電能質量分析儀自動校準現狀與一種方法研究

曹欣

摘 要：分析電能質量分析儀自動校準現狀，體現現階段電能質量分析儀自動校準的突出問題。研發一種基于SOA（面向服務架構）的電能質量分析儀自動校準系統，在校準電能質量分析儀的所有過程，包括標準器具自動控制、電能質量分析儀數據采集、數據分析與處理等，通過計算機進行自動控制和數據采集、數據分析，節省人力勞動，提高工作效率，保障工作的準確無誤。

關鍵詞：電能質量分析儀；自動校準；SOA

1 概述

電能質量分析儀是一種用于監測和記錄電網供電質量的計量儀器，廣泛使用于電力生產、電力送配、用電等領域。電能質量分析儀測量的參數涉及頻率偏差、電壓偏差、電磁暫態、諧波、三相不平衡、電壓波動、閃變等。改善電網供電質量對于科學實驗、安全生產、產品質量、節能降耗具有重要意義，電能質量分析儀測量數據的準確可靠為改善電網質量提供保障。

2 現狀分析

近年來，電能質量分析儀的校準需求越來越多，由于其測量參數較多，人工校準耗時過長，往往沒能滿足客戶的校準時間需求，同時也容易造成誤操作。因此，實現遠程自動校準的實現，不僅解決了三相電壓、電流、功率、諧波、閃變等參數不能同時設置的問題，并能縮短校準時間，減少誤操作。經過前期調研和科技查新顯示，目前國內應用自動校準技術實現對電能質量分析儀進行校準的科研項目中絕大部分沒有實現遠程校準，如山東的“一種電能質量分析儀全自動檢定、校準裝置”和安徽的“基于數字信號的電能質量測量裝置準確度檢定系統”兩個科研課題。本文分析一種采用SOA核心技術實現了電能質量分析儀的遠程自動校準的方法。

3 核心技術

3.1 SOA技術

SOA（service-oriented architecture）面向服務的體系結構，是當今軟件工程的熱門技術，SOA是一個組件模型，它將應用程序的不同功能單元（稱為服務）通過這些服務之間定義良好的接口和契約聯系起來。接口是采用中立的方式進行定義的，它應該獨立于實現服務的硬件平臺、操作系統和編程語言。這使得構建在各種各樣的系統中的服務可以以一種統一和通用的方式進行交互。這種具有中立的接口定義（沒有強制綁定到特定的實現上）的特征稱為服務之間的松耦合。松耦合系統的好處有兩點，一點是它的靈活性，另一點是，當組成整個應用程序的每個服務的內部結構和實現逐漸地發生改變時，它能夠繼續存在。

SOA是個很獨特的軟件架構，在協作、復用、本地透明組件和網絡方面具有明顯的特點。主要體現在“可重用性”和“互操作性”，通過這種技術可以解決多方面的問題。

SOA促進了重用、開發和操作邏輯與任務的劃分，以及基于策略的計算。SOA的這些特性只能通過針對重用設計服務和客觀化操作策略來實現。

對于多個應用程序有用的服務在被識別、實現和發布之后就能夠被重用。可以通過發現通用的服務來識別可重用的服務，而且必須利用重用的特殊注意事項來實現可重用的服務。但是，避免重用和復制率的提高則取決于可用服務的共享信息，以及在內部是否鼓勵重用。

為了使服務更加易于重用，不要嵌入特定于應用程序的策略，比如安全性（身份驗證和授權），服務水平協議，服務質量（QoS）和審計信息。因為策略是跨應用程序通用的，應該在應用程序之外配置和應用策略。

3.2 靈活擴展設計技術

3.2.1 校準文件自定義。校準文件采用XML格式，用戶可以自己定義XML文件內容，該文件與控制程序配合使用，一般來說，校準文件內容包括標準器具或待校準器具的名稱、通訊接口類型、校準指令、標準值、實際值、單位制及一些輔助控制信息。

3.2.2 控制程序自定義。控制程序通過讀取校準文件，解析校準文件的內容，讓客戶端主程序知道什么時候以什么方式發送什么指令給哪臺設備，返回值記錄在什么地方。控制程序主要以*.dll形式存在，每一個校準項目對應于一個控制程序。

3.2.3 數據處理自定義。數據采集完畢后，計量檢測部門所要的數據和原始獲得的數據在很多時候都是不一致的，這就需要進行數據處理，數據的處理就是在原始數據的基礎上，根據一定的公式、轉換與換算等操作后得到的想要的數據。

3.2.4 報表自定義。數據處理完畢后，就已經獲得標準格式的數據，并以一定的方式呈現，本系統處理后的數據存放在XML文件里。

4 實施方案

電能質量分析儀自動校準系統由軟件系統和硬件系統兩部分組成。其中硬件部分主要由三相電能標準裝置FLUKE6100A構成，可以輸出三相電壓、電流、功率、諧波、閃變等電能質量參數，該設備為已購設備，能有效節約系統開發成本。軟件部分主要由各針對性控制程序，本地計算機和服務器組成。控制程序用以控制標準器具的輸入輸出以及標準器和被測之間的通訊等，本地計算機和服務器實現遠程控制。實施方案簡述如下：

4.1 搭建系統運行環境。在操作系統方面，客戶端操作系統選擇中文Windows 2000/NT/Me或Window XP Home Edition或Windows XP Professional Edition或Windows Vista或Windows 7。

4.2 系統設計。

4.2.1 校準儀器的遠程控制和監視。

4.2.2 存儲校準歷史數據和相關數據。

4.2.3 測試模塊、校準軟件或算法。

5 結束語

在充分研究國內外計量器具自動校準系統的基礎上，結合計量技術機構的實際，進行周詳的需求分析，研發出基于SOA的電能質量分析儀自動校準系統，提高開發效率，縮短開發周期。在校準電能質量分析儀的所有過程，包括標準器具自動控制、電能質量分析儀數據采集、數據分析與處理等，通過計算機進行自動控制和數據采集、數據分析，節省大量的人力勞動，提高了工作效率，保障了工作的準確無誤。通過分析研究在應用過程中發現的問題，不斷完善基于SOA的電能質量分析儀自動校準系統，保證本項目能夠在日常工作中充分發揮作用。