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    基于B/S架構(gòu)的電能質(zhì)量臺賬管理系統(tǒng)研究與設(shè)計

    2017-11-07 02:28:54馬智泉楊昊睿
    電氣技術(shù) 2017年10期
    關(guān)鍵詞:臺賬電能管理系統(tǒng)

    李 培 馬智泉 楊昊睿 王 昕

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    基于B/S架構(gòu)的電能質(zhì)量臺賬管理系統(tǒng)研究與設(shè)計

    李 培1馬智泉1楊昊睿2王 昕2

    (1. 國網(wǎng)浙江省電力公司電力科學(xué)研究院,杭州 310014; 2. 深圳市中電電力技術(shù)股份有限公司,廣東深圳 518000)

    隨著電網(wǎng)電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)規(guī)模的快速擴(kuò)展,傳統(tǒng)的文件式臺賬管理方法存在難于管理、缺失率高、管理效率和質(zhì)量低下等缺陷。因此,有必要對臺賬管理業(yè)務(wù)領(lǐng)域和流程進(jìn)行細(xì)分,構(gòu)建一套基于B/S架構(gòu)的電能質(zhì)量臺賬管理系統(tǒng),覆蓋多個與電能質(zhì)量監(jiān)測相關(guān)的業(yè)務(wù)范疇,通過主流瀏覽器實現(xiàn)面向全網(wǎng)用戶的功能發(fā)布,靈活滿足不同用戶不同場景下的業(yè)務(wù)需求,協(xié)助管理人員實現(xiàn)對臺賬的高效管理。

    電能質(zhì)量監(jiān)測;B/S架構(gòu);臺賬管理;業(yè)務(wù)流程

    隨著電網(wǎng)電能質(zhì)量監(jiān)測終端應(yīng)用規(guī)模的快速擴(kuò)展,電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)正處于從技術(shù)平臺到“技術(shù)+管理”平臺的轉(zhuǎn)型階段,臺賬作為掌握電力生產(chǎn)設(shè)備情況的一種重要管理手段,其合理化、規(guī)范化、系統(tǒng)化、精細(xì)化管理尤為重要。面對已接入系統(tǒng)的大量電能質(zhì)量監(jiān)測終端,傳統(tǒng)的文件式臺賬管理方式逐漸顯得力不從心,因此,有必要基于電能質(zhì)量管理模式和流程,通過完善的信息關(guān)聯(lián)設(shè)計,構(gòu)建一套電能質(zhì)量臺賬管理系統(tǒng),對電能質(zhì)量監(jiān)測及相關(guān)范疇的設(shè)備臺賬信息進(jìn)行數(shù)字化、科學(xué)化的全過程周期管理,及時掌握主要電網(wǎng)設(shè)備的運(yùn)行情況,進(jìn)行預(yù)先管控,減少管理人員的重復(fù)性工作,大幅提升管理效率和管理水平[1-2]。

    1 臺賬信息分類

    結(jié)合目前國內(nèi)電網(wǎng)公司對電能質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)測、管理的業(yè)務(wù)需要,并縱向關(guān)聯(lián)其他相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域,對系統(tǒng)應(yīng)包含的臺賬信息進(jìn)行歸類整合如下[3-7]。

    1)監(jiān)測點臺賬。已接入的電能質(zhì)量監(jiān)測點臺賬信息。

    2)監(jiān)測終端臺賬。安裝在變電站現(xiàn)場的電能質(zhì)量監(jiān)測終端臺賬信息。

    3)非線性負(fù)荷臺賬。已接入或待接入系統(tǒng)的非線性負(fù)荷臺賬信息。

    4)治理設(shè)備臺賬。電網(wǎng)中已安裝電能質(zhì)量治理設(shè)備臺賬信息。

    5)電網(wǎng)設(shè)備臺賬。安裝電能質(zhì)量監(jiān)測裝置的變電站其他主要電氣設(shè)備臺賬。

    6)檢定裝置臺賬。用于對電能質(zhì)量監(jiān)測裝置進(jìn)行入網(wǎng)檢測或出廠檢測的檢定裝置臺賬信息。

    7)用戶臺賬。需授權(quán)用戶的臺賬信息。

    2 系統(tǒng)設(shè)計

    2.1 設(shè)計原則

    電能質(zhì)量臺賬管理系統(tǒng)以技術(shù)先進(jìn)、結(jié)構(gòu)合理、安全穩(wěn)定、易于維護(hù)、簡單實用作為基本設(shè)計原 則[8-12]。具體包括如下。

    1)統(tǒng)一性原則。統(tǒng)籌設(shè)計系統(tǒng)功能架構(gòu),保證實現(xiàn)效果前后一致,嚴(yán)謹(jǐn)有序。

    2)先進(jìn)性原則。本著“立足現(xiàn)狀、適當(dāng)超前”的原則,采用開放式體系結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)化軟件設(shè)計,保證軟件的開放性、可擴(kuò)展性,適應(yīng)電網(wǎng)發(fā)展、新技術(shù)發(fā)展和設(shè)備的升級換代。

    3)安全性原則。遵循信息化軟件安全管理規(guī)程,保證信息安全。

    4)標(biāo)準(zhǔn)性原則。軟件具有良好的互聯(lián)互通性,采用的編解碼協(xié)議、接口協(xié)議、傳輸協(xié)議等遵循國際標(biāo)準(zhǔn)、國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)和相關(guān)規(guī)范。

    5)兼容性原則。充分考慮系統(tǒng)擴(kuò)容及功能擴(kuò)展。系統(tǒng)對運(yùn)行環(huán)境(硬件設(shè)備、操作系統(tǒng)等)具有較好的適應(yīng)性。

    6)易用性和可推廣性原則?;跒g覽器/服務(wù)器(Browser/Server, B/S)架構(gòu)實現(xiàn)臺賬管理功能發(fā)布,并通過人性化的交互體驗設(shè)計保證系統(tǒng)的易用性和可推廣性。

    2.2 基本性能要求

    系統(tǒng)基本性能要求如下。

    1)要求Web信息發(fā)布模塊滿足客戶端并發(fā)數(shù)不小于100個,且性能不劣化。

    2)要求不超過1萬條目數(shù)的臺賬查詢時間<3s。

    3)臺賬功能切換及管理操作響應(yīng)時間≤3s。

    4)支持超過100萬條的臺賬條目的存儲、展示、管理操作,并且查詢管理時間≤1min。

    5)臺賬檢索時間≤10s。

    2.3 用戶權(quán)限設(shè)計

    系統(tǒng)采用基于角色定義的多級用戶分級授權(quán)機(jī)制,根據(jù)業(yè)務(wù)范疇差異,從操作權(quán)限、可訪問功能界面、可訪問臺賬條目3個角度針對性滿足不同層次、不同領(lǐng)域用戶的個性化需求,保證指定用戶只能管理所轄區(qū)域的臺賬數(shù)據(jù),實現(xiàn)信息定向投放,分工明確,有效保障信息不外泄,并且設(shè)計全閉環(huán)審核機(jī)制,保證每一步管理操作都有審核確認(rèn)環(huán)節(jié),確認(rèn)信息無誤后數(shù)據(jù)才會正式被入庫,保證臺賬數(shù)據(jù)流可追溯,大幅提升信息準(zhǔn)確率[13]。

    角色定義包括管理員、高級用戶和普通用戶,不同角色代表不同的操作權(quán)限[9]。例如,普通用戶只能簡單瀏覽所轄區(qū)域的功能頁面,無任何編輯權(quán)限;高級用戶可對所轄區(qū)域的臺賬條目進(jìn)行新建和編輯,但是無權(quán)刪除,而且新建條目需經(jīng)過審核才正式被入庫;管理員用戶具備完整的管理權(quán)限。

    新建用戶流程如圖1所示。

    圖1 新建用戶流程

    新建用戶時,通過功能授權(quán)確認(rèn)可訪問功能界面,通過區(qū)域授權(quán)確認(rèn)管理區(qū)域,并需在新建用戶結(jié)束時,選擇上級審核用戶,以便確認(rèn)審核機(jī)制的數(shù)據(jù)流向。

    2.4 基于中間件技術(shù)的數(shù)據(jù)接口設(shè)計

    中間件(Middleware)可以幫助用戶靈活、高效地開發(fā)和集成復(fù)雜的應(yīng)用軟件,尤其可以支持并簡化那些復(fù)雜的分布式應(yīng)用程序[14]。

    本文中采用基于中間件技術(shù)的數(shù)據(jù)接口設(shè)計,為應(yīng)用程序提供相對穩(wěn)定的高層應(yīng)用環(huán)境,簡化了軟件拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),有效實現(xiàn)了應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)庫之間的信息隔離,以保證功能框架的穩(wěn)定性和可擴(kuò)展性?;谥虚g件技術(shù)的數(shù)據(jù)接口具備以下優(yōu)點。

    1)中間件屏蔽了底層應(yīng)用程序及數(shù)據(jù)庫的復(fù)雜性,減少了程序設(shè)計的復(fù)雜性。

    2)精簡了開發(fā)工作量和開發(fā)周期,減少了系統(tǒng)維護(hù)、運(yùn)行和管理工作量。

    3)可以有效保證系統(tǒng)的生命周期和可擴(kuò)展性。

    系統(tǒng)中基于中間件的數(shù)據(jù)接口主要包括:電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)接口、生產(chǎn)管理系統(tǒng)接口、營銷管理系統(tǒng)接口和手動錄入接口,這4個數(shù)據(jù)接口都是基于封裝好的動態(tài)鏈接庫(dynamic link library, DLL)文件實現(xiàn)信息交互,如需對數(shù)據(jù)接口進(jìn)行優(yōu)化,直接修改DLL文件即可,無需變更功能架構(gòu)。這種基于中間件技術(shù)的數(shù)據(jù)交互結(jié)構(gòu)具備良好的可擴(kuò)展性,后續(xù)可以根據(jù)實際生產(chǎn)運(yùn)營需要靈活擴(kuò)展。

    2.5 基于SPA的信息呈現(xiàn)模塊設(shè)計

    單頁Web應(yīng)用(singlepageweb application, SPA)將所有的活動局限于一個Web頁面,僅在頁面初始化時加載相應(yīng)的HTML、CSS和JavaScript,加載完成后,SPA不會因為用戶操作而進(jìn)行頁面的重新加載或跳轉(zhuǎn),而是利用JavaScript控制頁面動態(tài)變換,從而實現(xiàn)UI與用戶的交互。

    本系統(tǒng)實現(xiàn)了基于SPA的信息呈現(xiàn)模塊設(shè)計,提供流暢的用戶體驗,避免了不必要的頁面跳轉(zhuǎn)和重復(fù)渲染,大幅提升了Web服務(wù)器的性能。

    3 系統(tǒng)功能實現(xiàn)

    3.1 功能架構(gòu)

    系統(tǒng)采用模塊化功能設(shè)計,基于SQL Server 2008企業(yè)版數(shù)據(jù)庫創(chuàng)建不同臺賬類型的數(shù)據(jù)存儲表、存儲過程、索引和視圖,分別實現(xiàn)各種臺賬信息的獲取、存儲、查詢,最終基于Web方式實現(xiàn)面向用戶的臺賬管理功能發(fā)布,電力綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)內(nèi)的用戶都可以通過主流網(wǎng)頁瀏覽器便捷的實現(xiàn)全部臺賬管理業(yè)務(wù)流程[9,11,14-15]。

    系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)如圖2所示。

    7種臺賬類型通過基于中間件技術(shù)的不同數(shù)據(jù)接口,將臺賬信息存儲至SQL Server數(shù)據(jù)庫,之后Web功能發(fā)布模塊基于Web Service實現(xiàn)數(shù)據(jù)查詢和寫入。

    按照劃分的7種臺賬類型,臺賬信息的獲取方式分別是:

    1)監(jiān)測點臺賬和監(jiān)測終端臺賬的信息來源是電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng),通過專用數(shù)據(jù)接口方式獲取。

    圖2 系統(tǒng)功能架構(gòu)

    2)非線性負(fù)荷臺賬和治理設(shè)備臺賬的信息來源是營銷管理系統(tǒng),通過專用數(shù)據(jù)接口方式獲取。

    3)電網(wǎng)設(shè)備臺賬的信息來源是PMS生產(chǎn)管理系統(tǒng),通過專用數(shù)據(jù)接口方式獲取。

    4)檢定裝置臺賬和用戶臺賬的信息來源是電能質(zhì)量專責(zé),需要通過完全手動的方式進(jìn)行獲取。

    3.2 臺賬參數(shù)

    每個臺賬條目都包含大量參數(shù),不同臺賬類型之間通過相近參數(shù)建立耦合關(guān)系,進(jìn)而實現(xiàn)不同類型臺賬信息之間的快速關(guān)聯(lián)跳轉(zhuǎn)和數(shù)據(jù)集成。

    具體臺賬參數(shù)包括:

    1)監(jiān)測點臺賬顯示電能質(zhì)量監(jiān)測線路的相關(guān)參數(shù),例如:編號、名稱、電站、電壓等級、接線方式、監(jiān)測對象類型、運(yùn)行狀態(tài)、PT/CT變比、最小短路容量、供電設(shè)備容量、用戶協(xié)議容量等。

    2)監(jiān)測終端臺賬顯示已安裝在變電站的電能質(zhì)量監(jiān)測裝置信息,例如:編號、名稱、電站、設(shè)備型號、生產(chǎn)廠家、設(shè)備狀態(tài)、裝置級別、出廠編號、檢定日期等。

    3)電網(wǎng)設(shè)備臺賬顯示已安裝電能質(zhì)量監(jiān)測裝置的變電站其他主要電力設(shè)備參數(shù),其下又分為主變壓器、電壓/電流互感器、電力電容器、靜態(tài)無功補(bǔ)償器(SVC)、靜態(tài)無功補(bǔ)償發(fā)生器(SVG)、交流/直流濾波器、換流閥、換流變壓器、平波電抗器等。

    4)非線性負(fù)荷臺賬顯示電網(wǎng)中已統(tǒng)計到的非線性污染源負(fù)荷情況。例如:負(fù)荷名稱、所屬地區(qū)、用戶類別、供電變電站、供電方式、GIS坐標(biāo)等。

    5)治理設(shè)備臺賬顯示電網(wǎng)中已安裝的電能質(zhì)量治理設(shè)備信息,例如:設(shè)備類型、生產(chǎn)廠家、出廠編號、安裝位置、補(bǔ)償容量、治理前監(jiān)測指標(biāo)、治理后監(jiān)測指標(biāo)等。

    6)檢定裝置臺賬顯示用戶用于實現(xiàn)電能質(zhì)量監(jiān)測裝置入網(wǎng)檢測和定期巡檢的檢定裝置信息,例如Fluke 6145A,Omicron CMC 256plus等,臺賬參數(shù)包括:裝置型號、生產(chǎn)廠家、出廠編號、精度級別、最新校準(zhǔn)日期等。

    7)用戶臺賬顯示系統(tǒng)內(nèi)所有用戶的參數(shù)信息。例如:用戶名、用戶組、角色、可訪問功能界面、可訪問臺賬條目、單位、聯(lián)系方式、上級審核用 戶等。

    3.3 臺賬管理流程

    根據(jù)實際的管理業(yè)務(wù)需要對臺賬管理流程進(jìn)行細(xì)分[10-11,15-16],如圖3所示。

    圖3 臺賬管理業(yè)務(wù)流程

    其中:

    1)新建。創(chuàng)建一個新的臺賬條目。

    2)刪除。刪除一個或多個臺賬條目。

    3)編輯。修改臺賬條目的任意屬性。

    4)日志。即時記錄所有臺賬管理操作日志記錄,包括:操作用戶名、操作內(nèi)容、操作時間等,實現(xiàn)全部業(yè)務(wù)流程透明化管理和全維度信息追溯,保證系統(tǒng)信息安全、運(yùn)行可靠。

    5)檢索。通過快速搜索和詳細(xì)搜索迅速定位要查找的臺賬條目。

    6)自動同步。通過專用的底層數(shù)據(jù)接口自動從第三方信息系統(tǒng)獲取臺賬數(shù)據(jù)并寫入臺賬數(shù)據(jù)表,并且在同步過程中進(jìn)行數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性和惟一性判斷,避免異常數(shù)據(jù)入庫,并且該同步過程為雙向并行,可將現(xiàn)有臺賬管理系統(tǒng)中的新增條目反向同步至第三方信息系統(tǒng)。

    7)手動錄入。通過彈框方式將已獲取的臺賬信息通過手動操作的方式逐一錄入。

    8)區(qū)域授權(quán)。針對不同用戶進(jìn)行分級區(qū)域授權(quán),以便確定指定用戶的可訪問節(jié)點范圍及訪問權(quán)限。

    9)審核。普通用戶和高級用戶進(jìn)行新建、刪除、編輯等涉及數(shù)據(jù)變更的操作時,未審核之前變更信息存儲在本地的臨時數(shù)據(jù)文件,需經(jīng)過管理員用戶的審核,變更信息才會正式被寫入數(shù)據(jù)庫。

    3.4 臺賬業(yè)務(wù)流程關(guān)聯(lián)

    監(jiān)測點作為整個電能質(zhì)量臺賬管理系統(tǒng)的業(yè)務(wù)核心,有序銜接了其他5種臺賬類型,不同臺賬類型業(yè)務(wù)流程關(guān)聯(lián)如圖4所示。

    圖4 臺賬業(yè)務(wù)流程關(guān)聯(lián)

    根據(jù)實際業(yè)務(wù)流程搜尋不同臺賬管理功能之間的共性與關(guān)聯(lián)點,這6種臺賬功能通過編號、變電站、監(jiān)測對象名稱、安裝位置、負(fù)荷名稱等參數(shù)實現(xiàn)彼此之間的跨功能關(guān)聯(lián)跳轉(zhuǎn),進(jìn)一步實現(xiàn)數(shù)據(jù)集成以及信息和業(yè)務(wù)流程融合。

    4 系統(tǒng)應(yīng)用

    基于本文所研制的電能質(zhì)量臺賬管理系統(tǒng),已于2016年在浙江省電力公司電力科學(xué)研究院實現(xiàn)并投入實際應(yīng)用。

    系統(tǒng)部署后,基于Web Service接口實現(xiàn)了與浙江電網(wǎng)電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)、生產(chǎn)管理系統(tǒng)、營銷管理系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)雙向交互。目前已將其他系統(tǒng)內(nèi)的臺賬相關(guān)數(shù)據(jù)同步至SQL Server數(shù)據(jù)庫,并可按照設(shè)定間隔自動更新。

    目前已錄入系統(tǒng)的臺賬數(shù)據(jù)包括:①從電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)獲取的652條監(jiān)測點臺賬和328條監(jiān)測終端臺賬;②從生產(chǎn)管理系統(tǒng)獲取的10萬多條電網(wǎng)設(shè)備臺賬;③從營銷管理系統(tǒng)獲取的186條非線性負(fù)荷臺賬和355條治理設(shè)備臺賬;④電能質(zhì)量專責(zé)通過手動錄入方式創(chuàng)建的3條檢定裝置臺賬和55條用戶臺賬。

    電能質(zhì)量臺賬管理系統(tǒng)已實現(xiàn)Web方式信息發(fā)布,地市級用戶可以通過瀏覽器快速開展所轄區(qū)域的臺賬管理工作。

    相對于傳統(tǒng)離散文件式臺賬管理方法,本文所研制的電能質(zhì)量臺賬管理系統(tǒng)具備良好的應(yīng)用價值和推廣前景,體現(xiàn)在以下方面。

    1)通過易用的交互設(shè)計和數(shù)據(jù)自動同步機(jī)制,大幅提升了臺賬管理效率。

    2)打破了所有臺賬數(shù)據(jù)都需通過電力科學(xué)研究院統(tǒng)一管理的現(xiàn)狀。目前臺賬管理業(yè)務(wù)已分?jǐn)傊粮鞯厥泄╇娋?,電力科學(xué)研究院僅負(fù)責(zé)對系統(tǒng)內(nèi)臺賬條目新增或刪除進(jìn)行審核,實現(xiàn)專人專責(zé),有效提升臺賬準(zhǔn)確度和管理效率。

    3)通過不同類型臺賬數(shù)據(jù)之間的業(yè)務(wù)聯(lián)系,實現(xiàn)多個信息系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)共享和互聯(lián)互通,管理人員可通過引導(dǎo)式操作快速掌握關(guān)注信息。

    4)結(jié)合相關(guān)設(shè)備臺賬信息,可以協(xié)助管理人員快速有效地進(jìn)行電能質(zhì)量典型問題分析、電能質(zhì)量治理效益評估、故障原因定位。

    5 結(jié)論

    針對目前電能質(zhì)量臺賬管理散亂、信息斷層等情況,本文研究并設(shè)計了一套基于B/S架構(gòu)的電能質(zhì)量臺賬管理系統(tǒng),通過將實際臺賬管理業(yè)務(wù)領(lǐng)域和流程進(jìn)行細(xì)分,實現(xiàn)了臺賬管理全業(yè)務(wù)流程覆蓋,基于大數(shù)據(jù)分析技術(shù)對不同臺賬類型實現(xiàn)信息關(guān)聯(lián)和數(shù)據(jù)融合,打破數(shù)據(jù)壁壘和信息孤島,可以靈活滿足不同用戶不同場景下的業(yè)務(wù)需求,并通過易用的交互設(shè)計,協(xié)助管理人員實現(xiàn)對臺賬的高效管理。

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    Research and Design of Power Quality Account Management System based on B/S Architecture

    Li Pei1Ma Zhiquan1Yang Haorui2Wang Xin2

    (1. State Grid Zhejiang Electric Power Research Institute, Hangzhou 310014;2. Shenzhen Electric Technology Inc., Shenzhen, Guangdong 518000)

    With the rapid expansion of the scale of power quality monitoring system of power grid, the disadvantages of traditional account management method withfile modeare more obvious such as difficulty in management, high rate of missing, poor management efficiency and quality. Therefore, it is necessary todevide the business areas and processes of acount management carefully, then build a set of power quality account management system based on B/S architecture, which covering a number of business areas related to power quality monitoring, and implementing of the functional release for the whole network users through the mainstream browser, it can flexibly meet the needs of different users under the different business scenarios, and help managers to achieve the efficient management of account.

    power quality monitoring; B/S architecture; acount management; business pocess

    李 培(1986-),男,碩士,工程師,主要研究方向:電能質(zhì)量測量及在線監(jiān)測技術(shù)應(yīng)用。

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