電力系統(tǒng)自動化中智能技術(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)中計算機(jī)信息技術(shù)的使用效率，還使電力系統(tǒng)自動化的應(yīng)用更加準(zhǔn)確和規(guī)范[1]。智能技術(shù)是電力系統(tǒng)自動控制的關(guān)鍵技術(shù)之一，對整個電力系統(tǒng)起著重要的推動作用。

智能技術(shù)的使用可以對原有的電力自動化系統(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)自動化水平[2]。同時，智能技術(shù)也應(yīng)該不斷地與時俱進(jìn)，即時發(fā)現(xiàn)并改進(jìn)存在的問題，可以促進(jìn)電力行業(yè)的長遠(yuǎn)發(fā)展和進(jìn)步。

1 電力系統(tǒng)自動化與智能技術(shù)概述

1.1 電力系統(tǒng)自動化

電力系統(tǒng)自動化，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化設(shè)備，以此來滿足生產(chǎn)和生活的需要[3]。電力系統(tǒng)自動化的目的是在電力行業(yè)逐步實(shí)現(xiàn)自動化、智能化以及系統(tǒng)化的變化趨勢。

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)通過自身的傳感系統(tǒng)可以獲取外部環(huán)境的信息，通過設(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)狀及存在問題

2.1 電力系統(tǒng)自動化技術(shù)現(xiàn)狀

目前，中國的電力系統(tǒng)正逐步實(shí)現(xiàn)自動化，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)已被智能化和簡化，并利用現(xiàn)代控制理論來控制電力系統(tǒng)的自動化技術(shù)[6]。電力系統(tǒng)自動化技術(shù)的控制主要硬件設(shè)備包括中央計算機(jī)、電子元器件和遠(yuǎn)程信息通信設(shè)施等。在中央計算機(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)、各部門的電力系統(tǒng)。

我國電力系統(tǒng)的自動化正在朝著操作人員的專業(yè)化、電力系統(tǒng)操作簡單化方向發(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，智能技術(shù)在電力系統(tǒng)自動化中的應(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)、專家控制技術(shù)、最優(yōu)線性控制技術(shù)、集成智能技術(shù)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等[8]。

2.3 智能營銷技術(shù)發(fā)展及存在問題

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

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

目前營銷系統(tǒng)在架構(gòu)及性能上難以實(shí)現(xiàn) “抄、核、收”全流程自動化。主要存在以下問題[10]。

(1) 架構(gòu)穩(wěn)定性差，在計量等系統(tǒng)海量數(shù)據(jù)(3400萬用戶表碼數(shù)據(jù))交互時，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，難以在要求時間內(nèi)完成海量數(shù)據(jù)計算(4小時完成3400萬用戶抄表初始化)。

(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，需要人工干預(yù)，自動化水平較低。

(4) 系統(tǒng)無法監(jiān)控業(yè)務(wù)流轉(zhuǎn)，用戶體驗(yàn)較差。

3 營銷“抄、核、收” 全流程自動化技術(shù)設(shè)計

針對電力營銷系統(tǒng)中存在局限性，本文以我國南方某省電力系統(tǒng)改造升級為背景，具體討論在系統(tǒng)升級和改造過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)計原則及目標(biāo)

對“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)自動在線遷移技術(shù)；系統(tǒng)跨集群跨應(yīng)用層自動發(fā)布技術(shù)；網(wǎng)絡(luò)故障智能診斷及秒級自動切換技術(shù)；數(shù)據(jù)庫表智能診斷修復(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)全流程自動化提供穩(wěn)定的平臺。

(2) 通過研究并實(shí)現(xiàn)基于異構(gòu)數(shù)據(jù)平臺高速交換技術(shù)、數(shù)據(jù)動態(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)全過程自動化，減少人力成本。

(4) 通過研究并實(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)人員隨時監(jiān)控抄表、核算、收費(fèi)、對賬業(yè)務(wù)的辦理情況，改善用戶體驗(yàn)。

3.2 系統(tǒng)框架設(shè)計

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)流程過程中出現(xiàn)的問題。本文在電力系統(tǒng)自動化基礎(chǔ)上，設(shè)計了智能系統(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)果值一個字段，但是需要查詢匹配的戶號、月份、計量點(diǎn)、資產(chǎn)編號和表碼類型等多個字段，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個表碼，傳輸大量的條件數(shù)據(jù)，每次交互均需要營銷進(jìn)行一次數(shù)據(jù)查詢，一次數(shù)據(jù)更新，合計按全省(以我國南方某省為例)3 400萬用戶每個月交互6 800萬次以上，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，容易短時內(nèi)受到海量數(shù)據(jù)沖擊導(dǎo)致營銷系統(tǒng)宕機(jī)[12-13]。

優(yōu)化系統(tǒng)架構(gòu)后，對于抄表業(yè)務(wù)的多系統(tǒng)協(xié)同方式進(jìn)行改造，改變以往通過Weblogic接口進(jìn)行直連的方式，建立數(shù)據(jù)交互緩沖庫，可以保障系統(tǒng)穩(wěn)定、避免由于短時海量數(shù)據(jù)交互導(dǎo)致系統(tǒng)性能問題以及避免由于海量數(shù)據(jù)直接沖擊營銷系統(tǒng)導(dǎo)致的性能問題[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)用層自動發(fā)布技術(shù)

營銷系統(tǒng)服務(wù)器較多，系統(tǒng)龐大，架構(gòu)復(fù)雜，通過人工發(fā)布耗時較長，容易出錯[14]。改造前通過人工登錄Weblogic控制臺進(jìn)行發(fā)布，耗時較長，改造后通過自動化發(fā)布程序，通過一臺發(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，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)布時通過Weblogic中間件分發(fā)節(jié)點(diǎn)的時間，縮短發(fā)布總時間，實(shí)現(xiàn)自動化管理發(fā)布，減少由于發(fā)布節(jié)點(diǎn)總多，人工操作差錯導(dǎo)致的問題，由原先每次發(fā)布耗時2小時縮短為每次發(fā)布0.5小時，節(jié)省重復(fù)發(fā)布的人力和時間累計1.5小時/每次[15-16]。系統(tǒng)自動化發(fā)布原理，如圖3所示。

圖3 系統(tǒng)自動發(fā)布技術(shù)原理

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

企業(yè)級營銷管理系統(tǒng)上的前后臺及相關(guān)應(yīng)用，部署在17臺應(yīng)用服務(wù)器上，而在每臺營銷服務(wù)器上，都至少有8個節(jié)點(diǎn)需要進(jìn)行管理。某個節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障時，人工難以快速定位及快速恢復(fù)。應(yīng)用節(jié)點(diǎn)自動重啟技術(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)

營銷系統(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，缺少前臺可視化展示。通過研究的技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集分析，最后及時展示出來。系統(tǒng)抄核收全過程監(jiān)控可視化監(jiān)控具體功能，如圖4所示。

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

此外，還對跨集群自動服務(wù)調(diào)度技術(shù)、數(shù)據(jù)庫表智能診斷修復(fù)技術(shù)、海量數(shù)據(jù)自動在線遷移技術(shù)、數(shù)據(jù)動態(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)平臺高速交換技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)故障智能診斷和秒級自動切換技術(shù)等關(guān)鍵內(nèi)容進(jìn)行了創(chuàng)新。

3.4 系統(tǒng)解決的問題

(1) 解決原有系統(tǒng)穩(wěn)定性差，會因在短時內(nèi)受計量等系統(tǒng)海量數(shù)據(jù)(34百萬用戶表碼數(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題。

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

(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，需要人工干預(yù)，自動化水平較低的問題。

(4) 解決系統(tǒng)無法監(jiān)控業(yè)務(wù)流轉(zhuǎn)，用戶體驗(yàn)較差的問題。

4 系統(tǒng)運(yùn)用優(yōu)勢及取得的社會效益

4.1 系統(tǒng)優(yōu)勢

(1) 通過研究并實(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)自動在線遷移技術(shù);故障應(yīng)用節(jié)點(diǎn)自動重啟技術(shù);系統(tǒng)跨集群跨應(yīng)用層自動發(fā)布技術(shù);網(wǎng)絡(luò)故障智能診斷及秒級自動切換技術(shù)、數(shù)據(jù)庫表智能診斷修復(fù)技術(shù)等，為抄核收業(yè)務(wù)全流程自動化提供了穩(wěn)定的平臺。

(2) 通過研究并實(shí)現(xiàn)基于異構(gòu)數(shù)據(jù)平臺高速交換技術(shù)、數(shù)據(jù)動態(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)計信息技術(shù)極大提升系統(tǒng)效率。

(3) 通過研究并實(shí)現(xiàn)基于JAVA跨集群自動服務(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)全過程自動化，減少了人力成本。

(4) 通過研究并實(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)隨時監(jiān)控抄表、核算、收費(fèi)、對賬業(yè)務(wù)的辦理情況，方便業(yè)務(wù)人員使用。

4.2 取得的社會效益

實(shí)現(xiàn)抄核收業(yè)務(wù)全流程自動化，可以優(yōu)化一線人力資源結(jié)構(gòu)，同時加快電費(fèi)回收速度，降低電費(fèi)回收風(fēng)險、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。同時業(yè)務(wù)效率提升支持所有用戶一月一次抄表，通過系統(tǒng)快速分析營銷業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)、電能量信息采集系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，第一時間發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)異常，找到電費(fèi)風(fēng)險，大大縮短時間，降低了電費(fèi)回收風(fēng)險，帶來時間經(jīng)濟(jì)效益[17]。

(2) 社會效益

信息中心采用先進(jìn)技術(shù)針對營銷“抄、核、收”全流程自動化進(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，確保了營銷創(chuàng)新有效落地。

“抄、核、收”全流程自動化技術(shù)有利于電網(wǎng)公司計量、抄表和結(jié)算行為規(guī)范化，減少現(xiàn)場作業(yè)與客戶服務(wù)觸點(diǎn)，大幅度降低客戶投訴風(fēng)險，及時答復(fù)客戶針對電費(fèi)相關(guān)的訴求，有效提升客戶服務(wù)質(zhì)量，為打造實(shí)時化、互動化和服務(wù)體驗(yàn)個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，對電力行業(yè)的發(fā)展起著重要的作用。本文通過對智能營銷系統(tǒng)升級改造的研究，得出以下結(jié)論。

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

(2) 傳統(tǒng)智能營銷系統(tǒng)有許多問題，對該系統(tǒng)進(jìn)行升級，需要解決系統(tǒng)穩(wěn)定性、高效性、聯(lián)動性及用戶體驗(yàn)性等問題，應(yīng)該對緩沖技術(shù)、在線遷移技術(shù)、信息自動發(fā)布技術(shù)、智能診斷和自動切換等技術(shù)進(jìn)行升級。

(3) 通過對電力系統(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。