時(shí)間:2022-11-14 16:58:49
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1.1電能計(jì)量作為電力企業(yè)與用戶之間進(jìn)行電能核算的重要依據(jù),對(duì)電能數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、分析和處理,不僅能夠及時(shí)為電能使用者提供準(zhǔn)確的信息反饋,同時(shí)也能夠?yàn)殡娔苁褂谜咛峁?zhǔn)確的數(shù)據(jù)計(jì)量,因此電能供就者和電能使用者可以通過(guò)電能計(jì)量來(lái)制定相應(yīng)的電能節(jié)能計(jì)劃,確保實(shí)現(xiàn)節(jié)能減耗的目標(biāo)。
1.2在節(jié)能措施制定時(shí)需要由電能計(jì)量提供數(shù)據(jù)上的支持首先,通過(guò)電能計(jì)量,用戶可以得到準(zhǔn)確的用電數(shù)據(jù),通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)分析,或以明確一段時(shí)間內(nèi)的用電量,并進(jìn)而根據(jù)實(shí)際用電情況對(duì)用電量的合理性進(jìn)行總結(jié),采取相應(yīng)的措施,避免用電浪費(fèi)現(xiàn)象的發(fā)生;其次,目前電能計(jì)量開(kāi)始向自動(dòng)化和智能化的方向發(fā)展,對(duì)用電數(shù)據(jù)可能進(jìn)行智能的分析和處理,能夠自動(dòng)對(duì)電能系統(tǒng)中存在的電能損耗問(wèn)題進(jìn)行發(fā)現(xiàn),并還能夠?qū)?duì)引發(fā)電能損耗的原因進(jìn)行明確,這樣就為電能損耗的處理具有重要的作用,可以采用針對(duì)性的措施來(lái)及時(shí)對(duì)設(shè)備進(jìn)行更新,確保設(shè)備運(yùn)行的節(jié)能減耗,使電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性得到保障。
1.3電力計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)通過(guò)無(wú)線GPRS、CDMA網(wǎng)絡(luò),將每個(gè)采集終端的電能數(shù)據(jù)信息傳送到計(jì)量自動(dòng)系統(tǒng)主站,通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)處理,實(shí)現(xiàn)耗能單元遠(yuǎn)程抄表及綜合性的智能管理。它具有采集功能、統(tǒng)計(jì)功能、數(shù)據(jù)共享功能。計(jì)量自動(dòng)化還可以利用電能計(jì)量數(shù)據(jù)和計(jì)算機(jī)模擬軟件相結(jié)合,通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬軟件及時(shí)而準(zhǔn)確地對(duì)當(dāng)前的電力系統(tǒng)狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估,及時(shí)發(fā)現(xiàn)能量損耗嚴(yán)重的地方。
2電能計(jì)量節(jié)能減耗運(yùn)用的實(shí)現(xiàn)
2.1進(jìn)一步完善電能計(jì)量系統(tǒng)從計(jì)量裝置普查情況來(lái)看,一般企業(yè)耗能計(jì)量配備率較低。只有完善能源消耗計(jì)量系統(tǒng),才能科學(xué)地分析全廠耗能設(shè)備情況,合理地下達(dá)耗能指標(biāo),節(jié)能管理才能做到有的放矢,這也是節(jié)能降耗的首要措施。電量計(jì)量方面應(yīng)當(dāng)采用電量計(jì)量遠(yuǎn)傳技術(shù)。安裝配電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)終端,經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試和運(yùn)行,確保其測(cè)量準(zhǔn)確率。
2.2確保電能計(jì)量的準(zhǔn)確性
2.2.1采用復(fù)合變比電流互感器自動(dòng)轉(zhuǎn)換計(jì)量裝置對(duì)負(fù)荷電流長(zhǎng)期運(yùn)行在電能表額定負(fù)荷20%以下的線路,可安裝復(fù)合變比電流互感器自動(dòng)轉(zhuǎn)換計(jì)量裝置,與復(fù)合變比電流互感器配套使用,通過(guò)在線檢測(cè),確定線路運(yùn)行電流的大小,以提高電能表的計(jì)量準(zhǔn)確度。
2.2.2開(kāi)展計(jì)量裝置綜合誤差分析把投運(yùn)前電流、電壓互感器合成誤差、電壓互感器二次回路壓降誤差通過(guò)計(jì)算形成數(shù)據(jù)表。在每次的周期校驗(yàn)時(shí),都可以對(duì)照各項(xiàng)數(shù)據(jù)配合電能表進(jìn)行調(diào)整,使計(jì)量綜合誤差達(dá)到最小。同時(shí),按規(guī)程規(guī)定做好電能表、電流互感器、電壓互感器進(jìn)行周期檢驗(yàn)和輪換工作。
2.2.3對(duì)互感器誤差進(jìn)行調(diào)整電能計(jì)量綜合誤差的大小主要決定于電能表本身的誤差和互感器的合成誤差。因此可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的具體情況,對(duì)運(yùn)行中的電流互感器、電壓互感器進(jìn)行誤差補(bǔ)償,使其誤差盡可能地減小,甚至小到可以忽略;另外,還可通過(guò)調(diào)整某一相或兩相電流、電壓互感器的比差和角差來(lái)減小互感器的合成誤差。
2.2.4經(jīng)常檢測(cè)電流互感器倍率和計(jì)量回路有些竊電戶為了少交電費(fèi),往往私自將原裝的電流互感器更換為較大倍率的電流互感器,甚至仍裝上原來(lái)電流互感器的銘牌。在檢查時(shí),應(yīng)注意電流互感器的實(shí)際倍率是否與銘牌相一致。檢查電流互感器的一次回路或二次回路是否短接、二次回路是否偽接或開(kāi)路、二次端子的極性或換相是否錯(cuò)接等。對(duì)電壓互感器,應(yīng)檢查其接線的正確與否,防止虛接、偽接與二次回路的開(kāi)斷以及換相錯(cuò)接等。
2.2.5完善計(jì)量裝置選擇專業(yè)大廠生產(chǎn)的高精度、穩(wěn)定性好的多功能電能表。由于電子技術(shù)的發(fā)展,現(xiàn)在多功能電子表已日趨完善,其誤差較為穩(wěn)定,且基本呈線性。一只多功能電子表可同時(shí)兼有正、反向有功,正、反向無(wú)功四種電能計(jì)量和脈沖輸出、失壓記錄、追補(bǔ)電量等輔助功能,且過(guò)載能力強(qiáng)、功耗小。對(duì)Ⅰ、Ⅱ類用戶應(yīng)采用全電子式電能表。專業(yè)大廠生產(chǎn)的多功能電能表在元器件材料、設(shè)計(jì)技術(shù)水平、質(zhì)量檢驗(yàn)均有較高要求,是實(shí)際使用的首選。
3結(jié)束語(yǔ)
竊電行為是用電人員為了達(dá)到不交電費(fèi)而用電的目的,采取的一種“免費(fèi)”用電的非法手段。由于電能表的電能計(jì)量主要是根據(jù)電能計(jì)算方式進(jìn)行計(jì)算的,主要計(jì)算因素有電壓、電流、功率、時(shí)間,是一種將各種元素相結(jié)合的計(jì)算方式,任一元素的更改或者無(wú)記錄,都會(huì)造成電能表計(jì)量的不準(zhǔn)確,非法人員就是根據(jù)這種電能表的工作原理鉆漏洞的。目前非法人員的主要竊電手段分為兩大類:其一,在電表和回路上動(dòng)手腳,使電能計(jì)量減少或者無(wú)記錄;其二,在電能計(jì)量開(kāi)始前的回路上竊電,使電能表不計(jì)電。其主要竊電方式分為很多種,有改變電壓、電流正?;芈返那穳悍ǜ`電和欠流法竊電,有改變電能表正常接線或者拆卸電表能的移相法竊電和擴(kuò)差法竊電,還有私自進(jìn)行線路接電的無(wú)表法竊電,以及采用高技術(shù)改變電能表編程的新技術(shù)法竊電等。竊電行為隨著科技的發(fā)展和人們知識(shí)水平的提升而變得越來(lái)越多樣化,竊電技術(shù)也越來(lái)越先進(jìn),嚴(yán)重影響到用戶的合理用電和電力營(yíng)銷系統(tǒng)的正常運(yùn)行,給人們的生活和社會(huì)秩序的營(yíng)造進(jìn)程帶來(lái)很多的麻煩,電力企業(yè)急需尋求解決辦法,從技術(shù)上杜絕這種不良現(xiàn)象的再次發(fā)生。
2供電稽查工作中電能計(jì)量技術(shù)的應(yīng)用
電能計(jì)量技術(shù)是當(dāng)前電力企業(yè)應(yīng)用于電量稽查工作中,用來(lái)預(yù)防非法竊電,加強(qiáng)電能計(jì)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性,保證用戶合理用電的重要計(jì)電手段,用電能計(jì)量技術(shù)的遠(yuǎn)程控制技術(shù)和電子智能計(jì)算技術(shù)對(duì)供電系統(tǒng)進(jìn)行時(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和數(shù)字化計(jì)算,營(yíng)造市場(chǎng)上良好的供電秩序。
2.1電能計(jì)量智能化,提高工作效率
在以前,供電稽查工作大多都是采用人工實(shí)地操作的方法,需要專業(yè)的工作人員到現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)記錄電能表的電量數(shù)據(jù),然后根據(jù)電量計(jì)算公式進(jìn)行電費(fèi)計(jì)算,這種做法比較傳統(tǒng),持續(xù)時(shí)間長(zhǎng),工作效率低;而且由于人工操作不精密,容易在數(shù)據(jù)的記錄和計(jì)算上出現(xiàn)誤差,導(dǎo)致出現(xiàn)電能計(jì)量數(shù)據(jù)的不準(zhǔn)確和計(jì)算錯(cuò)誤的現(xiàn)象,給用戶和企業(yè)雙方帶來(lái)不便。現(xiàn)在的供電稽查工作涉及范圍變得更加廣泛,已經(jīng)不僅僅是只檢測(cè)設(shè)備這么簡(jiǎn)單,還增添了電力的遠(yuǎn)程控制功能,對(duì)電力的使用情況進(jìn)行時(shí)時(shí)監(jiān)控,減少人員的來(lái)回奔波,大大的提高了工作效率;通過(guò)技術(shù)上的改善,保障了電能計(jì)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性,減小誤差,提高了電能數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性與穩(wěn)定性,促進(jìn)了電力企業(yè)科技化、信息化、智能化的發(fā)展進(jìn)程。
2.2防竊電等違章用電行為
電力企業(yè)對(duì)于防竊電行為的措施研究由來(lái)已久,除了安裝高性能電能表、合理布置電線、加固電能表防護(hù)措施、完善電力營(yíng)銷系統(tǒng)外,電能計(jì)量技術(shù)也能夠在一定程度上預(yù)防竊電等違章用電行為,對(duì)供電系統(tǒng)的合理運(yùn)行具有重要作用。由于電能計(jì)量的數(shù)字化技術(shù),工作人員進(jìn)行電力稽查工作時(shí)能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)不當(dāng)用電行為,及時(shí)對(duì)違章用戶進(jìn)行處理,最大限度的減少電力損失;根據(jù)已掌握的用戶用電情況進(jìn)行電量數(shù)額控制,增加相關(guān)的電力監(jiān)控設(shè)備,一旦出現(xiàn)特殊用電情況,就能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)違章用電行為,并制定相關(guān)處罰措施進(jìn)行規(guī)范管理,加大懲罰力度,將違章用電等非法行為扼殺在搖籃中,減少電力損失,規(guī)范供電秩序,為電力稽查工作提供方便。
2.3減少工作人員工作量
現(xiàn)在很多電力企業(yè)中,工作人員充足,但是缺乏先進(jìn)的技術(shù)和設(shè)備,工作人員在進(jìn)行電力稽查工作時(shí),大多采取傳統(tǒng)的人工抄表辦法,然后進(jìn)行電費(fèi)計(jì)算。電能稽查工作中的數(shù)據(jù)記錄環(huán)節(jié)很重要,一旦出現(xiàn)人工失誤,相關(guān)聯(lián)的電量計(jì)算也會(huì)受到影響,導(dǎo)致電能稽查結(jié)果的不客觀、不準(zhǔn)確。將電能計(jì)量技術(shù)應(yīng)用與供電稽查工作,采用電子數(shù)據(jù)采集和智能化電量控制,保證電能數(shù)據(jù)的可靠性和穩(wěn)定性,不受外界影響,并對(duì)電量進(jìn)行遠(yuǎn)程控制計(jì)算,減少員工的來(lái)回奔波路程和電量計(jì)算過(guò)程,減少供電稽查工作的工作量,同樣提高工作人員的工作效率。
目前,工業(yè)企業(yè)使用的能源流量計(jì)量裝置應(yīng)用最廣泛的為孔板節(jié)流式計(jì)量流量計(jì)(占70%以上)??装骞?jié)流式流量計(jì)的測(cè)量原理是流體通過(guò)節(jié)流裝置時(shí),由于通過(guò)節(jié)流裝置的流體有限,流體將在節(jié)流孔板處收縮成束狀,流速加快,靜壓力降低,致使節(jié)流孔板前后產(chǎn)生壓力差,這種壓力差和流體流量成正比。另外,孔板節(jié)流式計(jì)量裝置長(zhǎng)期在工業(yè)企業(yè)使用,對(duì)流體適應(yīng)性廣泛,具有完整的使用體系,技術(shù)成熟,但仍存在不足之處,主要問(wèn)題如下:
1)裝置結(jié)構(gòu)較為笨重??装骞?jié)流裝置的質(zhì)量平均在100kg左右,對(duì)于裝置中的管道需要進(jìn)行整體安裝,需用吊裝機(jī)械和其他機(jī)械設(shè)備配合使用,安裝要求較高、施工量較大、維護(hù)檢修難度較大。
2)流體通過(guò)節(jié)流裝置后產(chǎn)生了較大的永久壓損,相關(guān)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示,永久壓損ppl=(0.5~0.6)ΔP,約為20~50kPa(節(jié)能型節(jié)流裝置永久壓損ppl=0.3ΔP)。在檢測(cè)流量計(jì)量過(guò)程中,被測(cè)流體通過(guò)孔板節(jié)流裝置時(shí)會(huì)產(chǎn)生漩渦,在行進(jìn)的過(guò)程中流體和裝置不斷摩擦,流體自身存在的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為熱能,在流體中以水蒸氣的形式消失,所以,節(jié)流后流體的靜壓力不等于節(jié)流前的靜壓力。
2流量計(jì)中節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用
為解決傳統(tǒng)流量計(jì)存在的不足,研發(fā)人員開(kāi)發(fā)了節(jié)能高效的流量計(jì)量系統(tǒng),以下2種流量計(jì)被廣泛應(yīng)用。
2.1畢托巴流量計(jì)
畢托巴流量計(jì)具有測(cè)量介質(zhì)范圍廣(風(fēng)、煙、水、汽、氣、油)、耐高溫高壓、防堵、耐磨、耐腐蝕、壓力損失小、安裝簡(jiǎn)便、無(wú)需維護(hù)、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)質(zhì)性能,前景非常廣闊。
2.1.1畢托巴流量計(jì)的特點(diǎn)
1)畢托巴流量計(jì)的設(shè)計(jì)采用高精度探頭在風(fēng)洞或水洞上全量程標(biāo)定,探針直徑選擇為20mm的不銹鋼材料,在截面積很小的管道中壓力的損失也可降到最小甚至為零。
2)流量測(cè)量具有高準(zhǔn)確度、高強(qiáng)度和大量程比等性能。
3)該裝置構(gòu)造簡(jiǎn)單、可靠性高。通過(guò)測(cè)量,該裝置內(nèi)部導(dǎo)壓管中無(wú)介質(zhì)流動(dòng),阻斷了雜物和內(nèi)部管道的接觸,使測(cè)試具有高精度。
4)安裝方便。無(wú)論是直管段或是彎管段都能安裝,由傳統(tǒng)的直管段改進(jìn)為多種彎管段以及多倍管徑。
5)該裝置可以在線安裝和檢修,同時(shí)可直接顯示和流量相關(guān)的數(shù)據(jù),憑借其智能特性可進(jìn)行遠(yuǎn)程集中管理,節(jié)省成本,準(zhǔn)確度高。
2.2V型錐流量計(jì)
V型錐流量計(jì)和傳統(tǒng)差壓式流量計(jì)的組成部分基本相同,都是由三閥組、引壓管、變壓變送器組成質(zhì)量流量測(cè)試系統(tǒng)。V型錐流量計(jì)是在管道的中心位置安裝一個(gè)椎體來(lái)控制節(jié)流,由于椎體前后差壓不同形成氣壓差,通過(guò)不同的氣壓測(cè)量流量。
2.2.1V型錐流量計(jì)的特點(diǎn)
1)V型錐流量計(jì)不僅可測(cè)量各種液體,而且對(duì)部分氣體、蒸汽和氣液兩相介質(zhì)也能較為準(zhǔn)確地測(cè)量。
2)V型錐流量計(jì)準(zhǔn)確度較高、量程寬、永久壓損小、無(wú)直管段要求等,是新一代節(jié)流裝置中的典型代表。
3)V型錐流量計(jì)對(duì)于氣體和蒸汽等介質(zhì)不僅能壓縮,而且還能實(shí)現(xiàn)溫度、壓力補(bǔ)償,組成質(zhì)量流量測(cè)試系統(tǒng)。由于椎體在管線中心位置懸掛,同流體的高速?zèng)_擊區(qū)域直接接觸,使高速區(qū)的流體和近管壁低速區(qū)的流體強(qiáng)制性相混合從而使流速中和,達(dá)到均勻化。
2.2.2與傳統(tǒng)孔板流量計(jì)的應(yīng)用對(duì)比
管道內(nèi)徑702.4mm,工作壓力12kPa,溫度70℃,當(dāng)?shù)卮髿鈮毫?8.39kPa,工作密度1.0326kg/m3,孔板類型采用流量為25000m3/h,β為0.6955。在相同的條件下通過(guò)同等流量時(shí),孔板的壓力損失為1.894kPa;V錐型流量計(jì)的壓力損失為0.479kPa,得出V型流量計(jì)比孔板型流量計(jì)能耗少12.283kWh。按照工業(yè)電費(fèi)0.7元/kWh,每年按300天計(jì)算,V型流量計(jì)比孔板型流量計(jì)節(jié)約2579.43元。由此得出,V錐型流量計(jì)在節(jié)能方面具有較大的潛力。
關(guān)鍵詞:電能質(zhì)量分析方法控制技術(shù)
0引言
隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和生產(chǎn)過(guò)程的高度自動(dòng)化,電網(wǎng)中各種非線性負(fù)荷及用戶不斷增長(zhǎng);各種復(fù)雜的、精密的,對(duì)電能質(zhì)量敏感的用電設(shè)備越來(lái)越多。上述兩方面的矛盾越來(lái)越突出,用戶對(duì)電能質(zhì)量的要求也更高,在這樣的環(huán)境下,探討電能質(zhì)量領(lǐng)域的相關(guān)理論及其控制技術(shù),分析我國(guó)電能質(zhì)量管理和控制的發(fā)展趨勢(shì),具有很強(qiáng)的觀實(shí)意義。
1衡量電能質(zhì)量的主要指標(biāo)
由于所處立場(chǎng)不同,關(guān)注或表征電能質(zhì)量的角度不同,人們對(duì)電能質(zhì)量的定義還未能達(dá)成完全的共識(shí),但是對(duì)其主要技術(shù)指標(biāo)都有較為一致的認(rèn)識(shí)。
(1)電壓偏差(voltagedeviation):是電壓下跌(電壓跌落)和電壓上升(電壓隆起)的總稱。
(2)頻率偏差(friquencydeviation):對(duì)頻率質(zhì)量的要求全網(wǎng)相同,不因用戶而異,各國(guó)對(duì)于該項(xiàng)偏差標(biāo)準(zhǔn)都有相關(guān)規(guī)定。
(3)電壓三相不平衡(unbalance):表現(xiàn)為電壓的最大偏移與三相電壓的平均值超過(guò)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。
(4)諧波和間諧波(harmonics&inter-hamonics):含有基波整數(shù)倍頻率的正弦電壓或電流稱為諧波。含有基波非整數(shù)倍頻率的正弦電壓或電流稱為間諧波,小于基波頻率的分?jǐn)?shù)次諧波也屬于間諧波。
(5)電壓波動(dòng)和閃變(fluctuation&flicker):電壓波動(dòng)是指在包絡(luò)線內(nèi)的電壓的有規(guī)則變動(dòng),或是幅值通常不超出0.9~1.1倍電壓范圍的一系列電壓隨機(jī)變化。閃變則是指電壓波動(dòng)對(duì)照明燈的視覺(jué)影響。
2電能質(zhì)量問(wèn)題的產(chǎn)生
2.1電能質(zhì)量問(wèn)題的定義和分類
電能質(zhì)量問(wèn)題是眾多單一類型電力系統(tǒng)干擾問(wèn)題的總稱,其實(shí)質(zhì)是電壓質(zhì)量問(wèn)題。電能質(zhì)量問(wèn)題按產(chǎn)生和持續(xù)時(shí)間可分為穩(wěn)態(tài)電能質(zhì)量問(wèn)題和動(dòng)態(tài)電能質(zhì)量問(wèn)題。
2.2電能質(zhì)量問(wèn)題產(chǎn)生原因分析
隨著電力系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大,電力系統(tǒng)電能質(zhì)量問(wèn)題的產(chǎn)生主要有以下幾個(gè)原因。
2.2.1電力系統(tǒng)元件存在的非線性問(wèn)題
電力系統(tǒng)元件的非線性問(wèn)題主要包括:發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的諧波;變壓器產(chǎn)生的諧波;直流輸電產(chǎn)生的諧波;輸電線路(特別是超高壓輸電線路)對(duì)諧波的放大作用。此外,還有變電站并聯(lián)電容器補(bǔ)償裝置等因素對(duì)諧波的影響。其中,直流輸電是目前電力系統(tǒng)最大的諧波源。
2.2.2非線性負(fù)荷
在工業(yè)和生活用電負(fù)載中,非線性負(fù)載占很大比例,這是電力系統(tǒng)諧波問(wèn)題的主要來(lái)源。電弧爐(包括交流電弧爐和直流電弧爐)是主要的非線性負(fù)載,它的諧波主要是由起弧的時(shí)延和電弧的嚴(yán)重非線性引起的。居民生活負(fù)荷中,熒光燈的伏安特性是嚴(yán)重非線性的,也會(huì)引起嚴(yán)重的諧波電流,其中3次諧波的含量最高。大功率整流或變頻裝置也會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的諧波電流,對(duì)電網(wǎng)造成嚴(yán)重污染,同時(shí)也使功率因數(shù)降低。
2.2.3電力系統(tǒng)故障
電力系統(tǒng)運(yùn)行的內(nèi)外故障也會(huì)造成電能質(zhì)量問(wèn)題,如各種短路故障、自然現(xiàn)象災(zāi)害、人為誤操作、電網(wǎng)故障時(shí)發(fā)電機(jī)及勵(lì)磁系統(tǒng)的工作狀態(tài)的改變、故障保護(hù)裝置中的電力電子設(shè)備的啟動(dòng)等都將造成各種電能質(zhì)量問(wèn)題。
3電能質(zhì)量分析方法
3.1時(shí)域仿真法
時(shí)域仿真方法在電能質(zhì)量分析中的應(yīng)用最為廣泛,其最主要的用途是利用各種時(shí)域仿真程序?qū)﹄娔苜|(zhì)量問(wèn)題中的各種暫態(tài)現(xiàn)象進(jìn)行研究。目前較通用的時(shí)域仿真程序有EMTP、EMTDC、NETOMAC等系統(tǒng)暫態(tài)仿真程序和SPICE、PSPICE、SABER等電力電子仿真程序。
采用時(shí)域仿真計(jì)算的缺點(diǎn)是仿真步長(zhǎng)的選取決定了可模仿的最大頻率范圍,因此必須事先知道暫態(tài)過(guò)程的頻率覆蓋范圍。此外,在模仿開(kāi)關(guān)的開(kāi)合過(guò)程時(shí),還會(huì)引起數(shù)值振蕩。
3.2頻域分析法
頻域分析方法主要包括頻率掃描、諧波潮流計(jì)算和混合諧波潮流計(jì)算等,該方法多用于電能質(zhì)量中諧波問(wèn)題的分析。
頻率掃描和諧波潮流計(jì)算在反映非線性負(fù)載動(dòng)態(tài)特性方面有一定局限性,因此混合諧波潮流計(jì)算法在近些年中發(fā)展起來(lái)。其優(yōu)點(diǎn)是可詳細(xì)考慮非線性負(fù)載控制系統(tǒng)的作用,因此可精確描述其動(dòng)態(tài)特性。缺點(diǎn)是計(jì)算量大,求解過(guò)程復(fù)雜。
3.3基于變換的方法
在電能質(zhì)量分析領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用的基于變換的方法主要有Fourier變換、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、二次變換、小波變換和Prony分析等5種方法。
3.3.1Fourier變換
Fourier變換是電能質(zhì)量分析領(lǐng)域中的基本方法,在實(shí)時(shí)系統(tǒng)中,通常采用短時(shí)Fourier變換方法(STFT)和快速Fourier變換方法(FFT)。
Fourier變換的優(yōu)點(diǎn)是算法快速簡(jiǎn)單。但其缺點(diǎn)也很多:(1)雖然能夠?qū)⑿盘?hào)的時(shí)域特征和頻域特征聯(lián)系起來(lái)觀察,但不能將二者有機(jī)地結(jié)合起來(lái)。(2)只能適應(yīng)于確定性的平穩(wěn)信號(hào)(如諧波),對(duì)時(shí)變非平穩(wěn)信號(hào)難以充分描述。(3)STFT的離散形式?jīng)]有正交展開(kāi),難以實(shí)現(xiàn)高效算法;只適合于分析特征尺度大致相同的過(guò)程,不適合分析多尺度過(guò)程和突變過(guò)程。(4)FFT變換的時(shí)間信息利用不充分,任何信號(hào)沖突都會(huì)導(dǎo)致整個(gè)頻帶的頻譜散布;在不滿足前提條件時(shí),會(huì)產(chǎn)生“旁瓣”和“頻譜泄露”現(xiàn)象。
3.3.2神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法
神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論是巨量信息并行處理和大規(guī)模平行計(jì)算的基礎(chǔ),它既是高度非線性動(dòng)力學(xué)系統(tǒng),又是自適應(yīng)組織系統(tǒng),可用來(lái)描述認(rèn)知、決策及控制的智能行為。
神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法的優(yōu)點(diǎn)是:(1)可處理多輸入-多輸出系統(tǒng),具有自學(xué)習(xí)、自適應(yīng)等特點(diǎn)。(2)不必建立精確數(shù)學(xué)模型,只考慮輸入輸出關(guān)系即可。缺點(diǎn)是:(1)存在局部極小問(wèn)題,會(huì)出現(xiàn)局部收斂,影響系統(tǒng)的控制精度;(2)理想的訓(xùn)練樣本提取困難,影響網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練速度和訓(xùn)練質(zhì)量;(3)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不易優(yōu)化。
3.3.3二次變換法
二次變換是一種基于能量角度來(lái)考慮的新的時(shí)域變換方法。該方法的基本原理是用時(shí)間和頻率的雙線性函數(shù)來(lái)表示信號(hào)的能量函數(shù)。
二次變換的優(yōu)點(diǎn)是:可以準(zhǔn)確地檢測(cè)到信號(hào)發(fā)生尖銳變化的時(shí)刻;精確測(cè)量基波和諧波分量的幅值。缺點(diǎn)是:無(wú)法準(zhǔn)確地估計(jì)原始信號(hào)的諧波分量幅值;不具有時(shí)域分析功能。
3.3.4小波分析法
小波變換是新的多尺度分析數(shù)字技術(shù),它通過(guò)對(duì)時(shí)間序列過(guò)程從低分辨率到高分辨率的分析,顯示過(guò)程變化的整體特征和局部變化行為。常用的小波基函數(shù)有:Daubechies小波、B小波、Morlet小波Meyer小波等。
小波變換的優(yōu)點(diǎn)是:(1)具有時(shí)-頻局部化的特點(diǎn),特別適合突變信號(hào)和不平穩(wěn)信號(hào)分析。(2)可以對(duì)信號(hào)進(jìn)行去噪、識(shí)別和數(shù)據(jù)壓縮、還原等。缺點(diǎn)是:(1)在實(shí)時(shí)系統(tǒng)中運(yùn)算量較大,需要如DSP等高價(jià)格的高速芯片。(2)小波分析有“邊緣效應(yīng)”,邊界數(shù)據(jù)處理會(huì)占用較多時(shí)間,并帶來(lái)一定誤差。
3.3.5Prony分析法
Prony分析衰減的思想類似于小波。在該方法中,信號(hào)總是被認(rèn)為可以由一系列的衰減的正弦波構(gòu)成,這些衰減正弦波類似于小波函數(shù)。所以Prony分析方法和小波一樣,可以做多尺度的信號(hào)分析。Prony分析的主要缺點(diǎn)是計(jì)算時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。
4電能質(zhì)量的控制策略與技術(shù)
4.1幾種電能質(zhì)量控制策略
(1)PID控制:這是應(yīng)用最為廣泛的調(diào)節(jié)器控制規(guī)律,其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性好、工作可靠、調(diào)整方便,易于在工程中實(shí)現(xiàn)。當(dāng)被控對(duì)象的結(jié)構(gòu)和參數(shù)不能完全掌握,或得不到精確的數(shù)學(xué)模型時(shí),應(yīng)用PID控制技術(shù)最為方便。其缺點(diǎn)是:響應(yīng)有超調(diào),對(duì)系統(tǒng)參數(shù)攝動(dòng)和抗負(fù)載擾動(dòng)能力較差。
(2)空間矢量控制:空間矢量控制也是一種較為常規(guī)的控制方法。其原理是:將基于三相靜止坐標(biāo)系(abc)的交流量經(jīng)過(guò)派克變換得到基于旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系(dq)的直流量從而實(shí)現(xiàn)解耦控制。常規(guī)的矢量控制方法一般采用DSP進(jìn)行處理,具有良好的穩(wěn)態(tài)性能與暫態(tài)性能。也可采用簡(jiǎn)化算法以縮短實(shí)時(shí)運(yùn)算時(shí)間。
(3)模糊邏輯控制:知道被控對(duì)象精確的數(shù)學(xué)模型是使用經(jīng)典控制理論的"頻域法"和現(xiàn)代控制理論的“時(shí)域法”設(shè)計(jì)控制器的前提條件。模糊控制作為一種新的智能控制方法,無(wú)需對(duì)系統(tǒng)建立精確的數(shù)學(xué)模型。它通過(guò)模擬人的思維和語(yǔ)言中對(duì)模糊信息的表達(dá)和處理方式,對(duì)系統(tǒng)特征進(jìn)行模糊描述,來(lái)降低獲取系統(tǒng)動(dòng)態(tài)和靜態(tài)特征量付出的代價(jià)。
(4)非線性魯棒控制:超導(dǎo)儲(chǔ)能裝置(SMES)實(shí)際運(yùn)行時(shí)會(huì)受到各種不確定性的影響,因此可通過(guò)對(duì)SMES的確定性模型引入干擾,得到非線性二階魯棒模型。對(duì)此非線性模型,既可應(yīng)用反饋線性化方法使之全局線性化,再利用所有線性系統(tǒng)的控制規(guī)律進(jìn)行控制,也可直接采用魯棒控制理論設(shè)計(jì)控制器。
4.2FACTS技術(shù)
FACTS,即基于電力電子控制技術(shù)的靈活交流輸電,是上世紀(jì)80年代末期由美國(guó)電力研究院(EPRI)提出的。它通過(guò)控制電力系統(tǒng)的基本參數(shù)來(lái)靈活控制系統(tǒng)潮流,使輸送容量更接近線路的熱穩(wěn)極限。采用FACTS技術(shù)的核心目的是加強(qiáng)交流輸電系統(tǒng)的可控性和增大其電力傳輸能力。
目前有代表性的FACTS裝置主要有:可控串聯(lián)補(bǔ)償電容器、靜止無(wú)功補(bǔ)償器、晶閘管控制的串聯(lián)投切電容器、統(tǒng)一潮流控制器等。
4.3用戶電力(CustomPower)技術(shù)
用戶電力技術(shù)就是將電力電子技術(shù)、微處理機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)等運(yùn)用于中低壓配電系統(tǒng)和用電系統(tǒng)中,其目的是加強(qiáng)配電系統(tǒng)的供電可靠性,并減小諧波畸變,改善電能質(zhì)量。該技術(shù)的核心器件IGBT比GTO具有更快的開(kāi)關(guān)頻率,并且關(guān)斷容量已達(dá)MVA級(jí),因此DFACTS裝置具有更快的響應(yīng)特性。
用戶電力技術(shù)概念的提出,有助于供電部門提供高可靠性和高質(zhì)量的電力,也有助于滿足各種新工藝用戶對(duì)電力供應(yīng)的更高要求。目前主要的DFACTS裝置有:有源濾波器(APF)、動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器(DVR)、配電系統(tǒng)用靜止無(wú)功補(bǔ)償器(D-STATCOM)、固態(tài)切換開(kāi)關(guān)(SSTS)等。
5電能質(zhì)量控制的發(fā)展方向
5.1研究電能質(zhì)量分析控制領(lǐng)域的基礎(chǔ)性工作
一方面要深入探索電能質(zhì)量領(lǐng)域的基礎(chǔ)性研究工作,包括電能質(zhì)量的定義、評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)與體系,電能質(zhì)量問(wèn)題的表現(xiàn)形式、影響因素、防治方法等。同時(shí),積極研究電能質(zhì)量控制的新方法、新技術(shù)和新策略,將更為先進(jìn)、科學(xué)的控制理念和控制思想借鑒到電能質(zhì)量管理領(lǐng)域。
5.2推廣使用數(shù)字化電能質(zhì)量控制技術(shù)
以DSP為基礎(chǔ)的實(shí)時(shí)數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)在控制領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用,其優(yōu)點(diǎn)為:①可提高系統(tǒng)穩(wěn)定性、可靠性和靈活性;②由程序控制,改變控制方法或算法時(shí)不必改變控制電路;③可重復(fù)性好,易調(diào)試和批量生產(chǎn);④易實(shí)現(xiàn)并聯(lián)運(yùn)行和智能化控制。隨著DSP性能的不斷改善和價(jià)格的下降,電能質(zhì)量控制裝置將用DSP來(lái)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)信號(hào)處理從而取代模擬量控制。
5.3對(duì)電能質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)的新要求
傳統(tǒng)的檢測(cè)儀器一般局限于持續(xù)性和穩(wěn)定性指標(biāo)的檢測(cè),而且僅測(cè)有效值已不能精確描述實(shí)際的電能質(zhì)量問(wèn)題,因此需要發(fā)展新的監(jiān)測(cè)技術(shù)。具體要求包括:①能捕捉快速(ms級(jí)甚至ns級(jí))瞬時(shí)干擾的波形;②需要測(cè)量各次諧波以及間諧波的幅值、相位;③需要有足夠高的采樣速率,以便能和得相當(dāng)高次諧波的信息。④建立有效的分析和自動(dòng)辯識(shí)系統(tǒng),反映各種電能質(zhì)量指標(biāo)的特征及其隨時(shí)間的變化規(guī)律。
5.4大力發(fā)展應(yīng)用新技術(shù)
電力電子技術(shù)的應(yīng)用可以大大提高電網(wǎng)的電能質(zhì)量,F(xiàn)ACTS、CusPow等新技術(shù)更是為解決電能質(zhì)量問(wèn)題開(kāi)拓了廣闊的前景,同時(shí)一些非電力電子技術(shù)的發(fā)展也很迅猛,將這些技術(shù)融合發(fā)展,并合理使用、大力推廣,必然會(huì)逐步滿足電力負(fù)荷對(duì)電能質(zhì)量日益提高的要求。
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電能計(jì)量設(shè)備管理工作由于項(xiàng)目申購(gòu)、項(xiàng)目領(lǐng)用,無(wú)庫(kù)存管理機(jī)制的管理模式,加之工作環(huán)節(jié)交叉,涉及部門多,溝通繁瑣,工作及時(shí)率不高,對(duì)電能計(jì)量設(shè)備的供貨及時(shí)性、營(yíng)項(xiàng)目結(jié)算、庫(kù)存物資管理等工作造成了一定的影響,主要存在以下問(wèn)題:(1)分散式管理,工作量大且效率低。按在建工程項(xiàng)目上報(bào)物資需求,因全局營(yíng)銷項(xiàng)目數(shù)量多,電能計(jì)量設(shè)備需求數(shù)量大,按項(xiàng)目采購(gòu)存在物資部門組織采購(gòu)及合同簽訂的工作量大,完成全局的電能計(jì)量設(shè)備供貨周期長(zhǎng),導(dǎo)致供貨不及時(shí);各使用單位上報(bào)本單位物資需求,存在需求不準(zhǔn),有一定的采購(gòu)風(fēng)險(xiǎn)。(2)使用策略存在壁壘,造成資源浪費(fèi),影響項(xiàng)目施工進(jìn)度。按項(xiàng)目維度進(jìn)行管理,項(xiàng)目申購(gòu)、項(xiàng)目領(lǐng)用,造成同屬性物資不能通用于不同項(xiàng)目,造成大量物資閑置而無(wú)法使用于物資需求項(xiàng)目,嚴(yán)重影響項(xiàng)目施工進(jìn)度及庫(kù)存周轉(zhuǎn),造成財(cái)力、人力資源浪費(fèi)。(3)工作界面不清晰。計(jì)量物資管理涉及物資部門與營(yíng)銷部門多個(gè)輸入、輸出接口;計(jì)量倉(cāng)庫(kù)與一般物資倉(cāng)儲(chǔ)配送、逆向物流管理流程略有不同,且在物資管理規(guī)定難以單獨(dú)明確,如一般物資到貨后要求2天內(nèi)驗(yàn)收、2天內(nèi)辦理入庫(kù),但計(jì)量物資需待抽檢合格后方可辦理入庫(kù)手續(xù),時(shí)間可能長(zhǎng)達(dá)1個(gè)月。實(shí)際運(yùn)作時(shí),計(jì)量物資管理流程仍有一些不清晰地方。在信息系統(tǒng)上,物資系統(tǒng)與營(yíng)銷系統(tǒng)都要操作。多套系統(tǒng)的單軌運(yùn)行造成工作量巨大和責(zé)任不清。(4)信息不互通,管理不順暢。電能計(jì)量設(shè)備管理過(guò)程繁瑣且涉及多部門管理、在缺乏信息系統(tǒng)支撐的情況下,各部門間信息不通,存在線下溝通信息準(zhǔn)確度不高、工作效率低下、嚴(yán)重影響計(jì)量設(shè)備及時(shí)供貨或供貨錯(cuò)誤。(5)供應(yīng)鏈未能全程監(jiān)控。未建立電能計(jì)量設(shè)備庫(kù)存管理機(jī)制,電能計(jì)量設(shè)備的出、入庫(kù)未能跟蹤及管理,造成公司無(wú)法及時(shí)、準(zhǔn)確地知曉當(dāng)前電能計(jì)量設(shè)備庫(kù)存量,無(wú)法制定供應(yīng)商送貨計(jì)劃及配送至各生產(chǎn)部門及區(qū)局計(jì)劃。(6)質(zhì)量服務(wù)風(fēng)險(xiǎn)不能有效監(jiān)控。計(jì)量設(shè)備在未完成兩檢(抽檢、強(qiáng)檢)前付款供應(yīng)商,造成有檢測(cè)不合格表計(jì)需換貨時(shí),供應(yīng)商服務(wù)不及時(shí),嚴(yán)重影響不合格表計(jì)的換貨進(jìn)度,存在很大的財(cái)務(wù)風(fēng)險(xiǎn);也不利于供應(yīng)商管理。
2改進(jìn)思路
對(duì)于電能計(jì)量設(shè)備管理工作中存在的問(wèn)題,經(jīng)過(guò)分析,確定通過(guò)重新梳理工作流程、規(guī)范管理制度的方式保障電能計(jì)量設(shè)備管理工作有序開(kāi)展,避免工作交叉;通過(guò)以“大倉(cāng)庫(kù)、大配送”總體部署,圍繞“標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)、定額存儲(chǔ)、動(dòng)態(tài)補(bǔ)倉(cāng)”供應(yīng)策略為依據(jù),建立電能計(jì)量設(shè)備儲(chǔ)備定額管理機(jī)制,實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)補(bǔ)倉(cāng)機(jī)制,解決以項(xiàng)目申購(gòu)采購(gòu)供貨周期長(zhǎng)、項(xiàng)目物資無(wú)法共用,造成資源浪費(fèi)的問(wèn)題;通過(guò)建立電能計(jì)量倉(cāng)儲(chǔ)管理機(jī)制及物資屬性庫(kù)區(qū),電能計(jì)量設(shè)備的出、入庫(kù)有據(jù)可循,解決無(wú)供應(yīng)商送貨計(jì)劃、無(wú)各生產(chǎn)部門及區(qū)局配送計(jì)劃、倉(cāng)庫(kù)積壓但無(wú)可用(檢定合格)設(shè)備的問(wèn)題;通過(guò)對(duì)信息系統(tǒng)的功能優(yōu)化,實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)共享和業(yè)務(wù)貫通,提升信息系統(tǒng)對(duì)于電能計(jì)量設(shè)備管理工作的有效支持。
3改進(jìn)措施
3.1優(yōu)化管理流程為了避免業(yè)務(wù)工作的交叉,保障電能計(jì)量設(shè)備管理工作的順利開(kāi)展,以信息系統(tǒng)為基礎(chǔ),管理部門對(duì)電能計(jì)量設(shè)備管理流程進(jìn)行了優(yōu)化。新工作流程主要將電能計(jì)量設(shè)備管理工作和信息系統(tǒng)結(jié)合開(kāi)展工作,通過(guò)計(jì)量檢定系統(tǒng)、物資系統(tǒng)、營(yíng)銷系統(tǒng)、項(xiàng)目管理系統(tǒng)的信息共享,各業(yè)務(wù)系統(tǒng)間協(xié)同開(kāi)展工作,實(shí)現(xiàn)一站式作業(yè),提升電能計(jì)量設(shè)備管理工作效率,保障電能計(jì)量設(shè)備供貨的及時(shí)性和規(guī)范性。新電能計(jì)量設(shè)備管理工作流程如圖2所示。新流程改變了當(dāng)前電能計(jì)量設(shè)備管理過(guò)程中需求申報(bào)、采購(gòu)、檢測(cè)(質(zhì)檢、檢定)、配送、領(lǐng)用、安裝的順序管理,實(shí)現(xiàn)定額管理、采購(gòu)和發(fā)碼單據(jù)同步開(kāi)展;改變多個(gè)部門需要反復(fù)溝通的問(wèn)題,市場(chǎng)營(yíng)銷部上報(bào)年度電能計(jì)量設(shè)備儲(chǔ)備定額后,直接以儲(chǔ)備定額為依據(jù)進(jìn)行補(bǔ)倉(cāng)采購(gòu)并授予條形碼。
3.2規(guī)范管理制度管理部門同時(shí)明確了電能計(jì)量設(shè)備的管理要求,規(guī)定了各流程環(huán)節(jié)的工作時(shí)限及各崗位管理職責(zé),改進(jìn)了電能計(jì)量設(shè)備管理業(yè)務(wù)規(guī)則,明確了各管理節(jié)點(diǎn)崗位職責(zé),具體如下:(1)優(yōu)化品類,動(dòng)態(tài)補(bǔ)倉(cāng)。為縮短電能計(jì)量設(shè)備采購(gòu)周期、解決項(xiàng)目物資無(wú)法共用,電能計(jì)量設(shè)備采購(gòu)儲(chǔ)備定額管理方式,由市場(chǎng)營(yíng)銷部上報(bào)年度電能計(jì)量設(shè)備儲(chǔ)備定額量,物資部門以儲(chǔ)備定額為依據(jù)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)補(bǔ)倉(cāng)配送及動(dòng)態(tài)補(bǔ)倉(cāng)采購(gòu)。(2)到貨檔案。采購(gòu)設(shè)備到貨倉(cāng)庫(kù)后,由該倉(cāng)庫(kù)倉(cāng)管員2天內(nèi)辦理到貨檔案批次,并抽樣送檢。(3)檢測(cè)(抽檢、檢定)。物資部門辦理到貨批次并送檢后,由檢測(cè)單位制定檢測(cè)計(jì)劃并安排檢測(cè)工作,檢測(cè)完成后通知倉(cāng)管員回庫(kù)。(4)配送至各生產(chǎn)部門及區(qū)局。各生產(chǎn)部門及區(qū)局發(fā)起補(bǔ)貨需求后由倉(cāng)管員2天內(nèi)完成物資的配送工作。(5)補(bǔ)貨規(guī)則,按電能計(jì)量設(shè)備采購(gòu)四級(jí)補(bǔ)倉(cāng)機(jī)制。各使用單位提出補(bǔ)貨需求時(shí),倉(cāng)管員檢查成品倉(cāng)物資是否滿足,滿足則直接從成品倉(cāng)進(jìn)行補(bǔ)貨配送;如成品倉(cāng)不能滿足則檢查待檢定倉(cāng)物品量及檢定計(jì)劃;待檢定倉(cāng)物品無(wú)法滿足則從待檢倉(cāng)進(jìn)行補(bǔ)倉(cāng)進(jìn)行檢定;當(dāng)待檢倉(cāng)無(wú)法滿足時(shí)檢查同合供貨情況,通知供應(yīng)商送貨或提交待檢倉(cāng)補(bǔ)倉(cāng)采購(gòu)需求。
3.3規(guī)范倉(cāng)庫(kù)管理規(guī)范物資倉(cāng)庫(kù)物資存儲(chǔ)區(qū)域,劃為倉(cāng)庫(kù)為待檢區(qū)、檢測(cè)區(qū)、換貨區(qū)、成品區(qū),電能計(jì)量設(shè)備存放倉(cāng)庫(kù)規(guī)范:電能計(jì)量設(shè)備到貨后由倉(cāng)管員存放至待檢倉(cāng);由檢測(cè)單位檢測(cè)中的設(shè)備存放至檢測(cè)區(qū),檢測(cè)不合格的物品存放至換貨區(qū),檢測(cè)合格的物品存放至成品區(qū),成品區(qū)的物品方可配送至各生產(chǎn)部門及區(qū)局安裝使用。各生產(chǎn)部門及區(qū)局發(fā)生領(lǐng)用需求時(shí),首先開(kāi)具移庫(kù)、配送各部門急救包的“營(yíng)銷計(jì)量倉(cāng)”倉(cāng)。這樣既保證了倉(cāng)庫(kù)管理員賬實(shí)一致,清晰掌控倉(cāng)庫(kù)各狀態(tài)物資庫(kù)存情況,保證物資供應(yīng)及補(bǔ)貨,又同時(shí)提升了工作人員的溝通效率。
3.4明確工作界面,優(yōu)化信息系統(tǒng)功能明確工作界面,市場(chǎng)營(yíng)銷部負(fù)責(zé)營(yíng)銷項(xiàng)目下達(dá)及年度儲(chǔ)備定額修編、物資部門負(fù)責(zé)物資供應(yīng)、計(jì)量中心負(fù)責(zé)設(shè)備檢測(cè);各專業(yè)管理系統(tǒng)(物資系統(tǒng)、計(jì)量檢定、營(yíng)銷系統(tǒng)、項(xiàng)目管理系統(tǒng))根據(jù)新電能計(jì)量設(shè)備業(yè)務(wù)管理流程需求進(jìn)行系統(tǒng)功能的優(yōu)化,實(shí)現(xiàn)幾個(gè)系統(tǒng)之間的信息共享及業(yè)務(wù)貫通。物資系統(tǒng)中可以自動(dòng)依據(jù)一級(jí)倉(cāng)、急救包的庫(kù)存及年底電能計(jì)量設(shè)備定額自動(dòng)提醒補(bǔ)貨,物資部管理員實(shí)時(shí)根據(jù)系統(tǒng)的補(bǔ)貨提醒進(jìn)行補(bǔ)倉(cāng)配送或補(bǔ)倉(cāng)采購(gòu);到貨后由倉(cāng)管員收貨、建立到貨檔案批次并抽樣、送檢;系統(tǒng)自動(dòng)將抽取的樣品及到貨物品信息同步至計(jì)量檢定系統(tǒng),由檢測(cè)部門檢測(cè)負(fù)責(zé)人安排檢測(cè)工作;檢測(cè)完成后檢測(cè)結(jié)果同步至物資系統(tǒng);由倉(cāng)管員將檢測(cè)合格物品移庫(kù)至成品區(qū),成品區(qū)物品按需移庫(kù)、配送至各生產(chǎn)部門及區(qū)局營(yíng)銷計(jì)量倉(cāng);各生產(chǎn)部門及區(qū)局根據(jù)營(yíng)銷系統(tǒng)供電服務(wù)訂單情況維護(hù)工單,工單信息包含需求物資信息;工單建立完畢后自動(dòng)同步至物資系統(tǒng)的營(yíng)銷計(jì)量倉(cāng)管理員的領(lǐng)料待辦提醒;營(yíng)銷計(jì)量倉(cāng)管理員根據(jù)工單物資需求發(fā)送實(shí)物并辦理領(lǐng)用手續(xù);已領(lǐng)用電能計(jì)量設(shè)備同步至營(yíng)銷系統(tǒng)進(jìn)行安裝運(yùn)行。
3.5建立電能計(jì)量設(shè)備生命周期檔案庫(kù)物資狀態(tài)貫穿電能計(jì)量設(shè)備管理全過(guò)程,已簽合同未到貨、已到貨未抽檢、抽檢中、抽檢不合格、整批換貨中、抽檢合格、強(qiáng)檢中、強(qiáng)檢不合格、零散換貨中、強(qiáng)檢合格、已配送、已領(lǐng)用,運(yùn)行中、已拆卸、已報(bào)廢各狀態(tài)物資一目了然。
4取得成效
通過(guò)對(duì)電能計(jì)量設(shè)備管理模式的優(yōu)化,解決了歷史上信息不能共享、項(xiàng)目物資不能共用導(dǎo)致庫(kù)存積壓但無(wú)項(xiàng)目需求可用設(shè)備、工作人員溝通繁瑣、無(wú)檢定計(jì)劃、無(wú)補(bǔ)貨計(jì)劃、無(wú)配送計(jì)劃,無(wú)庫(kù)存跟蹤等問(wèn)題,重新規(guī)范了電能計(jì)量設(shè)備管理過(guò)程,優(yōu)化了管理流程、提升了管理效率。(1)集中的儲(chǔ)備管理策略,有效保障物資供應(yīng)及時(shí)性。電能計(jì)量設(shè)備通過(guò)儲(chǔ)備方式進(jìn)行管理,圍繞“標(biāo)準(zhǔn)選型、定額存儲(chǔ)、動(dòng)態(tài)補(bǔ)倉(cāng)”供應(yīng)策略,根據(jù)全局的實(shí)際需求制定科學(xué)的儲(chǔ)備方案,并按照儲(chǔ)備方案和實(shí)際用料需求進(jìn)行實(shí)物采購(gòu)和儲(chǔ)備。改變以往按實(shí)際領(lǐng)料項(xiàng)目申購(gòu)的分散管理的混亂現(xiàn)象,實(shí)現(xiàn)集中式的管理;同時(shí),在儲(chǔ)備方式的基礎(chǔ)之上,制定完善的領(lǐng)用管理規(guī)范,破除以往領(lǐng)用項(xiàng)目難以互通的壁壘現(xiàn)象,形成補(bǔ)倉(cāng)采購(gòu)運(yùn)作機(jī)制(資金預(yù)算、采購(gòu)支付、核算機(jī)制),有效保障物資供應(yīng)及時(shí)性,提升庫(kù)存物資周轉(zhuǎn)率,減少工程余料(定額物資)產(chǎn)生,提高資金使用率。從而有效提高管理的效率、降低成本,提高設(shè)備質(zhì)量。(2)優(yōu)化物資品類,降低采購(gòu)成本。補(bǔ)倉(cāng)采購(gòu)機(jī)制的關(guān)鍵任務(wù)包括:標(biāo)準(zhǔn)選型及品類優(yōu)化;頒布定額儲(chǔ)備方案;落實(shí)財(cái)務(wù)預(yù)算;動(dòng)態(tài)補(bǔ)倉(cāng)機(jī)制;建立領(lǐng)用機(jī)制;JIT項(xiàng)目里程碑節(jié)點(diǎn)銜接;倉(cāng)庫(kù)分級(jí)管理;業(yè)務(wù)流程梳理及信息系統(tǒng)支撐。其中標(biāo)準(zhǔn)選型及品類優(yōu)化是開(kāi)展補(bǔ)倉(cāng)采購(gòu)工作的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ),電能計(jì)量設(shè)備從以往的130多種品類優(yōu)化至80種,極大程度上減少了倉(cāng)儲(chǔ)物資種類和補(bǔ)倉(cāng)采購(gòu)成本,充分發(fā)揮補(bǔ)倉(cāng)采購(gòu)管理模式的優(yōu)勢(shì),提升資金的集成效益和物資服務(wù)水平。(3)規(guī)范“先抽檢、后入庫(kù)”運(yùn)作模式,歸避財(cái)務(wù)風(fēng)險(xiǎn),保障在庫(kù)設(shè)備質(zhì)量。將以往“先入庫(kù)、后抽檢”調(diào)整為“先抽檢、后入庫(kù)”模式,解決以往供應(yīng)商貨到倉(cāng)庫(kù)后,由倉(cāng)管員直接辦理入庫(kù)單,待入實(shí)物賬、財(cái)務(wù)賬后再進(jìn)行抽檢,存在的在庫(kù)物資未抽檢付款供應(yīng)商存在一定的財(cái)務(wù)風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題、檢測(cè)不合格換貨難的問(wèn)題,從而歸避財(cái)務(wù)風(fēng)險(xiǎn)、保障在庫(kù)設(shè)備質(zhì)量,縮短設(shè)備供貨周期,減少在庫(kù)設(shè)備量,提高倉(cāng)庫(kù)周轉(zhuǎn)率,降低倉(cāng)庫(kù)管理成本。(4)補(bǔ)倉(cāng)采購(gòu)機(jī)制,縮短供貨周期,減少需求誤差,降低采購(gòu)風(fēng)險(xiǎn),物資供貨及時(shí)率達(dá)100%。倉(cāng)庫(kù)結(jié)構(gòu)優(yōu)化為一級(jí)中心倉(cāng)加急救包,根據(jù)各品類物資儲(chǔ)備定額量,實(shí)時(shí)監(jiān)控各使用單位急救包在庫(kù)物資情況,自動(dòng)發(fā)起補(bǔ)貨需求,倉(cāng)管員檢查成品倉(cāng)物資是否滿足,滿足則直接從成品倉(cāng)進(jìn)行補(bǔ)貨配送;如成品倉(cāng)不能滿足則檢查待檢定倉(cāng)物品量及檢定計(jì)劃;待檢定倉(cāng)物品無(wú)法滿足則從待檢倉(cāng)進(jìn)行補(bǔ)倉(cāng)進(jìn)行檢定;當(dāng)待檢倉(cāng)無(wú)法滿足時(shí)檢查合同供貨情況,通知供應(yīng)商送貨或提交待檢倉(cāng)補(bǔ)倉(cāng)采購(gòu)需求。實(shí)現(xiàn)物資需求直接從急救包領(lǐng)用。提升了物資供貨的時(shí)效性,減小需求誤差,降低采購(gòu)風(fēng)險(xiǎn),有利于提升物資需求準(zhǔn)確性以及計(jì)量設(shè)備管理水平。(5)己構(gòu)建流暢的管理流程,提高管理規(guī)范性。制定了電能計(jì)量設(shè)備管理管理要求,明確各個(gè)部門的職責(zé)和工作界面,梳理清晰的電能計(jì)量設(shè)備管理流程并進(jìn)行優(yōu)化提升,使得電能量計(jì)量設(shè)備的管理能夠暢通、高效。(6)全生命監(jiān)控計(jì)量設(shè)備管理過(guò)程信息。通過(guò)梳理和規(guī)范電能計(jì)量設(shè)備的管理,對(duì)電能計(jì)量設(shè)備全生命管理過(guò)程的各個(gè)業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)進(jìn)行業(yè)務(wù)梳理,明確時(shí)效性要求的管理指標(biāo),保障電能計(jì)量設(shè)備的采購(gòu)、檢測(cè)、配送等工作有序、順利開(kāi)展;通過(guò)信息系統(tǒng)進(jìn)行全生命周期過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控,實(shí)現(xiàn)各信息系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)聯(lián)動(dòng)與共享,保證了數(shù)據(jù)的一致性及減少數(shù)據(jù)的重復(fù)錄入,大大提高管理的效率和質(zhì)量。(7)條形碼規(guī)范化管理,單個(gè)設(shè)備管理過(guò)程清晰了然。梳理規(guī)范各類電能計(jì)量設(shè)備條碼規(guī)則,合同簽訂環(huán)節(jié)生成條碼,供應(yīng)商按碼生成并貼碼,單個(gè)設(shè)備系統(tǒng)檔案及實(shí)物唯對(duì)應(yīng),解決以往無(wú)法掌控到單個(gè)設(shè)備的全生命周期情況,通過(guò)實(shí)物標(biāo)識(shí)實(shí)現(xiàn)。圖3為計(jì)量物資全生命周期信息展示平臺(tái)示意圖。(8)建立檔案批次管理機(jī)制,保障在運(yùn)行設(shè)備的精確可靠、穩(wěn)定性。同批到貨設(shè)備建立檔案批次,在運(yùn)行設(shè)備抽檢根據(jù)單個(gè)設(shè)備的運(yùn)行穩(wěn)定性跟蹤該批次設(shè)備的運(yùn)行情況,大大保障在運(yùn)行設(shè)備的精確可靠,解決以往運(yùn)行抽檢只能針對(duì)單個(gè)設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)、更換,無(wú)法針對(duì)整批同屬性設(shè)備的質(zhì)量跟蹤。(9)實(shí)現(xiàn)電能計(jì)量設(shè)備管理的效率、成本、服務(wù)的最優(yōu)化。通過(guò)以上從管理制度、管理規(guī)范、部門職責(zé)、信息化實(shí)現(xiàn)等多個(gè)方面進(jìn)行梳理和優(yōu)化,已基本實(shí)現(xiàn)電能計(jì)量設(shè)備管理的效率、成本、服務(wù)的最優(yōu)化。
5結(jié)束語(yǔ)
我國(guó)既是一個(gè)能源大國(guó)也是一個(gè)能源小國(guó),這一點(diǎn)已經(jīng)得到了人們的普遍認(rèn)同,尤其是隨著當(dāng)前社會(huì)的快速發(fā)展,能源的短缺問(wèn)題已經(jīng)逐漸的凸顯出來(lái)了,因此,當(dāng)前我國(guó)才提出了建設(shè)節(jié)約型社會(huì)的主張,電力能源作為我國(guó)能源使用的一個(gè)重要部分更是應(yīng)該加強(qiáng)節(jié)約保護(hù),而對(duì)于電力能源的節(jié)約保護(hù)來(lái)說(shuō),做好電力計(jì)量工作是一個(gè)前提基礎(chǔ)。就當(dāng)前我國(guó)的電力計(jì)量技術(shù)運(yùn)用現(xiàn)狀來(lái)看,還存在著很多的問(wèn)題,其缺陷不僅僅在于電力計(jì)量技術(shù)運(yùn)用的管理體制和管理機(jī)構(gòu)上,在電力計(jì)量技術(shù)的本身上也存在著一些問(wèn)題影響著電力計(jì)量工作的質(zhì)量,尤其是當(dāng)前很多電力計(jì)量技術(shù)的運(yùn)用在很大程度上造成了電力能源在整個(gè)電力網(wǎng)絡(luò)運(yùn)輸過(guò)程中的損耗,這就對(duì)于整個(gè)電力系統(tǒng)內(nèi)的節(jié)能降耗工作造成了較大影響,可見(jiàn),電力計(jì)量不僅僅是電力網(wǎng)絡(luò)中的一部分,其對(duì)于節(jié)能降耗也具有較強(qiáng)的影響作用,而就當(dāng)前我國(guó)電力計(jì)量技術(shù)運(yùn)用中的節(jié)能降耗效果而言,還存在很多的問(wèn)題需要我們一一解決,逐步完善,尤其是對(duì)于電力企業(yè)來(lái)說(shuō),要把電力計(jì)量技術(shù)的提高切實(shí)放在電力企業(yè)自身發(fā)展的戰(zhàn)略位置來(lái)研究和實(shí)踐,就當(dāng)前我國(guó)電力計(jì)量技術(shù)運(yùn)用中的主要研究方向來(lái)看,智能電表的使用可以說(shuō)是較為有效地途徑,所以在今后的電力計(jì)量技術(shù)研究中,我們應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)于智能電表的研究和探討,推廣智能電表的普及和應(yīng)用,切實(shí)做好電力節(jié)能降耗工作。
2.節(jié)能降耗的電力計(jì)量技術(shù)的應(yīng)用
在電力計(jì)量技術(shù)的運(yùn)用過(guò)程中做好節(jié)能降耗工作是極為必要的,其成果也是較為明顯的,具體來(lái)說(shuō),我們可以從以下幾個(gè)方面采取措施加強(qiáng)節(jié)能降耗在電力計(jì)量技術(shù)運(yùn)用中的效果。
2.1改進(jìn)電力計(jì)量技術(shù)設(shè)備
對(duì)于電力計(jì)量技術(shù)而言,要想加強(qiáng)其節(jié)能降耗效果就必須注重對(duì)于電力計(jì)量技術(shù)設(shè)備的管理,尤其是對(duì)于當(dāng)前我國(guó)常用的傳統(tǒng)電力計(jì)量設(shè)備來(lái)說(shuō)在很大程度上影響了電力計(jì)量過(guò)程的節(jié)能降耗效果。基于此,我們必須加強(qiáng)對(duì)于電力計(jì)量技術(shù)設(shè)備的研究,切實(shí)提高設(shè)備的技術(shù)水平,尤其是要加強(qiáng)電力計(jì)量技術(shù)設(shè)備對(duì)于當(dāng)前一些先進(jìn)技術(shù)的利用,比如對(duì)于智能化技術(shù)和信息化技術(shù)來(lái)說(shuō),如果能夠很好地融入到電力計(jì)量技術(shù)設(shè)備中就能夠很好地完善電力計(jì)量技術(shù)設(shè)備的缺點(diǎn),提高電力計(jì)量技術(shù)設(shè)備的使用效率,減少一些不必要的電力能源損耗,這也是當(dāng)前我國(guó)電力計(jì)量技術(shù)研究的一個(gè)主要方面,尤其是當(dāng)前對(duì)于智能電表的研究和使用已經(jīng)具備了一定的成效,這就更進(jìn)一步驗(yàn)證了加強(qiáng)電力計(jì)量技術(shù)設(shè)備研究能夠促進(jìn)我國(guó)節(jié)能降耗工作效果的可行性。
2.2規(guī)范電力考核制度
加強(qiáng)電力計(jì)量過(guò)程中節(jié)能降耗效果的另一個(gè)辦法就是規(guī)范當(dāng)前的電力考核制度,完善電力考核方法,尤其是對(duì)于用電大戶來(lái)說(shuō),更應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)其電力使用的考核和監(jiān)管,對(duì)其節(jié)電效果進(jìn)行綜合的評(píng)測(cè)和審查,并且針對(duì)考核的結(jié)果采取相應(yīng)的措施,進(jìn)而規(guī)范用電企業(yè)的用電狀況,當(dāng)然這一考核和評(píng)測(cè)過(guò)程都離不開(kāi)電力計(jì)量技術(shù)的參與。
2.3完善電力計(jì)量技術(shù)系統(tǒng)
做好電力計(jì)量工作中的節(jié)能降耗效果還必須完善當(dāng)前的電力計(jì)量技術(shù)系統(tǒng),當(dāng)前我國(guó)電力計(jì)量技術(shù)系統(tǒng)因?yàn)槠鋸?fù)雜性和綜合性較強(qiáng),所以存在著很多的漏洞和缺陷,只有針對(duì)這些問(wèn)題進(jìn)行必要的完善才能夠確保節(jié)能降耗工作的順利開(kāi)展。
3.智能電表在電力計(jì)量節(jié)能降耗中的應(yīng)用
在電力計(jì)量工作中進(jìn)行節(jié)能降耗建設(shè)的一個(gè)突出代表就是智能電表的使用和普及,具體而言,智能電表在電力計(jì)量中的運(yùn)用對(duì)于節(jié)能降耗來(lái)說(shuō)起到的作用是極為明顯的,其具體表現(xiàn)有以下幾個(gè)方面:
(1)計(jì)費(fèi)方式更加科學(xué)合理,智能電表的一個(gè)主要功能就是其能夠進(jìn)行不同費(fèi)率和時(shí)段的切換,這也是智能電表有別于傳統(tǒng)電表的一個(gè)主要方面,這種計(jì)費(fèi)方式的一個(gè)好處就是能夠有效提高用電者用電節(jié)能意識(shí),避免一些不必要的電力能源消耗;
(2)對(duì)于整個(gè)的電力網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行時(shí)時(shí)刻刻的檢測(cè)和管理,進(jìn)而提高了電力網(wǎng)絡(luò)的完整性,確保電力網(wǎng)絡(luò)的順利運(yùn)行,避免了一些電力能源的損耗,并且智能電表還能夠根據(jù)整個(gè)電力網(wǎng)絡(luò)的電力需求狀況調(diào)整整個(gè)電力網(wǎng)絡(luò)的電力配置,起到一定的管理作用,進(jìn)而確保電力網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的有效性,最終達(dá)到節(jié)能降耗的目的;
(3)智能電表使用的一個(gè)最為突出的優(yōu)勢(shì)就是其提高了電力計(jì)量的節(jié)能效果,在具體的使用過(guò)程中,智能電表能夠根據(jù)用電器的具體狀況來(lái)自行分配電力能源到用電器上,加強(qiáng)了用電器的用電管理和監(jiān)控,進(jìn)而確保了電力能源的有效利用,達(dá)到了節(jié)能降耗的目的。
4.總結(jié)
關(guān)鍵詞:網(wǎng)絡(luò)性能測(cè)量技術(shù)性能指標(biāo)分析與研究
1.引言
隨著Internet技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的飛速發(fā)展,用戶對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源的需求空前增長(zhǎng),網(wǎng)絡(luò)也變得越來(lái)越復(fù)雜。不斷增加的網(wǎng)絡(luò)用戶和應(yīng)用,導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)負(fù)擔(dān)沉重,網(wǎng)絡(luò)設(shè)備超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn),從而引起網(wǎng)絡(luò)性能下降。這就需要對(duì)網(wǎng)絡(luò)的性能指標(biāo)進(jìn)行提取與分析,對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能進(jìn)行改善和提高。因此網(wǎng)絡(luò)性能測(cè)量便應(yīng)運(yùn)而生。發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)瓶頸,優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)配置,并進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中可能存在的潛在危險(xiǎn),更加有效地進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)性能管理,提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量的驗(yàn)證和控制,對(duì)服務(wù)提供商的服務(wù)質(zhì)量指標(biāo)進(jìn)行量化、比較和驗(yàn)證,是網(wǎng)絡(luò)性能測(cè)量的主要目的。
2.網(wǎng)絡(luò)性能測(cè)量的概念
2.1網(wǎng)絡(luò)性能的概念
網(wǎng)絡(luò)性能可以采用以下方式定義[1]:網(wǎng)絡(luò)性能是對(duì)一系列對(duì)于運(yùn)營(yíng)商有意義的,并可用于系統(tǒng)設(shè)計(jì)、配置、操作和維護(hù)的參數(shù)進(jìn)行測(cè)量所得到的結(jié)果??梢?jiàn),網(wǎng)絡(luò)性能是與終端性能以及用戶的操作無(wú)關(guān)的,是網(wǎng)絡(luò)本身特性的體現(xiàn),可以由一系列的性能參數(shù)來(lái)測(cè)量和描述。
2.2網(wǎng)絡(luò)性能參數(shù)的概念
對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能進(jìn)行度量和描述的工具就是網(wǎng)絡(luò)性能參數(shù)。IETF和ITU-T都各自定義了一套性能參數(shù),并且還在不斷的補(bǔ)充和修訂之中。
2.2.1性能參數(shù)的制定原則
網(wǎng)絡(luò)性能參數(shù)的制定必須遵循如下幾個(gè)原則:
1)性能參數(shù)必須是具體的和有明確定義的;
2)性能參數(shù)的測(cè)量方法對(duì)于同一參數(shù)必須具有可重復(fù)性,即在相同條件下多次使用該方法所獲得的測(cè)量結(jié)果應(yīng)該相同;
3)性能參數(shù)必須具有公平性,即對(duì)同種網(wǎng)絡(luò)的測(cè)量結(jié)果不應(yīng)有差異而對(duì)不同網(wǎng)絡(luò)的測(cè)量結(jié)果則應(yīng)出現(xiàn)差異;
4)性能參數(shù)必須有助于用戶和運(yùn)營(yíng)商了解他們所使用或提供的IP網(wǎng)絡(luò)性能;
5)性能參數(shù)必須排除人為因素;
2.2.2ITU-T定義的IP網(wǎng)絡(luò)性能參數(shù)
ITU-T對(duì)IP網(wǎng)絡(luò)性能參數(shù)的定義[2]包括:
1)IP包傳輸延遲(PacketTransferDelay,IPTD)
2)IP包時(shí)延變化(IPPacketDelayVariation,IPDV)
3)IP包誤差率(IPPacketErrorRateIPER)
4)IP包丟失率(IPPacketLassRate,IPLR)
5)虛假IP包率(SpuriousIPPacketRate)
6)流量參數(shù)(Flowrelatedparameters)
7)業(yè)務(wù)可用性(IPServiceAvailability)
2.2.3IETF定義的IP網(wǎng)絡(luò)性能參數(shù)
IETF將性能參數(shù)[3]稱為“度量(Metric)。由IPPM(IPPerformanceMetrics)工作組來(lái)負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)性能方面的研究及性能參數(shù)的制定。IETF對(duì)IP網(wǎng)絡(luò)性能參數(shù)的定義包括:
1)IP連接性
2)IP包傳送時(shí)延
3)IP包丟失率
4)IP包時(shí)延變化
5)流量參數(shù)
2.3網(wǎng)絡(luò)性能結(jié)構(gòu)模型
從空間的角度來(lái)看,網(wǎng)絡(luò)整體性能可以分為兩種結(jié)構(gòu):立體結(jié)構(gòu)模型和水平結(jié)構(gòu)模型。
2.3.1立體結(jié)構(gòu)模型
IP網(wǎng)絡(luò)就其協(xié)議棧來(lái)說(shuō)是一個(gè)層次化的網(wǎng)絡(luò),因此,對(duì)IP網(wǎng)絡(luò)性能的研究也可以按照一種自上而下的方法進(jìn)行??梢砸訧P層的性能為基礎(chǔ),來(lái)研究IP層不同性能與上層不同應(yīng)用性能之間的映射關(guān)系。
2.3.2水平結(jié)構(gòu)模型
對(duì)于網(wǎng)絡(luò)的性能,用戶主要關(guān)心的是端到端的性能,因此從用戶的角度來(lái)看,可以利用水平結(jié)構(gòu)模型來(lái)對(duì)IP網(wǎng)絡(luò)的端到端性能進(jìn)行分析。
3.網(wǎng)絡(luò)性能測(cè)量的方法
網(wǎng)絡(luò)性能測(cè)量涉及到許多內(nèi)容,如采用主動(dòng)方式還是被動(dòng)方式進(jìn)行測(cè)量;發(fā)送測(cè)量包的類型;發(fā)送與截取測(cè)量包的采樣方式;所采用的測(cè)量體系結(jié)構(gòu)是集中式還是分布式等等。
3.1測(cè)量包
網(wǎng)絡(luò)性能測(cè)量中,影響測(cè)量結(jié)果的一個(gè)重要因素就是測(cè)量數(shù)據(jù)包的類型。
3.1.1P類型包
類型P是對(duì)IP包類型的一種通用的聲明。只要一個(gè)性能參數(shù)的值取決于對(duì)測(cè)量中采用的包的類型,那么參數(shù)的名稱一定要包含一個(gè)具體的類型聲明。
3.1.2標(biāo)準(zhǔn)形式的測(cè)量包
在定義一個(gè)網(wǎng)絡(luò)性能參數(shù)時(shí),應(yīng)默認(rèn)測(cè)量中使用的是標(biāo)準(zhǔn)類型的包。比如可以定義一個(gè)IP連通性度量為:“IP某字段為0的標(biāo)準(zhǔn)形式的P類型IP連通性”。在實(shí)際測(cè)量中,很多情況下包長(zhǎng)會(huì)影響絕大多數(shù)性能參數(shù)的測(cè)量結(jié)果,包長(zhǎng)的變化對(duì)于不同目的的測(cè)量來(lái)說(shuō)影響也會(huì)不一樣。3.2主動(dòng)測(cè)量與被動(dòng)測(cè)量方式
最常見(jiàn)的IP網(wǎng)絡(luò)性能測(cè)量方法有兩類:主動(dòng)測(cè)量和被動(dòng)測(cè)量。這兩種方法的作用和特點(diǎn)不同,可以相互作為補(bǔ)充。
3.2.1主動(dòng)測(cè)量
主動(dòng)測(cè)量是在選定的測(cè)量點(diǎn)上利用測(cè)量工具有目的地主動(dòng)產(chǎn)生測(cè)量流量,注入網(wǎng)絡(luò),并根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)流的傳送情況來(lái)分析網(wǎng)絡(luò)的性能。主動(dòng)測(cè)量的優(yōu)點(diǎn)是對(duì)測(cè)量過(guò)程的可控性比較高,靈活、機(jī)動(dòng),易于進(jìn)行端到端的性能測(cè)量;缺點(diǎn)是注入的測(cè)量流量會(huì)改變網(wǎng)絡(luò)本身的運(yùn)行情況,使得測(cè)量的結(jié)果與實(shí)際情況存在一定的偏差,而且測(cè)量流量還會(huì)增加網(wǎng)絡(luò)負(fù)擔(dān)。主動(dòng)測(cè)量在性能參數(shù)的測(cè)量中應(yīng)用十分廣泛,目前大多數(shù)測(cè)量系統(tǒng)都涉及到主動(dòng)測(cè)量。
要對(duì)一個(gè)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行主動(dòng)測(cè)量,需要一個(gè)測(cè)量系統(tǒng),這種主動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)一般包括以下四個(gè)部分:測(cè)量節(jié)點(diǎn)(探針)、中心服務(wù)器、中心數(shù)據(jù)庫(kù)和分析服務(wù)器。有中心服務(wù)器對(duì)測(cè)量節(jié)點(diǎn)進(jìn)行控制,由測(cè)量節(jié)點(diǎn)執(zhí)行測(cè)量任務(wù),測(cè)量數(shù)據(jù)由中心數(shù)據(jù)庫(kù)保存,數(shù)據(jù)分析則由分析服務(wù)器完成。
3.2.2被動(dòng)測(cè)量
被動(dòng)測(cè)量是指在鏈路或設(shè)備(如路由器,交換機(jī)等)上利用測(cè)量設(shè)備對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行監(jiān)測(cè),而不需要產(chǎn)生多余流量的測(cè)量方法。被動(dòng)測(cè)量的優(yōu)點(diǎn)在于理論上它不產(chǎn)生多余流量,不會(huì)增加網(wǎng)絡(luò)負(fù)擔(dān);其缺點(diǎn)在于被動(dòng)測(cè)量基本上是基于對(duì)單個(gè)設(shè)備的監(jiān)測(cè),很難對(duì)網(wǎng)絡(luò)端到端的性能進(jìn)行分析,并且可能實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)量過(guò)大,另外還存在用戶數(shù)據(jù)泄漏等安全性和隱私問(wèn)題。
被動(dòng)測(cè)量非常適合用來(lái)進(jìn)行流量測(cè)量。
3.2.3主動(dòng)測(cè)量與被動(dòng)測(cè)量的結(jié)合
主動(dòng)測(cè)量與被動(dòng)測(cè)量各有其優(yōu)、缺點(diǎn),而且對(duì)于不同的性能參數(shù)來(lái)說(shuō),主動(dòng)測(cè)量和被動(dòng)測(cè)量也都有其各自的用途。因此,將主動(dòng)測(cè)量與被動(dòng)測(cè)量相結(jié)合將會(huì)給網(wǎng)絡(luò)性能測(cè)量帶來(lái)新的發(fā)展。
3.3測(cè)量中的抽樣
3.3.1抽樣概念
抽樣,也叫采樣,抽樣的特性是由抽樣過(guò)程所服從的分布函數(shù)所決定的。研究抽樣,主要就是研究其分布函數(shù)。對(duì)于主動(dòng)測(cè)量,其抽樣是指發(fā)送測(cè)量數(shù)據(jù)包的過(guò)程;對(duì)于被動(dòng)測(cè)量來(lái)說(shuō),抽樣則是指從業(yè)務(wù)流量中采集測(cè)量數(shù)據(jù)的過(guò)程。
3.3.2抽樣方法
依據(jù)抽樣時(shí)間間隔所服從的分布,抽樣方法可分為很多種,目前比較常用的抽樣方法是周期抽樣、隨機(jī)附加抽樣和泊松抽樣[4]。周期抽樣是一種最簡(jiǎn)單的抽樣方式,每隔固定時(shí)間產(chǎn)生一次抽樣。因?yàn)楹?jiǎn)單,所以應(yīng)用的很多。但它存在以下一些缺點(diǎn):測(cè)量容易具有周期性、具有很強(qiáng)的可預(yù)測(cè)性、會(huì)使被測(cè)網(wǎng)絡(luò)陷入一種同步狀態(tài)。隨機(jī)附加抽樣的抽樣間隔的產(chǎn)生是相互獨(dú)立的,并服從某種分布函數(shù),這種抽樣方法的優(yōu)劣取決于分布函數(shù):當(dāng)時(shí)間間隔以概率1取某個(gè)常數(shù),那么該抽樣就退化為周期抽樣。隨機(jī)附加抽樣的主要優(yōu)點(diǎn)在于其抽樣間隔是隨機(jī)產(chǎn)生的,因此可以避免對(duì)網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生同步效應(yīng),它的主要缺點(diǎn)是由于抽樣不是以固定間隔進(jìn)行,從而導(dǎo)致頻域分析復(fù)雜化。
在RFC2330中,推薦泊松抽樣,它的時(shí)間間隔符合泊松分布,它的優(yōu)點(diǎn)是:能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)測(cè)量結(jié)果的無(wú)偏估計(jì)、測(cè)量結(jié)果不可預(yù)測(cè)、不會(huì)產(chǎn)生同步現(xiàn)象。但是,由于指數(shù)函數(shù)是無(wú)界的,因此泊松抽樣有可能產(chǎn)生很長(zhǎng)的抽樣間隔,因此,實(shí)際應(yīng)用中可以限定一個(gè)最大間隔值,以加速抽樣過(guò)程的收斂。
4.性能指標(biāo)的測(cè)量與分析
4.1連接性
連接性[5]也稱可用性、連通性或者可達(dá)性,嚴(yán)格說(shuō)應(yīng)該是網(wǎng)絡(luò)的基本能力或?qū)傩?,不能稱為性能,但I(xiàn)TU-T建議可以用一些方法進(jìn)行定量的測(cè)量。目前還提出了連通率的概念,根據(jù)連通率的分布狀況建立擬合模型。
4.2延遲
延遲的定義是[6]:IP包穿越一個(gè)或多個(gè)網(wǎng)段所經(jīng)歷的時(shí)間。延遲由固定延遲和可變延遲兩部分組成[7][8]。固定延遲基本不變,由傳播延遲和傳輸延遲構(gòu)成;可變延遲由中間路由器處理延遲和排隊(duì)等待延遲兩部分構(gòu)成。對(duì)于單向延遲測(cè)量要求時(shí)鐘嚴(yán)格同步,這在實(shí)際的測(cè)量中很難做到,許多測(cè)量方案都采用往返延遲,以避開(kāi)時(shí)鐘同步問(wèn)題。
往返延遲的測(cè)量方法是:入口路由器將測(cè)量包打上時(shí)戳后,發(fā)送到出口路由器。出口路由器一接收到測(cè)量包便打上時(shí)戳,隨后立即使該數(shù)據(jù)包原路返回。入口路由器接收到返回的數(shù)據(jù)包之后就可以評(píng)估路徑的端到端時(shí)延。4.3丟包率
丟包率的定義是[9]:丟失的IP包與所有的IP包的比值。許多因素會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)包在網(wǎng)絡(luò)上傳輸時(shí)被丟棄,例如數(shù)據(jù)包的大小以及數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)鏈路的擁塞狀況等。
為了評(píng)估網(wǎng)絡(luò)的丟包率,一般采用直接發(fā)送測(cè)量包來(lái)進(jìn)行測(cè)量。對(duì)丟包率進(jìn)行準(zhǔn)確的評(píng)估與預(yù)測(cè)則需要一定的數(shù)學(xué)模型。目前評(píng)估網(wǎng)絡(luò)丟包率的模型主要有貝努利模型、馬爾可夫模型和隱馬爾可夫模型等等[10]。貝努利模型是基于獨(dú)立同分布的,即假定每個(gè)數(shù)據(jù)包在網(wǎng)絡(luò)上傳輸時(shí)被丟棄的概率是不相關(guān)的,因此它比較簡(jiǎn)單但預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確度以及可靠性都不太理想。但是,由于先進(jìn)先出的排隊(duì)方式的采用,使得包丟失之間有很強(qiáng)的相關(guān)性,即在傳輸過(guò)程中,包被丟失受上一個(gè)包丟失的影響相當(dāng)大。假定用隨機(jī)變量Xi代表包的丟失事件,Xi=0表示包丟失,而Xi=1表
示包未丟失。則第i個(gè)包丟失的概率為P[Xi|Xi-1,Xi-2,…Xi-n],Xi-1,Xi-2,...Xi-n取所有的組合情況。當(dāng)N=2時(shí),該Markov鏈退化為著名的Gilbert模型。隱馬爾可夫模型是對(duì)馬爾可夫模型的改進(jìn)。
MayaYajnik等人所作的172小時(shí)的測(cè)量試驗(yàn)[11]結(jié)果表明,在不同的數(shù)據(jù)采樣間隔下(20ms,40ms,80ms,160ms)采用三種不同的丟包率分析模型進(jìn)行分析得到的結(jié)果完全不同,在不同的估計(jì)精確度的要求下實(shí)驗(yàn)結(jié)果也各有不同。因此,目前需要能夠精確描述丟包率的數(shù)學(xué)模型。
4.4帶寬
帶寬一般分為瓶頸帶寬和可用帶寬。瓶頸帶寬是指當(dāng)一條路徑(通路)中沒(méi)有其它背景流量時(shí),網(wǎng)絡(luò)能夠提供的最大的吞吐量。對(duì)瓶頸帶寬的測(cè)量一般采用包對(duì)(packetpair)技術(shù),但是由于交叉流量的存在會(huì)出現(xiàn)“時(shí)間壓縮”或“時(shí)間延伸”現(xiàn)象,從而會(huì)引起瓶頸帶寬的高估或低估。另外,還有包列等其它測(cè)量技術(shù)。
可用帶寬是指在網(wǎng)絡(luò)路徑(通路)存在背景流量的情況下,能夠提供給某個(gè)業(yè)務(wù)的最大吞吐量。因?yàn)楸尘傲髁康某霈F(xiàn)與否及其占用的帶寬都是隨機(jī)的,所以可用帶寬的測(cè)量比較困難。一般采用根據(jù)單向延遲變化情況可用帶寬進(jìn)行逼近。其基本思想是:當(dāng)以大于可用帶寬的速率發(fā)送測(cè)量包時(shí),單向延遲會(huì)呈現(xiàn)增大趨勢(shì),而以小于可用帶寬的速率發(fā)送測(cè)量包時(shí),單向延遲不會(huì)變化。所以,發(fā)送端可以根據(jù)上一次發(fā)送測(cè)量包時(shí)單向延遲的變化情況動(dòng)態(tài)調(diào)整此次發(fā)送測(cè)量包的速率,直到單向延遲不再發(fā)生增大趨勢(shì)為止,然后用最近兩次發(fā)送測(cè)量包速率的平均值來(lái)估計(jì)可用帶寬
瓶頸帶寬反映了路徑的靜態(tài)特征,而可用帶寬真正反映了在某一段時(shí)間內(nèi)鏈路的實(shí)際通信能力,所以可用帶寬的測(cè)量具有更重要的意義。
4.5流量參數(shù)
ITU-T提出兩種流量參數(shù)作為參考:一種是以一段時(shí)間間隔內(nèi)在測(cè)量點(diǎn)上觀測(cè)到的所有傳輸成功的IP包數(shù)量除以時(shí)間間隔,即包吞吐量;另一種是基于字節(jié)吞吐量:用傳輸成功的IP包中總字節(jié)數(shù)除以時(shí)間間隔。
Internet業(yè)務(wù)量的高突發(fā)性以及網(wǎng)絡(luò)的異構(gòu)性,使得網(wǎng)絡(luò)呈現(xiàn)復(fù)雜的非線性,建立流量模型越發(fā)變得重要。早期的網(wǎng)絡(luò)流量模型,是經(jīng)典流量模型,也即借鑒PSTN的流量模型,用poisson模型描述數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的流量,以及后來(lái)的分組火車模型,Markov模型等等。隨著網(wǎng)絡(luò)流量子相似性的發(fā)現(xiàn),基于自相似模型的流量建模研究也取得了不少進(jìn)展和得到了廣泛的應(yīng)用,譬如分形布朗運(yùn)動(dòng)模型和分形高斯噪聲模型以及小波理論分析等等。高速網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展使得對(duì)巨大的網(wǎng)絡(luò)流量進(jìn)行直接測(cè)量幾乎不可能,同時(shí),大量的流量日志也使流量分析變得相當(dāng)困難。為了解決這一問(wèn)題,近幾年,流量抽樣測(cè)量研究已成為高速網(wǎng)絡(luò)流量測(cè)量的研究重點(diǎn)。
5.網(wǎng)絡(luò)性能測(cè)量的展望
網(wǎng)絡(luò)性能測(cè)量中還有許多關(guān)鍵技術(shù)值得研究。例如:?jiǎn)蜗驕y(cè)量中的時(shí)鐘同步問(wèn)題;主動(dòng)測(cè)量與被動(dòng)測(cè)量的抽樣算法研究;多種測(cè)量工具之間的協(xié)同工作;網(wǎng)絡(luò)測(cè)量體系結(jié)構(gòu)的搭建;性能指標(biāo)的量化問(wèn)題;性能指標(biāo)的模型化分析[12]~[16];對(duì)網(wǎng)絡(luò)未來(lái)狀況進(jìn)行趨勢(shì)預(yù)測(cè);對(duì)海量測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘或者利用已有的模型(Petri網(wǎng)、自相似性、排隊(duì)論)研究其自相似性特征[17]~[19];測(cè)量與分析結(jié)果的可視化,以及由測(cè)量所引起的安全性問(wèn)題等等都是目前和今后所要研究的重要內(nèi)容。隨著網(wǎng)絡(luò)性能相關(guān)理論、測(cè)量方法、分析模型研究的逐漸深入、各種測(cè)量工具的不斷出現(xiàn)以及大型測(cè)量項(xiàng)目的不斷開(kāi)展,人們對(duì)網(wǎng)絡(luò)的認(rèn)識(shí)會(huì)越來(lái)越深刻,從而不斷地推動(dòng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)向前發(fā)展。6.結(jié)束語(yǔ):
本文對(duì)目前網(wǎng)絡(luò)性能測(cè)量技術(shù)的主要方面進(jìn)行了介紹和分析并對(duì)未來(lái)網(wǎng)絡(luò)性能測(cè)量的研究重點(diǎn)進(jìn)行了展望。
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