機(jī)器人流程自動(dòng)化在電力調(diào)度中的應(yīng)用

崔海濤，劉 詩(shī)，尹 航

(國(guó)網(wǎng)吉林省電力有限公司吉林供電公司，吉林 吉林 132000)

0 引 言

機(jī)器人流程自動(dòng)化技術(shù)(robotics process automation,RPA)是通過(guò)事先擬定好的腳本流程,用軟件來(lái)模擬人的操作，從而實(shí)現(xiàn)辦公自動(dòng)化。機(jī)器人流程自動(dòng)化技術(shù)融合了語(yǔ)音識(shí)別、圖像識(shí)別、主動(dòng)學(xué)習(xí)等人工智能技術(shù)，可以模擬人工在電腦上進(jìn)行各種操作，因此只要設(shè)計(jì)好使用規(guī)則，就可以代替或者協(xié)助員工在計(jì)算機(jī)中完成 “規(guī)則較為固定、重復(fù)性較高、附加值較低”的工作。使用RPA就相當(dāng)于一名虛擬的“員工”,可以按照設(shè)計(jì)的流程自動(dòng)完成工作，處理業(yè)務(wù)效率更高，且無(wú)差錯(cuò),目前該技術(shù)已廣泛應(yīng)用于金融、通信、芯片、汽車(chē)、藥物、醫(yī)療等領(lǐng)域[1-3]。

1 電力調(diào)度的現(xiàn)狀

隨著電力體制改革的持續(xù)深入，中國(guó)電力發(fā)展步伐不斷加快,中國(guó)電網(wǎng)也得到迅速發(fā)展，電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行電壓等級(jí)不斷提高,電網(wǎng)規(guī)模也不斷擴(kuò)大，導(dǎo)致電網(wǎng)數(shù)據(jù)參數(shù)、潮流等數(shù)據(jù)不斷增加。電力調(diào)度最根本的職責(zé)是保證電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，電網(wǎng)數(shù)據(jù)是調(diào)度分析電網(wǎng)安全性、穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)性的基礎(chǔ)，因此獲取電網(wǎng)數(shù)據(jù)是每個(gè)調(diào)度員工作的重中之重。伴隨著近幾年電網(wǎng)智能化水平的不斷提高，各部門(mén)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)各不相同，導(dǎo)致調(diào)度獲取數(shù)據(jù)的系統(tǒng)并不單一，而是由多個(gè)系統(tǒng)組成，要想獲得電網(wǎng)相關(guān)數(shù)據(jù)就需要在幾個(gè)不同系統(tǒng)分別進(jìn)行抓取，再通過(guò)編碼、整合、計(jì)算才能獲得所需數(shù)據(jù)。電力調(diào)度數(shù)據(jù)獲取的主要問(wèn)題[4-5]如下。

1.1 數(shù)據(jù)來(lái)源多

近20年來(lái)，吉林供電公司在信息化方面建設(shè)了眾多獨(dú)立的應(yīng)用系統(tǒng)，電力調(diào)度自動(dòng)化從SCADA到OMS+EMS，再加上open3000能量管理系統(tǒng)、com3000電能量自動(dòng)采集系統(tǒng)、用戶(hù)用電信息采集系統(tǒng)、同期線(xiàn)損系統(tǒng)、上級(jí)調(diào)度能量管理系統(tǒng)，并且這些系統(tǒng)之間沒(méi)有數(shù)據(jù)接口，系統(tǒng)間數(shù)據(jù)相互獨(dú)立無(wú)法進(jìn)行共享。

1.2 數(shù)據(jù)數(shù)量龐大

吉林地區(qū)電網(wǎng)所有電壓等級(jí)的設(shè)備(包括主變、母線(xiàn)及線(xiàn)路等)數(shù)據(jù)一共有十幾萬(wàn)條，這些數(shù)據(jù)要從不同系統(tǒng)查詢(xún)數(shù)據(jù)、獲取信息、篩選、分析和處理后再做成各種電網(wǎng)數(shù)據(jù)報(bào)表，并且這些數(shù)據(jù)都需要調(diào)度員去整理，工作量巨大，電網(wǎng)檢修作業(yè)、事故處理時(shí)無(wú)法保證按時(shí)完成上述工作。

1.3 重復(fù)性工作多

調(diào)度員每天獲取電網(wǎng)數(shù)據(jù)都要在不同的系統(tǒng)間進(jìn)行切換并重復(fù)進(jìn)行數(shù)據(jù)的收集、錄入、復(fù)制、粘貼等手工操作，耗時(shí)較長(zhǎng)。以上這些問(wèn)題導(dǎo)致了調(diào)度工作存在大量重復(fù)且機(jī)械的工作，同時(shí)由于數(shù)據(jù)數(shù)量的龐大，人工完成的時(shí)效性和準(zhǔn)確性就無(wú)法保證，這也給后期數(shù)據(jù)的使用帶來(lái)了極大隱患。

2 機(jī)器人流程自動(dòng)化在電力調(diào)度中的應(yīng)用

2.1 系統(tǒng)設(shè)置與控制

系統(tǒng)設(shè)置與控制是由一個(gè)名為config.cfg的文本文件和一個(gè)自定義對(duì)話(huà)框構(gòu)成的，config.cfg文件是一個(gè)數(shù)據(jù)字典，用于存儲(chǔ)不同數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的用戶(hù)名、密碼、網(wǎng)站地址，下載數(shù)據(jù)文件的存儲(chǔ)地址與以及程序自動(dòng)啟動(dòng)的時(shí)間等設(shè)置內(nèi)容；自定義對(duì)話(huà)框用于人機(jī)交互錄入、修改和查看具體配置內(nèi)容，兩者之間通過(guò)文本框和多選框相關(guān)聯(lián)，用戶(hù)可以通過(guò)在對(duì)話(huà)框的文本框和多選框進(jìn)行填寫(xiě)設(shè)置內(nèi)容，完成對(duì)RPA系統(tǒng)的設(shè)置，從而方便用戶(hù)自由設(shè)置與查看設(shè)置及控制模塊I、II。電力調(diào)度數(shù)據(jù)報(bào)表機(jī)器人程序原理如圖1所示。

圖1 電力調(diào)度數(shù)據(jù)報(bào)表機(jī)器人程序原理

設(shè)置與控制模塊是用于控制整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流走向及諸多設(shè)置內(nèi)容的，有權(quán)限的用戶(hù)可以通過(guò)對(duì)話(huà)框界面自由修改。這樣在自定義對(duì)話(huà)框中修改了某項(xiàng)內(nèi)容，可以同時(shí)保存到設(shè)置文件中，從而實(shí)現(xiàn)了設(shè)置文件和自定義對(duì)話(huà)框之間的人機(jī)交互。程序默認(rèn)為手動(dòng)啟動(dòng)運(yùn)行，當(dāng)定時(shí)自動(dòng)運(yùn)行復(fù)選框被選中后，則程序運(yùn)行后一直處于待命中，直到整定時(shí)間，才正式啟動(dòng)運(yùn)行。

2.2 電網(wǎng)數(shù)據(jù)的抓取

電能量自動(dòng)采集系統(tǒng)數(shù)據(jù)的采集，系統(tǒng)通過(guò)事先取得電采系統(tǒng)每日倍率和零點(diǎn)基值2個(gè)TMR文件的IP地址、和FTP用戶(hù)名及密碼，用RPA程序模擬人為操作，通過(guò)CMD窗口抓取到2個(gè)TMR文件；并將兩個(gè)TMR文件中的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化并保存為Excel。

用戶(hù)用電信息采集系統(tǒng)數(shù)據(jù)的采集是用RPA程序模擬人為操作在瀏覽器中打開(kāi)用采系統(tǒng)網(wǎng)址，模擬人為登錄、驗(yàn)證后，查詢(xún)出事先做好的用戶(hù)集合，統(tǒng)計(jì)出電表指示數(shù)報(bào)表，并根據(jù)規(guī)則自動(dòng)篩選、計(jì)算需要數(shù)據(jù)保存到指定文件夾下并以日期為后綴命名。

電能量管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)的采集是通過(guò)RPA程序模擬打開(kāi)瀏覽器并登陸能量管理系統(tǒng)，自動(dòng)登錄并選取前一天24小時(shí)的電網(wǎng)數(shù)據(jù)，并自動(dòng)下載另存為以日期為后綴命名的Excel中。

2.3 電力調(diào)度電量數(shù)據(jù)的生成

用RPA程序模擬人為在Excel中打開(kāi)“地區(qū)電網(wǎng)電量數(shù)據(jù)”工作簿，則事先鏈接好的電能量自動(dòng)采集系統(tǒng)、用戶(hù)用電信息采集系統(tǒng)及電能量管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)全部更新到當(dāng)前數(shù)據(jù)表中，即圖1中的數(shù)據(jù)融合模塊，通過(guò)對(duì)電網(wǎng)數(shù)據(jù)的正、反向日有功電量、最大有功電力、最小有功電力、平均電力、負(fù)荷率進(jìn)行分析和計(jì)算，最終在“電量數(shù)據(jù)”工作表中自動(dòng)計(jì)算出當(dāng)日電量信息，然后將“電量數(shù)據(jù)”工作表所有鏈接單元格做去鏈接處理，再另存為“電量數(shù)據(jù)”后加日期戳的文件，即得到最終的電網(wǎng)每日電量數(shù)據(jù)表格，如圖2所示。

圖2 自動(dòng)生成的數(shù)據(jù)報(bào)表

2.4 電網(wǎng)線(xiàn)損分析與統(tǒng)計(jì)

按照電網(wǎng)正常運(yùn)行方式，利用RPA程序提取的電網(wǎng)數(shù)據(jù)，并通過(guò)編輯好的RPA程序自動(dòng)對(duì)各主變及其各側(cè)計(jì)量點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算分析，統(tǒng)計(jì)出變電站各臺(tái)主變變損、變損率，通過(guò)對(duì)連接在各母線(xiàn)上的計(jì)量點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算分析，可以計(jì)算出各母線(xiàn)的輸入、輸出電量，母線(xiàn)不平衡電量和母線(xiàn)平衡率，通過(guò)對(duì)線(xiàn)路連接情況和拓?fù)潢P(guān)系的梳理，以及對(duì)線(xiàn)路各關(guān)口計(jì)量點(diǎn)輸入、輸出電量的統(tǒng)計(jì)，可以計(jì)算出各線(xiàn)路的損耗電量和損耗率。最后對(duì)以上各主變、母線(xiàn)、線(xiàn)路相關(guān)數(shù)據(jù)的計(jì)算和匯總，從而對(duì)電網(wǎng)線(xiàn)損進(jìn)行分析與統(tǒng)計(jì)，進(jìn)而可以對(duì)全網(wǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)計(jì)算和統(tǒng)計(jì)，其計(jì)算式見(jiàn)式(1)、式(2)[6-7]。

(1)

式中：ΔWL為線(xiàn)路(主變)損耗電量；εL為線(xiàn)(變)損率；WL1為線(xiàn)路電源側(cè)(主變高壓側(cè))電量；WL2為線(xiàn)路負(fù)荷側(cè)(主變低壓側(cè))電量。

(2)

式中：ΔWm為母線(xiàn)不平衡量；εm為母線(xiàn)不平衡率；∑Wm1為流入母線(xiàn)電量之和；∑Wm2為流出母線(xiàn)電量之和。

2.5 相關(guān)系統(tǒng)數(shù)據(jù)上報(bào)

通過(guò)RPA程序自動(dòng)將電網(wǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選并計(jì)算，自動(dòng)將數(shù)據(jù)分區(qū)為“直調(diào)發(fā)電”“縣調(diào)電量”“變電站電量”等數(shù)據(jù)組，并通過(guò)選取網(wǎng)頁(yè)中對(duì)應(yīng)元素填寫(xiě)相應(yīng)的數(shù)據(jù)，最終根據(jù)不同系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)的要求，將相關(guān)數(shù)據(jù)自動(dòng)錄入相應(yīng)的系統(tǒng)中，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的自動(dòng)上報(bào)。

2.6 生成數(shù)據(jù)對(duì)比信息

利用RPA程序自動(dòng)登錄并下載今日電網(wǎng)數(shù)據(jù)和去年今日電網(wǎng)數(shù)據(jù)，自動(dòng)選取對(duì)比數(shù)據(jù)、計(jì)算電量的同比信息并保存到相關(guān)文件中，而且自動(dòng)將計(jì)算的同比信息與今日電網(wǎng)數(shù)據(jù)發(fā)送給設(shè)定好的相關(guān)人員。

機(jī)器人流程自動(dòng)化技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用到了調(diào)控值班、運(yùn)行管理、線(xiàn)損統(tǒng)計(jì)、方式尋優(yōu)等諸多方面。機(jī)器人流程自動(dòng)化在電力調(diào)度的應(yīng)用和以往的系統(tǒng)或程序不同，該應(yīng)用幾乎不需要人為干預(yù)，能夠全自動(dòng)運(yùn)行，3 min自動(dòng)收集到4.8萬(wàn)個(gè)數(shù)據(jù)，對(duì)15萬(wàn)個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)計(jì)算并生成6張當(dāng)日各種電網(wǎng)數(shù)據(jù)報(bào)表。這些程序的應(yīng)用，為調(diào)度人員減少了大量的重復(fù)性手工操作，極大地提高了工作效率和數(shù)據(jù)精度，為電力調(diào)度對(duì)系統(tǒng)的細(xì)化分析、電網(wǎng)安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行分析提供了有力的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐。

3 結(jié) 語(yǔ)

該文闡述了機(jī)器人流程自動(dòng)化技術(shù)在電力調(diào)度中的應(yīng)用，通過(guò)人機(jī)協(xié)同的方式，使收集、計(jì)算、錄入、復(fù)制、粘貼等繁雜的手工操作，可自動(dòng)完成，提高了企業(yè)的數(shù)字化和自動(dòng)化水平，同時(shí)大幅降低了調(diào)度人員的工作強(qiáng)度。隨著電網(wǎng)智能化的不斷發(fā)展，后續(xù)需不斷提高對(duì)機(jī)器人自動(dòng)化技術(shù)的認(rèn)知，更好地輔助新型電網(wǎng)發(fā)展，使機(jī)器人流程自動(dòng)化技術(shù)在電力企業(yè)中應(yīng)用得更加廣泛。