基于云計算技術的電力信息化建設研究

內蒙古電力（集團）有限責任公司內蒙古超高壓供電分公司 李立志

在新時期背景下，電力企業的信息化遇到了全新的問題、挑戰以及機遇，信息化時代實現了對電力信息化建設的推進，對電力企業的業務響應速度、管控集中程度及服務質量等都提出了更高的要求。相關領域研究人員對其開展了深入的探究，并針對電力信息化建設提出了多種方案，但目前由于這一建設仍然處于初期階段，大部分方案只處于理論階段，少部分已實施的方案在實際應用中也出現了諸多問題，如無法實現對海量大數據采集、存儲和分析；建設速度慢；數據處理能力低、無法體現數據利用價值等。

云計算技術是近幾年得到廣泛應用的技術，在虛擬化和面向服務架構的基礎上，逐漸演變而成。通過云計算技術的應用能夠為計算資源和底層架構構建橋梁，以此方便用戶對資源共享和部署。為提高電力企業對信息處理的能力，進而促進各類資源利用率的提升，本文在引入云計算技術的基礎上開展對電力信息化建設的相關研究。

1 基于云計算技術的電力信息化建設

1.1 電力信息數據采集與處理

為實現對電力的信息化建設，首先需將電力信息數據作為基礎與核心，針對電力企業運行過程中各類數據進行采集。其中，最重要的電力信息數據為底層控制設備在運行過程中產生的數據，針對這一部分數據通過統一的時標、描述、量綱等處理，在數據庫中完成對各類數據的存儲，并以此實現對電力運行生命周期過程的描述[1]。為體現電力信息數據采集的實時性，針對DCS和PLC當中的數據進行采集，并采用與電力企業一致的編碼方式實現對其標簽定義，考慮到電力信息數據產生的時效性，將采集的間隔時間設定為小于1s。為了降低電力信息化建設的負擔，針對各類數據進行壓縮存儲，并根據電力企業運行發展需要，對各個數據標簽的采集頻率、數據精度以及安全等級等進行設置。

對于歷史電力信息數據的存儲，其容量應超過電力設備一個完整的維護周期，并針對歷史信息數據可定期或不定期利用光盤或磁帶完成對其備份。在對壓縮的電力信息數據進行獲取時，需首先完成對其恢復，從得到壓縮信息數據提取指令開始，經過解壓縮—數據傳輸—數據輸出等一系列操作完成對壓縮數據的獲取，這一過程通常不會超過2s。為確保電力信息數據采集以及處理的利用價值，還應當對其正確性進行判斷，并引入信號處理技術、分析冗余技術等對其進行正確性判斷，并給出明確的狀態標志，實現對電力信息數據的采集與處理。

1.2 基于云計算的電力應用資源調度

在引入云計算技術后，針對電力企業中各類應用資源進行調度能夠進一步提高電力企業的運行效率。將實現對各類電力應用資源分配的模塊作為云存儲環境當中的節點，利用各個節點的信息素對其應用資源衡量，信息素的計算公式為：τ=mp/(m0p0)×100%。式中，τ表示為云存儲環境當中的應用資源分配節點的信息數；m表示為云環境中的CPU個數；p表示為CPU處理能力（MPIS）；m0表示為云環境中最大CPU個數；p0表示為最大CPU處理能力（MPIS）。

根據公式實現對云環境中各個分配節點應用資源的衡量，并在實際運行前為各個參數設定閾值，規定若實際數值超出閾值，則統一按照閾值參數進行計算[2]。利用上述公式可實現對各個分配節點是否為有效節點的判斷，以此通過云計算的方式發現電力企業各個運行模塊中的可用節點。為每一個可用云節點分配相應的應用資源調度任務，當任務在某一時刻運行成功或失敗都需要給出相應的反饋，同時在失敗時需要將該任務調離，以此減輕電力運行負擔。同時，為確保各個節點在進行應用資源調度時始終保持負載平衡，需結合云計算公式實現對信息素的濃度增加：τ'=(1+λ)[τ(t)+λτ(t)]，式中，τ'表示為節點信息素濃度增加量；λ表示為調節因子；t表示為調度時刻。

再引入結合云計算思路，針對完成應用資源調度分配的節點，可獎勵其信息素濃度增加；針對未完成應用資源調度分配的節點予以懲罰，以此實現調度質量節點選擇，提高應用資源的分配效率。在上述論述基礎上，應用云計算技術將電力企業各項業務數據轉移到公共云當中，以此能夠進一步提高數據處理的隱私和安全。一旦將各類業務數據和資源調度數據送入到云環境當中，則電力企業內部也不會完全確定數據物理地址，進一步提高電力企業數據信息的安全性。

1.3 電力基礎設施運行狀態監測

為實現對電力企業中各類電力設備運行情況的實時監測，確保能夠在第一時間發現電力設備的運行故障問題，在實現電力信息化建設時還應針對電力基礎設施運行狀態監測進行設計[3]。將這一模塊劃分為電力基礎設施運行過程監視、運行參數記錄、實時趨勢顯示以及歷史趨勢顯示共四個組成部分。

通過過程監視實現對電力企業內部所有電力基礎設施運行情況以及狀態的監視，同時將各類監視過程中產生的數據輸入到上位機當中，自動生成趨勢圖、棒狀圖等，以此能夠實現對電力基礎設施運行狀態更直觀地觀察。同時，在監視過程中，對設施運行參數、各個電力機組設備的運行效率等數據劃分相應的技術指標，根據各項指標完成對運行狀態的標準化判斷[4]。針對運行參數的記錄通常包含報警信號、狀態參量等數據信息，當電力基礎設施在運行過程中出現故障問題時，通過對報警指令進行分組并進行優先處理，可在第一時間對需要維修或更換的基礎設施進行管理。

將設施運行狀態參數等通過實時變化趨勢圖的方式繪制[5]，并在各個重要節點上標明具體參數，以此能夠實現對基礎設施運行狀態實時變化趨勢的顯示。為了確保顯示內容滿足電力基礎設施運行管理需要，顯示畫面當中需要定義最少4條實時趨勢變化曲線，同時根據不同狀態可由用戶自定義組態，在圖像上用戶也可對坐標、顏色、線性等進行隨意配置，以此方便對電力基礎設施的管理。將電力基礎設施歷史運行數據進行獲取，并根據數據點ID號、中文標簽等對所需內容查詢，以此實現對歷史數據變化趨勢的調用，將歷史數據變化趨勢回放內容與當前實時變化的電力基礎設施運行狀態變化趨勢曲線對比，可實現對運行狀態的高精度監測。

1.4 電力運行統計與信息化管理

根據上述論述實現對電力企業中各類應用資源的調度以及對電力基礎設施運行狀態的實時監測后，將這一過程中產生的各類數據信息進行統一，并對其進行信息化管理。為方便統計，可通過生成日報表、月報表、季度報表等方式，按照不同周期將電力運行數據信息存儲。在各類報表當中，可以選擇當前數值，也可選擇統計值，或在某一特定時間段中的計算數值。在信息化管理時，可結合云計算技術將運行指標變為量化考核指標，針對各類電力運行參數進行考核。對于電力企業而言，主要統計和考核的內容包括峰、谷和平時的電量。

運行日志也是信息化管理中的重要組成部分，在對運行日志管理時，應從實時或歷史數據庫中獲取所需信息數據，并按照規定格式將其填寫在日志當中完成記錄。為方便管理，日志的記錄除了采用自動采集數據的方式外，還可通過手動輸入完成。在管理時，根據得到的統計參數可對電力運行性能以及耗差情況進行實時分析。可通過建立典型運行工況模型的方式，將其作為依據與實時趨勢統計結果比較，并實現對運行方案以及經濟性的評價。為了實現對電力運行負荷的優化，需要在確保電力基礎設備安全運行和滿足負荷的前提條件下，通過綜合分析的方式實現對負荷的二次分配，以此能夠在最大限度上降低電力基礎設施的運行負擔，從而提升電力企業整體運行質量，達到信息化建設的最終目的。

2 對比分析

為驗證新的建設思路在實際應用中是否能夠實現對電力企業的信息化建設，將本文建設方案設置為實驗組，將未引入本文建設方案的傳統電力企業運行管理模式作為對照組。通過對比實驗組與對照組電力數據的傳輸速率以及數據的利用價值實現對本文建設方案可行性的驗證。選擇以某電力企業作為實驗依托，將從該電力企業Gephi當中采集到的電力運行數據作為實驗對象，從數據集當中隨機抽取1000個數據作為實驗樣本數據，完成下述實驗。

2.1 電力數據傳輸速率比較

在電力企業調度過程中，針對1000個數據的調度傳輸速率按照如下公式完成計算：V=(Wδ/t)log2N，式中，V表示為電力數據調度傳輸速率；W表示為電力數據在調度過程中的傳輸量；δ表示為在電力企業當中數據的傳輸波特率；t表示為電力數據傳輸耗時；N表示為電力數據在傳輸過程中的有效離散值。根據公式完成對實驗組和對照組數據傳輸速率的計算，并將不同傳輸通道中的數據傳輸速率記錄如表1。

表1 實驗組與對照組電力數據傳輸速率比較表

從表1中記錄的數據可看出，實驗組的電力數據傳輸速率明顯高于對照組，因此通過上述實驗初步證明，本文提出的基于云計算的建設方案在實際應用中可有效提高電力企業電力數據的傳輸速率，進一步體現電力企業的運行時效性。

2.2 電力信息數據利用價值

為進一步驗證電力信息數據的利用價值，針對實驗組和對照組電力企業在運行過程中各類信息數據的利用率進行對比。在電力企業運行過程中其包含的業務主要可分為電力設備運行管理、電力基礎設施建設、電力技術裝備、電力信息查詢等。由5名用戶模擬完成各項業務，并針對上述提取到的1000個數據在各個業務類型中的利用率進行計算，其公式為：，式中，表示為電力信息數據利用率；表示為在各個業務類型中實際使用的數據量，n的取值根據電力企業中業務類型數量決定；表示為數據總量。根據公式計算得出實驗組和對照組電力信息數據的利用率，并將結果記錄如圖1所示。

圖1 實驗組與對照組電力信息數據利用率比較圖

從圖1中繪制的兩條曲線可以看出，實驗組的電力信息數據的利用率均超過95%，而對照組電力信息數據的利用率均在85%上下。因此，通過上述實驗結果進一步證明，實驗組的電力信息數據利用率更高、數據的利用價值更高。綜合上述兩組實驗結果得出，本文基于云計算的建設方案在實施后可以有效提高電力企業運行過程中電力信息數據的傳輸效率，并提升各類信息資源的利用價值，對于電力企業未來在信息化時代中發展而言能夠提供更優質的技術支撐條件。

3 結語

針對當前信息化時代對電力企業運行和發展提出的要求，本文在引入云計算技術的基礎上，提出了一種全新的信息化建設思路，并通過實驗的方式驗證了該建設方案的可行性。在今后的研究當中，為了進一步體現電力企業的智能化和信息化發展特點，還將引入更多現代技術手段，并針對電力企業運行過程中所需的集中監控、分點操作和調度等進行詳細研究。同時未來云計算技術在應用中也將不斷得到完善和創新，對于實現電力企業在新形勢下的智慧管理有著更加重要的現實意義。