基于文本挖掘的電力調(diào)度協(xié)議處理探究

趙福有 陳 偉 王以波 張浩榛 張曉思

（云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司昆明供電局）

0 引言

某鋼鐵電力調(diào)度自動(dòng)化技術(shù)完全按照國(guó)家電網(wǎng)生產(chǎn)調(diào)度自動(dòng)化技術(shù)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定實(shí)施，現(xiàn)階段共接入重鋼110kV配電站、35kV配電站等變配電設(shè)備。系統(tǒng)軟件有效輔助生產(chǎn)調(diào)度人員全面、深入、即時(shí)地掌握供電系統(tǒng)的運(yùn)行情況，做出合理的管理決策，采取有效的對(duì)策，使供電系統(tǒng)更加安全、經(jīng)濟(jì)地發(fā)展。遠(yuǎn)程控制和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)配電設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，包括三相電壓、電流、功率因數(shù)、無(wú)功補(bǔ)償?shù)惹闆r都離不開智能電表的使用，因此數(shù)據(jù)采集智能電表是電力調(diào)度自動(dòng)化的基礎(chǔ)技術(shù)。

本文采用高精度智能電表，與傳統(tǒng)機(jī)械表相比，選用智能電磁能量測(cè)檢一體IC，具有精度高、多個(gè)主要參數(shù)測(cè)量準(zhǔn)確、校準(zhǔn)方便等優(yōu)點(diǎn)。電能表具有內(nèi)置微處理器和內(nèi)置信息內(nèi)容存儲(chǔ)功能，數(shù)據(jù)信息特征提取間隔精確到分鐘或更短。液晶屏用于顯示相關(guān)數(shù)據(jù)信息，具有RS485、MODEM（調(diào)制器）接口，方便完成后可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程抄表、遠(yuǎn)程控制校準(zhǔn)表等功能。

1 M odbus協(xié)議

Modbus協(xié)議是一種用于電子設(shè)備控制板的通用語(yǔ)言，根據(jù)該協(xié)議，控制板之間可以相互通信，控制板可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)（如以太網(wǎng)接口）與其他機(jī)械設(shè)備進(jìn)行通信。Modbus協(xié)議定義了控制板可以理解的應(yīng)用程序的信息結(jié)構(gòu)，無(wú)論它們通過(guò)何種Internet進(jìn)行通信，它描述了一個(gè)控制面板請(qǐng)求瀏覽其他機(jī)器和設(shè)備的整個(gè)過(guò)程。如果響應(yīng)來(lái)自其他機(jī)械設(shè)備的請(qǐng)求，以及如何檢測(cè)和記錄不正確，則制定信息字段布局和主要內(nèi)容的公共文件格式。

1.1 M odbus特點(diǎn)

1）標(biāo)準(zhǔn)化、對(duì)外開放，客戶可以完全免費(fèi)、放心地應(yīng)用Modbus協(xié)議，無(wú)需支付許可費(fèi)或侵犯知識(shí)產(chǎn)權(quán)。現(xiàn)階段，適用Modbus的廠家有400多家，適用Modbus的產(chǎn)品有600多種。

2）Modbus可應(yīng)用于多種電氣設(shè)備插座，如RS-232、RS-485等，也可在多種材料上傳輸，如雙絞線、金屬、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。

3）Modbus幀文件格式簡(jiǎn)單、緊湊、易懂?？蛻魬?yīng)用非常容易，廠商開發(fā)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單。

1.2 M odbus傳輸模式

在ModBus系統(tǒng)中，有兩種傳輸方式可供選擇，這兩種傳輸方式與從PC的傳輸方式相同，選擇應(yīng)取決于常用的ModBus服務(wù)器。每個(gè)ModBus系統(tǒng)只能使用一種方式，兩種方式不允許混用，一種方法是ASCII（英國(guó)信息交換碼），另一種是RTU（遠(yuǎn)程控制智能終端）。

客戶選擇需要的方式，包括串口通訊的主要參數(shù)（串口波特率、校準(zhǔn)方式等），一個(gè)Modbus Internet上的所有機(jī)器和設(shè)備必須選擇相同的傳輸方式和串行通訊的主要參數(shù)，所選擇的ASCII或RTU方法只適用于標(biāo)準(zhǔn)化的Modbus Internet，它定義了在這個(gè)Internet上連續(xù)傳輸?shù)男畔⒍蔚拿恳晃?，以及它決定如何將信息內(nèi)容打包成一個(gè)信息域以及如何編碼和解碼。在其他Internet（如MAP和Modbus Plus）上，Modbus信息被轉(zhuǎn)換為與串行通信無(wú)關(guān)的幀。

2 調(diào)度運(yùn)行分析功能

為了安全和經(jīng)濟(jì)狀況，電力工程必須對(duì)收集到的所有數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行分析，并將其轉(zhuǎn)化為具有實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)的直觀、簡(jiǎn)單的專業(yè)知識(shí)。因此，生產(chǎn)調(diào)度的實(shí)際操作獲得基于大數(shù)據(jù)挖掘?qū)I(yè)知識(shí)的實(shí)體模型，觀察結(jié)果的分析給出了高度的交互性，有利于實(shí)際操作人員獲取有價(jià)值的信息內(nèi)容，并快速合理地應(yīng)用特定信息。

2.1 電網(wǎng)運(yùn)行情況統(tǒng)計(jì)

宏觀經(jīng)濟(jì)分析探索電網(wǎng)運(yùn)行的信息內(nèi)容，應(yīng)用網(wǎng)格圖生產(chǎn)調(diào)度專業(yè)知識(shí)，發(fā)現(xiàn)根據(jù)分析，科學(xué)安排未來(lái)信息發(fā)布計(jì)劃，充分利用電網(wǎng)運(yùn)行的發(fā)展?jié)摿?，跨區(qū)域傳播，滿足當(dāng)前電力工程需求。在業(yè)務(wù)流程介紹環(huán)節(jié)，可以利用多種復(fù)雜的數(shù)據(jù)庫(kù)，查找電網(wǎng)的整體均值、標(biāo)準(zhǔn)差、標(biāo)準(zhǔn)差、中間矩、整體偏度、整體峰態(tài)、實(shí)際運(yùn)行情況特征提取。根據(jù)常見故障的類型、常見故障的發(fā)生時(shí)間、嚴(yán)重程度、系統(tǒng)軟件的實(shí)際運(yùn)行情況、人員素質(zhì)，以及相關(guān)分析，可以發(fā)現(xiàn)大量的工作經(jīng)驗(yàn)，實(shí)際操作具體的生產(chǎn)調(diào)度操作業(yè)務(wù)流程。

2.2 區(qū)域負(fù)荷趨勢(shì)

電力工程強(qiáng)度重復(fù)變化的特點(diǎn)，不僅按小時(shí)，還有按日、按周的變化，同時(shí)根據(jù)當(dāng)年的變化和低谷以及白天的支出和企業(yè)，有較大的規(guī)律性，且負(fù)荷變化是連續(xù)的，一般整個(gè)過(guò)程不會(huì)有實(shí)質(zhì)性的增加，但電力工程負(fù)荷的時(shí)間、溫度、濕度較為敏感，氣候和環(huán)境溫度的變化在不同部位的負(fù)荷時(shí)間會(huì)不言而喻。為了更好地選擇合適的配電模塊類型和合理的電容器結(jié)構(gòu)，還有負(fù)載和電力工程的預(yù)測(cè)分析，負(fù)荷預(yù)測(cè)分析可根據(jù)短期、中后期和長(zhǎng)期的不同目的進(jìn)行劃分，包括較大負(fù)荷輸出電源系統(tǒng)的負(fù)荷預(yù)測(cè)分析、負(fù)荷量和負(fù)荷曲線預(yù)測(cè)分析、較大負(fù)荷輸出功率，預(yù)測(cè)分析對(duì)于明確電力工程輸變電機(jī)械設(shè)備的用電設(shè)備體積和供電系統(tǒng)至關(guān)重要。

2.3 電力負(fù)荷特性分析

增加發(fā)電和生產(chǎn)調(diào)度的目的之一是在高峰負(fù)荷時(shí)段拼命降低客戶的電力工程要求，讓客戶更合理地使用電能，從而在降低電力消耗的同時(shí)實(shí)現(xiàn)同樣的能源服務(wù)。如今，高峰時(shí)段激光切割等對(duì)策的實(shí)施在一定程度上，負(fù)載曲線發(fā)生了變化。根據(jù)驅(qū)動(dòng)力特性的分類方法，比較客戶的系統(tǒng)軟件，選擇客戶進(jìn)行電力調(diào)度，完善系統(tǒng)軟件參考負(fù)荷曲線，完善生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)高效供電系統(tǒng)。

3 系統(tǒng)體系架構(gòu)

系統(tǒng)架構(gòu)電力調(diào)度實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)全方位的數(shù)據(jù)分析報(bào)告、多維分析和數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)、從歷史記錄中獲取的信息內(nèi)容、生產(chǎn)調(diào)度分析等有價(jià)值的專業(yè)知識(shí)。數(shù)據(jù)信息層集成各種信息系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)，構(gòu)建信息管理服務(wù)平臺(tái)；應(yīng)用軟件服務(wù)項(xiàng)目層基于集成業(yè)務(wù)流程控制模塊和基于集成業(yè)務(wù)流程服務(wù)項(xiàng)目目標(biāo)的粒度分布，完成基于專業(yè)知識(shí)發(fā)現(xiàn)、大數(shù)據(jù)挖掘?qū)嶓w模型和團(tuán)隊(duì)凝聚力的工作。根據(jù)信息通訊和工作流技術(shù)，跨越多個(gè)應(yīng)用軟件；工作流集成標(biāo)志著瀏覽階段系統(tǒng)集成的完成，關(guān)鍵是要給客戶一個(gè)統(tǒng)一的交互方式。智能電網(wǎng)是電網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行和控制的中心系統(tǒng)，被認(rèn)為是特定自主創(chuàng)新供電系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)。智能電網(wǎng)的總體目標(biāo)是改善當(dāng)前電網(wǎng)的發(fā)電、輸電、配電和利用的連接，更加環(huán)保、高效和互動(dòng)的當(dāng)代供電系統(tǒng)，可以集成和解決多種生產(chǎn)問(wèn)題。調(diào)度自動(dòng)化技術(shù)數(shù)據(jù)信息化，賦予各種數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)和生產(chǎn)調(diào)度輔助管理決策的專用工具，對(duì)外開放性、易用性和網(wǎng)絡(luò)信息安全性相對(duì)較高，可滿足信息內(nèi)容集成架構(gòu)各種標(biāo)準(zhǔn)化的生產(chǎn)調(diào)度自動(dòng)化技術(shù)。

3.1 綜合信息平臺(tái)

信息管理服務(wù)平臺(tái)的基礎(chǔ)設(shè)施生產(chǎn)調(diào)度業(yè)務(wù)流程數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)完成數(shù)據(jù)集成與項(xiàng)目信息的集成，使數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)成為公司應(yīng)用軟件中的集成系統(tǒng)總線，無(wú)需點(diǎn)對(duì)點(diǎn)改造；綜合數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)基于相同的方法，有助于減少信息重復(fù)，企業(yè)參與使用綜合實(shí)際操作，可以同時(shí)了解數(shù)據(jù)和信息的轉(zhuǎn)化。由于模型定義專用工具服務(wù)平臺(tái)的靈活性，客戶可以定制一些專用的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。在具有雙層遠(yuǎn)程服務(wù)器／Web服務(wù)器的分布式計(jì)算的自然環(huán)境下，混合開發(fā)特性，根據(jù)互聯(lián)網(wǎng)完全透明的流結(jié)構(gòu)，完成使用電力行業(yè)軟件插入軟系統(tǒng)總線完成綜合實(shí)際操作。

3.2 事務(wù)處理

應(yīng)用平臺(tái)提供事務(wù)管理服務(wù)項(xiàng)，適用于系統(tǒng)軟件對(duì)高效計(jì)算特性和數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析能力的要求，可實(shí)時(shí)處理系統(tǒng)軟件實(shí)體模型，如系統(tǒng)軟件Socket連接適用范圍規(guī)定。在完成負(fù)荷預(yù)測(cè)分析等功能和特征分析時(shí)，往往帶有嵌入式工作需求，應(yīng)用嵌入式事務(wù)管理實(shí)體模型可以處理此類問(wèn)題。這種實(shí)體模型允許將實(shí)際操作模塊放置在原子操作模塊中，原子操作企業(yè)可以返回Family，不影響所有事務(wù)管理執(zhí)行的實(shí)際效果。對(duì)于公司的任何業(yè)務(wù)管理，比如測(cè)量區(qū)域的負(fù)荷特性，一段歷史時(shí)間負(fù)荷就是它的業(yè)務(wù)。如果交易失敗，后續(xù)提交的歷史時(shí)間負(fù)載量只是“零”，負(fù)載能力計(jì)算的執(zhí)行將在近期等待一段時(shí)間，然后完成對(duì)區(qū)域的關(guān)鍵事務(wù)管理負(fù)載特征的分析。

4 電表數(shù)據(jù)采集

文中選用PD194E電能表，具有程控精確測(cè)量、指示、數(shù)據(jù)通訊和電磁能量單脈沖輸出等功能，可進(jìn)行用電量的精確計(jì)量、電磁能計(jì)量檢定、結(jié)果顯示、采集和傳輸，可廣泛應(yīng)用于配電中。電站自動(dòng)化技術(shù)、配電自動(dòng)化、樓宇智能化、企業(yè)內(nèi)部電磁能準(zhǔn)確測(cè)量、管理方法與評(píng)價(jià)。測(cè)量精度0.5級(jí)，完成LED現(xiàn)場(chǎng)演出和遙控RS-485數(shù)據(jù)插座通訊，選用Modbus-RTU通訊協(xié)議。提供總有功功率、總無(wú)功功率電磁能量計(jì)量校驗(yàn)，2路電磁能量單脈沖輸出功能和RS485數(shù)據(jù)接口顯示電磁能量數(shù)據(jù)信息和遠(yuǎn)程水表。儀表板上的3排12個(gè)LED完成有功功率電磁能（消化吸收）、無(wú)功功率電磁能（有理）一次側(cè)數(shù)據(jù)信息、集電結(jié)引出的光耦繼電器的單脈沖電磁能（電阻數(shù)據(jù)信號(hào)）完成有功電磁能（消化吸收）和無(wú)功電磁能（有理）遠(yuǎn)程水表，選用遙控電腦終端、PLC、DI電源開關(guān)采集功能采集儀表盤單脈沖數(shù)完成電磁能量累積測(cè)量驗(yàn)證。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，根據(jù)使用Modbus協(xié)議編譯上位機(jī)軟件與智能電表的數(shù)據(jù)信息交互，可以完成遠(yuǎn)程抄表和校準(zhǔn)。