基于Java 運(yùn)行的電力調(diào)度信息可視化通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)

張翼，許鴻飛，段寒碩，佟昆睿

（國網(wǎng)冀北電力有限公司信息通信分公司，北京 100053）

電力調(diào)度是一種有效的電網(wǎng)管理手段，既能保證用電設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行，也能實(shí)現(xiàn)對應(yīng)用電子的有序規(guī)劃與分配。常規(guī)電力調(diào)度處理需要依據(jù)由信息采集設(shè)備反饋回來的數(shù)據(jù)信息，可在結(jié)合實(shí)際電網(wǎng)執(zhí)行參數(shù)（負(fù)荷、頻率、電流、電壓等）的同時(shí)，確定各項(xiàng)生產(chǎn)工作的進(jìn)行有效性，從而實(shí)現(xiàn)對電網(wǎng)安全運(yùn)行狀態(tài)的直接判斷[1-2]。但隨著電網(wǎng)數(shù)據(jù)通信時(shí)間的延長，電力調(diào)度信息的平均質(zhì)控效果不斷下降，進(jìn)而導(dǎo)致電網(wǎng)通信管理的可視化能力始終低于理想化水平標(biāo)準(zhǔn)。

為解決上述情況，傳統(tǒng)互聯(lián)型電力調(diào)度通信系統(tǒng)在LZW 算法的支持下，規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)IP 用戶間的信息傳輸關(guān)系，再借助既定硬件傳感設(shè)備，實(shí)現(xiàn)電力信息間調(diào)度負(fù)載的平衡。但此方法很難在低應(yīng)用損耗的情況下，穩(wěn)定提升電力調(diào)度數(shù)據(jù)的RPI 質(zhì)控系數(shù)。針對此問題，設(shè)計(jì)了基于Java 運(yùn)行的電力調(diào)度信息可視化通信系統(tǒng)，在按需連接基礎(chǔ)通信平臺、調(diào)度控?fù)p模塊等硬件設(shè)備結(jié)構(gòu)的同時(shí)，篩選與質(zhì)控指標(biāo)相關(guān)的因子參量，完成新型通信系統(tǒng)軟、硬件執(zhí)行環(huán)境的搭建。

1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

1.1 電力調(diào)度信息化通信平臺

電力調(diào)度信息化通信平臺由Java主體、Python 語言開發(fā)主體兩部分共同組成。其中，Java 平臺同時(shí)包含電力調(diào)度信息的通信端口和通信主機(jī)，可在核心調(diào)度網(wǎng)絡(luò)的協(xié)調(diào)下，將待傳輸信息數(shù)據(jù)反饋至服務(wù)器主機(jī)中，以保證后續(xù)可視化通信管理的順利實(shí)施[3-4]。Python 語言開發(fā)平臺與各級用戶主體直接相連，可按照電力調(diào)度信息的分類執(zhí)行需求，建立必要的陣列組織，一方面可直接降低系統(tǒng)內(nèi)部的信息傳輸損耗，另一方面也可避免建立不必要的數(shù)據(jù)通信連接請求[5]。電力調(diào)度信息化通信平臺結(jié)構(gòu)如圖1所示。

1.2 電力調(diào)度控?fù)p模塊

圖1 電力調(diào)度信息化通信平臺結(jié)構(gòu)圖

調(diào)度控?fù)p模塊是信息化通信平臺的下級負(fù)載設(shè)備，從結(jié)構(gòu)化角度來看，始終保持完整的網(wǎng)絡(luò)傳輸模型。通信控?fù)p主機(jī)在整個控?fù)p模塊中占據(jù)上機(jī)位傳輸結(jié)構(gòu)，可借助Java 運(yùn)行導(dǎo)線，建立與信息化通信平臺間的物理連接，從而實(shí)現(xiàn)對電力調(diào)度數(shù)據(jù)的獲取與調(diào)用。電力控制器與上機(jī)位主機(jī)相連，可在不占用原始信息傳輸IP 的情況下，直接完成電力數(shù)據(jù)信息的調(diào)度與應(yīng)用處理[6-7]。待傳輸信息借助分級調(diào)度總線接入可視化通信系統(tǒng)內(nèi)部，與其他數(shù)據(jù)信息相比，這一部分應(yīng)用參量同時(shí)具備上行、下行兩類傳輸識別能力，能夠完全滿足電力控制器與電力數(shù)據(jù)信息層對于信息數(shù)據(jù)的通信管理需求。電力調(diào)度控?fù)p模塊構(gòu)成如圖2 所示。

圖2 電力調(diào)度控?fù)p模塊結(jié)構(gòu)圖

1.3 可視化管理模塊

系統(tǒng)可視化管理模塊中同時(shí)包含電力信息、操縱應(yīng)用兩類結(jié)構(gòu)化執(zhí)行主機(jī)，可根據(jù)電力調(diào)度控?fù)p模塊中數(shù)據(jù)信息的實(shí)際傳輸需求，更改模塊內(nèi)部電力調(diào)度節(jié)點(diǎn)的傳輸連接行為。可視化管理操縱主機(jī)直接監(jiān)控系統(tǒng)管理平臺，在完整可視化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的支持下，可將所有電力調(diào)度信息完全反饋至Java 運(yùn)行主機(jī)中，從而減少系統(tǒng)內(nèi)部的IWE 電力損耗總量[8-9]。驅(qū)動中心、傳輸控制中心同時(shí)處于可視化管理模塊中部，可在遵循電力信息主機(jī)輸出指令的基礎(chǔ)上，更改相鄰傳輸節(jié)點(diǎn)間的信息調(diào)度關(guān)系。可視化管理模塊如圖3 所示。

圖3 可視化管理模塊結(jié)構(gòu)圖

2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

2.1 網(wǎng)絡(luò)IP及配置用戶部署

網(wǎng)絡(luò)IP 及配置用戶部署是電力調(diào)度信息可視化通信系統(tǒng)軟件應(yīng)用環(huán)境搭建的重要處理步驟，可按照J(rèn)ava 平臺內(nèi)Python 語言的實(shí)際開發(fā)需求，建立電力調(diào)度控?fù)p模塊與可視化管理模塊間的應(yīng)用連接，從而實(shí)現(xiàn)對電網(wǎng)數(shù)據(jù)信息的可視化管理與維護(hù)[10-11]。通常情況下，電力調(diào)度網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的IP 主機(jī)不具備獨(dú)立配置部署的能力，而在Java 運(yùn)行政策的支持下，Python 語言對所有用戶節(jié)點(diǎn)進(jìn)行統(tǒng)一編碼，再借助通信數(shù)據(jù)的輸入、輸出信道，將這些信息化參量傳輸至系統(tǒng)既定物理位置，以保證后續(xù)可視化應(yīng)用指令的順利執(zhí)行[12-13]。具體網(wǎng)絡(luò)IP 及配置用戶部署原理如圖4 所示。

圖4 網(wǎng)絡(luò)IP及配置用戶部署原理

2.2 質(zhì)控指標(biāo)因子篩選

質(zhì)控指標(biāo)因子是與電力調(diào)度信息直接相關(guān)的可視化通信處置數(shù)據(jù)，在Java 運(yùn)行環(huán)境中具備較強(qiáng)的傳輸負(fù)載能力，作為WebGL 技術(shù)理論的必要組成環(huán)節(jié)，受到數(shù)據(jù)調(diào)度時(shí)間、信息通信權(quán)限兩項(xiàng)物理量的直接影響[14-15]。電力調(diào)度時(shí)間常表示為t，是信息可視化通信系統(tǒng)中唯一的穩(wěn)定性物理變量，在整個數(shù)據(jù)傳輸周期內(nèi)，始終對質(zhì)控指標(biāo)的因子篩選結(jié)果起到正向促進(jìn)作用。信息通信權(quán)限常表示為f，可按照系統(tǒng)內(nèi)可視化通信節(jié)點(diǎn)所處的實(shí)時(shí)位置，選擇性拉近或疏遠(yuǎn)待傳輸信息間的實(shí)值距離，直至得到最為準(zhǔn)確的質(zhì)控指標(biāo)因子篩選結(jié)果。聯(lián)立上述物理量，可將可視化通信系統(tǒng)中的質(zhì)控指標(biāo)因子篩選結(jié)果表示為：

2.3 質(zhì)控因子可視化分析

質(zhì)控因子可視化分析是基于Java 運(yùn)行電力調(diào)度信息可視化通信系統(tǒng)搭建的末尾設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，可在質(zhì)控指標(biāo)因子篩選參量的支持下，確定系統(tǒng)在單位時(shí)間內(nèi)所具備的最大數(shù)據(jù)傳輸量條件[16-23]。在WebGL技術(shù)理論的作用下，質(zhì)控因子可視化分析結(jié)果同時(shí)受到電網(wǎng)調(diào)度系數(shù)、信息傳輸參量兩項(xiàng)物理指標(biāo)的影響。其中，電網(wǎng)調(diào)度系數(shù)也稱電力通信調(diào)頻系數(shù)，常表示為d′，在系統(tǒng)通信執(zhí)行周期內(nèi)，該項(xiàng)物理量具備較強(qiáng)的應(yīng)用穩(wěn)定性，不隨外界物理量的改變而發(fā)生變化。信息傳輸參量也稱可視化通信應(yīng)用參量，常表示為，與電網(wǎng)調(diào)度系數(shù)d′相比，該項(xiàng)物理量對質(zhì)控因子可視化分析結(jié)果的物理作用能力始終保持為負(fù)。聯(lián)立公式（1），可將系統(tǒng)質(zhì)控因子可視化分析結(jié)構(gòu)表示為：

式中，s代表可視化通信系統(tǒng)中電力調(diào)度信息的最低級質(zhì)控處理權(quán)限，L代表電力數(shù)據(jù)的可視化調(diào)度等級，j代表與通信數(shù)據(jù)傳輸相關(guān)的信息標(biāo)準(zhǔn)化處置參量，j′代表參量j的補(bǔ)充說明條件。至此，實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)軟、硬件執(zhí)行結(jié)構(gòu)的搭建，在Java 運(yùn)行理論的支持下，完成電力調(diào)度信息的可視化通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

3 系統(tǒng)應(yīng)用能力檢測

為驗(yàn)證基于Java 運(yùn)行電力調(diào)度信息可視化通信系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值，設(shè)計(jì)如下對比實(shí)驗(yàn)。選取一電子輸出元件作為實(shí)驗(yàn)對象，分別將搭載實(shí)驗(yàn)組系統(tǒng)、對照組系統(tǒng)的通信主機(jī)與電力調(diào)度設(shè)備相連，其中實(shí)驗(yàn)組系統(tǒng)為新型信息可視化通信系統(tǒng)，對照組系統(tǒng)為傳統(tǒng)互聯(lián)型調(diào)度通信系統(tǒng)。在電子輸出水平趨于穩(wěn)定后，首先閉合實(shí)驗(yàn)組控制開關(guān)、斷開對照組控制開關(guān)，分別記錄不同情況下IWE 指標(biāo)、RPI 指標(biāo)的實(shí)際數(shù)值水平；再斷開實(shí)驗(yàn)組控制開關(guān)、閉合對照組控制開關(guān)，分別記錄不同情況下IWE 指標(biāo)、RPI 指標(biāo)的實(shí)際數(shù)值水平；對比各項(xiàng)數(shù)據(jù)參數(shù)的實(shí)際變動趨勢。已知IWE 指標(biāo)代表電力通信系統(tǒng)的應(yīng)用損耗能力，RPI 指標(biāo)代表電力調(diào)度信息的數(shù)據(jù)質(zhì)控效果，通常情況下，IWE 指標(biāo)越小，RPI 指標(biāo)越大，代表電網(wǎng)通信管理的可視化水平越高，反之則越低。

以50 min 作為既定檢測時(shí)長，分別記錄在該段時(shí)間內(nèi)，實(shí)驗(yàn)組、對照組IWE 指標(biāo)的實(shí)際變化情況。

表1 IWE指標(biāo)對比表

分析表1 可知，在理想狀態(tài)下，電力通信系統(tǒng)IWE 指標(biāo)數(shù)值始終保持穩(wěn)定，初始值、結(jié)束值間無明顯差異；實(shí)驗(yàn)組電力通信系統(tǒng)IWE 指標(biāo)則保持相對穩(wěn)定的波動狀態(tài)，全局最大值達(dá)到0.37，最小值達(dá)到0.33，二者間差值水平為0.04；對照組電力通信系統(tǒng)IWE 指標(biāo)的變化趨勢基本與實(shí)驗(yàn)組相同，但全局最大值達(dá)到1.79，最小值達(dá)到1.76，均高于實(shí)驗(yàn)組數(shù)值水平。綜上可知，應(yīng)用基于Java 運(yùn)行電力調(diào)度信息可視化通信系統(tǒng)，確實(shí)可達(dá)到大幅降低IWE 指標(biāo)的數(shù)值水平，達(dá)到控制電力通信系統(tǒng)應(yīng)用損耗能力的目的。

圖5 反映了實(shí)驗(yàn)組、對照組RPI 指標(biāo)的具體變化情況。

圖5 RPI指標(biāo)對比圖

圖5 反映了3 次不同的數(shù)據(jù)記錄結(jié)果，分析圖5可知，實(shí)驗(yàn)組RPI 指標(biāo)的平均水平相對較高，3 次記錄最大值達(dá)到0.60；對照組RPI 指標(biāo)的平均水平相對較低，3 次記錄最大值僅達(dá)到0.41；理想狀態(tài)下的RPI 指標(biāo)則始終保持穩(wěn)定，與實(shí)驗(yàn)組相比，下降了0.15，對照組相比，上升了0.46。綜上可知，應(yīng)用基于Java 運(yùn)行電力調(diào)度信息可視化通信系統(tǒng)，可達(dá)到增大RPI 指標(biāo)的目的，實(shí)現(xiàn)對電力通信系統(tǒng)應(yīng)用損耗能量的精準(zhǔn)控制。

4 結(jié)束語

在Java 運(yùn)行原理的支持下，電力調(diào)度信息可視化通信系統(tǒng)聯(lián)合Python 開發(fā)語言，規(guī)定控?fù)p模塊內(nèi)電網(wǎng)數(shù)據(jù)的上限消耗條件，再通過篩選質(zhì)控指標(biāo)因子的方式，完成對質(zhì)控因子的可視化分析。從實(shí)用性角度來看，IWE 指標(biāo)的上升帶動RPI 指標(biāo)的下降，不僅實(shí)現(xiàn)了對電力調(diào)度信息通信數(shù)據(jù)質(zhì)控能力的精準(zhǔn)控制，也解決了電網(wǎng)通信管理體系內(nèi)可視化執(zhí)行水平低的問題。