基于營(yíng)配融合的電力智能移動(dòng)作業(yè)服務(wù)技術(shù)研究

謝邦鵬， 陳東， 秦玥， 曾斐， 吳莘揚(yáng)， 虞穎

(國(guó)網(wǎng)上海浦東供電公司， 上海 200122)

0 引言

針對(duì)電力系統(tǒng)目前存在的問(wèn)題，本研究主要分三個(gè)部分進(jìn)行分析，第一個(gè)部分為營(yíng)配融合下電力智能移動(dòng)作業(yè)服務(wù)的數(shù)據(jù)和建模，提出了統(tǒng)一的服務(wù)通信模型，分析出以營(yíng)配融合三層結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)架構(gòu)；第二個(gè)部分是電力系統(tǒng)在營(yíng)配融合下的業(yè)務(wù)模型；第三個(gè)部分是營(yíng)配融合下的業(yè)務(wù)集成模型，分析出其架構(gòu)與營(yíng)配融合下的電力智能移動(dòng)作業(yè)服務(wù)集成方式。并結(jié)合實(shí)際進(jìn)行了相關(guān)的案例分析，最后給出可行的模型與架構(gòu)。本文對(duì)于未來(lái)營(yíng)配一體化下的電力智能移動(dòng)作業(yè)服務(wù)技術(shù)相關(guān)研究具有一定的參考意義。

1 營(yíng)配融合下電力智能移動(dòng)作業(yè)服務(wù)建模與架構(gòu)

1.1 電力智能移動(dòng)作業(yè)服務(wù)建模基礎(chǔ)

本研究中營(yíng)配融合網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)有三層，包含營(yíng)配融合網(wǎng)絡(luò)信息處理層、營(yíng)配網(wǎng)絡(luò)技術(shù)支撐層和營(yíng)配網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用層。營(yíng)配網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)每一層的具體結(jié)構(gòu)包含多項(xiàng)內(nèi)容，比如營(yíng)配融合網(wǎng)絡(luò)信息處理層包括運(yùn)用自組織組網(wǎng)技術(shù)、協(xié)同信息處理技術(shù)等處理二維條碼、傳感器、多媒體等信息；營(yíng)配網(wǎng)絡(luò)技術(shù)支撐層包括互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、異構(gòu)網(wǎng)技術(shù)、移動(dòng)通信網(wǎng)技術(shù)等[1]；營(yíng)配網(wǎng)絡(luò)技術(shù)支撐和營(yíng)配網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用包括將海量存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)、智能通信網(wǎng)技術(shù)等技術(shù)應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測(cè)、工業(yè)監(jiān)控、智能交通等領(lǐng)域中[2]。這些內(nèi)容為營(yíng)配網(wǎng)絡(luò)作用的發(fā)揮提供了一定的技術(shù)支持。

營(yíng)配融合下對(duì)于電力系統(tǒng)服務(wù)技術(shù)執(zhí)行控制的要求有三點(diǎn)：電力負(fù)荷情況的控制、用戶的用電量控制分析、電力使用情況管理。

基于以上內(nèi)容，本研究給出營(yíng)配融合網(wǎng)絡(luò)下電力智能移動(dòng)數(shù)據(jù)采集和執(zhí)行控制的具體結(jié)構(gòu)圖，見(jiàn)圖1。

圖1 電力智能移動(dòng)數(shù)據(jù)采集和執(zhí)行控制的具體結(jié)構(gòu)圖

結(jié)合前文對(duì)營(yíng)配融合網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)闡述，圖1中的三個(gè)層次為營(yíng)配融合網(wǎng)絡(luò)信息處理層、營(yíng)配網(wǎng)絡(luò)技術(shù)支撐層和營(yíng)配網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用層。圖1中的電力設(shè)備層不在營(yíng)配一體化網(wǎng)絡(luò)中。營(yíng)配融合網(wǎng)絡(luò)信息處理層是整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的開(kāi)端，由各種感知與采集設(shè)備構(gòu)成，主要功能完成電力數(shù)據(jù)的收集和管理等；營(yíng)配網(wǎng)絡(luò)技術(shù)支撐層是整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的中間環(huán)節(jié)，由各種云計(jì)算平臺(tái)和網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，主要功能傳遞營(yíng)配融合網(wǎng)絡(luò)信息處理層和營(yíng)配網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用層的數(shù)據(jù)信息；營(yíng)配網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用層作為整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的尾部環(huán)節(jié)，發(fā)揮著最為重要的作用，營(yíng)配網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用層由應(yīng)用終端與應(yīng)用系統(tǒng)構(gòu)成，主要功能整合處理所有數(shù)據(jù)資料為智能化網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)提供數(shù)據(jù)支持。

1.2 電力智能服務(wù)的通信功能建模

本研究首先針對(duì)電力智能服務(wù)的通信功能方面進(jìn)行建模，主要分三個(gè)層面進(jìn)行：站點(diǎn)控制層、間隔層和過(guò)程執(zhí)行層。站點(diǎn)控制層主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的上傳與下發(fā)以及管控間隔層的設(shè)施；間隔層的主要作用是對(duì)數(shù)據(jù)采集進(jìn)行計(jì)量以及采集數(shù)據(jù)的互動(dòng)；過(guò)程執(zhí)行層包含過(guò)程接口、傳感器和執(zhí)行器，主要作用執(zhí)行發(fā)送命令。具體的建模過(guò)程如圖2所示。

圖2 電力智能服務(wù)的通信功能建模過(guò)程

圖2中電力智能服務(wù)的通信功能建模主要在查找相關(guān)規(guī)定的基礎(chǔ)上進(jìn)行。它主要圍繞應(yīng)用分解完成后能否滿足應(yīng)用功能的LN與是否增加新data兩個(gè)問(wèn)題進(jìn)行建模。

對(duì)于營(yíng)配融合下的電力智能服務(wù)的通信功能建模進(jìn)行案例分析，研究對(duì)象選取普通居民，結(jié)合數(shù)據(jù)結(jié)果，搭建適合普通居民的具體模型，主要為電力負(fù)荷預(yù)知、電量使用合約的價(jià)格、電量相關(guān)信息的傳遞和電量交易情況的傳遞[3]。

1.3 電力智能移動(dòng)作業(yè)服務(wù)業(yè)務(wù)建模

電力系統(tǒng)在營(yíng)配融合下的業(yè)務(wù)建模遵循IEC61970國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)[4-5]，模型的組成包括子包、類視圖、類和屬性。模型的搭建由用戶類別搭建，本研究中的用戶類別有：普通客戶群(包括企業(yè)和普通居民)、現(xiàn)場(chǎng)巡視、環(huán)保汽車和電能儲(chǔ)蓄設(shè)施。具體的建模步驟見(jiàn)圖3。

圖3 電力系統(tǒng)在營(yíng)配融合下的業(yè)務(wù)建模過(guò)程

圖3建模步驟中的主要內(nèi)容是參考已有案例模型搭建新的業(yè)務(wù)模型，并對(duì)其進(jìn)行抽象化規(guī)范處理，使其更加適用于實(shí)際案例。

對(duì)于營(yíng)配融合下的電力智能服務(wù)的業(yè)務(wù)功能建模進(jìn)行案例分析，研究對(duì)象選取接入能源智能交易，結(jié)合接入側(cè)的相關(guān)數(shù)據(jù)，搭建出了適合接入側(cè)用戶的具體模型，分別是普通居民的電量使用費(fèi)用計(jì)量模型、普通用戶邏輯點(diǎn)數(shù)據(jù)測(cè)量模型和普通居民用電情況標(biāo)記與警報(bào)模型。

1.4 電力智能移動(dòng)作業(yè)服務(wù)業(yè)務(wù)集成架構(gòu)

營(yíng)配融合網(wǎng)絡(luò)下，電力移動(dòng)作業(yè)服務(wù)業(yè)務(wù)集成架構(gòu)可以將用戶數(shù)據(jù)以及服務(wù)功能等進(jìn)行有效集成。總體架構(gòu)在遵循相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的前提下，著力于規(guī)范信息系統(tǒng)中所有相關(guān)應(yīng)用的作用。具體架構(gòu)圖見(jiàn)圖4。

圖4 電力智能移動(dòng)作業(yè)服務(wù)業(yè)務(wù)集成架構(gòu)

圖4架構(gòu)圖中包含目標(biāo)服務(wù)群、服務(wù)總線、企業(yè)服務(wù)總線以及目標(biāo)客戶終端的相關(guān)信息等。其中，業(yè)務(wù)集成呈現(xiàn)出更加可控的狀態(tài)。企業(yè)服務(wù)總線作為整個(gè)業(yè)務(wù)集成流程的最重要環(huán)節(jié)，在整個(gè)架構(gòu)流程中起著承上啟下、連接所有部件的作用，整個(gè)流程參照公共接口協(xié)議、交互協(xié)議等對(duì)各個(gè)部分的命令進(jìn)行嚴(yán)格執(zhí)行；智能端口在此處設(shè)置為擁有雙向傳播信息功能，智能端口能對(duì)任何應(yīng)用程序進(jìn)行快速智能化訪問(wèn)，并即時(shí)給出訪問(wèn)數(shù)據(jù)，智能端口旨在減少人工信息采集分析的工作量；營(yíng)配融合下電力智能移動(dòng)作業(yè)服務(wù)平臺(tái)屬于層級(jí)結(jié)構(gòu)，它由信息共享平臺(tái)、各類App、通信協(xié)議以及網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的貯備安全等構(gòu)成，服務(wù)平臺(tái)的主要作用在于綜合各類業(yè)務(wù)集成數(shù)據(jù)，將業(yè)務(wù)集成置于可以預(yù)估的狀態(tài)下，分批次地解決業(yè)務(wù)集成問(wèn)題。

對(duì)于營(yíng)配融合下的電力智能服務(wù)的業(yè)務(wù)集成架構(gòu)進(jìn)行案例分析，研究對(duì)象選取企業(yè)用戶，結(jié)合企業(yè)用戶的相關(guān)數(shù)據(jù)，在結(jié)果部分對(duì)智能化條件下的業(yè)務(wù)流程進(jìn)行詳細(xì)闡述。

2 營(yíng)配融合下電力智能移動(dòng)作業(yè)服務(wù)建模結(jié)果分析

2.1 電力智能服務(wù)的通信功能建模結(jié)果分析

普通用戶電能計(jì)量框圖的主要作用在于對(duì)普通居民的電量使用費(fèi)用進(jìn)行計(jì)量操作，構(gòu)成部分主要有無(wú)功、有功電能及其各自的電能需求等，它們同屬Byte Count Register數(shù)據(jù)。

圖5為鑄件收縮量．從圖5可以看出，鑄件整體收縮體積不大，但下部凸邊處仍有一定的縮孔(圖中圓圈部分)．因此，可以在此處加入溢流槽，以達(dá)到改善收縮腔的目的[4]．

與普通用戶電能計(jì)量部分構(gòu)成一樣，普通用戶邏輯點(diǎn)數(shù)據(jù)測(cè)量部分包含普通居民電量輸入功率因數(shù)、電量輸入時(shí)的電壓電流、輸入功率等。普通用戶邏輯點(diǎn)數(shù)據(jù)測(cè)量框圖的功能在于測(cè)量邏輯點(diǎn)及邏輯點(diǎn)的相關(guān)屬性，比如說(shuō)明文字、使用情況、測(cè)量質(zhì)量等。

普通居民用電情況標(biāo)記與警報(bào)框圖的作用在于對(duì)居民電量使用情況進(jìn)行標(biāo)記，以及對(duì)于異常情況執(zhí)行報(bào)警操作。主要構(gòu)成部分有異常情況數(shù)據(jù)的相關(guān)描述、描述的輸入輸出、整個(gè)警報(bào)過(guò)程的指示。它們的數(shù)據(jù)屬性主要為Data Process Center屬性、Information Network System屬性、Security Policy System屬性，DPC屬性主要用于選擇控制模式；INS屬性主要是描述用電情況；SPS屬性用于報(bào)警數(shù)據(jù)的采集。各屬性各司其職，這個(gè)特點(diǎn)使該警報(bào)系統(tǒng)能夠盡快完成報(bào)警操作。

本文在此處只給出普通居民用戶電能計(jì)量統(tǒng)計(jì)結(jié)果，選某小區(qū)50戶居民用電量作為統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，以系統(tǒng)反饋電量使用賬單時(shí)間為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)果如圖5所示。

由圖5結(jié)果分析可知，本文搭建的模型反饋賬單的接受速度在8 s至28 s之間，平均在15 s左右，由此看出，反饋速度較快，說(shuō)明普通居民的電量使用費(fèi)用模型搭建較為成功。

2.2 電力智能移動(dòng)作業(yè)服務(wù)業(yè)務(wù)建模結(jié)果分析

圖6為電力負(fù)荷情況的預(yù)知框圖。

由圖6可以看出，電力負(fù)荷預(yù)知最終反饋給用戶的是負(fù)荷預(yù)估情況的曲線圖，曲線的橫縱坐標(biāo)分別是時(shí)間和預(yù)估的電力負(fù)荷值。電力負(fù)荷情況預(yù)知的主要作用在于提供用電情況給用戶，用戶可根據(jù)曲線預(yù)測(cè)對(duì)用電情況進(jìn)行調(diào)整。一般普通用戶用電過(guò)程中發(fā)生停電時(shí)，會(huì)使用電力負(fù)荷預(yù)估曲

圖6 電力負(fù)荷預(yù)估框圖

線于所在系統(tǒng)進(jìn)行仿真操作，該操作可以用于收集近期用電異常情況，為以后可能出現(xiàn)的異常做好預(yù)估，起到合理使用電力系統(tǒng)的作用。

電量使用合約的價(jià)格由普通居民在用電負(fù)荷預(yù)估的基礎(chǔ)上與電力系統(tǒng)企業(yè)達(dá)成協(xié)議的合約上規(guī)定的，合約價(jià)格的計(jì)量往往是在對(duì)于居民電量使用情況結(jié)算時(shí)進(jìn)行的，居民合約中的費(fèi)用情況由電網(wǎng)公司統(tǒng)一查看，費(fèi)用計(jì)算系統(tǒng)由于聯(lián)網(wǎng)設(shè)置，為了更加便捷，直接與居民銀行賬戶關(guān)聯(lián)。

圖7 普通用戶合理用電圖

從圖7可以看到，電力系統(tǒng)的各類信號(hào)由電力系統(tǒng)企業(yè)發(fā)送，普通用戶接收，電力企業(yè)在發(fā)送完成信號(hào)后，會(huì)執(zhí)行一系列對(duì)于電力能源評(píng)估的操作：建立電力能源評(píng)估體系、對(duì)電力能源進(jìn)行估算、相關(guān)數(shù)據(jù)的采集以及居民用電策略的生成。普通居民在企業(yè)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集后可以對(duì)其相關(guān)設(shè)備的運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

電量交易情況的傳遞主要通過(guò)能量軟件對(duì)電力的價(jià)格信息進(jìn)行采集與記錄，并在需要進(jìn)行結(jié)算操作時(shí)，整合電力價(jià)格與居民用電情況，生成電力消費(fèi)賬單發(fā)送給普通居民。

2.3 電力智能移動(dòng)作業(yè)服務(wù)業(yè)務(wù)集成架構(gòu)結(jié)果分析

企業(yè)用戶智能化下集成交互的具體過(guò)程見(jiàn)圖8。

圖8智能流程主要有企業(yè)用戶、用電采集系統(tǒng)、接口適配器和服務(wù)平臺(tái)四個(gè)部分，通過(guò)一系列命令交互操作的實(shí)現(xiàn)，旨在滿足企業(yè)用戶的需求。企業(yè)用戶需求信息的采集主要由服務(wù)平臺(tái)與采集系統(tǒng)兩部分之間進(jìn)行，集成接口執(zhí)行數(shù)

圖8 企業(yè)用戶智能化下集成交互流程圖

據(jù)查詢的命令，主要在采集系統(tǒng)與企業(yè)用戶之間進(jìn)行，調(diào)用指令有REPLY和GET。

3 總結(jié)

本研究在如今營(yíng)配融合的大環(huán)境下，對(duì)電力智能移動(dòng)作業(yè)服務(wù)技術(shù)中存在的一些問(wèn)題進(jìn)行了分析。在結(jié)合營(yíng)配一體化網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的基礎(chǔ)上，參照IEC61850對(duì)電力智能服務(wù)的通信功能方面進(jìn)行建模，并結(jié)合普通居民進(jìn)行案例分析，將智能移動(dòng)作業(yè)技術(shù)與通信模型進(jìn)行融合；參照IEC61970對(duì)電力系統(tǒng)在營(yíng)配融合下的業(yè)務(wù)方面進(jìn)行建模，并結(jié)合接入能源智能交易進(jìn)行案例分析，得出了一套切合實(shí)際可行的業(yè)務(wù)模型；基于營(yíng)配融合網(wǎng)絡(luò)，對(duì)電力移動(dòng)作業(yè)服務(wù)業(yè)務(wù)集成進(jìn)行了組織架構(gòu)，并結(jié)合企業(yè)用戶進(jìn)行案例分析，闡述了接口集成與響應(yīng)集成交互方面的相關(guān)研究，給出了可以應(yīng)用于實(shí)際的一套業(yè)務(wù)集成方法。本文對(duì)于業(yè)務(wù)集成信息安全方面沒(méi)有涉及到，后續(xù)的研究可以加入信息安全，使模型更加切合實(shí)際。