电能质量监测设备综合接入平台设计与实现

论文摘要

由于大量的电力电子装置及非线性负荷设备在电力系统中广泛的应用,使电能质量（Power Quality）问题日益突出。电能质量问题不仅危害电力系统本身的安全及电网的稳定运行,对电力系统中用户也造成严重威胁。因而国内多家电力相关企业开发了电能质量监测设备及电能质量分析系统,但是由于不同厂家的系统功能和通信协议不一致,使供电局在进行多厂家监测设备接入与全区电网质量综合分析时面临许多的困难。本论文在对主流监测仪设备厂家的通信协议及系统功能进行充分分析后,提出的一套多厂家电能质量设备接入方案,该接入方案是区域电能质量分析的基础。论文中对系统框架中涉及的几个关键问题——多线程并发模型、规约库、WEB服务通信进行了深入研究,提出基于ACE自适配通信环境（Adaptive Communication Environment）并发服务组件的相关解决方案,并在系统框架的设计中得到应用。本文首先概述了课题的研究背景、研究目的及内容以及论文的组织安排,然后简单介绍了接入平台功能、实现难点及课题相关的技术背景,技术背景包括ACE自适配通讯环境、Oracle C++调用接口（OCCI）等。本文随后对接入平台需求进行阐述,并运用ACE的面向对象技术与可复用的软件框架结构,设计开发并实现了一个跨平台的、性能良好、易于维护移植、可在一般性能主机和网络上运行的轻量级的综合接入平台。文章中对平台运用的多种技术,包括完成端口（IOCP）线程池、裁剪的半同步/半异步的多线程并发模型、数据库OCCI连接池技术,以及平台与WEB服务间通信、多厂家规约库、服务动态配置管理等关键实现进行了详细说明。系统开发完成后通过测试成功上线,与电能质量主站共同组成区域电网电能质量综合分析系统。通过综合分析系统的在线监测及专业数据分析,了解电网运行中负荷电能质量的“污染”规律,发现有电能质量问题负荷的动态时间和地理位置分布情况,为全网电能质量的分析、控制、治理提供了不可缺少的数据支持。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 国内外相关技术研究
• 1.3 主要研究目的及内容
• 1.4 论文内容安排
• 第二章 电能质量监测与分析系统
• 2.1 电能质量监测与分析系统概述
• 2.2 主站功能概述
• 2.2.1 系统管理
• 2.2.2 数据查询
• 2.2.3 在线监测
• 2.2.4 事件报警
• 2.2.5 地区电网污染状况地图展示
• 2.2.6 录波功能及故障分析
• 2.2.7 提供各种电能质量事件及综合报表
• 2.3 接入平台功能概述
• 2.4 电能质量监测设备接入平台实现难点
• 第三章 综合接入平台需求分析
• 3.1 接入平台总的需求分析
• 3.2 系统管理需求分析
• 3.3 服务调度需求分析
• 3.4 采集服务需求分析
• 3.5 规约转换接口需求分析
• 第四章 技术选型及相关技术研究
• 4.1 系统软件框架选择及相关技术研究
• 4.1.1 服务配置器（Service Configurator）模式
• 4.1.2 ACE 任务模式
• 4.1.3 ACE 反应器模式
• 4.1.4 ACE 前摄器模式
• 4.2 数据库连接模型选择及相关技术研究
• 4.2.1 数据库连接模式选择
• 4.2.2 数据库连接池技术研究
• 第五章 综合接入平台总体设计
• 5.1 软件架构
• 5.2 应用及服务层
• 5.3 协议层
• 5.3.1 主站规约介绍
• 5.3.2 领步规约介绍
• 5.3.3 协议层设计
• 5.4 数据操作层
• 5.5 数据库层
• 5.6 文件层
• 5.7 数据库设计
• 第六章 综合接入平台服务层详细设计
• 6.1 服务端数据采集服务
• 6.1.1 采集服务器并发模式选择
• 6.1.2 采集服务器通信模式选择
• 6.1.3 采集服务器设计
• 6.2 客户端数据采集服务
• 6.2.1 ACE 线程池模型选择
• 6.2.2 事件模型选择
• 6.2.3 采集服务器设计
• 6.3 实时数据在线监测
• 6.3.1 在线监测设计原理图
• 6.3.2 接入平台与WEB 服务器的通信协议定义说明
• 6.3.3 在线监测类关联图
• 6.4 远程参数管理
• 6.5 暂态事件下载
• 6.6 规约转换接口详细设计
• 6.6.1 规约转换接口原理图
• 6.6.2 规约转换接口软件架构
• 6.6.3 服务层设计
• 第七章 综合接入平台实现与应用
• 7.1 综合接入平台部署
• 7.2 服务管理及调度
• 7.3 服务端数据采集服务实现
• 7.4 客户端数据采集服务实现
• 7.5 在线监测实现
• 7.6 电能质量监测及分析系统运行情况
• 第八章 结论与展望
• 8.1 论文工作总结
• 8.2 进一步工作
• 8.2.1 跨平台的系统框架
• 8.2.2 采集任务动态分配
• 8.2.3 信息安全
• 8.2.4 规约转换接口的完善
• 致谢
• 参考文献