基于Web服务的电能质量监测系统的研究

引言

随着经济发展和社会进步，电能质量已成为一项重要的研究课题。随着非线性负荷不断增加，导致各种电能量质量问题不断增多。此外，暂态电能质量问题也明显突出，如电压跌落、骤升、短时断电等现象经常发生，给用户带来极大损失。只有及时有效地监测电能质量，才能为改善电能质量、协调供用电双方和规范供用电市场提供真实依据，以便采取有效地解决措施。

传统的监测分析手段，存在诸多不足且已不能满足当前系统需要，此外由于监测系统建设时间、选择厂家、开发语言、布署平台等不相同，因此通讯协议和对外交换的数据格式可能存在巨大差异；各子系统数据冗余，数据流通效率低，形成"信息孤岛"。因此就有必要建立网络化监测系统。由于Web服务具有语言独立、跨平台、跨地域、信息传输快捷和良好的封装性等特点，可有效消除"信息孤岛"现象。将Web服务与电能质量监测相结合，设计了一种基于Web服务的电能质量监测系统，对电能质量的指标进行分析，上传监测结果到Web服务器，用户可通过浏览器查看监测结果，及时发现电能质量问题，实现电能质量信息的共享。

2 监测系统

检测系统分为数据层、服务器层和用户层，如图1所示。数据层中，电能质量监测仪(Power Qualily Monitor，简称PQM)获取监测数据和电能质量的信息，通信服务器把这些信息传到服务器层中的Web服务入口和数据库入口，一些实时数据和监测结果通过Web服务发布到UDDI注册中心，用户用JSP的方式调用此服务。在用户层中，用户通过浏览器获取所需的实时数据及监测电能质量指标信息，并通过调用服务器查看数据库的历史记录。

3 系统功能

3．1 数据层

数据层主要包括数据采集和数据传输。

安装在监测点的PQM是数据采集的硬件基础。PQM性能、精度和可靠性对整个系统具有重要作用。由于该系统设计是在线实时电能质量监测系统，因此选用远程在线电能质量监测仪。

在线监测仪器适用于公共供电点电能质量的连续监测和多点监测组成区域电能质量监测网，按照电能质量国家标准，利用电能质量在线监测设备在线监测电力系统电网，连续收集、记录和存储电力系统电网的频率偏差、电压偏差、电压波动以及闪变、谐波、三相不平衡等稳态信息，电压跌落、电压骤升和电压中断等暂态信息，具有和上一层通信相同的功能。

通信服务器完成数据传输。首先，系统通过监测仪采样获得所需的监测数据，以数据文件形式存储于监测仪，然后按照给定规约(如IEC101规约)把带有时间标签的采样数据通过Socket方式实时上传到数据库入口。由于每个周期都需采样，且必须满足奈奎斯特定理，所以这些数据量十分庞大，要求带宽高。

此外，现场监测仪监测得到如实时电压、频率、电流、功率等参数，以及电压偏差、频率偏差、电压凹陷等电能质量指标数据，将这些数据按照自定义的规约打包，遵循TCP／IP协议，通过Socket方式实时上传到Web服务入口和数据库入口。根据国家标准，电压偏差、频率偏差、三相不平衡度、谐波监测等电能质量指标数据一个基本记录周期为3s，所以通信程序每隔3s上传一次这些指标。底层监测仪采样被监测电压电流等的有效值，并作为预处理值存储。电压、电流等数据以lmin作为一个统计单元，将其预处理值的平均值代表被监测系统及时的实际运行电压，所以这些数据每1min上传一次。因此，不同监测结果其上传时间间隔也不同。为了节省带宽，只传输超标时的电能质量指标数据即可，这样减少了传输的数据量。

3．2 服务器层

服务器层包括数据库服务器、Web应用服务器和Web服务器。

数据库服务器是电能质量监测系统的核心部分，用于存储每天定时采集各监测点的数据，以及存储管理电能质量在线监测系统中各个站点监测仪上传的监测数据、数据库统计分析程序处理后的数据，系统配置信息，并为系统中的Web服务器、本地显示等模块提供数据检索支持。

由于电能质量监测仪不仅上传实时的电压、电流等数据，而且还上传电压偏差等电能质量指标数据，这些数据除了实时显示，还必须要存入数据库，以备统计分析。对于波形数据，在没有超标的情况下，形成3s统计数据后波形数据可以删除。当数据超过限值时，保留超标时前3s的波形数据，供故障分析使用。由于数据库分为实时数据库和历史数据库，前者用于保存最近从现场监测仪上传的原始数据信息以及必要的相关计算数据；后者又分为原始数据和计算所得数据。当测量时间达到1min后，实时数据库形成的分钟数据传送至历史数据库。在分钟数据的基础上形成的小时数据、月数据等都存储于历史数据库。

Web应用服务器是整个系统的核心，采用Weblogic8．1作为Web应用服务器，开发工具选用Jbuilder9作为开发平台。由于Socket发送的电能质量数据按规约打包，所以接收端要对这些数据解包，提取电能质量的有用信息，如三相电压，电压偏差量，站点信息以及指标的测量时间等。把该解包功能封装成Web服务，为部门调用提供标准接口。将已经封装好的Web服务布署到Web应用服务器BEA Weblogic8．1上，并在BEA的UDDI注册中心注册。UDDI注册中心不仅提供了发布Web服务的页面，而且还提供了一个UDDI ClientAPI包，实现对UDDI注册中心的动态发布和查询。用户通过浏览器利用JSP方式，调用Web服务，获取所需的实时数据和电能质量指标。

为了用户更方便实现数据的远程实时查看，该电能质量监测系统采用Web技术，建立Web服务器。Web服务器负责处理客户机HTTP请求、下载电能质量功能组件参数、加载数据等任务，提供远程页面浏览服务。用户可在任意地点、任意时间浏览网页，访问Web服务器发布的基于Web形式的实时数据查询、数据分析、报表展示、曲线展示．查看指定日期的电能质量，随时下载Word、Excel和文本等报表统计资料。

来源：维库开发网