李冬梅

(中國石油大學勝利學院 機械與控制工程學院,山東 東營 257000)

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云計算在客戶側(cè)用電安全監(jiān)測中的應用分析

李冬梅

(中國石油大學勝利學院 機械與控制工程學院,山東 東營 257000)

云計算是一種基于互聯(lián)網(wǎng)的計算方式,它是一種新興的計算模型,正在逐步應用于生產(chǎn)生活的各個方面。隨著智能電網(wǎng)的發(fā)展,客戶側(cè)用電安全監(jiān)測系統(tǒng)所采集處理的數(shù)據(jù)量極大,現(xiàn)有的數(shù)據(jù)收集和信息處理平臺在處理速度、存儲空間、響應時間等多方面均已不能滿足其需求。針對這一問題,結(jié)合云計算技術(shù)的優(yōu)勢,提出了一種客戶側(cè)用電安全監(jiān)測的云平臺技術(shù)框架。首先,概述了云計算的基本概念;其次,從物理架構(gòu)、系統(tǒng)組成和功能特性等三方面詳細闡述了客戶側(cè)用電安全監(jiān)測云平臺技術(shù)框架,以期為電力企業(yè)云計算的發(fā)展與應用提供借鑒。

云計算;客戶側(cè)用電安全監(jiān)測;竊電管理

用電安全監(jiān)測系統(tǒng)是電網(wǎng)企業(yè)在客戶側(cè)用電安全和運行維護方面的有效保障手段,尤其是防竊電漏電、大客戶管理流程、送電管理、智能用電等方面,近年來隨著智能電網(wǎng)建設已取得了巨大進步[1-9],全國用電事故率逐年下降,但用電事故仍時有發(fā)生,尤其是工商業(yè)用戶的變壓器失火、大型設備的用電故障等;居民用戶的違規(guī)用電、竊電、線損明顯過高、變壓器經(jīng)濟運行狀態(tài)差等[1-2]。國際國內(nèi)的學者在用電安全方面也進行了諸多的研究,并取得了一些科研成果:文獻[3]提出采用無線采集器模式實時監(jiān)測用戶一次側(cè)電流,并通過與用電現(xiàn)場服務終端無縫銜接來監(jiān)測電力用戶用電狀態(tài),從而達到預防和打擊不法用戶非法竊電的作用;文獻[4]提出了一種利用分段現(xiàn)場監(jiān)控單元FTU分段計算線路線損的方法,形成分段的支路損耗、配變損耗及管理損耗,大大有利于防竊電的管理。以上技術(shù)成果有效防止了竊電,卻缺乏完整的用電安全監(jiān)測體系,以及沒有兼顧考慮當前的用戶對服務的體驗要求和監(jiān)控系統(tǒng)自身的性能水平需求等。

筆者采用云計算技術(shù)搭建客戶側(cè)用電安全監(jiān)測平臺,不僅可有效解決前面述及的各種問題,而且還可提供靈活快捷的增值服務。于是,本文從云計算的定義、用電安全監(jiān)測技術(shù)架構(gòu)、功能特性等三方面展開討論。

1 云計算概述

現(xiàn)階段,人們對云計算的認識還不是十分完善,因此云計算還沒有一種普遍一致的定義。中國云計算網(wǎng)將“云”定義為:云計算是分布式計算(Distributed Computing)、并行計算(Parallel Computing)和網(wǎng)格計算(Grid Computing)的發(fā)展,或者說是這些科學概念的商業(yè)實現(xiàn)[10]。美國標準化委員會認為:云計算也可以被看成是網(wǎng)格計算和虛擬化技術(shù)的融合,它利用網(wǎng)格分布式計算處理能力,將IT資源構(gòu)筑成一個資源池,運用服務器虛擬化、存儲虛擬化技術(shù),以便用戶實時地監(jiān)控和調(diào)配資源。但是,2007年云計算技術(shù)由Google提出以來,已經(jīng)得到各方面的研究和商業(yè)化應用,成為一個不爭的事實。據(jù)不完全統(tǒng)計,云計算在國際國內(nèi)知名各大企業(yè)的應用情況如表1所示。

表1 云計算技術(shù)在國際國內(nèi)的應用情況

從表1可以看出,云計算目前主要應用在互聯(lián)網(wǎng)、教育以及科學計算等領域,在電力方面特別是用戶側(cè)用電安全監(jiān)測中的應用還比較少,有必要繼續(xù)進行深入研究。

2 云計算在客戶側(cè)用電安全監(jiān)測中的應用

2.1 物理架構(gòu)

云計算系統(tǒng)是通過 Internet 將系統(tǒng)內(nèi)的各種設備和用戶連接起來的組成一個復雜實體,如圖1所示,它的物理架構(gòu)以Internet為中心,包括大量的計算機資源、海量的傳感器和數(shù)據(jù)采集設備組成的數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡、用戶端和各類服務器等。

圖1 云計算系統(tǒng)的物理架構(gòu)

2.2 系統(tǒng)組成

客戶側(cè)用電安全監(jiān)測云平臺系統(tǒng)首先利用 Internet 將眾多計算機資源從物理上形成互聯(lián)互通,從而整合成一個巨大的計算資源池;然后采用虛擬化技術(shù),將這些海量的計算資源池進行虛擬化的邏輯統(tǒng)一管理;最后,海量的用戶通過 Internet 登入云平臺系統(tǒng),而云平臺系統(tǒng)按照用戶需求向用戶提供計算能力、存儲能力、軟件平臺和應用軟件等各類服務?？偠灾?客戶側(cè)用電安全監(jiān)測云平臺的系統(tǒng)組成包括物理互聯(lián)、虛擬化管理和應用服務等三大部分。

其中,在應用服務方面為滿足海量的用戶訴求,一般將用戶的需求分成若干個子任務,再動態(tài)地將各個子任務通過Internet 分配給系統(tǒng)中的計算設備,子任務處理后的計算結(jié)果再通過 Internet 匯總到控制中心,最終反饋給用戶[11],即采用分-總-分模式進行運行和管理。

從應用的角度,也可以將客戶側(cè)用電安全監(jiān)測云平臺的系統(tǒng)組成劃分為數(shù)據(jù)采集層、網(wǎng)絡層、主站應用層以及用戶端層等四部分;其中,數(shù)據(jù)采集層主要通過各種前置的各種傳感設備、智能電表、智能采集終端、智能家居等,采集與用電安全檢查相關(guān)的計量計費、運行維護、客服服務等多方面的基礎數(shù)據(jù);網(wǎng)絡層主要是通過智能通訊機、交換機和路由器等網(wǎng)絡通信設備,完成各類數(shù)據(jù)的上傳和下達;主站應用層是系統(tǒng)的核心部件,實現(xiàn)對整個系統(tǒng)的頂層設計管理,其硬件組成主要有與用電檢查業(yè)務相關(guān)的服務器,例如,通信管理服務器、竊電管理服務器、安全認證管理服務器等;用戶端層是系統(tǒng)與外部的窗口,主要包括用戶層、Internet層和Web 層三部分,用戶層和Internet層是不同用戶根據(jù)其實際情況所選擇的接入方式,有選擇萬維網(wǎng)、移動終端、瘦客戶端等多種形式,而Web層主要負責監(jiān)測系統(tǒng)的Web 站點,即用戶訪問云計算系統(tǒng)的唯一接口?？蛻魝?cè)用電安全監(jiān)測云平臺的系統(tǒng)組成如圖 2 所示。

圖2 客戶側(cè)用電安全監(jiān)測系統(tǒng)框架

2.3 功能概述

基于云計算技術(shù)的用戶側(cè)用電安全監(jiān)測系統(tǒng)首先對用電安全檢查工作進行細分,如通信管理、竊電管理、用電進網(wǎng)管理和大客戶的檢查管理等模塊,然后進行精細管理,并通過互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)用電監(jiān)測信息的共享。其主要功能如下：

通信管理。通信管理一方面實現(xiàn)對系統(tǒng)網(wǎng)絡層的智能通信機、交換機/路由器等設備的在線、故障等狀態(tài)監(jiān)控;另一方面驗證系統(tǒng)內(nèi)指令數(shù)據(jù)上傳下發(fā)正確與否,前端數(shù)據(jù)感知層的數(shù)據(jù)上傳是否順利完成,以及通信阻塞的調(diào)度管理。

竊電管理。竊電管理一方面對系統(tǒng)服務區(qū)域內(nèi),用戶竊電信息的歷史和用電實時信息進行數(shù)據(jù)庫記錄,方便操作人員的查詢和數(shù)據(jù)挖掘;另一方面,通過構(gòu)建設備模型,按照固有拓撲結(jié)構(gòu),依據(jù)能量守恒原理、質(zhì)量守恒定律等依據(jù),選用搜索式算法進行相應計算,并將計算結(jié)果與智能電表、智能前端裝置等數(shù)據(jù)進行比對,查找出相應的竊電用戶或用戶異動的電力用戶,為用戶用電監(jiān)測提供科學依據(jù)。

安全認證。一方面對從網(wǎng)絡進入系統(tǒng)平臺的人員,通過用戶名、密碼和驗證碼,進行身份的認證,另一方面對進入系統(tǒng)平臺的網(wǎng)絡人員,按照管理員、操作員、普通工作人員三層級別用戶管理,不同用戶級別分配不同的系統(tǒng)內(nèi)數(shù)據(jù)操作和查看權(quán)限。管理員具有系統(tǒng)范圍歷史數(shù)據(jù)庫、實時數(shù)據(jù)庫所有數(shù)據(jù)的操作能力;操作員具有實時數(shù)據(jù)庫的查看功能和歷史數(shù)據(jù)庫的修改、刪除、插入等功能;普通工作人員僅僅具有實時數(shù)據(jù)庫和歷史數(shù)據(jù)庫的查看功能。

大客戶管理。大客戶管理主要實現(xiàn)對監(jiān)測區(qū)域內(nèi)的大客戶周期性用戶安全檢查相關(guān)的工作進行在線實時服務,如檢查周期制定、數(shù)據(jù)輔助決策和用電安全檢查互動等。

用戶進網(wǎng)管理。用戶進網(wǎng)管理主要實現(xiàn)監(jiān)測范圍內(nèi)客戶側(cè)用電設備的安裝、報修等工作流程網(wǎng)絡化,如老客戶的業(yè)擴報裝、新用戶的新裝變壓器報裝、客戶的設備維修、客戶的設備委托運營訴求等。

3 結(jié)束語

云計算平臺擁有強大的計算和存儲能力以及它擴展性強、便于使用等優(yōu)點,正逐步成為電力行業(yè)的核心計算技術(shù)。將云計算應用于用電安全監(jiān)測中,利用大數(shù)據(jù)技術(shù)、高級量測、高效控制、高速通信等技術(shù),積極開展智能用電安全監(jiān)測的關(guān)鍵性、基礎性、共用性技術(shù)研究,推進客戶側(cè)用電安全監(jiān)測平臺快速建設,大力提升電力企業(yè)的綜合服務水平,是一個值得繼續(xù)深入研究的課題。

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[責任編輯] 董大偉

2016-05-30

山東省高等學?？萍加媱濏椖?J11LG81)

李冬梅(1985—),女,山東廣饒人,中國石油大學勝利學院機械與控制工程學院助教,碩士,主要從事智能變電站仿真裝置開發(fā)研究。

10.3969/j.issn.1673-5935.2016.03.013

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