王成啟

（青島遠(yuǎn)洋船員職業(yè)學(xué)院 山東 青島 266071）

0 引言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和生產(chǎn)水平的不斷提升，生產(chǎn)生活中的信息量呈現(xiàn)爆炸式增長。通過信息處理技術(shù)，日常生產(chǎn)生活中產(chǎn)生的大量無序信息可以得到有效的整合和處理，從而形成有效信息，方便用戶的使用。因此信息處理技術(shù)是現(xiàn)代社會(huì)生活能夠正常進(jìn)行的重要保證。信息處理技術(shù)廣泛應(yīng)用在工業(yè)生產(chǎn)、日常辦公和居家生活等各個(gè)領(lǐng)域。在電力領(lǐng)域，為了保證電能供給的穩(wěn)定性和安全性，電力系統(tǒng)在各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)需要具備相應(yīng)的信息監(jiān)控與管理功能，對(duì)電能的生產(chǎn)和供應(yīng)進(jìn)行測(cè)量、調(diào)控、調(diào)度、保護(hù)和通信等。由于電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)復(fù)雜，涉及流程繁多，因此對(duì)信息處理的能力有較高要求。

在現(xiàn)今自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和先進(jìn)通信技術(shù)等諸多新興技術(shù)的推動(dòng)下，信息處理技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用已逐漸從人工處理向自動(dòng)化、智能化方向轉(zhuǎn)變[1]。信息處理自動(dòng)化技術(shù)在電力系統(tǒng)中已有實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、B/S 結(jié)構(gòu)辦公軟件、大數(shù)據(jù)與云計(jì)算技術(shù)三大應(yīng)用方向。實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了電力系統(tǒng)設(shè)備的集成化監(jiān)控操作；B/S 結(jié)構(gòu)辦公軟件顯著提升了信息處理質(zhì)量；大數(shù)據(jù)與云計(jì)算技術(shù)推動(dòng)了信息共享的進(jìn)程。但目前信息處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)仍存在問題，自動(dòng)化程度仍然較低。本文首先闡述了信息處理自動(dòng)化技術(shù)的概念，隨后分析了信息處理自動(dòng)化技術(shù)在電力系統(tǒng)中的重要性，并著重探究了上述三大應(yīng)用技術(shù)，分析了未來發(fā)展趨勢(shì)，對(duì)加強(qiáng)電力系統(tǒng)信息處理能力，全面推進(jìn)電力系統(tǒng)向高度智能化轉(zhuǎn)變有著深刻意義。

1 信息處理自動(dòng)化技術(shù)

文字、聲音、圖像和場(chǎng)景等各類數(shù)據(jù)內(nèi)容統(tǒng)稱為信息。信息處理技術(shù)是指獲取數(shù)據(jù)、加工數(shù)據(jù)并發(fā)布數(shù)據(jù)的過程?，F(xiàn)代信息處理技術(shù)通過信息處理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。信息處理系統(tǒng)是以計(jì)算機(jī)硬件為核心，結(jié)合了信息采集模塊、存儲(chǔ)模塊、處理模塊和圖形可視化模塊等多種組件的綜合性系統(tǒng)[2]。信息處理系統(tǒng)一般包括信息輸入層、信息處理層和信息輸出層三個(gè)部分。圖1展示了信息處理系統(tǒng)的工作流程圖。

圖1 信息處理系統(tǒng)的工作流程

自動(dòng)化技術(shù)是以控制理論和計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的綜合性技術(shù)，廣泛用于工業(yè)生產(chǎn)、日常辦公和居家生活等各個(gè)領(lǐng)域。特別是在工業(yè)生產(chǎn)中，設(shè)備的控制和調(diào)度具有高度危險(xiǎn)性、高度重復(fù)性和高頻率性，依靠傳統(tǒng)人工操作，容易威脅工作人員的人身安全，同時(shí)容易出現(xiàn)失誤引起安全事故。另外，產(chǎn)生的人力資源浪費(fèi)也不利于工廠生產(chǎn)的可持續(xù)性發(fā)展。因此，借助自動(dòng)化技術(shù)，工廠內(nèi)設(shè)備的管理、運(yùn)行與監(jiān)測(cè)工作可以由機(jī)械和電子元件自動(dòng)完成，從而取代人工操作，將人類員工從繁雜、危險(xiǎn)、重復(fù)的勞動(dòng)中解放出來。自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用，有效提高了工業(yè)生產(chǎn)的工作效率，極大程度上節(jié)省了人力和材料資源，同時(shí)保證了生產(chǎn)質(zhì)量和準(zhǔn)確度。

信息處理技術(shù)通過采集模塊獲取數(shù)據(jù)，經(jīng)過計(jì)算機(jī)設(shè)備加工數(shù)據(jù)并發(fā)布。在信息處理的完整過程中，需要依賴人工進(jìn)行設(shè)備的啟停、指令的輸入和最終結(jié)果的交互。隨著信息量的爆炸式增長和對(duì)信息處理要求的越來越高，引入自動(dòng)化技術(shù)是其必然的發(fā)展方向。

信息技術(shù)與自動(dòng)化技術(shù)相結(jié)合，形成信息處理自動(dòng)化技術(shù)。不同于傳統(tǒng)自動(dòng)化設(shè)備采取閉環(huán)控制等方式，以某一特定環(huán)境變量為參考，自動(dòng)執(zhí)行動(dòng)作，信息自動(dòng)化更多的是利用編程技術(shù)，使用計(jì)算機(jī)指令創(chuàng)建重復(fù)的過程，從而取代工作人員的手動(dòng)部署任務(wù)[4]。

自動(dòng)化技術(shù)還可以應(yīng)用在信息處理的各個(gè)階段，從而提高效率。在信息的采集與轉(zhuǎn)換階段，可以通過自動(dòng)化設(shè)置，使系統(tǒng)對(duì)特定狀況進(jìn)行自動(dòng)的采集動(dòng)作，從而避免了不間斷采集造成的數(shù)據(jù)量冗雜，或人工操作帶來的不便。信息處理階段可以借助自動(dòng)化輔助檢測(cè)，達(dá)到簡化處理過程、提高處理效率的目的。信息輸出階段，可以通過自動(dòng)化技術(shù)聯(lián)動(dòng)被控設(shè)備，實(shí)現(xiàn)針對(duì)不同場(chǎng)景的自動(dòng)操作。自動(dòng)化技術(shù)在信息處理系統(tǒng)中的合理應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)科學(xué)、系統(tǒng)地統(tǒng)籌管理，減少人工參與程度，從而節(jié)省資源，同時(shí)提高信息處理質(zhì)量。

2 信息處理自動(dòng)化在電力系統(tǒng)中的意義

電力系統(tǒng)是一套由電能生產(chǎn)，傳輸和分配設(shè)備、電力調(diào)節(jié)控制設(shè)備、相關(guān)保護(hù)裝置及附件組成的綜合性系統(tǒng)。電力系統(tǒng)包含發(fā)電、供電、用電和調(diào)配等環(huán)節(jié)，承擔(dān)了電能從產(chǎn)生到消費(fèi)的完整過程。同時(shí)，電力系統(tǒng)在電能生產(chǎn)和消費(fèi)的各個(gè)環(huán)節(jié)中還要發(fā)揮相應(yīng)的負(fù)荷測(cè)量、系統(tǒng)調(diào)節(jié)與控制、跨系統(tǒng)通信與調(diào)度功能，從而保證電能供應(yīng)流程的完整性和安全性。電力系統(tǒng)的誕生與推廣，大大降低了電能的管理難度，改善了傳統(tǒng)電能設(shè)備投資高、分布不合理的現(xiàn)象，使電能生產(chǎn)與消費(fèi)流程更加統(tǒng)一，供給更加高效，使用更加方便，推動(dòng)電能成為目前人類社會(huì)中最常用的能源之一。

圖2展示了電力系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)和工作流程。現(xiàn)代電力系統(tǒng)由三部分構(gòu)成：電源、電力網(wǎng)絡(luò)和負(fù)載。電源是產(chǎn)生電能的裝置，一般由發(fā)電站及配套設(shè)施構(gòu)成，它可以將自然界中的一次能源（太陽輻射能、煤礦、石油和天然氣等自然界中未經(jīng)人工加工轉(zhuǎn)換的能源）轉(zhuǎn)化為發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能，進(jìn)而產(chǎn)生電能。電力網(wǎng)絡(luò)包括升壓變壓器、輸電電纜和配電線路，它負(fù)責(zé)將電源產(chǎn)生的電能傳輸至遠(yuǎn)方的用戶終端，為了減小電能在傳輸過程中的損失，電力網(wǎng)絡(luò)會(huì)先提高電能的電壓等級(jí)，到終端附近后再由配電網(wǎng)絡(luò)降低至可用電壓，并智能分配到各個(gè)用戶。負(fù)載是終端電能用戶的統(tǒng)稱，包括工廠生產(chǎn)用電、公共設(shè)施用電和居民生活用電等一系列電能消費(fèi)對(duì)象。

圖2 電力系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)和工作流程

由于現(xiàn)代社會(huì)的快速發(fā)展，人口分布越來越廣泛，單位區(qū)域內(nèi)電能用戶越來越密集，因此電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)也越來越復(fù)雜。電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)往往包含成百上千個(gè)節(jié)點(diǎn)，電流、電壓和諧波信號(hào)在整個(gè)系統(tǒng)內(nèi)傳播；同時(shí)，時(shí)間、空間的差異也使電能負(fù)載不斷變化，為電網(wǎng)傳輸帶來諸多壓力。因此，電力系統(tǒng)需要配備相應(yīng)的信息處理系統(tǒng)，針對(duì)電能生產(chǎn)和消費(fèi)過程中可能出現(xiàn)的各類狀況，實(shí)時(shí)收集并處理數(shù)據(jù)，作為自動(dòng)控制系統(tǒng)和保護(hù)裝置的決策依據(jù)。同時(shí)，信息處理系統(tǒng)還可以將相關(guān)數(shù)據(jù)分享至分站和子節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)協(xié)同工作，從而保證所有環(huán)節(jié)均處于正常工作狀態(tài)。

電力系統(tǒng)中需要信息處理技術(shù)支持的場(chǎng)合較為廣泛，涉及廣泛電能產(chǎn)生、傳輸和分配的完整過程[3]。在電能生產(chǎn)部分，系統(tǒng)需要收集一次能源供給情況、電能需求情況和發(fā)電設(shè)備運(yùn)行狀況等各項(xiàng)信息，合理控制發(fā)電裝置的啟停；電能傳輸和分配過程中，信息處理系統(tǒng)需要采集當(dāng)前用電負(fù)荷，從而預(yù)測(cè)短期內(nèi)變化趨勢(shì)，并通過通信設(shè)備傳達(dá)至各個(gè)節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)電能的智能分配；同時(shí)，電力系統(tǒng)所使用的各類設(shè)備也需要信息處理系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控，從而確保系統(tǒng)的正常運(yùn)行。因此，電力系統(tǒng)信息處理涉及電力供給的方方面面，對(duì)高質(zhì)量輸電工作有著重要影響。

3 信息處理自動(dòng)化技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用

針對(duì)電力系統(tǒng)設(shè)備繁雜、分布廣泛、數(shù)據(jù)量大的特點(diǎn)，信息處理自動(dòng)化技術(shù)的合理運(yùn)用可以有效緩解電力系統(tǒng)的管理壓力，提升信息處理質(zhì)量。目前，已有企業(yè)和單位探究信息處理自動(dòng)化技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用場(chǎng)景。具體而言，電力系統(tǒng)信息處理自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用體現(xiàn)在加快數(shù)據(jù)處理速度、提高信息傳輸效率和規(guī)范工作流程等方面，相關(guān)應(yīng)用技術(shù)涉及實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、B/S 結(jié)構(gòu)辦公軟件、大數(shù)據(jù)與云計(jì)算技術(shù)等。

3.1 實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)融合了信息處理技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)，同時(shí)融合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)等技術(shù)作為輔助。實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的硬件部分由PLC、數(shù)據(jù)采集模塊和無線通信模塊構(gòu)成，軟件部分包括實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫、云端存儲(chǔ)和人機(jī)交互界面[5]。實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)的設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控、電力負(fù)荷監(jiān)控及環(huán)境監(jiān)控等方面。以設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控為例，實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通過預(yù)先設(shè)定的環(huán)境變量，自動(dòng)開啟數(shù)據(jù)采集設(shè)備，實(shí)時(shí)讀取電力設(shè)備的工作數(shù)據(jù)，并通過通信模塊將數(shù)據(jù)傳輸至遠(yuǎn)程終端。遠(yuǎn)程終端隨后自動(dòng)開始數(shù)據(jù)處理，從而掌握設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。終端以經(jīng)過處理的數(shù)據(jù)為依據(jù)進(jìn)行決策，自動(dòng)發(fā)送命令到相關(guān)控制設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對(duì)被監(jiān)測(cè)設(shè)備的遠(yuǎn)程自動(dòng)化控制。同時(shí)，數(shù)據(jù)還將同步至云端數(shù)據(jù)庫進(jìn)行存儲(chǔ)，并在人機(jī)界面實(shí)時(shí)顯示，方便用戶查看。

實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以用于電力系統(tǒng)中的多種任務(wù)，包括事件管理、程序部署和安全檢查。事件管理是指采取信息自動(dòng)化技術(shù)，預(yù)測(cè)工作中可能出現(xiàn)的狀況，并在事件發(fā)生時(shí)執(zhí)行相應(yīng)處理動(dòng)作，從而減少或避免突發(fā)狀況對(duì)工作造成的損害；程序部署是指使系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行基本任務(wù)和功能，尤其是軟件部分的自動(dòng)設(shè)計(jì)、測(cè)試與運(yùn)行，可以顯著減少人為錯(cuò)誤，提高系統(tǒng)工作效率；安全檢查是指通過自動(dòng)化步驟分析風(fēng)險(xiǎn)隱患，修復(fù)安全問題，從而確保工作流程更簡潔。

3.2 B/S 結(jié)構(gòu)辦公軟件

B/S 結(jié)構(gòu)，是瀏覽器/服務(wù)器模式的簡稱，是一種新型的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)模式。在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)興起后，信息全球化逐漸成為工業(yè)生產(chǎn)和辦公的發(fā)展方向，傳統(tǒng)的主機(jī)/終端模式無法滿足信息開放和共享的需求。因此，B/S 結(jié)構(gòu)應(yīng)運(yùn)而生。它是一種改進(jìn)的C/S 結(jié)構(gòu)，包含三層架構(gòu)：瀏覽器、Web 服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。瀏覽器是提供人機(jī)互動(dòng)的服務(wù)平臺(tái)，具有信息的輸入和輸出功能，面向全部范圍內(nèi)的用戶；Web 服務(wù)器是軟件信息傳輸?shù)闹修D(zhuǎn)站，用戶對(duì)于數(shù)據(jù)的訪問請(qǐng)求會(huì)經(jīng)過Web 匯總和分配后，再發(fā)送到終端數(shù)據(jù)庫；數(shù)據(jù)庫服務(wù)器是信息存儲(chǔ)的場(chǎng)所，將軟件收集到的所有數(shù)據(jù)有序存儲(chǔ)在服務(wù)器中，當(dāng)收到Web 服務(wù)器的訪問請(qǐng)求后，會(huì)自動(dòng)檢索并返回相關(guān)結(jié)果，隨后呈現(xiàn)給用戶。

基于B/S 結(jié)構(gòu)的辦公軟件，是新型的信息處理方案。在電力系統(tǒng)的日常維護(hù)與辦公中，運(yùn)用B/S 結(jié)構(gòu)的辦公軟件可以實(shí)現(xiàn)快速、有效的網(wǎng)絡(luò)化辦公模式。工作人員通過瀏覽器即可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)相關(guān)數(shù)據(jù)的檢索、調(diào)用和傳輸，通過局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)信息在廠內(nèi)、廠間的共享，從而更好地提升信息處理質(zhì)量。

3.3 大數(shù)據(jù)與云計(jì)算技術(shù)

大數(shù)據(jù)技術(shù)結(jié)合了分布式存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、機(jī)器學(xué)習(xí)、可視化等新興技術(shù)，是未來數(shù)據(jù)采集和處理的發(fā)展方向之一。大數(shù)據(jù)技術(shù)非常善于統(tǒng)籌各類結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，將零散的信息整合到數(shù)據(jù)庫中，進(jìn)行宏觀、綜合的分析。而云計(jì)算是一種借助網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，將大型數(shù)據(jù)處理程序分解為多個(gè)小型程序進(jìn)行計(jì)算的分布式計(jì)算技術(shù)。傳統(tǒng)大規(guī)模運(yùn)算的計(jì)算量大、運(yùn)算成本較高，因此不適合運(yùn)用于對(duì)系統(tǒng)實(shí)時(shí)性要求較高的場(chǎng)合。云計(jì)算擁有較強(qiáng)的擴(kuò)展性和資源調(diào)度能力，對(duì)數(shù)據(jù)資源的處理能力更加優(yōu)異。

在電力系統(tǒng)中，其數(shù)據(jù)量龐大，信息冗雜，傳統(tǒng)信息處理自動(dòng)化手段很難有效分類和處理。將大數(shù)據(jù)與云計(jì)算的優(yōu)勢(shì)集成到電力信息系統(tǒng)中，可以有效應(yīng)對(duì)繁雜的電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)，滿足實(shí)時(shí)性需求。運(yùn)用大數(shù)據(jù)技術(shù)，對(duì)海量數(shù)據(jù)和運(yùn)行信息進(jìn)行整理歸納，通過特定邏輯和程式進(jìn)行篩選和清洗，快速獲得系統(tǒng)需要的結(jié)果。云計(jì)算提供的私有云技術(shù)可以針對(duì)不同電力系統(tǒng)搭建獨(dú)特的云計(jì)算平臺(tái)，提升數(shù)據(jù)專用性的同時(shí)保證了隱私性[6]。云計(jì)算的分布式特點(diǎn)也可以更好的統(tǒng)一不同系統(tǒng)間的標(biāo)準(zhǔn)，使電力系統(tǒng)的不同設(shè)備相互連通，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。同時(shí)，利用Tableau、Qlikview 和SmallBI 等先進(jìn)的數(shù)據(jù)可視化平臺(tái)，電力系統(tǒng)信息處理自動(dòng)化技術(shù)可以更直觀地展示各類信息，方便指導(dǎo)人為決策。圖3展示了云計(jì)算與電力信息系統(tǒng)結(jié)合的一種架構(gòu)。

圖3 電力信息系統(tǒng)與云計(jì)算架構(gòu)

4 結(jié)語

電力系統(tǒng)作為電能生產(chǎn)和消費(fèi)的重要系統(tǒng)，為社會(huì)發(fā)展和科技進(jìn)步提供了基礎(chǔ)保障。隨著電力系統(tǒng)的信息化建設(shè)不斷發(fā)展，對(duì)電力系統(tǒng)信息處理自動(dòng)化技術(shù)也提出了更多需求。復(fù)雜的結(jié)構(gòu)、繁多的設(shè)備和爆炸式增長的數(shù)據(jù)量，使信息處理自動(dòng)化技術(shù)面臨著更大挑戰(zhàn)。

雖然電力系統(tǒng)信息處理自動(dòng)化技術(shù)已經(jīng)有實(shí)際應(yīng)用，但仍存在諸多問題。首先是智能化程度低，例如實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理部分仍采用傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)方法進(jìn)行分析，效率和準(zhǔn)確度較低，控制邏輯采用經(jīng)典控制理論，可控性較差；其次是兼容性不高，目前電力系統(tǒng)信息處理自動(dòng)化技術(shù)的受控對(duì)象單一，針對(duì)不同應(yīng)用場(chǎng)景需要開發(fā)不同軟硬件，不具備可移植性；最后是信息資源利用率低，電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積龐大，因此信息量巨大，目前的信息處理自動(dòng)化技術(shù)不能很好甄別信息的實(shí)用價(jià)值，因此不能有效篩選信息，造成資源浪費(fèi)。

未來，電力系統(tǒng)信息處理自動(dòng)化技術(shù)需要更多地結(jié)合新興科技。在硬件方面信息處理自動(dòng)化系統(tǒng)要向著微型化、便攜化發(fā)展，運(yùn)用集成電路技術(shù)，在減小體積的同時(shí)具有更高速度、更大容量和更多功能；算法方面，信息處理技術(shù)更多地與人工智能技術(shù)相結(jié)合，從而提高對(duì)數(shù)據(jù)分析的智能化程度，使決策更加科學(xué)合理。電力系統(tǒng)中的信息處理自動(dòng)化技術(shù)要實(shí)現(xiàn)從自動(dòng)化向智能化轉(zhuǎn)變，從而更好地提供數(shù)據(jù)分析和決策服務(wù)，保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定的工作。