內(nèi)蒙古電力（集團）有限責任公司內(nèi)蒙古超高壓供電分公司 李立志

在新時期背景下，電力企業(yè)的信息化遇到了全新的問題、挑戰(zhàn)以及機遇，信息化時代實現(xiàn)了對電力信息化建設的推進，對電力企業(yè)的業(yè)務響應速度、管控集中程度及服務質(zhì)量等都提出了更高的要求。相關領域研究人員對其開展了深入的探究，并針對電力信息化建設提出了多種方案，但目前由于這一建設仍然處于初期階段，大部分方案只處于理論階段，少部分已實施的方案在實際應用中也出現(xiàn)了諸多問題，如無法實現(xiàn)對海量大數(shù)據(jù)采集、存儲和分析；建設速度慢；數(shù)據(jù)處理能力低、無法體現(xiàn)數(shù)據(jù)利用價值等。

云計算技術是近幾年得到廣泛應用的技術，在虛擬化和面向服務架構(gòu)的基礎上，逐漸演變而成。通過云計算技術的應用能夠為計算資源和底層架構(gòu)構(gòu)建橋梁，以此方便用戶對資源共享和部署。為提高電力企業(yè)對信息處理的能力，進而促進各類資源利用率的提升，本文在引入云計算技術的基礎上開展對電力信息化建設的相關研究。

1 基于云計算技術的電力信息化建設

1.1 電力信息數(shù)據(jù)采集與處理

為實現(xiàn)對電力的信息化建設，首先需將電力信息數(shù)據(jù)作為基礎與核心，針對電力企業(yè)運行過程中各類數(shù)據(jù)進行采集。其中，最重要的電力信息數(shù)據(jù)為底層控制設備在運行過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，針對這一部分數(shù)據(jù)通過統(tǒng)一的時標、描述、量綱等處理，在數(shù)據(jù)庫中完成對各類數(shù)據(jù)的存儲，并以此實現(xiàn)對電力運行生命周期過程的描述[1]。為體現(xiàn)電力信息數(shù)據(jù)采集的實時性，針對DCS和PLC當中的數(shù)據(jù)進行采集，并采用與電力企業(yè)一致的編碼方式實現(xiàn)對其標簽定義，考慮到電力信息數(shù)據(jù)產(chǎn)生的時效性，將采集的間隔時間設定為小于1s。為了降低電力信息化建設的負擔，針對各類數(shù)據(jù)進行壓縮存儲，并根據(jù)電力企業(yè)運行發(fā)展需要，對各個數(shù)據(jù)標簽的采集頻率、數(shù)據(jù)精度以及安全等級等進行設置。

對于歷史電力信息數(shù)據(jù)的存儲，其容量應超過電力設備一個完整的維護周期，并針對歷史信息數(shù)據(jù)可定期或不定期利用光盤或磁帶完成對其備份。在對壓縮的電力信息數(shù)據(jù)進行獲取時，需首先完成對其恢復，從得到壓縮信息數(shù)據(jù)提取指令開始，經(jīng)過解壓縮—數(shù)據(jù)傳輸—數(shù)據(jù)輸出等一系列操作完成對壓縮數(shù)據(jù)的獲取，這一過程通常不會超過2s。為確保電力信息數(shù)據(jù)采集以及處理的利用價值，還應當對其正確性進行判斷，并引入信號處理技術、分析冗余技術等對其進行正確性判斷，并給出明確的狀態(tài)標志，實現(xiàn)對電力信息數(shù)據(jù)的采集與處理。

1.2 基于云計算的電力應用資源調(diào)度

在引入云計算技術后，針對電力企業(yè)中各類應用資源進行調(diào)度能夠進一步提高電力企業(yè)的運行效率。將實現(xiàn)對各類電力應用資源分配的模塊作為云存儲環(huán)境當中的節(jié)點，利用各個節(jié)點的信息素對其應用資源衡量，信息素的計算公式為：τ=mp/(m0p0)×100%。式中，τ表示為云存儲環(huán)境當中的應用資源分配節(jié)點的信息數(shù)；m表示為云環(huán)境中的CPU個數(shù)；p表示為CPU處理能力（MPIS）；m0表示為云環(huán)境中最大CPU個數(shù)；p0表示為最大CPU處理能力（MPIS）。

根據(jù)公式實現(xiàn)對云環(huán)境中各個分配節(jié)點應用資源的衡量，并在實際運行前為各個參數(shù)設定閾值，規(guī)定若實際數(shù)值超出閾值，則統(tǒng)一按照閾值參數(shù)進行計算[2]。利用上述公式可實現(xiàn)對各個分配節(jié)點是否為有效節(jié)點的判斷，以此通過云計算的方式發(fā)現(xiàn)電力企業(yè)各個運行模塊中的可用節(jié)點。為每一個可用云節(jié)點分配相應的應用資源調(diào)度任務，當任務在某一時刻運行成功或失敗都需要給出相應的反饋，同時在失敗時需要將該任務調(diào)離，以此減輕電力運行負擔。同時，為確保各個節(jié)點在進行應用資源調(diào)度時始終保持負載平衡，需結(jié)合云計算公式實現(xiàn)對信息素的濃度增加：τ'=(1+λ)[τ(t)+λτ(t)]，式中，τ'表示為節(jié)點信息素濃度增加量；λ表示為調(diào)節(jié)因子；t表示為調(diào)度時刻。

再引入結(jié)合云計算思路，針對完成應用資源調(diào)度分配的節(jié)點，可獎勵其信息素濃度增加；針對未完成應用資源調(diào)度分配的節(jié)點予以懲罰，以此實現(xiàn)調(diào)度質(zhì)量節(jié)點選擇，提高應用資源的分配效率。在上述論述基礎上，應用云計算技術將電力企業(yè)各項業(yè)務數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移到公共云當中，以此能夠進一步提高數(shù)據(jù)處理的隱私和安全。一旦將各類業(yè)務數(shù)據(jù)和資源調(diào)度數(shù)據(jù)送入到云環(huán)境當中，則電力企業(yè)內(nèi)部也不會完全確定數(shù)據(jù)物理地址，進一步提高電力企業(yè)數(shù)據(jù)信息的安全性。

1.3 電力基礎設施運行狀態(tài)監(jiān)測

為實現(xiàn)對電力企業(yè)中各類電力設備運行情況的實時監(jiān)測，確保能夠在第一時間發(fā)現(xiàn)電力設備的運行故障問題，在實現(xiàn)電力信息化建設時還應針對電力基礎設施運行狀態(tài)監(jiān)測進行設計[3]。將這一模塊劃分為電力基礎設施運行過程監(jiān)視、運行參數(shù)記錄、實時趨勢顯示以及歷史趨勢顯示共四個組成部分。

通過過程監(jiān)視實現(xiàn)對電力企業(yè)內(nèi)部所有電力基礎設施運行情況以及狀態(tài)的監(jiān)視，同時將各類監(jiān)視過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)輸入到上位機當中，自動生成趨勢圖、棒狀圖等，以此能夠?qū)崿F(xiàn)對電力基礎設施運行狀態(tài)更直觀地觀察。同時，在監(jiān)視過程中，對設施運行參數(shù)、各個電力機組設備的運行效率等數(shù)據(jù)劃分相應的技術指標，根據(jù)各項指標完成對運行狀態(tài)的標準化判斷[4]。針對運行參數(shù)的記錄通常包含報警信號、狀態(tài)參量等數(shù)據(jù)信息，當電力基礎設施在運行過程中出現(xiàn)故障問題時，通過對報警指令進行分組并進行優(yōu)先處理，可在第一時間對需要維修或更換的基礎設施進行管理。

將設施運行狀態(tài)參數(shù)等通過實時變化趨勢圖的方式繪制[5]，并在各個重要節(jié)點上標明具體參數(shù)，以此能夠?qū)崿F(xiàn)對基礎設施運行狀態(tài)實時變化趨勢的顯示。為了確保顯示內(nèi)容滿足電力基礎設施運行管理需要，顯示畫面當中需要定義最少4條實時趨勢變化曲線，同時根據(jù)不同狀態(tài)可由用戶自定義組態(tài)，在圖像上用戶也可對坐標、顏色、線性等進行隨意配置，以此方便對電力基礎設施的管理。將電力基礎設施歷史運行數(shù)據(jù)進行獲取，并根據(jù)數(shù)據(jù)點ID號、中文標簽等對所需內(nèi)容查詢，以此實現(xiàn)對歷史數(shù)據(jù)變化趨勢的調(diào)用，將歷史數(shù)據(jù)變化趨勢回放內(nèi)容與當前實時變化的電力基礎設施運行狀態(tài)變化趨勢曲線對比，可實現(xiàn)對運行狀態(tài)的高精度監(jiān)測。

1.4 電力運行統(tǒng)計與信息化管理

根據(jù)上述論述實現(xiàn)對電力企業(yè)中各類應用資源的調(diào)度以及對電力基礎設施運行狀態(tài)的實時監(jiān)測后，將這一過程中產(chǎn)生的各類數(shù)據(jù)信息進行統(tǒng)一，并對其進行信息化管理。為方便統(tǒng)計，可通過生成日報表、月報表、季度報表等方式，按照不同周期將電力運行數(shù)據(jù)信息存儲。在各類報表當中，可以選擇當前數(shù)值，也可選擇統(tǒng)計值，或在某一特定時間段中的計算數(shù)值。在信息化管理時，可結(jié)合云計算技術將運行指標變?yōu)榱炕己酥笜?，針對各類電力運行參數(shù)進行考核。對于電力企業(yè)而言，主要統(tǒng)計和考核的內(nèi)容包括峰、谷和平時的電量。

運行日志也是信息化管理中的重要組成部分，在對運行日志管理時，應從實時或歷史數(shù)據(jù)庫中獲取所需信息數(shù)據(jù)，并按照規(guī)定格式將其填寫在日志當中完成記錄。為方便管理，日志的記錄除了采用自動采集數(shù)據(jù)的方式外，還可通過手動輸入完成。在管理時，根據(jù)得到的統(tǒng)計參數(shù)可對電力運行性能以及耗差情況進行實時分析?？赏ㄟ^建立典型運行工況模型的方式，將其作為依據(jù)與實時趨勢統(tǒng)計結(jié)果比較，并實現(xiàn)對運行方案以及經(jīng)濟性的評價。為了實現(xiàn)對電力運行負荷的優(yōu)化，需要在確保電力基礎設備安全運行和滿足負荷的前提條件下，通過綜合分析的方式實現(xiàn)對負荷的二次分配，以此能夠在最大限度上降低電力基礎設施的運行負擔，從而提升電力企業(yè)整體運行質(zhì)量，達到信息化建設的最終目的。

2 對比分析

為驗證新的建設思路在實際應用中是否能夠?qū)崿F(xiàn)對電力企業(yè)的信息化建設，將本文建設方案設置為實驗組，將未引入本文建設方案的傳統(tǒng)電力企業(yè)運行管理模式作為對照組。通過對比實驗組與對照組電力數(shù)據(jù)的傳輸速率以及數(shù)據(jù)的利用價值實現(xiàn)對本文建設方案可行性的驗證。選擇以某電力企業(yè)作為實驗依托，將從該電力企業(yè)Gephi當中采集到的電力運行數(shù)據(jù)作為實驗對象，從數(shù)據(jù)集當中隨機抽取1000個數(shù)據(jù)作為實驗樣本數(shù)據(jù)，完成下述實驗。

2.1 電力數(shù)據(jù)傳輸速率比較

在電力企業(yè)調(diào)度過程中，針對1000個數(shù)據(jù)的調(diào)度傳輸速率按照如下公式完成計算：V=(Wδ/t)log2N，式中，V表示為電力數(shù)據(jù)調(diào)度傳輸速率；W表示為電力數(shù)據(jù)在調(diào)度過程中的傳輸量；δ表示為在電力企業(yè)當中數(shù)據(jù)的傳輸波特率；t表示為電力數(shù)據(jù)傳輸耗時；N表示為電力數(shù)據(jù)在傳輸過程中的有效離散值。根據(jù)公式完成對實驗組和對照組數(shù)據(jù)傳輸速率的計算，并將不同傳輸通道中的數(shù)據(jù)傳輸速率記錄如表1。

表1 實驗組與對照組電力數(shù)據(jù)傳輸速率比較表

從表1中記錄的數(shù)據(jù)可看出，實驗組的電力數(shù)據(jù)傳輸速率明顯高于對照組，因此通過上述實驗初步證明，本文提出的基于云計算的建設方案在實際應用中可有效提高電力企業(yè)電力數(shù)據(jù)的傳輸速率，進一步體現(xiàn)電力企業(yè)的運行時效性。

2.2 電力信息數(shù)據(jù)利用價值

為進一步驗證電力信息數(shù)據(jù)的利用價值，針對實驗組和對照組電力企業(yè)在運行過程中各類信息數(shù)據(jù)的利用率進行對比。在電力企業(yè)運行過程中其包含的業(yè)務主要可分為電力設備運行管理、電力基礎設施建設、電力技術裝備、電力信息查詢等。由5名用戶模擬完成各項業(yè)務，并針對上述提取到的1000個數(shù)據(jù)在各個業(yè)務類型中的利用率進行計算，其公式為：，式中，表示為電力信息數(shù)據(jù)利用率；表示為在各個業(yè)務類型中實際使用的數(shù)據(jù)量，n的取值根據(jù)電力企業(yè)中業(yè)務類型數(shù)量決定；表示為數(shù)據(jù)總量。根據(jù)公式計算得出實驗組和對照組電力信息數(shù)據(jù)的利用率，并將結(jié)果記錄如圖1所示。

圖1 實驗組與對照組電力信息數(shù)據(jù)利用率比較圖

從圖1中繪制的兩條曲線可以看出，實驗組的電力信息數(shù)據(jù)的利用率均超過95%，而對照組電力信息數(shù)據(jù)的利用率均在85%上下。因此，通過上述實驗結(jié)果進一步證明，實驗組的電力信息數(shù)據(jù)利用率更高、數(shù)據(jù)的利用價值更高。綜合上述兩組實驗結(jié)果得出，本文基于云計算的建設方案在實施后可以有效提高電力企業(yè)運行過程中電力信息數(shù)據(jù)的傳輸效率，并提升各類信息資源的利用價值，對于電力企業(yè)未來在信息化時代中發(fā)展而言能夠提供更優(yōu)質(zhì)的技術支撐條件。

3 結(jié)語

針對當前信息化時代對電力企業(yè)運行和發(fā)展提出的要求，本文在引入云計算技術的基礎上，提出了一種全新的信息化建設思路，并通過實驗的方式驗證了該建設方案的可行性。在今后的研究當中，為了進一步體現(xiàn)電力企業(yè)的智能化和信息化發(fā)展特點，還將引入更多現(xiàn)代技術手段，并針對電力企業(yè)運行過程中所需的集中監(jiān)控、分點操作和調(diào)度等進行詳細研究。同時未來云計算技術在應用中也將不斷得到完善和創(chuàng)新，對于實現(xiàn)電力企業(yè)在新形勢下的智慧管理有著更加重要的現(xiàn)實意義。