基于分布式服务总线的电能质量信息系统集成方法

摘要

本发明公开了电能质量信息管理技术领域中的一种基于分布式服务总线的电能质量信息系统集成方法。包括：分别将各层电能质量信息系统提供的电能质量业务和各层专业应用系统提供的专业应用业务封装成服务；部署封装的服务；为每个电能质量服务总线创建电能质量服务总线实例；将电能质量服务总线实例部署到相应的总线服务器并运行总线服务器；将各层电能质量信息系统封装的服务注册到上层电能质量服务总线的服务注册中心，将各层专业应用系统封装的服务注册到本层电能质量服务总线的服务注册中心；根据电能质量服务总线注册的服务信息进行服务调用。本发明解决了因集成服务数目过多而带来的管理问题以及性能瓶颈。

说明书

技术领域

本发明属于电能质量信息管理技术领域，尤其涉及一种基于分布式服务总 线的电能质量信息系统集成方法。

背景技术

随着电力系统规模的不断扩大及各种分布式能源接入电网，使得电网结构 日益庞大和复杂。电力系统中的不平衡性、冲击性等非线性负荷日益增多，所 导致的电压畸变、电压波动、电压闪变等各种电能质量问题也越来越严重，造 成电网供电质量降低，甚至严重影响到电网的安全运行。同时各种复杂、精密、 敏感的用电设备不断增加，用户对电能质量及供电可靠性的要求越来越高。2000 年以后，电能质量在线监测系统得到了快速发展。这些监测系统大多数以某一 厂家的监测终端及配套的软件系统(通常称为前置机软件)为核心，建立小范 围的数据中心及应用系统。由于不同厂家生产的电能质量监测终端的数据存储 格式、输出格式、通信协议、数据封装的不同，导致很难实现数据的共享与融 合，形成了“信息孤岛”。

随着电力系统向高电压、大电网、高度自动化发展，各个应用系统之间信 息共享和应用集成的需求越发迫切，其需求覆盖了不同的层次，从电力公司内 部不同应用系统之间，到不同电力公司之间，都要求方便、灵活地实现信息共 享和应用集成。电能质量监测系统不再是一个完全独立的系统。一方面，需要 与其他系统，如SCADA系统(Supervisory Control And Data Acquisition， 数据采集与监视控制系统)、GIS系统、计量自动化系统等进行交互；另一方面， 不同的电能质量监测系统之间需要更大范围的信息集成与共享。

为了实现不同监测终端厂家设备的统一接入，近几年电力公司要求新接入 的电能质量监测终端要支持IEC61850通信规约及PQDIF(Power Quality Data  Interchange Format，电能质量数据交换格式)规范。IEC61850标准是基于通用 网络通信平台的变电站自动化系统唯一国际标准，目的是使变电站内的设备之 间可以相互通信和交互。PQDIF是美国电气与电子工程师协会(IEEE)标准委员会 制定的IEEE P1159.3标准，它完全独立于电能质量监测终端的软、硬件，可以 较好地解决不同厂家电能质量监测终端数据的兼容问题。这两项标准的执行在 很大程度上解决了不同厂家监测设备的统一接入问题，实现了区域内(尤其是 变电站内)不同厂家底层电能质量监测数据的集成与共享。但并不适合解决大 范围的电能质量信息及应用的集成，也不能解决不同电能质量信息系统之间以 及电能质量信息系统与其他应用系统之间的集成。

SOA体系架构(面向服务架构，Service Oriented Architecture)具有松 散耦合、平台独立性、编程语言独立性等优点，在兼容现有电能质量监测系统 的基础上，可以解决区域内不同电能质量信息系统之间以及电能质量信息系统 与其他系统之间的信息集成。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种基于分布式服务总线的电能质量信息系统集 成方法，用于解决电力公司内部不同应用系统之间信息共享和应用集成的问题。

为了实现上述目的，本发明提出的技术方案是，一种基于分布式服务总线 的电能质量信息系统集成方法，其特征是所述方法包括：

步骤1：根据设定的标准接口，分别将各层电能质量信息系统提供的电能质 量业务和各层专业应用系统提供的专业应用业务封装成服务；

步骤2：部署封装的服务；

步骤3：为每个电能质量服务总线创建电能质量服务总线实例；

步骤4：将电能质量服务总线实例部署到相应的总线服务器并运行总线服务 器；

步骤5：将各层电能质量信息系统封装的服务注册到上层电能质量服务总线 的服务注册中心，将各层专业应用系统封装的服务注册到本层电能质量服务总 线的服务注册中心；

步骤6：根据电能质量服务总线注册的服务信息进行服务调用。

所述方法还包括，各层电能质量服务总线以设定时间间隔对注册在自身的 服务注册中心的服务的连通性进行测试；如果注册在自身的服务注册中心的服 务不连通，则发送服务不连通通知。

所述服务信息包括服务名称、服务所属的电能质量信息系统的地址和运营 统计状态。

所述专业应用系统包括SCADA系统、GIS系统或计量自动化系统中的一种或 多种。

所述根据电能质量服务总线注册的服务信息进行服务调用包括：

子步骤A1：用户按照设定的标准接口，向所述用户对应的电能质量服务总 线发送服务请求；

子步骤A2：所述电能质量服务总线根据用户发送的服务请求，在电能质量 服务总线的服务注册中心查找相应的服务；

子步骤A3：如果在电能质量服务总线的服务注册中心没有查找到相应的服 务，则执行子步骤A10；如果在电能质量服务总线的服务注册中心查找到相应的 服务，则执行子步骤A4；

子步骤A4：从服务注册中心取出服务信息，并根据服务信息获取服务的运 营统计状态，若服务的运营统计状态处于忙碌状态，则向用户返回服务忙碌消 息，并执行子步骤A10；若服务的运营统计状态处于空闲状态，则执行子步骤 A5；

子步骤A5：所述电能质量服务总线根据服务信息找到服务所属的电能质量 信息系统的地址，同时周期性地检查该服务的网络连通性，若服务不连通，则 向用户返回服务不可用消息，并执行子步骤A10；若服务连通，则执行子步骤 A6；

子步骤A6：所述电能质量服务总线根据服务请求调用服务所属的电能质量 信息系统；

子步骤A7：服务所属的电能质量信息系统根据服务请求，判断是否直接提 供服务结果，如果不直接提供服务结果，则执行子步骤A8；否则，执行子步骤 A9；

子步骤A8：服务所属的电能质量信息系统向其对应的电能质量服务总线转 发服务请求；

子步骤A9：根据服务请求获取服务结果，并将服务结果返回给用户；

子步骤A10：结束。

本发明实现了多业务集成的横向与纵向的信息共享与集成，解决了因集成 服务数目过多而带来的管理问题以及性能瓶颈，避免了单点模式总线一旦发生 故障将导致整个系统不可用的问题；同时，服务总线作为智能信息集成平台的 核心，实现服务的注册，消息路由与格式转换以及服务运行期管理，完成业务 应用之间的数据集成与交互。

附图说明

图1是基于分布式服务总线的电能质量信息系统集成总体架构；

图2是基于总部服务总线的集成架构图；

图3是基于省级服务总线的集成架构图；

图4是通用的上下层系统关系结构图；

图5是分布式服务总线的开发和使用流程图；

图6是总部电能质量服务总线服务请求的流程图。

具体实施方式

下面结合附图，对优选实施例作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅 是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。

在电力企业中，为了能够在国网公司层面实现更大范围的集成，适合国网 公司、省公司、地市级公司及县级公司不同层电能质量信息系统之间的交互， 以及每一层中不同系统(电能质量信息系统与其他系统)之间的交互，同时适 应现有的分层(/分级)管理体系及不同系统之间的交互需求。在SOA技术的 基础上，本文提出了基于分布式电能质量服务总线的电能质量信息系统集成方 法，系统的总体架构如图1所示。

图1所示的体系架构支持不同层之间的信息交互，下层系统向上层系统提 供服务，上层系统调用下层系统提供的服务，可以越层调用，也可以不越层调 用，主要取决于应用需求。

其中，国网公司级电能质量信息系统处于整个系统的最上层，不向其他系 统提供服务，是服务的使用者，通过总部电能质量服务总线调用各个省级电能 质量信息系统提供的服务；县级系统(如果有的话)处于整个系统的最底层， 是服务的提供者；省级系统和地市级系统处于整个系统的中间层,既是服务的 提供者，又是服务的使用者。

图1所示的体系架构是一种通用架构，在实施时可以根据具体情况灵活调 整。如果要进行多省集成，则如图2所示，需要应用总部电能质量服务总线将 三个省级系统集成。省级电能质量服务总线用于省内应用系统的集成，如果没 有县级系统或者很少，则不需要地市级电能质量服务总线，省内需要集成的系 统都通过本省的省级电能质量服务总线集成即可。

除了国网级电能质量信息系统外，省级、地市级和县级(也可能没有)的 多个系统之间需要进行交互。如省级电能质量信息系统需要与本省已有的GIS 系统、SCADA系统、能量管理系统等进行交互，获取所需要的数据。交互方式 通过本省的电能质量服务总线进行，相对于上层系统来说，省级电能质量信息 系统是服务提供者，相对于本省的其他系统(如SCADA系统)来说，省级电能 质量信息系统是服务的使用者。图3所示是应用省级服务总线将本省分散的电 能质量信息系统与其他系统集成的架构图，通用的上下层关系结构图如图4 所示。

下面结合图5和图6，以省级电能质量信息系统与国网公司级集成为例， 具体说明本发明的实现过程。如图5所示，基于分布式服务总线的电能质量信 息系统集成方法包括：

步骤1：按照设定的接口标准，分别将省级电能质量信息系统提供的电能 质量业务和省级专业应用系统提供的专业应用业务封装成服务。

(1)定义服务接口：根据国网公司级电能质量信息系统的需求，对省级 单位提供的不同类型的服务接口进行标准化规定。

(2)开发服务：省级系统对其提供的电能质量方面的业务应用进行服务 化封装，并按照标准形式提供服务的接口信息(包括服务名称、操作名称、输 入和输出参数的格式等)。

(3)开发分布式电能质量服务总线

电能质量服务总线是整个系统架构中的关键部件，如果上层电能质量服务 总线集成了众多下层系统所提供的服务，势必会带来上层总线管理上的麻烦以 及性能瓶颈，而且单节点模式的某一级总线一旦发生故障，这一级的系统将因 此而瘫痪。所以针对这种情况开发分布式电能质量服务总线，包括总部电能质 量服务总线及省级电能质量服务总线，其功能基本相同，但应用的目的不同， 总部电能质量服务总线的应用目的是进行多省系统的集成，而省级电能质量服 务总线的应用目的是进行省内不同系统的集成。因此，单从应用目的角度，不 同层电能质量服务总线中注册的服务是不同的。例如，总部电能质量服务总线 中主要注册各个省级系统提供的服务，而省级电能质量服务总线中注册的是下 级单位(如地市级)电能质量信息系统及本省其他应用系统提供的服务。但这 并不能使整个系统的可靠性和稳定性达到最佳状态。

步骤2：部署与各层电能质量信息系统对应的电能质量服务总线。

要增强整个系统的可靠性和稳定性，并减少总部电能质量服务总线的维护 负担，就要求分布式电能质量服务总线在物理和逻辑上均是分布式的，以总部 -省公司级别电能质量服务总线为例，其物理上的分布式体现在将总部-省公司 电能质量服务总线划分为若干节点，其中包括一个Host节点以及若干Peer 节点。Host节点部署在总部，各个Peer节点部署在各个省公司。逻辑上的分 布式体现在对于总部-省公司级别电能质量服务总线的管理和维护不全部集中 在总部，总线中注册的省级服务信息由各个Peer节点提供给Host节点，而 Peer节点由各个省公司进行管理，总部只需根据Peer节点动态提供的服务注 册信息对总部服务总线的注册信息进行更新即可。由于各个Peer节点在总部- 省公司级电能质量服务总线中地位相同，因此某个Peer节点发生故障后并不 影响整个总线的使用，系统得以正常运行。

步骤3：为每个电能质量服务总线创建电能质量服务总线实例。

开发人员根据实际集成情况确定Peer节点个数，为每一个Peer节点以及 Host节点创建一个电能质量服务总线实例，该实例包括通讯协议的接入与转 换、数据的接入与转换、服务的注册和管理功能。Host节点拥有各个Peer节 点的全部信息。

步骤4：将电能质量服务总线实例部署到相应的总线服务器并运行总线服务 器。

比如，总部电能质量服务总线实例通常部署到总部总线服务器，而省级电 能质量服务总线实例会部署到省级总线服务器。

步骤5：将省级电能质量信息系统封装的服务注册到总部电能质量服务总 线的服务注册中心，将省级专业应用系统封装的服务注册到省级电能质量服务 总线的服务注册中心。

运行总线服务器后，将省级系统提供的服务信息(服务名称、地址、所属 省份、功能描述和负责人等，其中地址为服务所属省的省级电能质量信息系统 地址)注册到总部电能质量服务总线Host节点的服务注册中心。

各个Peer节点在运行过程中实现以设定好的时间间隔为周期，检验已经 在总线中注册的服务连通性，当服务不可达时，对该节点负责人发送通知(如 发送错误报告邮件)；否则，Host节点收集各个Peer节点的服务注册信息， 总部根据Host节点中的信息进行省级服务调用。另外，还可以根据各Peer 节点的实时运营统计情况，及时对服务调用者进行信息提示(如当某一peer 节点处于高负载时，该服务响应时间可能较长，此时应提示用户稍后再进行服 务调用)。

如图6所示，总部根据Host节点中的信息进行省级服务调用的过程为：

子步骤A1：用户按照设定的标准接口，通过Web服务向总部电能质量服务 总线发送请求。

子步骤A2：总部电能质量服务总线根据用户发送的服务请求，在总部电能 质量服务总线的服务注册中心查找相应的服务。

子步骤A3：如果在总部电能质量服务总线的服务注册中心没有查找到相应 的服务，则执行子步骤A10；如果在总部电能质量服务总线的服务注册中心查找 到相应的服务，则执行子步骤A4。

子步骤A4：从服务注册中心取出服务信息，并根据服务信息获取服务的运 营统计状态，若服务的运营统计状态处于忙碌状态，则向用户返回服务忙碌消 息，并执行子步骤A10。若服务的运营统计状态处于空闲状态，则执行子步骤 A5。

子步骤A5：总部电能质量服务总线根据服务信息找到服务所属的省级电能 质量信息系统的地址，同时周期性地检查该服务的网络连通性，若服务不连通， 则向用户返回服务不可用消息，并执行子步骤A10；若服务连通，则执行子步骤 A6。

子步骤A6：总部电能质量服务总线对服务请求进行访问控制、消息转换、 总线路由等处理之后，根据服务请求调用服务所属的省级电能质量信息系统。

子步骤A7：服务所属的省级电能质量信息系统根据服务请求中的参数(单 位编码)，判断是否直接提供服务结果，如果不直接提供服务结果，则执行子步 骤A8；否则，执行子步骤A9。

子步骤A8：服务所属的省级电能质量信息系统将服务请求传入的参数按照 设定的标准接口，通过Web服务向该省级电能质量服务总线发送服务请求，通 过省级电能质量服务总线获取省级以下电力企业的电能质量数据或高级应用。

子步骤A9：根据服务请求中传入的参数，获取所需数据或调用高级应用， 并将结果以XML格式返回给服务使用者

子步骤A10：用户对返回结果进行解析得到所需数据，并对数据进行分析 和应用。

上述总部电能质量服务总线的服务请求中，国网公司电力系统需要下级电 力企业数据或高级应用时，应对自己所需服务信息进行明确。子步骤A7中， 为了能够让省级电能质量信息系统判断出是否能直接提供服务，请求信息中包 含了单位编码，该编码可以区分服务是省级电力企业提供，还是由省级以下电 力企业提供。另外，上述实例以国网公司和省级公司之间的信息交互为例进行 了说明，省级公司与地市级公司以及地市级公司与县级公司之间的信息交互与 此类似，本发明不再赘述。

本发明利用分布式电能质量服务总线集成国网公司级、各省级、地市级及 县级电能质量信息系统及其他系统，实现多业务集成的横向与纵向的信息共享 与集成，解决了因集成服务数目过多而带来的管理问题以及性能瓶颈，避免了 单点模式总线一旦发生故障将导致整个系统不可用的问题。同时，服务总线作 为智能信息集成平台的核心，实现服务的注册，消息路由与格式转换以及服务 运行期管理，完成业务应用之间的数据集成与交互。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局 限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易 想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护 范围应该以权利要求的保护范围为准。