基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的供電服務(wù)模式研究

王 沖，趙宏偉，霍 爽，王 鵬

（國(guó)網(wǎng)天津市電力公司城南供電分公司，天津 300202）

數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)是一種新型的數(shù)據(jù)組織方式，可用一個(gè)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)作為起始節(jié)點(diǎn)，對(duì)所有下級(jí)從屬數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行相互關(guān)聯(lián)處理，且由于測(cè)點(diǎn)標(biāo)簽的不同，一個(gè)信息參量往往可以同時(shí)對(duì)應(yīng)多個(gè)傳輸節(jié)點(diǎn)。從宏觀角度來(lái)看，數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)技術(shù)的應(yīng)用適應(yīng)性相對(duì)較為廣泛，可在疏通堆積信息的同時(shí)，對(duì)原有數(shù)據(jù)傳輸信道進(jìn)行有效疏通，一方面大大增強(qiáng)了存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的穩(wěn)定傳輸能力，另一方面也可為網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)信息提供了更為廣闊的存儲(chǔ)空間[1]。就目前的發(fā)展形式來(lái)看，數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)技術(shù)主要應(yīng)用于供電服務(wù)、電量存儲(chǔ)、電壓轉(zhuǎn)換等多個(gè)領(lǐng)域。

供電服務(wù)的實(shí)現(xiàn)需要電力生產(chǎn)部門、客戶端設(shè)備兩個(gè)紐帶結(jié)構(gòu)的共同配合，且作為電網(wǎng)經(jīng)營(yíng)的關(guān)鍵執(zhí)行步驟，能夠較好保障電力傳輸應(yīng)用的安全性[2]。傳統(tǒng)能源型供電服務(wù)體系通過(guò)計(jì)算用戶數(shù)量的方式，確定電網(wǎng)高壓端的輸出電壓水平，再借助J2EE分布式平臺(tái)，對(duì)已存儲(chǔ)的應(yīng)用電子量進(jìn)行初步的分配與調(diào)試。然而該方法很難有效控制高、低壓轉(zhuǎn)換過(guò)程中的電子量損失行為，易導(dǎo)致電量傳輸效率值的持續(xù)下降。為解決此問(wèn)題，引入數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)技術(shù)，建立一種新型的供電服務(wù)模式，在電子傳輸步長(zhǎng)值參量的支持下，對(duì)驅(qū)動(dòng)電量差數(shù)值進(jìn)行精準(zhǔn)計(jì)算，再聯(lián)合B/S 架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電壓供應(yīng)量數(shù)值、電流供應(yīng)量數(shù)值的研究與分析。

1 數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)技術(shù)應(yīng)用原理

數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)技術(shù)的應(yīng)用原理研究由供電方向分析、電子傳輸步長(zhǎng)值計(jì)算、驅(qū)動(dòng)電量差確定3 個(gè)步驟共同組成，具體操作方法如下。

1.1 供電方向

供電方向是指應(yīng)用電子在配電網(wǎng)環(huán)境中的實(shí)際傳輸方向，由于高壓輸入量、低壓輸出量、電壓均值、電流均值等多項(xiàng)物理指標(biāo)的共同影響，供電方向并不一定始終保持絕對(duì)穩(wěn)定的存在狀態(tài)。在特定應(yīng)用環(huán)境中，該項(xiàng)物理參量存在較強(qiáng)的可變動(dòng)能力，一般情況下，起始電量的供應(yīng)數(shù)值水平越大，最終底層消耗設(shè)備所接收到的傳輸電量的可變性能力越強(qiáng)，反之則越弱[3-4]。在不考慮其他干擾條件的情況下，供電方向定義式受到電信號(hào)驅(qū)動(dòng)系數(shù)、電子數(shù)據(jù)參量值兩項(xiàng)物理指標(biāo)的直接影響。電信號(hào)驅(qū)動(dòng)系數(shù)常表示為λ，作為穩(wěn)定性應(yīng)用指標(biāo)，該項(xiàng)物理量的數(shù)值水平不會(huì)隨電子傳輸時(shí)間的改變而出現(xiàn)變化。電子數(shù)據(jù)參量值長(zhǎng)表示為Eˉ，在既定電網(wǎng)供應(yīng)環(huán)境中，該項(xiàng)物理量始終以均值形式存在，且其物理量的數(shù)值越小，最終所定義供電方向表達(dá)式的應(yīng)用可靠性也就越強(qiáng)。聯(lián)立上述物理量，可將基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的供電方向表達(dá)式定義為：

式中，q0代表最小的電壓輸入系數(shù)，qn代表最大的電壓輸入系數(shù)，n代表應(yīng)用電子量的實(shí)際傳輸次數(shù)，G1、G2代表兩個(gè)不相關(guān)的電子量傳輸指標(biāo)參量，α代表冪次項(xiàng)供電參量值。

1.2 電子傳輸步長(zhǎng)值

電子傳輸步長(zhǎng)值規(guī)定了電子量在單位時(shí)間內(nèi)的最遠(yuǎn)傳輸距離，一般情況下，該項(xiàng)物理量的數(shù)值水平越高，供電服務(wù)模式的實(shí)際應(yīng)用能力也就越強(qiáng)，反之則越弱。在已知供電方向的前提下，電子傳輸步長(zhǎng)值同時(shí)受到電壓極值、電流極值兩項(xiàng)物理指標(biāo)的直接影響[5-6]。電壓極值由Umax、Umin兩部分共同組成，其中前者的數(shù)值定義與電網(wǎng)高壓輸入端的電量水平直接相關(guān)，而后者的數(shù)值定義與電網(wǎng)低壓輸出端的電量水平直接相關(guān)。電流極值由Imax、Imin兩部分組成，其中前者的數(shù)值水平越高電網(wǎng)環(huán)境中的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)能力也就越強(qiáng)，而后者的數(shù)值水平越高電網(wǎng)環(huán)境中的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)能力也就越弱。在上述物理量的支持下，聯(lián)立式（1），可將電子傳輸步長(zhǎng)值計(jì)算結(jié)果表示為：

其中，w代表供電網(wǎng)環(huán)境中的電量數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)系數(shù)，β1、β2分別代表兩個(gè)不同的應(yīng)用電子量傳輸系數(shù)。

1.3 驅(qū)動(dòng)電量差

驅(qū)動(dòng)電量差描述了供電體系高壓輸出端與低壓輸出端間的物理電壓差值，隨電子傳輸步長(zhǎng)值的增大，該項(xiàng)物理量的數(shù)值水平也會(huì)逐漸提升，直至與配電網(wǎng)系統(tǒng)的供電方向定義式完全匹配。所謂驅(qū)動(dòng)電量差其實(shí)際定義過(guò)程受到壓降系數(shù)、供電服務(wù)周期兩項(xiàng)物理指標(biāo)的直接影響[7-8]。壓降系數(shù)常表示為，通常情況下，該項(xiàng)物理指標(biāo)具有較強(qiáng)的可變適應(yīng)性，可隨供電服務(wù)模式應(yīng)用時(shí)間的延長(zhǎng)，而出現(xiàn)明顯的數(shù)值增大變化趨勢(shì)。供電服務(wù)周期常表示為 |T|，在固定配網(wǎng)環(huán)境中，該項(xiàng)物理量始終具備較強(qiáng)的應(yīng)用穩(wěn)定性，不會(huì)隨電子傳輸步長(zhǎng)值的增大而出現(xiàn)明顯的上升或下降趨勢(shì)。在上述物理量的支持下，聯(lián)立式（2），可將驅(qū)動(dòng)電量差表達(dá)式定義為：

式中，a0代表電子驅(qū)動(dòng)參量的下限極值，an代表電子驅(qū)動(dòng)參量的上限極值，Lmin代表最小的供電定義項(xiàng)系數(shù)，代表供電定義項(xiàng)均值，f代表單位時(shí)間內(nèi)的電子量驅(qū)動(dòng)行為指標(biāo)。

2 供電服務(wù)模式

在數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)原理的支持下，按照B/S 架構(gòu)搭建、電壓供應(yīng)量計(jì)算、電流供應(yīng)量求解的處理環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)新型供電服務(wù)模式的順利應(yīng)用。

2.1 B/S架構(gòu)

B/S 架構(gòu)是支撐供電服務(wù)模式搭建的基礎(chǔ)執(zhí)行結(jié)構(gòu)，由電網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)、配電網(wǎng)絡(luò)、供電客戶端以及多級(jí)服務(wù)器4 個(gè)組織體系共同組成。其中，電網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)能夠記錄電信號(hào)數(shù)據(jù)在單位時(shí)間內(nèi)的實(shí)際傳輸行為，并可將未完全消耗的傳輸電子量記錄于該原件設(shè)備結(jié)構(gòu)之中[9-10]。多級(jí)服務(wù)器包含驅(qū)動(dòng)服務(wù)器、供電服務(wù)器與數(shù)據(jù)服務(wù)器3 種連接形式，前兩者可與電網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)直接相連，在調(diào)取其中存儲(chǔ)應(yīng)用電量的同時(shí)，將剩余電信號(hào)數(shù)據(jù)反饋至下級(jí)設(shè)備元件之中。配電網(wǎng)絡(luò)能夠較好統(tǒng)籌驅(qū)動(dòng)服務(wù)器、數(shù)據(jù)服務(wù)器及供電服務(wù)器中的電信號(hào)數(shù)據(jù)，并可將臨時(shí)存儲(chǔ)文件直接轉(zhuǎn)換成長(zhǎng)期存儲(chǔ)文件[11]。供電客戶端存在于B/S 架構(gòu)底部，負(fù)責(zé)消耗由配電網(wǎng)絡(luò)傳輸來(lái)的應(yīng)用電子量。B/S 架構(gòu)如圖1 所示。

圖1 B/S架構(gòu)示意圖

2.2 電壓供應(yīng)量

電壓供應(yīng)量是指供電服務(wù)模式中，應(yīng)用電壓數(shù)值在單位時(shí)間內(nèi)的實(shí)際堆積數(shù)量，由于B/S 應(yīng)用架構(gòu)的影響，已累計(jì)的電壓數(shù)值越大，配電網(wǎng)絡(luò)所具備的電信號(hào)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)能力也就越強(qiáng)，反之則越弱。在實(shí)際傳輸過(guò)程中，不同供電客戶端內(nèi)的電阻數(shù)值水平有所不同，且電阻數(shù)值相對(duì)較大的供電客戶端，能夠分得更多的傳輸電壓值，而電阻數(shù)值相對(duì)較小的供電客戶端，則只能分得較少的傳輸電壓值[12-13]。設(shè)u0代表供電服務(wù)節(jié)點(diǎn)的起始電壓數(shù)值，u∞代表供電服務(wù)節(jié)點(diǎn)的終止電壓數(shù)值，在數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)原理的作用下，u∞＞u0的理論定義式恒成立，規(guī)定Rˉ代表供電服務(wù)模式中的連接電阻均值，聯(lián)立式（3），可將電壓供應(yīng)量數(shù)值表示為：

式中，Rj代表一個(gè)隨機(jī)已接入電阻的實(shí)際阻值水平，j代表該電阻所處的地點(diǎn)位置系數(shù)，?代表既定的電信號(hào)服務(wù)指標(biāo)，ΔG代表單位時(shí)間內(nèi)的傳導(dǎo)電子變化量。

2.3 電流供應(yīng)量

電流供應(yīng)量是指供電服務(wù)模式中，應(yīng)用電流數(shù)值在單位時(shí)間內(nèi)的實(shí)際堆積數(shù)量，由于B/S 應(yīng)用架構(gòu)的影響，已累計(jì)的電流數(shù)值越大，配電網(wǎng)環(huán)境中的電壓累積量也就越大，即電信號(hào)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)能力越強(qiáng)[14-15]。由于傳輸電流屬于一種可變性極強(qiáng)的從屬變量，因此在供電服務(wù)模式中，數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)量、電量傳導(dǎo)能力等條件都會(huì)對(duì)電流供應(yīng)量的計(jì)算數(shù)值造成直接影響[16]。設(shè)i0代表供電服務(wù)節(jié)點(diǎn)的起始電流數(shù)值，i∞代表供電服務(wù)節(jié)點(diǎn)的終止電流數(shù)值，在數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)原理的作用下，i∞＞i0的理論定義式恒成立，規(guī)定代表既定的電信號(hào)驅(qū)動(dòng)特征值，聯(lián)立式（4），可將電流供應(yīng)量數(shù)值表示為：

3 實(shí)用能力分析

為驗(yàn)證基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)供電服務(wù)模式的實(shí)際應(yīng)用能力，進(jìn)行仿真比照實(shí)驗(yàn)。在供電服務(wù)器主機(jī)的支持下，分別將實(shí)驗(yàn)組、對(duì)照組電網(wǎng)主機(jī)與電網(wǎng)輸入端相連，其中實(shí)驗(yàn)組電網(wǎng)環(huán)境搭載基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)供電服務(wù)模式，對(duì)照組電網(wǎng)環(huán)境搭載傳統(tǒng)能源型供電服務(wù)體系。

電子損失量數(shù)值能夠反映電網(wǎng)高、低壓轉(zhuǎn)換過(guò)程中的電子量損失強(qiáng)度，一般情況下，電子損失量數(shù)值越大，電網(wǎng)高、低壓轉(zhuǎn)換過(guò)程中的電子量損失強(qiáng)度也就越大，反之則越小。表1 記錄了實(shí)驗(yàn)組、對(duì)照組電子損失量數(shù)值的實(shí)際變化情況。

表1 電子損失量數(shù)值對(duì)比表

分析表1 可知，隨著實(shí)驗(yàn)時(shí)間的延長(zhǎng)，實(shí)驗(yàn)組電子損失量基本保持不斷上升的數(shù)值變化趨勢(shì)，但在實(shí)驗(yàn)?zāi)┪矔r(shí)，出現(xiàn)了一個(gè)極小幅度的數(shù)值下降狀態(tài)，全局極大值達(dá)到48.75%。對(duì)照組電子損失量則在一段時(shí)間的數(shù)值穩(wěn)定狀態(tài)后，開始出現(xiàn)逐漸上升的數(shù)值變化趨勢(shì)，全局最大值達(dá)到82.57%，與前者相比，上升了33.82%。

高、低壓電量轉(zhuǎn)換有效率也可反映供電環(huán)境中的電子量損失強(qiáng)度，一般情況下，高、低壓電量轉(zhuǎn)換有效率數(shù)值越大，供電環(huán)境中的電子量損失強(qiáng)度也就越低，反之則越高。表2 記錄了實(shí)驗(yàn)組、對(duì)照組高、低壓電量轉(zhuǎn)換有效率數(shù)值的實(shí)際變化情況。

表2 高、低壓電量轉(zhuǎn)換有效率數(shù)值對(duì)比表

分析表2 可知，隨著實(shí)驗(yàn)時(shí)間的延長(zhǎng)，實(shí)驗(yàn)組高、低壓電量轉(zhuǎn)換有效率始終保持階段性上升的數(shù)值變化趨勢(shì)，全局最大值達(dá)到了94.6%。對(duì)照組高、低壓電量轉(zhuǎn)換有效率則始終保持不斷下降的數(shù)值變化趨勢(shì)，全局最大值僅能達(dá)到53.7%，與實(shí)驗(yàn)組最大值相比，下降了40.9%。

4 結(jié)束語(yǔ)

新型供電服務(wù)模式在傳統(tǒng)能源型供電服務(wù)體系的基礎(chǔ)上，對(duì)供電方向、電子傳輸步長(zhǎng)值等物理參量進(jìn)行精準(zhǔn)計(jì)算，且由于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)技術(shù)的影響，電壓供應(yīng)量與電流供應(yīng)量數(shù)值也都得到了準(zhǔn)確定義。從實(shí)用性角度來(lái)看，電子損失量數(shù)值的下降，高、低壓電量轉(zhuǎn)換有效率的上升，能夠較好抑制供電環(huán)境中的電子量損失強(qiáng)度值，具備較強(qiáng)的應(yīng)用可行性。