基于共享數(shù)據(jù)模型的離線智能成票系統(tǒng)研究

摘 要：本文以我國某市供電公司為研究對象，旨在通過構(gòu)建基于共享數(shù)據(jù)模型的離線智能成票系統(tǒng)，解決傳統(tǒng)成票方式效率低下、易出錯的問題，提高成票效率和質(zhì)量。該系統(tǒng)采用隱私計算技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)加密保護(hù)，確保數(shù)據(jù)的安全性和可共享性。研究了離線智能成票系統(tǒng)的實際應(yīng)用，基于疊加理論和智能算法實現(xiàn)了潮流計算和調(diào)度操作票的自動生成。研究結(jié)果驗證了離線智能成票系統(tǒng)的功能和性能，在系統(tǒng)用戶并發(fā)量為200的條件下，本文系統(tǒng)的CPU占用率均值為25%，內(nèi)存占用率均值為40%，最大響應(yīng)時間的上限為1.8 s，在實際業(yè)務(wù)環(huán)境中具有可行性和有效性。

關(guān)鍵詞：共享數(shù)據(jù)模型；智能成票系統(tǒng)；隱私計算技術(shù)；調(diào)度操作票

中圖分類號：TM 63 " " " " " 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

隨著電力系統(tǒng)規(guī)模和復(fù)雜性不斷增加，作為電力調(diào)度和運行的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，成票系統(tǒng)也面臨更大挑戰(zhàn)[1]。在處理龐大的操作數(shù)據(jù)和復(fù)雜的業(yè)務(wù)流程上，傳統(tǒng)的手工成票方式存在效率低下、易出錯等問題，無法滿足快速、準(zhǔn)確并可靠的成票需求[2]。為了解決這些問題，基于共享數(shù)據(jù)模型的離線智能成票系統(tǒng)應(yīng)運而生。

本文以我國某市供電公司為研究對象，通過研究和應(yīng)用離線智能成票系統(tǒng)，提升供電公司的成票效率和質(zhì)量，優(yōu)化調(diào)度和運行工作流程。離線智能成票系統(tǒng)基于共享數(shù)據(jù)模型，通過建立數(shù)據(jù)共享平臺，實現(xiàn)各參與方間的數(shù)據(jù)交換和共享。并基于智能成票系統(tǒng)的原理，對智能離線系統(tǒng)進(jìn)行潮流計算，分析離線智能成票系統(tǒng)的應(yīng)用。本文研究期望能夠提供一個高效、準(zhǔn)確并可靠的成票解決方案，為供電公司的調(diào)度和運行工作提供支持，為離線智能成票系統(tǒng)的發(fā)展和應(yīng)用提供一定的參考和借鑒。

1 共享數(shù)據(jù)模型建立

共享數(shù)據(jù)模型是一種用于數(shù)據(jù)共享和交換的框架或方法論，提供了一種結(jié)構(gòu)化的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)組織和管理，以實現(xiàn)不同參與方間的數(shù)據(jù)交流和共享。共享數(shù)據(jù)模型將數(shù)據(jù)組織為主題或?qū)嶓w，并根據(jù)相關(guān)屬性、關(guān)系和規(guī)則進(jìn)行定義。這種數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化組織有助于不同系統(tǒng)、部門或參與方對數(shù)據(jù)進(jìn)行共享和理解。進(jìn)行數(shù)據(jù)共享、打破信息孤島并建立業(yè)務(wù)協(xié)同的同時，需要維護(hù)不同共享參與方的權(quán)益，保障數(shù)據(jù)安全，使數(shù)據(jù)敢共享、能共享，進(jìn)一步為科學(xué)決策提供支撐[3]?；陔[私計算技術(shù)，計算處于加密狀態(tài)或非透明狀態(tài)下的數(shù)據(jù)，以達(dá)到各參與方隱私保護(hù)的目的，以此為核心構(gòu)建可管可控、安全高效的數(shù)據(jù)共享模型[4]。數(shù)據(jù)共享模式框架如圖1所示。

通過圖1可知，數(shù)據(jù)共享模型框架包括交換基礎(chǔ)設(shè)施層、隱私計算基礎(chǔ)設(shè)施層和業(yè)務(wù)服務(wù)層，可為數(shù)據(jù)共享和保護(hù)提供支持。通過數(shù)據(jù)共享模式框架，供電公司能更有效地促進(jìn)內(nèi)部各部門間的數(shù)據(jù)流通和信息協(xié)同。該框架不僅確保了數(shù)據(jù)的可管可控、安全高效，還極大地提升了數(shù)據(jù)處理和分析效率，為公司的日常運營和長遠(yuǎn)發(fā)展提供了堅實的技術(shù)支撐。

2 離線智能成票系統(tǒng)研究

2.1 智能成票系統(tǒng)的原理

智能成票系統(tǒng)是一種基于先進(jìn)技術(shù)的電力成票解決方案，主要包括但不限于自動化技術(shù)、數(shù)據(jù)分析技術(shù)以及人工智能技術(shù)等。這些技術(shù)共同協(xié)作，使智能成票系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)高效的電力成票操作，可提高成票過程中的效率和準(zhǔn)確性。智能成票系統(tǒng)流程如圖2所示。

根據(jù)圖2可知，使用智能成票系統(tǒng)時，用戶會提交一個申請單，該申請單是用戶與系統(tǒng)交互的初始點。在系統(tǒng)完成一系列處理操作（如訂單確認(rèn)、成票和調(diào)度指令生成等）后，用戶最終會收到一個經(jīng)過系統(tǒng)處理后的申請單或相關(guān)通知。這個經(jīng)過處理的申請單可能包括成票結(jié)果、調(diào)度指令的執(zhí)行情況和票務(wù)信息的更新等，它是系統(tǒng)對用戶請求的回應(yīng)，也是整個處理流程的結(jié)束點。進(jìn)而對申請單進(jìn)行對象化算法處理，將其中數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為可操作對象，或者對其中數(shù)據(jù)進(jìn)行算法分析和處理。經(jīng)過對象化算法的處理后，需要考慮是否需要進(jìn)行方式的變更。根據(jù)申請單的內(nèi)容，系統(tǒng)需要調(diào)整當(dāng)前運行方式以滿足用戶需求。方式變更后，需要對系統(tǒng)采取相應(yīng)的安全措施，涉及數(shù)據(jù)安全、用戶權(quán)限控制等方面，以確保系統(tǒng)的安全性和可靠性。安全措施的實施過程可能涉及具體的行動和配置，需要根據(jù)申請單的內(nèi)容和系統(tǒng)的運行規(guī)則，通過智能算法和系統(tǒng)預(yù)設(shè)的知識庫，使用智能推演知識進(jìn)行成票操作推演。智能成票推演知識庫的結(jié)果可為調(diào)度操作票提供確切的操作指導(dǎo)。

在智能離線系統(tǒng)中，引入網(wǎng)絡(luò)參數(shù)和進(jìn)行潮流計算還有助于提升系統(tǒng)的決策能力?；谶@些參數(shù)和計算結(jié)果，系統(tǒng)可以更準(zhǔn)確地預(yù)測不同操作或策略對系統(tǒng)性能的影響，從而選擇出最優(yōu)方案。智能離線系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)D如公式（1）所示。

（1）

式中：Bi為母線；BRj為開關(guān)；SWm為刀閘。

對于智能離線系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備（例如母線Bi、開關(guān)BRj和刀閘SWm），在以疊加理論為基礎(chǔ)的潮流計算過程中可能會存在大量支路開斷現(xiàn)象，導(dǎo)致潮流的波動具有區(qū)域性特征。為了應(yīng)對這種情況，可以采用直流潮流計算方法。當(dāng)某支路pq被開斷，可以等效于在p和q這2個母線節(jié)點間添加一條支路，其電納可表示為?b=-bpq。

2.2 智能離線系統(tǒng)的潮流計算

潮流計算在操作票實施管理中具有關(guān)鍵作用，能夠提供操作所需參數(shù)和信息、進(jìn)行安全分析和校核、優(yōu)化操作方案以及為操作票的評估和改進(jìn)提供依據(jù)。這些作用共同促進(jìn)了操作票實施管理的科學(xué)性和有效性。直流潮流計算方法假設(shè)智能離線系統(tǒng)中的電壓相位差較小，因此可以忽略線路阻抗和電納的影響，僅考慮有功功率的流動。由此智能離線系統(tǒng)的潮流計算可以轉(zhuǎn)化為求解線性方程組的問題，包括節(jié)點功率平衡方程和線路變壓器的功率流方程。

確定開斷支路后的電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)潮流解時，需要先確定無源網(wǎng)絡(luò)的潮流解，然后將其與開斷前的基態(tài)潮流相疊加。直流潮流修正如公式（2）所示。

B'?θ=?P " " " " （2）

式中：B'為修正后的節(jié)點導(dǎo)納矩陣的虛部；?θ為電壓相角的修正量；?P為節(jié)點注入有功功率的變化量。

通過公式（2）可發(fā)現(xiàn)無源網(wǎng)絡(luò)內(nèi)?θ的變化，不同支路潮流增量如公式（3）所示。

?Pij=Xij?θi-?θj " " " " （3）

式中：?Pij為支路ij的有功潮流增量；Xij為支路ij的電抗；?θi和?θj分別為母線ij的電壓相角增量。

通過公式（2）可以計算出開斷支路后不同支路的潮流變化，進(jìn)而獲得系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的新潮流解，如公式（4）所示。

Pij，N=Pij，O+?Pij " "（4）

式中：Pij，N和Pij，O分別為支路pq開斷后與開斷前支路ij上的有功潮流。

進(jìn)而對操作票的創(chuàng)建、分配、執(zhí)行和記錄等過程進(jìn)行有效管理和控制[5]。操作票管理需要制定標(biāo)準(zhǔn)的操作票模板，包括必要的操作步驟、安全規(guī)程和注意事項等，以確保操作的一致性和安全性。根據(jù)實際需要，由相關(guān)責(zé)任人員向操作票管理部門提交操作票申請，包括所需操作內(nèi)容、時間和人員等信息。操作票管理部門對申請進(jìn)行評估和審批，并將操作票分配給指定的操作人員。操作人員按照操作票中指定的步驟和要求進(jìn)行操作，保證操作的正確性并保障安全。操作人員應(yīng)與相關(guān)檢修和運行人員進(jìn)行溝通和協(xié)調(diào)，確保操作符合實際情況和操作要求。執(zhí)行完操作票后，操作人員應(yīng)填寫相應(yīng)記錄，包括操作時間、操作人員、操作內(nèi)容和操作結(jié)果等信息[6]。操作票管理部門要對操作記錄進(jìn)行審核和歸檔，確保操作的完整性和可追溯性。操作票管理部門還應(yīng)加強操作票的安全管理，包括權(quán)限控制、防篡改措施和訪問審計等，定期進(jìn)行操作票的審計和檢查，發(fā)現(xiàn)問題須及時糾正并改進(jìn)。操作人員需要接受相關(guān)培訓(xùn)和考核，熟悉操作票的使用和操作流程，并不斷提高操作技能和安全意識。對操作票的使用和管理進(jìn)行持續(xù)改進(jìn)，根據(jù)實際情況和反饋優(yōu)化操作流程、提升管理效能。

操作票管理的關(guān)鍵是保證操作的正確性、安全性和可追溯性，通過規(guī)范的管理和有效的培訓(xùn)，提高操作人員的技能水平和操作質(zhì)量，從而保障電力系統(tǒng)安全地運行。

2.3 離線智能成票系統(tǒng)的應(yīng)用

申請單智能成票的主要邏輯如圖3所示，即通過處理查找項的相關(guān)信息，根據(jù)規(guī)定的邏輯規(guī)則生成出票結(jié)果；根據(jù)配變的特定要求和狀態(tài)進(jìn)行相應(yīng)判斷和處理，并生成出票結(jié)果；根據(jù)三遙開關(guān)的特性、遙信狀態(tài)和操作要求，進(jìn)行邏輯判斷并生成出票結(jié)果；根據(jù)線路檢修的需求、計劃和相關(guān)規(guī)則生成相應(yīng)的出票結(jié)果[7]；根據(jù)多個配電站停電情況，進(jìn)行邏輯判斷和處理，并生成相應(yīng)的出票結(jié)果。這些邏輯規(guī)則將根據(jù)具體的業(yè)務(wù)需求和規(guī)定進(jìn)行設(shè)計和實現(xiàn)。圖3是根據(jù)這些邏輯規(guī)則進(jìn)行詳細(xì)展示和說明的流程圖，有助于申請單智能成票的理解和實施。

3 共享數(shù)據(jù)模型的應(yīng)用分析

本文選取我國某市供電公司作為研究對象。測試過程主要包括功能測試和性能測試2個方面。1）功能測試階段。全面測試系統(tǒng)的各項功能，以驗證系統(tǒng)是否滿足預(yù)期的設(shè)計目標(biāo)。測試方法為根據(jù)系統(tǒng)需求和設(shè)計文檔編寫測試用例，并在實際環(huán)境中執(zhí)行測試用例。測試范圍包括但不限于登錄功能、操作票創(chuàng)建/管理以及數(shù)據(jù)共享/交換等功能模塊。2）性能測試階段。重點測試系統(tǒng)的性能指標(biāo)，包括系統(tǒng)的響應(yīng)時間、CPU占用率和內(nèi)存占用率等。通過模擬真實的業(yè)務(wù)負(fù)載和用戶并發(fā)訪問，對系統(tǒng)在高負(fù)載情況下的性能進(jìn)行評估。記錄系統(tǒng)在不同負(fù)載條件下的響應(yīng)時間和資源占用情況，并與預(yù)期的性能指標(biāo)進(jìn)行比較。

通過功能測試和性能測試試驗，可以評估系統(tǒng)在實際業(yè)務(wù)環(huán)境中的功能完整性和性能表現(xiàn)。結(jié)果將有助于驗證系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性和可擴展性，保證離線智能成票系統(tǒng)能夠滿足實際應(yīng)用需求。

3.1 功能測試結(jié)果

離線智能成票系統(tǒng)功能測試結(jié)果如圖4所示。根據(jù)圖4（a）的數(shù)據(jù)可知，6次離線智能成票系統(tǒng)功能測試的結(jié)果如下：前5次測試中發(fā)現(xiàn)了共43個普通bug，24個嚴(yán)重bug和3個致命bug。系統(tǒng)經(jīng)歷了多次功能測試并修復(fù)了檢測到的問題后，離線智能成票系統(tǒng)在最終測試中表現(xiàn)出良好的穩(wěn)定性和完整性。第6次測試的結(jié)果顯示，系統(tǒng)已成功解決了功能缺陷，達(dá)到了預(yù)期設(shè)計目標(biāo)。

根據(jù)圖4（b）可知，在bug修復(fù)過程中，本文對每個被檢測出的bug進(jìn)行了修復(fù)和驗證，確保系統(tǒng)在功能層面上表現(xiàn)穩(wěn)定、功能齊全，并滿足預(yù)期設(shè)計要求。

3.2 性能測試結(jié)果

對于系統(tǒng)的性能測試，本文選擇并發(fā)量、CPU占用率均值、內(nèi)存占用率均值和最大響應(yīng)時間共4項不同性能指標(biāo)進(jìn)行檢測，并將本文系統(tǒng)與文獻(xiàn)[6]中、文獻(xiàn)[7]中的系統(tǒng)進(jìn)行了比較，在系統(tǒng)用戶并發(fā)量為200的條件下，比較CPU占用率均值、內(nèi)存占用率均值和最大響應(yīng)時間等方面的性能。具體測試結(jié)果見表1。

根據(jù)表1可知，在并發(fā)量為200的基礎(chǔ)上，本文系統(tǒng)的CPU占用率均值為25%，內(nèi)存占用率均值為40%，最大響應(yīng)時間的上限值為1.8s。而文獻(xiàn)[6]系統(tǒng)的CPU占用率均值為32%，內(nèi)存占用率均值為46%，最大響應(yīng)時間的上限值為2.0s。文獻(xiàn)[7]系統(tǒng)的CPU占用率均值為28%，內(nèi)存占用率均值為42%，最大響應(yīng)時間的上限值為1.9s。

在上述3個系統(tǒng)中，本文系統(tǒng)在CPU、內(nèi)存占用率和最大響應(yīng)時間方面的表現(xiàn)均優(yōu)于文獻(xiàn)[6]、文獻(xiàn)[7]系統(tǒng)，可見本系統(tǒng)在性能方面優(yōu)于2個對比系統(tǒng)。

4 結(jié)論

本文以我國某市供電公司為研究對象，通過研究和應(yīng)用離線智能成票系統(tǒng)來提升供電公司的成票效率和質(zhì)量，優(yōu)化調(diào)度和運行工作流程。離線智能成票系統(tǒng)可以利用共享數(shù)據(jù)模型使不同參與方更有效地共享數(shù)據(jù)資源，提高數(shù)據(jù)的可用性和價值。同時，共享數(shù)據(jù)模型還有助于提高數(shù)據(jù)的安全性和隱私保護(hù)措施，保證數(shù)據(jù)的合規(guī)性和用戶權(quán)益。為驗證系統(tǒng)的功能和性能，本文在試驗中進(jìn)行了功能測試和性能測試。功能測試主要驗證系統(tǒng)在各個功能模塊上的表現(xiàn)，確保實現(xiàn)預(yù)期的成票流程和功能；性能測試重點測試系統(tǒng)在高負(fù)載情況下的響應(yīng)時間、CPU占用率和內(nèi)存占用率等指標(biāo)，以評估系統(tǒng)的穩(wěn)定性和性能表現(xiàn)。經(jīng)過6次功能測試和bug修復(fù)過程，離線智能成票系統(tǒng)沒有檢測到任何bug。在系統(tǒng)用戶并發(fā)量為200的條件下，本文系統(tǒng)的CPU占用率均值為25%，內(nèi)存占用率均值為40%，最大響應(yīng)時間的上限值為1.8 s。期望本研究能夠提供一個高效、準(zhǔn)確、可靠的成票解決方案，為供電公司的調(diào)度和運行提供支持，并為離線智能成票系統(tǒng)的發(fā)展和應(yīng)用提供一定的參考和借鑒。

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