

集控台子系统作为电能质量平台的管理中心对各前置机的数据进行接收以及对系统各种属性进行设置，毕业论文包括采集点图形管理、数据接收、比对标准管理、设备管理、系统管理等功能模块。

(l)采集点图形管理模块

采集点图形管理模块的主要功能包括变电站分布图形管理和采集点分布图形管理，可将数据采集点的管理可视化，增强了操作的直观性。在图形中先显示出变电站的地理位置分布图，点击变电站进入这个变电站的电气接线图进行采集点的设置，在图中也可以对采集点所连接的前置机进行删除、新增与修改的操作。

(2)数据接收管理模块

前置机每天都会向集控台传输数据，集控台在接收数据后要进行判断和处理后把数据存储到总数据库中，然后进行其它的应用操作。数据接收方式包括远程接收、人工接收两种方式，远程接收又包括定时接收和即时接收两种方式，如果通讯出现了问题，可以选择手动录入数据或用便携设备来向集控台传输数据。用户可以根据需要选择接收数数据的对象，即选择从哪些前置机接收数据。集控台数据处理过程是(如图2所示):把接收到的数据与设定的标准数据进行比对，找出超标数据或危害性数据，将危害性数据信息过滤出来存入相应的电能质量数据表中，用户通过查询得到危害性电能质量信息，可迅速做出相应的处理。

(3)比对标准管理模块

该模块主要实现了谐波比对标准值计算、比对标准的设置、比对标准的。在对接收到的数据进行统计分析时，会根据谐波的衡量标准来区分数据是否为谐波，硕士论文这个谐波的比对标准相当于一个模板，并可以在电能质量国家标准值发生变化时通过操作界面进行修改。系统为这个修改功能设置了最高权限，允许系统管理员进行修改。

(4)设备管理模块

底层设备的正确配置是实现数据采集器与集控台之间数据通讯的基础，主要功能包括串口的设置、前置机属性的查询和设置、采集单元信息查询和统计，以及集控台与前置机进行数据通讯的服务配置。

(5)系统管理

系统管理模块能够对系统的用户、角色、权限进行设置，具有数据库清理、数据库备份、数据库还原、数据库属性设置等数据库管理功能。

3.2Web信息管理子系统

Web信息管理子系统实现在Intranet上通过Web页对传输到集控台的数据进行查询、统计、分析，并将结果以图表的方式展现，清晰地分析出谐波的发生情况。该子系统包括电能质量数据查询、基础参数查询、统计分析、报表与报告管理等功能模块。

(l)电能质量数据查询

该模块实现按指定的查询方式查询电能质量数据，包括谐波数据、电压偏差数据、频率偏差数据。查询方式主要包括按数据的产生日期查询、按产生数据的变电站进行查询、按产生数据的单位或部门进行查询、按电压等级进行查询、按数据的种类进行查询。当谐波数据补增或出现其它变化时，用户还可以据此对谐波数据进行修改。

(2)基础参数查询

该模块主要对监测点基础参数值进行查询，能够查询指定变电站的各监测点的电流标准值、电压标准值、电压偏差标准值和频率偏差标准值。

(3)统计分析

统计分析模块包括电能质量图示分析和暂态事件分析。图示分析是指对电能质量数据按指定时间范围和监控对象以图表的形式进行统计和分析，涉及到的数据类型包括报警数据、正常数据、综合数据、实时数据以及闪变数据。职称论文主要生成以下类型的图形:电压、电流谐波总畸变率变化曲线，各次谐波电压、电流变化曲线，电压、电流总有效值变化曲线，功率变化曲线，基波电压、电流变化曲线，不平衡度变化曲线。

暂态事件分析主要针对普遍影响电力系统及工业用户的电压跌落(Dis/Sag)、电压骤升(swell)、电压短时中断(inrerruption)等事件进行录波，进而结合经典的SARFI分析方法与ITIC曲线分析，以图表、曲线、统计报表等形式给出事件过程的详细分析，并从电网可靠性角度作出事件发生的概率评估。它主要包括以下分析功能:暂态波形点(Pointonwave)分析、暂态事件的SARFI-ITIC曲线统计分析、SARFI-X统计报表、基于正IEC61000-4-11和UNIPEDE的典型报表分析及暂态事件汇总表。

(4)报表和报告管理

谐波数据经过整理后可以生成报表和报告。报表是通过对电能质量数据按指定时间范围和监控对象进行统计和分析而生成的，可保存为Word、Excel或文本格式的文件，主要有以下类型的报表:各次谐波电压、电流统计报表，电压偏差统计报表，电能质量综合报表，基波、谐波电压和阻抗、总功率、谐波功率、频率偏差等查询报表。报告主要是关于电压、频率、变电站名称、采集时间以及前置机属性等相关信息的文件，报告文件可以打印、上传。

4关键技术

C/S与B/S相结合的体系结构

C/S结构是二层次的面向数据的应用结构，是一种传统的管理信息系统开发技术。它的主要特点是交互性强、网络通信量低、响应速度快、利于处理大量数据;但是维护和管理的难度较大，不能实现快速部署和配置，通常只局限于小型局域网。

B/S采用三层结构，在数据管理层口Bserver)和表示层仍rowser)之间增加了中间件用于构建业务逻辑层。B/S结构着重于客户机对应用服务的请求，具有独到的优点:具有强大的应用管理功能，高性能地处理大量并发访问，屏蔽异构平台，很好的灵活性、易维护性、可扩展性等。但是缺点是系统响应速度慢、服务器开销大、通信带宽要求高等问题。

电能质量管理平台采用了B/S和C/S相结合的体系结构，充分发挥了两种结构的优点，弥补了各自的不足，优化地分别实现了集控台管理和节触b信息管理两个子系统。

多线程机制

在接收数据过程中，该平台会对不同厂家的设备同时进行数据接收与处理，如果按照常规的工作流程，工作总结每一个厂家设备都要排队等待，造成处理时间延迟和资源浪费。为了保证系统任务和数据库操作不会占用过多系统资源而导致死锁的现象发生，该平台使用了多线程机制，使多个任务能够在后台有条理地并发执行，增强了程序运行的稳定性。多线程机制使得用户可以在等待任务执行过程中去执行其它任务而不会相互影响，大大提高了系统的工作效率。

可视化图形操作

该平台运用图形对变电站的分布和变电站内采集点的设置进行管理，由于图形操作所带来的可视化效果远远好于普通的文字效果，用户通过图形很直观地看到一个变电站站内的采集点是如何分布的，为用户创建了方便快捷的操作环境，提高了工作效率。

可扩展的设备接口

为了兼容不同厂商的数据采集设备及数据管理系统，该平台制定和开发了可扩展的设备接口功能。通过TCP/IP协议和接口标准，将新接入系统的数据服务器在平台中注册，平台根据服务器在ATM中的IP、机器名、数据库的登录名和密码进行通讯，并做出相应的配置，从而能够与新接入系统的服务器进行数据交互。

局域网监控

局域网监控是通过监测局域网上需要接收数据的前置机是否在线来判断前置机的连接状态，然后决定是否可以进行相互通信的操作，系统通过局域网监测把局域网上前置机以及系统自身的信息进行统计并反馈给用户。

5数据规约

局域网通信协议具有数据同步通信机制，在同一时间可以进行多线程的数据通信操作。在局域网络的TCP/IP协议的基础上，可以通过IP地址的访问进行数据的通信。尽管各厂家的底层协议不相同，数据格式也不相同，但是只要在上级通讯服务到管理分析软件之间统一协议及数据结构即可，所以数据结构与传输协议要与集控台一致。集控台只需要从前置机接收与谐波相关的数据进行分析、处理就可以了，并不用获取前置机所有的数据。这样不但提高了集控台的处理速度，还保证了数据分析的质量。集控台统一了数据库表的接收内容，除了系统自身的基础信息表之外还有:变电站信息表、采集单元信息表、谐波数据表、频率偏差数据表、电压偏差数据表、谐波电流允许值表和数据定时传输时间表。有了这些表的数据，系统就能够准确的实现谐波的数据分析了，并可以从具有危害性的谐波数据中得知变电站以及采集单元的位置和属性信息，以便电力公司对其快速定位并及时解决电网中存在的问题。

6平台特点

总结起来，该平台具有如下特点:

采用C/S与BIS相结合的体系结构优化地实现整各平台;

使用了多线程机制并发执行多个任务，提高了系统的工作效率;

运用可视化图形操作对变电站及其采集点进行管理;

具有设备兼容性及接口可扩展性，兼容多数据源;

各种谐波数据集中存储，统一处理，信息共享;

利用局域网监控技术确保数据传输畅通;

具有严格的权限设置和数据控制功能;

纳入企业信息化建设整体中，与相关系统接口友好。

7结论

天津市电力公司电能质量数字化管理平台采用C/S和B/S相结合的体系结构，英语论文充分发挥了两种结构各自的优点，优化地分别开发了集控台管理和Web信息管理两个子系统，具有多数据源兼容及设备接口可扩展的特点，利用多线程机制、可视化图形操作、局域网监控等技术实现了平台的强大功能。该平台改变了天津电网原有的电能质量数据分散处理的现状，将电能质量从分散管理转向集中管理、从静态管理转向动态管理，提高了电能质量管理水平。该平台作为电能质量管理的一个网络数据中心和应用程序中心，实现了天津电网所有电能质量数据的统一管理。

参考文献

[1]肖湘宁等.电能质量分析与控制附[M]北京:中国电力出版社2004年

[2]杨进，肖湘宁.电能质t监测技术发展新趋势一网络化、信息化、标准化[J].电力自动化设备，2004.（11）24:82一87