電力系統(tǒng)自動(dòng)化中智能技術(shù)的應(yīng)用

王飛鳴

(廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司信息中心， 廣東 廣州 51000)

0 引言

電力行業(yè)中，電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)和智能技術(shù)的應(yīng)用產(chǎn)生了重要的影響。利用智能技術(shù)不僅可以提高電力系統(tǒng)中計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的使用效率，還使電力系統(tǒng)自動(dòng)化的應(yīng)用更加準(zhǔn)確和規(guī)范[1]。智能技術(shù)是電力系統(tǒng)自動(dòng)控制的關(guān)鍵技術(shù)之一，對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)起著重要的推動(dòng)作用。

智能技術(shù)的使用可以對(duì)原有的電力自動(dòng)化系統(tǒng)中存在的缺點(diǎn)進(jìn)行革新和改進(jìn)，以提高電力系統(tǒng)自動(dòng)化水平[2]。同時(shí)，智能技術(shù)也應(yīng)該不斷地與時(shí)俱進(jìn)，即時(shí)發(fā)現(xiàn)并改進(jìn)存在的問(wèn)題，可以促進(jìn)電力行業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展和進(jìn)步。

1 電力系統(tǒng)自動(dòng)化與智能技術(shù)概述

1.1 電力系統(tǒng)自動(dòng)化

電力系統(tǒng)自動(dòng)化，即在電力信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，根據(jù)配置上的要求選用合適的自動(dòng)化設(shè)備，以此來(lái)滿(mǎn)足生產(chǎn)和生活的需要[3]。電力系統(tǒng)自動(dòng)化的目的是在電力行業(yè)逐步實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、智能化以及系統(tǒng)化的變化趨勢(shì)。

1.2 電力系統(tǒng)智能技術(shù)

智能技術(shù)主要是指使用智能控制手段實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)控制的手段。智能技術(shù)控制手段大大提高了系統(tǒng)的運(yùn)行效率[4]。智能技術(shù)通過(guò)自身的傳感系統(tǒng)可以獲取外部環(huán)境的信息，通過(guò)設(shè)定一系列的運(yùn)算和分析，給出相應(yīng)的反饋結(jié)果，以現(xiàn)在電力系統(tǒng)的應(yīng)激能力上，該技術(shù)的應(yīng)用可以提高控制效率，從而提升系統(tǒng)應(yīng)對(duì)突發(fā)事件的能力。

電力系統(tǒng)中的智能技術(shù)具有適應(yīng)性、多樣性和實(shí)時(shí)性等特點(diǎn)，因此在電力系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用[5]。

2 電力系統(tǒng)中智能技術(shù)現(xiàn)狀及存在問(wèn)題

2.1 電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)現(xiàn)狀

目前，中國(guó)的電力系統(tǒng)正逐步實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，掌握了核心技術(shù)的一部分。在一些電力系統(tǒng)中，電力系統(tǒng)已被智能化和簡(jiǎn)化，并利用現(xiàn)代控制理論來(lái)控制電力系統(tǒng)的自動(dòng)化技術(shù)[6]。電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)的控制主要硬件設(shè)備包括中央計(jì)算機(jī)、電子元器件和遠(yuǎn)程信息通信設(shè)施等。在中央計(jì)算機(jī)的核心結(jié)構(gòu)下，擴(kuò)大了網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，有序地組合了各地區(qū)、各部門(mén)的電力系統(tǒng)。

我國(guó)電力系統(tǒng)的自動(dòng)化正在朝著操作人員的專(zhuān)業(yè)化、電力系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單化方向發(fā)展[7]。

2.2 電力系統(tǒng)智能控制技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

在中國(guó)，智能技術(shù)在電力系統(tǒng)自動(dòng)化中的應(yīng)用非常廣泛。該技術(shù)的應(yīng)用主要集中在智能控制技術(shù)上，例如：模糊控制技術(shù)、專(zhuān)家控制技術(shù)、最優(yōu)線(xiàn)性控制技術(shù)、集成智能技術(shù)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等[8]。

2.3 智能營(yíng)銷(xiāo)技術(shù)發(fā)展及存在問(wèn)題

傳統(tǒng)的電力營(yíng)銷(xiāo)在現(xiàn)代信息技術(shù)的支持下，實(shí)現(xiàn)了營(yíng)銷(xiāo)業(yè)務(wù)的無(wú)紙化辦公。目前，與傳統(tǒng)營(yíng)銷(xiāo)相比，電力營(yíng)銷(xiāo)增加了輔助決策、數(shù)據(jù)處理和業(yè)務(wù)分析。目前電力營(yíng)銷(xiāo)系統(tǒng)是以知識(shí)管理為基礎(chǔ)的，它融合了電力營(yíng)銷(xiāo)管理理論、知識(shí)管理理論等方面的知識(shí)，并將其與網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合[9]。

電力營(yíng)銷(xiāo)系統(tǒng)創(chuàng)新是電網(wǎng)公司“兩精兩優(yōu)、國(guó)際一流”和“一主兩翼、國(guó)際拓展”的重要助力，通過(guò)對(duì)“抄、核、收”全流程自動(dòng)化進(jìn)行IT軟件架構(gòu)改造，達(dá)到“穩(wěn)定、高效、自動(dòng)、易用”的目標(biāo)。

目前營(yíng)銷(xiāo)系統(tǒng)在架構(gòu)及性能上難以實(shí)現(xiàn) “抄、核、收”全流程自動(dòng)化。主要存在以下問(wèn)題[10]。

(1) 架構(gòu)穩(wěn)定性差，在計(jì)量等系統(tǒng)海量數(shù)據(jù)(3400萬(wàn)用戶(hù)表碼數(shù)據(jù))交互時(shí)，造成宕機(jī)；系統(tǒng)自我管理、自我修復(fù)和自我自愈的水平較低。

(2) 系統(tǒng)“抄表、核算、發(fā)行”等功能在性能上不高效，難以在要求時(shí)間內(nèi)完成海量數(shù)據(jù)計(jì)算(4小時(shí)完成3400萬(wàn)用戶(hù)抄表初始化)。

(3) 系統(tǒng)“抄表、核算、發(fā)行”等業(yè)務(wù)功能以及自身運(yùn)維功能缺乏聯(lián)動(dòng)，需要人工干預(yù)，自動(dòng)化水平較低。

(4) 系統(tǒng)無(wú)法監(jiān)控業(yè)務(wù)流轉(zhuǎn)，用戶(hù)體驗(yàn)較差。

3 營(yíng)銷(xiāo)“抄、核、收” 全流程自動(dòng)化技術(shù)設(shè)計(jì)

針對(duì)電力營(yíng)銷(xiāo)系統(tǒng)中存在局限性，本文以我國(guó)南方某省電力系統(tǒng)改造升級(jí)為背景，具體討論在系統(tǒng)升級(jí)和改造過(guò)程中需要遵循的原則以及需要重點(diǎn)改造的關(guān)鍵技術(shù)。

3.1 設(shè)計(jì)原則及目標(biāo)

對(duì)“抄、核、收”全流程相關(guān)架構(gòu)、功能和性能進(jìn)行改造，應(yīng)該以系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行、高效運(yùn)行和節(jié)能運(yùn)行為原則[11]，并應(yīng)實(shí)現(xiàn)以下目標(biāo)。

(1) 通過(guò)研究海量數(shù)據(jù)交互緩沖技術(shù)；全網(wǎng)首創(chuàng)海量數(shù)據(jù)自動(dòng)在線(xiàn)遷移技術(shù)；系統(tǒng)跨集群跨應(yīng)用層自動(dòng)發(fā)布技術(shù)；網(wǎng)絡(luò)故障智能診斷及秒級(jí)自動(dòng)切換技術(shù)；數(shù)據(jù)庫(kù)表智能診斷修復(fù)技術(shù)等，提升系統(tǒng)自我管理、自我修復(fù)、自我自愈水平，為抄核收業(yè)務(wù)全流程自動(dòng)化提供穩(wěn)定的平臺(tái)。

(2) 通過(guò)研究并實(shí)現(xiàn)基于異構(gòu)數(shù)據(jù)平臺(tái)高速交換技術(shù)、數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)平衡分配算法和數(shù)據(jù)流高并發(fā)極值技術(shù)，提升系統(tǒng)效率。

(3) 研究并實(shí)現(xiàn)基于JAVA跨集群自動(dòng)服務(wù)調(diào)度技術(shù)，實(shí)現(xiàn)海量“抄表、核算、收費(fèi)”數(shù)據(jù)全過(guò)程自動(dòng)化，減少人力成本。

(4) 通過(guò)研究并實(shí)現(xiàn)分布式日志采集分析技術(shù)，建立多渠道可視化監(jiān)控功能，實(shí)現(xiàn)全省業(yè)務(wù)人員隨時(shí)監(jiān)控抄表、核算、收費(fèi)、對(duì)賬業(yè)務(wù)的辦理情況，改善用戶(hù)體驗(yàn)。

3.2 系統(tǒng)框架設(shè)計(jì)

電力系統(tǒng)智能化技術(shù)以智能“抄、核、收”流程為探索和出發(fā)點(diǎn)，重點(diǎn)解決在此業(yè)務(wù)流程過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題。本文在電力系統(tǒng)自動(dòng)化基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了智能系統(tǒng)的框架結(jié)構(gòu)，如圖1所示。

圖1 智能化系統(tǒng)框架

3.3 系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

(1) 海量數(shù)據(jù)交互緩沖技術(shù)

優(yōu)化前系統(tǒng)采用Webserver接口進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，需要只更新表碼字段的結(jié)果值一個(gè)字段，但是需要查詢(xún)匹配的戶(hù)號(hào)、月份、計(jì)量點(diǎn)、資產(chǎn)編號(hào)和表碼類(lèi)型等多個(gè)字段，Webserver接口方式由于這些字段數(shù)量大，內(nèi)存有限，只能交互一次獲取1個(gè)表碼，傳輸大量的條件數(shù)據(jù)，每次交互均需要營(yíng)銷(xiāo)進(jìn)行一次數(shù)據(jù)查詢(xún)，一次數(shù)據(jù)更新，合計(jì)按全省(以我國(guó)南方某省為例)3 400萬(wàn)用戶(hù)每個(gè)月交互6 800萬(wàn)次以上，大量數(shù)據(jù)傳輸并發(fā)調(diào)用占用接口服務(wù)器IO資源，導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定，容易短時(shí)內(nèi)受到海量數(shù)據(jù)沖擊導(dǎo)致?tīng)I(yíng)銷(xiāo)系統(tǒng)宕機(jī)[12-13]。

優(yōu)化系統(tǒng)架構(gòu)后，對(duì)于抄表業(yè)務(wù)的多系統(tǒng)協(xié)同方式進(jìn)行改造，改變以往通過(guò)Weblogic接口進(jìn)行直連的方式，建立數(shù)據(jù)交互緩沖庫(kù)，可以保障系統(tǒng)穩(wěn)定、避免由于短時(shí)海量數(shù)據(jù)交互導(dǎo)致系統(tǒng)性能問(wèn)題以及避免由于海量數(shù)據(jù)直接沖擊營(yíng)銷(xiāo)系統(tǒng)導(dǎo)致的性能問(wèn)題[14]。優(yōu)化后的系統(tǒng)架構(gòu)，如圖2所示。

圖2 海量數(shù)據(jù)交互緩沖系統(tǒng)架構(gòu)

(2) 系統(tǒng)跨集群跨應(yīng)用層自動(dòng)發(fā)布技術(shù)

營(yíng)銷(xiāo)系統(tǒng)服務(wù)器較多，系統(tǒng)龐大，架構(gòu)復(fù)雜，通過(guò)人工發(fā)布耗時(shí)較長(zhǎng)，容易出錯(cuò)[14]。改造前通過(guò)人工登錄Weblogic控制臺(tái)進(jìn)行發(fā)布，耗時(shí)較長(zhǎng)，改造后通過(guò)自動(dòng)化發(fā)布程序，通過(guò)一臺(tái)發(fā)布服務(wù)器，突破跨服務(wù)器之間的界限，管理跨服務(wù)器之間啟動(dòng)，克服各服務(wù)器之間免密碼登錄困難，進(jìn)行節(jié)點(diǎn)分發(fā)應(yīng)用，大大減少發(fā)布時(shí)通過(guò)Weblogic中間件分發(fā)節(jié)點(diǎn)的時(shí)間，縮短發(fā)布總時(shí)間，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化管理發(fā)布，減少由于發(fā)布節(jié)點(diǎn)總多，人工操作差錯(cuò)導(dǎo)致的問(wèn)題，由原先每次發(fā)布耗時(shí)2小時(shí)縮短為每次發(fā)布0.5小時(shí)，節(jié)省重復(fù)發(fā)布的人力和時(shí)間累計(jì)1.5小時(shí)/每次[15-16]。系統(tǒng)自動(dòng)化發(fā)布原理，如圖3所示。

圖3 系統(tǒng)自動(dòng)發(fā)布技術(shù)原理

(3) 故障應(yīng)用節(jié)點(diǎn)自動(dòng)重啟技術(shù)

企業(yè)級(jí)營(yíng)銷(xiāo)管理系統(tǒng)上的前后臺(tái)及相關(guān)應(yīng)用，部署在17臺(tái)應(yīng)用服務(wù)器上，而在每臺(tái)營(yíng)銷(xiāo)服務(wù)器上，都至少有8個(gè)節(jié)點(diǎn)需要進(jìn)行管理。某個(gè)節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障時(shí)，人工難以快速定位及快速恢復(fù)。應(yīng)用節(jié)點(diǎn)自動(dòng)重啟技術(shù)不僅能大大的降低人工運(yùn)維成本，也能在第一時(shí)間恢復(fù)該節(jié)點(diǎn)的使用。

(4) 分布式日志采集分析技術(shù)

營(yíng)銷(xiāo)系統(tǒng)所有功能均有大量日志數(shù)據(jù)，根據(jù)這些日志數(shù)據(jù)可以分析出系統(tǒng)目前的狀況業(yè)務(wù)辦理數(shù)量等信息，但是這些日志分布分散，缺少前臺(tái)可視化展示。通過(guò)研究的技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集分析，最后及時(shí)展示出來(lái)。系統(tǒng)抄核收全過(guò)程監(jiān)控可視化監(jiān)控具體功能，如圖4所示。

圖4 系統(tǒng)抄核收全過(guò)程監(jiān)控可視化監(jiān)控具體功能

此外，還對(duì)跨集群自動(dòng)服務(wù)調(diào)度技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)表智能診斷修復(fù)技術(shù)、海量數(shù)據(jù)自動(dòng)在線(xiàn)遷移技術(shù)、數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)平衡分配算法、數(shù)據(jù)流高并發(fā)極值技術(shù)、異構(gòu)數(shù)據(jù)平臺(tái)高速交換技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)故障智能診斷和秒級(jí)自動(dòng)切換技術(shù)等關(guān)鍵內(nèi)容進(jìn)行了創(chuàng)新。

3.4 系統(tǒng)解決的問(wèn)題

(1) 解決原有系統(tǒng)穩(wěn)定性差，會(huì)因在短時(shí)內(nèi)受計(jì)量等系統(tǒng)海量數(shù)據(jù)(34百萬(wàn)用戶(hù)表碼數(shù)據(jù))交互的沖擊，造成宕機(jī)；系統(tǒng)自我管理、自我修復(fù)、自我自愈的水平較低的問(wèn)題。

(2) 解決系統(tǒng)“抄表、核算、發(fā)行”等功能在設(shè)計(jì)上性能不高效，難以完成海量數(shù)據(jù)計(jì)算的問(wèn)題。

(3) 解決系統(tǒng)“抄表、核算、發(fā)行”等業(yè)務(wù)功能以及自身運(yùn)維功能缺乏聯(lián)動(dòng)，需要人工干預(yù)，自動(dòng)化水平較低的問(wèn)題。

(4) 解決系統(tǒng)無(wú)法監(jiān)控業(yè)務(wù)流轉(zhuǎn)，用戶(hù)體驗(yàn)較差的問(wèn)題。

4 系統(tǒng)運(yùn)用優(yōu)勢(shì)及取得的社會(huì)效益

4.1 系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)

(1) 通過(guò)研究并實(shí)現(xiàn)海量數(shù)據(jù)交互緩沖技術(shù);全網(wǎng)首創(chuàng)海量數(shù)據(jù)自動(dòng)在線(xiàn)遷移技術(shù);故障應(yīng)用節(jié)點(diǎn)自動(dòng)重啟技術(shù);系統(tǒng)跨集群跨應(yīng)用層自動(dòng)發(fā)布技術(shù);網(wǎng)絡(luò)故障智能診斷及秒級(jí)自動(dòng)切換技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)表智能診斷修復(fù)技術(shù)等，為抄核收業(yè)務(wù)全流程自動(dòng)化提供了穩(wěn)定的平臺(tái)。

(2) 通過(guò)研究并實(shí)現(xiàn)基于異構(gòu)數(shù)據(jù)平臺(tái)高速交換技術(shù)、數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)平衡分配算法和數(shù)據(jù)流高并發(fā)極值技術(shù)，智能收集表統(tǒng)計(jì)信息技術(shù)極大提升系統(tǒng)效率。

(3) 通過(guò)研究并實(shí)現(xiàn)基于JAVA跨集群自動(dòng)服務(wù)調(diào)度技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了海量“抄表、核算、收費(fèi)”數(shù)據(jù)全過(guò)程自動(dòng)化，減少了人力成本。

(4) 通過(guò)研究并實(shí)現(xiàn)分布式日志采集分析技術(shù)，建立多渠道可視化監(jiān)控功能，實(shí)現(xiàn)隨時(shí)監(jiān)控抄表、核算、收費(fèi)、對(duì)賬業(yè)務(wù)的辦理情況，方便業(yè)務(wù)人員使用。

4.2 取得的社會(huì)效益

實(shí)現(xiàn)抄核收業(yè)務(wù)全流程自動(dòng)化，可以?xún)?yōu)化一線(xiàn)人力資源結(jié)構(gòu)，同時(shí)加快電費(fèi)回收速度，降低電費(fèi)回收風(fēng)險(xiǎn)、增加公司現(xiàn)金流。

(1) 直接經(jīng)濟(jì)效益

本項(xiàng)目完善電力企業(yè)的“抄、核、收”自動(dòng)化管理體系，有效提高電費(fèi)回收率，并加快電費(fèi)回收速度，增加電網(wǎng)現(xiàn)金流收入。同時(shí)業(yè)務(wù)效率提升支持所有用戶(hù)一月一次抄表，通過(guò)系統(tǒng)快速分析營(yíng)銷(xiāo)業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)、電能量信息采集系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)異常，找到電費(fèi)風(fēng)險(xiǎn)，大大縮短時(shí)間，降低了電費(fèi)回收風(fēng)險(xiǎn)，帶來(lái)時(shí)間經(jīng)濟(jì)效益[17]。

(2) 社會(huì)效益

信息中心采用先進(jìn)技術(shù)針對(duì)營(yíng)銷(xiāo)“抄、核、收”全流程自動(dòng)化進(jìn)行優(yōu)化改造工作，相關(guān)業(yè)務(wù)處理能力得到質(zhì)的飛躍，系統(tǒng)自我管理、自我修復(fù)和自我自愈的水平得到極大提升，減輕業(yè)務(wù)人員及后臺(tái)維護(hù)人員的工作壓力，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)流程的精益管理，確保了營(yíng)銷(xiāo)創(chuàng)新有效落地。

“抄、核、收”全流程自動(dòng)化技術(shù)有利于電網(wǎng)公司計(jì)量、抄表和結(jié)算行為規(guī)范化，減少現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)與客戶(hù)服務(wù)觸點(diǎn)，大幅度降低客戶(hù)投訴風(fēng)險(xiǎn)，及時(shí)答復(fù)客戶(hù)針對(duì)電費(fèi)相關(guān)的訴求，有效提升客戶(hù)服務(wù)質(zhì)量，為打造實(shí)時(shí)化、互動(dòng)化和服務(wù)體驗(yàn)個(gè)性化的智能用電服務(wù)模式提供支撐。

5 總結(jié)

智能技術(shù)與電力系統(tǒng)自動(dòng)化的結(jié)合，不僅提高了電力系統(tǒng)的運(yùn)行效率，而且提高了系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性，對(duì)電力行業(yè)的發(fā)展起著重要的作用。本文通過(guò)對(duì)智能營(yíng)銷(xiāo)系統(tǒng)升級(jí)改造的研究，得出以下結(jié)論。

(1) 智能技術(shù)在電力自動(dòng)化系統(tǒng)中已經(jīng)有了初步的應(yīng)用，發(fā)展了模糊控制系統(tǒng)、專(zhuān)家控制系統(tǒng)等理論，并開(kāi)展了相關(guān)實(shí)踐。

(2) 傳統(tǒng)智能營(yíng)銷(xiāo)系統(tǒng)有許多問(wèn)題，對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)，需要解決系統(tǒng)穩(wěn)定性、高效性、聯(lián)動(dòng)性及用戶(hù)體驗(yàn)性等問(wèn)題，應(yīng)該對(duì)緩沖技術(shù)、在線(xiàn)遷移技術(shù)、信息自動(dòng)發(fā)布技術(shù)、智能診斷和自動(dòng)切換等技術(shù)進(jìn)行升級(jí)。

(3) 通過(guò)對(duì)電力系統(tǒng)的智能化改造，可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)平穩(wěn)、高效的運(yùn)行，并且實(shí)現(xiàn)節(jié)約人力、物力的效果。