地區電網技術經濟分析RPA程序的設計與實現

劉 詩，崔海濤，李煥奇

(國網吉林供電公司，吉林 吉林 132011)

1 概述

目前地區電網調度工作中的信息化壁壘過于嚴重，各應用系統之間的數據沒有打通，很難將數據進行硬連接整合。機器人流程自動化(robotic process automation，RPA)作為數字化轉型的1個連接器[1]，可以實現非侵入式,在不更改系統的前提下模擬人的操作，將不同系統的數據進行提取與整合，把多個系統連接起來。以UiBot為代表的RPA開發軟件適用于規則和邏輯非常明確的日常重復性工作[2]。地區電網調度在對電網進行技術經濟分析工作中，需要從多個不同廠家開發的獨立應用系統中提取數據，然后將這些數據錄入WPS表格中進行計算得出結論。這種情況用RPA軟件代替人工操作能非常容易進行跨系統數據集成[3]，即不需要修改應用系統程序，無需各系統間提供硬連接的數據接口，只需模擬人的操作[4]，用軟連接的方式通過界面元素抓取和自動化操作就能實現無接口的數據獲取和寫入[5]。

本程序是在Win7操作系統下，用UiBot5.3模塊化操控FTP、IE、Chrome瀏覽器和WPS2019表格等應用軟件，自動獲取能量管理系統(energy management system，EMS)、電能量采集系統(以下簡稱電采)、用戶用電信息采集系統(以下簡稱用采)等應用系統的數據后，通過鏈接或寫入等方式進行有效融合和計算，并運用多種形式的數據可視化圖表，實現了對地區電網調度運行中多個技術經濟指標數據的自動分析與評價。

2 程序的整體結構設計

地區電網技術經濟分析RPA程序的整體結構如圖1所示。整個程序由設置與控制模塊控制下的數據采集模塊、數據格式化模塊和數據融合與計算模塊等構成，在電腦上分為2個文件夾存放。1個是程序文件夾，用于存放UiBot的flow、task和came格式的程序代碼、res資源子文件夾和extend擴展插件子文件夾；另1個是數據文件夾，用于存放WPS表格格式的各原始數據、格式化數據和數據融合與計算模板文件，其中config.cfg設置文件和原始數據文件存于data數據子文件夾，格式化數據和數據融合與計算模板文件存于work工作子文件夾。

圖1 地區電網技術經濟分析RPA程序結構

a.設置與控制模塊

設置與控制模塊由1個名為config.cfg的文本文件和1個自定義對話框構成，config.cfg文件里面存放1個數據字典，用于存儲采集模塊所抓取數據的各個系統網站的鏈接地址、FTP地址，用戶名、密碼以及生成結果文件的存儲位置與程序每日定時啟動時間及手動自動選擇等設置內容，各項設置內容以鍵值對的形式存于數據字典中，被保存于設置文件里；自定義對話框用于人機交互錄入、修改和查看具體配置內容，兩者之間通過文本框和多選框相關聯，從而方便用戶自由設置與查看。

設置與控制模塊用于控制整個系統的數據流走向及諸多設置內容，有權限的用戶可以通過對話框界面自由修改，當在自定義對話框中修改了某項內容，就可以保存到設置文件中，從而實現設置文件和自定義對話框之間的人機交互。程序默認為手動啟動運行，當定時自動運行復選框被選中后，則程序運行后一直處于待命中，直到整定時間一到，才正式啟動運行。

b.數據采集模塊

數據采集模塊由EMS數據抓取、用采數據抓取、地調電采數據抓取和省調電采數據抓取4個子模塊構成,主要完成EMS、電采、用采系統數據抓取任務。各自由1個UiBot模塊化程序構成，通過RPA程序模擬人工瀏覽WEB的形式全自動下載事先在上述4個系統服務器中定義好的原始數據格式，然后保存到本地data文件夾中。

設置與控制模塊控制其手動或定時自動執行抓取數據的任務,通過非侵入式操作能夠自動獲取各自應用系統的原始數據，并具備自我判斷功能，若數據沒有抓取成功，程序經稍加延時后重復運行，直到數據抓取成功或達到預定的抓取次數。

c.數據格式化模塊

數據格式化模塊鏈接數據采集模塊和數據融合與計算模塊。數據格式化模塊是由與數據采集模塊一一對應的4個WPS表工作簿構成，每個工作簿均有輸入和輸出2個工作表，輸入工作表與原始數據格式完全相同，輸出工作表與數據融合與計算模塊中與其對應的子模塊格式完全相同。輸入和輸出工作表之間通過相應的計算公式和函數鏈接，這就保證了只要將原始數據寫入數據格式化模塊的輸入工作表，那么輸出工作表就會產生數據融合與計算模塊所需要的固定格式數據。

在設置與控制模塊控制下，程序先將原始數據表中的數據區域讀入數組，再將該數組寫入數據格式化模塊的輸入工作表中，可實現數據的去鏈接傳遞。輸出工作表與數據融合與計算模塊對應系統的輸入數據表格式完全一致，且一一鏈接同步更新。

d.數據融合與計算模塊

數據融合與計算模塊由1個WPS表工作簿模板文件和1個報表自動生成程序構成。WPS表工作簿模板文件包括電量數據工作表和功率數據工作表以及由此計算和衍生而出的各采集點電量、各元件負載率、功率因數、各母線平衡率、各主變壓器變損、各線路線損、電網分區分層損失統計、峰谷差、負荷率等工作表。各表之間的數據及分析結果均由函數和公式引用電量數據工作表和功率數據工作表而來，只要電量數據工作表和功率數據工作表中的數據被更新，則整個數據融合與計算過程自動完成，這時只要把模板文件復制成文件名標有具體日期的最終結果文件，再把結果文件中電量數據工作表和功率數據工作表中與各格式化文件之間的數據引用和鏈接替換成數值，就可以得到獨立的結果文件。報表自動生成程序用UiBot編制實現上述功能代碼，通過軟件自動化指令，先讀取含有數據引用和鏈接的區域到數組，再將該數組寫回到原區域，可實現將數據引用和鏈接替換成數值的效果。

圖2 變電站主變壓器負載率可視化圖

e.數據可視化圖表制作

因為變電站配置2臺主變壓器，所以用兩極旋風圖來可視化負載率。利用REPT函數根據指定次數重復顯示文本的功能，通過多次重復顯示字符“|”來形成形狀的不同長度對單元格進行填充，最后使用Haettenschweiler字體將符號變成條形圖，效果如圖2所示。為方便分析，首先將電量、負載率等數據用LARGE函數排序，再用INDEX函數索引相關站名或設備名稱，然后利用上述方法生成各輸電線路和主變壓器等設備的各種運行數據的可視化圖表。

3 結語

地區電網技術經濟分析RPA程序的開發應用[6]，實現了原有各應用系統之間數據的自動遷移與融合，程序可定時自動生成調度需要統計的全部電網技術經濟指標、當日及月累計數據報表，使得調度數據統計分析工作由原來的每次10多個小時縮短為3 min[7]。該系統能自動對線路、主變壓器等元件負載率、損耗率、功率因數等各種指標進行計算與排序，同時生成可視化圖表，迅速為應用人員從多角度提供生動形象的對比圖表，從而快速得出對電網運行分析與評價的結論。該 RPA程序不但可代替人工執行電腦上批量繁瑣重復的操作[8-9]，跨系統搜集電網技術經濟原始數據，還能有效避免人為失誤，提高工作效率和數據精度[10]，實現調度技術經濟數據統計分析工作由每月1次改為每日1次，為電網調度對系統細化分析和隨時分析提供有力的技術支撐。