李冬梅

(中國石油大學(xué)勝利學(xué)院 機(jī)械與控制工程學(xué)院,山東 東營 257000)

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云計(jì)算在客戶側(cè)用電安全監(jiān)測中的應(yīng)用分析

李冬梅

(中國石油大學(xué)勝利學(xué)院 機(jī)械與控制工程學(xué)院,山東 東營 257000)

云計(jì)算是一種基于互聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算方式,它是一種新興的計(jì)算模型,正在逐步應(yīng)用于生產(chǎn)生活的各個(gè)方面。隨著智能電網(wǎng)的發(fā)展,客戶側(cè)用電安全監(jiān)測系統(tǒng)所采集處理的數(shù)據(jù)量極大,現(xiàn)有的數(shù)據(jù)收集和信息處理平臺(tái)在處理速度、存儲(chǔ)空間、響應(yīng)時(shí)間等多方面均已不能滿足其需求。針對(duì)這一問題,結(jié)合云計(jì)算技術(shù)的優(yōu)勢,提出了一種客戶側(cè)用電安全監(jiān)測的云平臺(tái)技術(shù)框架。首先,概述了云計(jì)算的基本概念;其次,從物理架構(gòu)、系統(tǒng)組成和功能特性等三方面詳細(xì)闡述了客戶側(cè)用電安全監(jiān)測云平臺(tái)技術(shù)框架,以期為電力企業(yè)云計(jì)算的發(fā)展與應(yīng)用提供借鑒。

云計(jì)算;客戶側(cè)用電安全監(jiān)測;竊電管理

用電安全監(jiān)測系統(tǒng)是電網(wǎng)企業(yè)在客戶側(cè)用電安全和運(yùn)行維護(hù)方面的有效保障手段,尤其是防竊電漏電、大客戶管理流程、送電管理、智能用電等方面,近年來隨著智能電網(wǎng)建設(shè)已取得了巨大進(jìn)步[1-9],全國用電事故率逐年下降,但用電事故仍時(shí)有發(fā)生,尤其是工商業(yè)用戶的變壓器失火、大型設(shè)備的用電故障等;居民用戶的違規(guī)用電、竊電、線損明顯過高、變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行狀態(tài)差等[1-2]。國際國內(nèi)的學(xué)者在用電安全方面也進(jìn)行了諸多的研究,并取得了一些科研成果:文獻(xiàn)[3]提出采用無線采集器模式實(shí)時(shí)監(jiān)測用戶一次側(cè)電流,并通過與用電現(xiàn)場服務(wù)終端無縫銜接來監(jiān)測電力用戶用電狀態(tài),從而達(dá)到預(yù)防和打擊不法用戶非法竊電的作用;文獻(xiàn)[4]提出了一種利用分段現(xiàn)場監(jiān)控單元FTU分段計(jì)算線路線損的方法,形成分段的支路損耗、配變損耗及管理損耗,大大有利于防竊電的管理。以上技術(shù)成果有效防止了竊電,卻缺乏完整的用電安全監(jiān)測體系,以及沒有兼顧考慮當(dāng)前的用戶對(duì)服務(wù)的體驗(yàn)要求和監(jiān)控系統(tǒng)自身的性能水平需求等。

筆者采用云計(jì)算技術(shù)搭建客戶側(cè)用電安全監(jiān)測平臺(tái),不僅可有效解決前面述及的各種問題,而且還可提供靈活快捷的增值服務(wù)。于是,本文從云計(jì)算的定義、用電安全監(jiān)測技術(shù)架構(gòu)、功能特性等三方面展開討論。

1 云計(jì)算概述

現(xiàn)階段,人們對(duì)云計(jì)算的認(rèn)識(shí)還不是十分完善,因此云計(jì)算還沒有一種普遍一致的定義。中國云計(jì)算網(wǎng)將“云”定義為:云計(jì)算是分布式計(jì)算(Distributed Computing)、并行計(jì)算(Parallel Computing)和網(wǎng)格計(jì)算(Grid Computing)的發(fā)展,或者說是這些科學(xué)概念的商業(yè)實(shí)現(xiàn)[10]。美國標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)認(rèn)為:云計(jì)算也可以被看成是網(wǎng)格計(jì)算和虛擬化技術(shù)的融合,它利用網(wǎng)格分布式計(jì)算處理能力,將IT資源構(gòu)筑成一個(gè)資源池,運(yùn)用服務(wù)器虛擬化、存儲(chǔ)虛擬化技術(shù),以便用戶實(shí)時(shí)地監(jiān)控和調(diào)配資源。但是,2007年云計(jì)算技術(shù)由Google提出以來,已經(jīng)得到各方面的研究和商業(yè)化應(yīng)用,成為一個(gè)不爭的事實(shí)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),云計(jì)算在國際國內(nèi)知名各大企業(yè)的應(yīng)用情況如表1所示。

表1 云計(jì)算技術(shù)在國際國內(nèi)的應(yīng)用情況

從表1可以看出,云計(jì)算目前主要應(yīng)用在互聯(lián)網(wǎng)、教育以及科學(xué)計(jì)算等領(lǐng)域,在電力方面特別是用戶側(cè)用電安全監(jiān)測中的應(yīng)用還比較少,有必要繼續(xù)進(jìn)行深入研究。

2 云計(jì)算在客戶側(cè)用電安全監(jiān)測中的應(yīng)用

2.1 物理架構(gòu)

云計(jì)算系統(tǒng)是通過 Internet 將系統(tǒng)內(nèi)的各種設(shè)備和用戶連接起來的組成一個(gè)復(fù)雜實(shí)體,如圖1所示,它的物理架構(gòu)以Internet為中心,包括大量的計(jì)算機(jī)資源、海量的傳感器和數(shù)據(jù)采集設(shè)備組成的數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)、用戶端和各類服務(wù)器等。

圖1 云計(jì)算系統(tǒng)的物理架構(gòu)

2.2 系統(tǒng)組成

客戶側(cè)用電安全監(jiān)測云平臺(tái)系統(tǒng)首先利用 Internet 將眾多計(jì)算機(jī)資源從物理上形成互聯(lián)互通,從而整合成一個(gè)巨大的計(jì)算資源池;然后采用虛擬化技術(shù),將這些海量的計(jì)算資源池進(jìn)行虛擬化的邏輯統(tǒng)一管理;最后,海量的用戶通過 Internet 登入云平臺(tái)系統(tǒng),而云平臺(tái)系統(tǒng)按照用戶需求向用戶提供計(jì)算能力、存儲(chǔ)能力、軟件平臺(tái)和應(yīng)用軟件等各類服務(wù)?？偠灾?客戶側(cè)用電安全監(jiān)測云平臺(tái)的系統(tǒng)組成包括物理互聯(lián)、虛擬化管理和應(yīng)用服務(wù)等三大部分。

其中,在應(yīng)用服務(wù)方面為滿足海量的用戶訴求,一般將用戶的需求分成若干個(gè)子任務(wù),再動(dòng)態(tài)地將各個(gè)子任務(wù)通過Internet 分配給系統(tǒng)中的計(jì)算設(shè)備,子任務(wù)處理后的計(jì)算結(jié)果再通過 Internet 匯總到控制中心,最終反饋給用戶[11],即采用分-總-分模式進(jìn)行運(yùn)行和管理。

從應(yīng)用的角度,也可以將客戶側(cè)用電安全監(jiān)測云平臺(tái)的系統(tǒng)組成劃分為數(shù)據(jù)采集層、網(wǎng)絡(luò)層、主站應(yīng)用層以及用戶端層等四部分;其中,數(shù)據(jù)采集層主要通過各種前置的各種傳感設(shè)備、智能電表、智能采集終端、智能家居等,采集與用電安全檢查相關(guān)的計(jì)量計(jì)費(fèi)、運(yùn)行維護(hù)、客服服務(wù)等多方面的基礎(chǔ)數(shù)據(jù);網(wǎng)絡(luò)層主要是通過智能通訊機(jī)、交換機(jī)和路由器等網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備,完成各類數(shù)據(jù)的上傳和下達(dá);主站應(yīng)用層是系統(tǒng)的核心部件,實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的頂層設(shè)計(jì)管理,其硬件組成主要有與用電檢查業(yè)務(wù)相關(guān)的服務(wù)器,例如,通信管理服務(wù)器、竊電管理服務(wù)器、安全認(rèn)證管理服務(wù)器等;用戶端層是系統(tǒng)與外部的窗口,主要包括用戶層、Internet層和Web 層三部分,用戶層和Internet層是不同用戶根據(jù)其實(shí)際情況所選擇的接入方式,有選擇萬維網(wǎng)、移動(dòng)終端、瘦客戶端等多種形式,而Web層主要負(fù)責(zé)監(jiān)測系統(tǒng)的Web 站點(diǎn),即用戶訪問云計(jì)算系統(tǒng)的唯一接口。客戶側(cè)用電安全監(jiān)測云平臺(tái)的系統(tǒng)組成如圖 2 所示。

圖2 客戶側(cè)用電安全監(jiān)測系統(tǒng)框架

2.3 功能概述

基于云計(jì)算技術(shù)的用戶側(cè)用電安全監(jiān)測系統(tǒng)首先對(duì)用電安全檢查工作進(jìn)行細(xì)分,如通信管理、竊電管理、用電進(jìn)網(wǎng)管理和大客戶的檢查管理等模塊,然后進(jìn)行精細(xì)管理,并通過互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)用電監(jiān)測信息的共享。其主要功能如下：

通信管理。通信管理一方面實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)層的智能通信機(jī)、交換機(jī)/路由器等設(shè)備的在線、故障等狀態(tài)監(jiān)控;另一方面驗(yàn)證系統(tǒng)內(nèi)指令數(shù)據(jù)上傳下發(fā)正確與否,前端數(shù)據(jù)感知層的數(shù)據(jù)上傳是否順利完成,以及通信阻塞的調(diào)度管理。

竊電管理。竊電管理一方面對(duì)系統(tǒng)服務(wù)區(qū)域內(nèi),用戶竊電信息的歷史和用電實(shí)時(shí)信息進(jìn)行數(shù)據(jù)庫記錄,方便操作人員的查詢和數(shù)據(jù)挖掘;另一方面,通過構(gòu)建設(shè)備模型,按照固有拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),依據(jù)能量守恒原理、質(zhì)量守恒定律等依據(jù),選用搜索式算法進(jìn)行相應(yīng)計(jì)算,并將計(jì)算結(jié)果與智能電表、智能前端裝置等數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì),查找出相應(yīng)的竊電用戶或用戶異動(dòng)的電力用戶,為用戶用電監(jiān)測提供科學(xué)依據(jù)。

安全認(rèn)證。一方面對(duì)從網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入系統(tǒng)平臺(tái)的人員,通過用戶名、密碼和驗(yàn)證碼,進(jìn)行身份的認(rèn)證,另一方面對(duì)進(jìn)入系統(tǒng)平臺(tái)的網(wǎng)絡(luò)人員,按照管理員、操作員、普通工作人員三層級(jí)別用戶管理,不同用戶級(jí)別分配不同的系統(tǒng)內(nèi)數(shù)據(jù)操作和查看權(quán)限。管理員具有系統(tǒng)范圍歷史數(shù)據(jù)庫、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫所有數(shù)據(jù)的操作能力;操作員具有實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫的查看功能和歷史數(shù)據(jù)庫的修改、刪除、插入等功能;普通工作人員僅僅具有實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫和歷史數(shù)據(jù)庫的查看功能。

大客戶管理。大客戶管理主要實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)測區(qū)域內(nèi)的大客戶周期性用戶安全檢查相關(guān)的工作進(jìn)行在線實(shí)時(shí)服務(wù),如檢查周期制定、數(shù)據(jù)輔助決策和用電安全檢查互動(dòng)等。

用戶進(jìn)網(wǎng)管理。用戶進(jìn)網(wǎng)管理主要實(shí)現(xiàn)監(jiān)測范圍內(nèi)客戶側(cè)用電設(shè)備的安裝、報(bào)修等工作流程網(wǎng)絡(luò)化,如老客戶的業(yè)擴(kuò)報(bào)裝、新用戶的新裝變壓器報(bào)裝、客戶的設(shè)備維修、客戶的設(shè)備委托運(yùn)營訴求等。

3 結(jié)束語

云計(jì)算平臺(tái)擁有強(qiáng)大的計(jì)算和存儲(chǔ)能力以及它擴(kuò)展性強(qiáng)、便于使用等優(yōu)點(diǎn),正逐步成為電力行業(yè)的核心計(jì)算技術(shù)。將云計(jì)算應(yīng)用于用電安全監(jiān)測中,利用大數(shù)據(jù)技術(shù)、高級(jí)量測、高效控制、高速通信等技術(shù),積極開展智能用電安全監(jiān)測的關(guān)鍵性、基礎(chǔ)性、共用性技術(shù)研究,推進(jìn)客戶側(cè)用電安全監(jiān)測平臺(tái)快速建設(shè),大力提升電力企業(yè)的綜合服務(wù)水平,是一個(gè)值得繼續(xù)深入研究的課題。

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[責(zé)任編輯] 董大偉

2016-05-30

山東省高等學(xué)校科技計(jì)劃項(xiàng)目(J11LG81)

李冬梅(1985—),女,山東廣饒人,中國石油大學(xué)勝利學(xué)院機(jī)械與控制工程學(xué)院助教,碩士,主要從事智能變電站仿真裝置開發(fā)研究。

10.3969/j.issn.1673-5935.2016.03.013

TM470

A

1673-5935(2016)03- 0038- 03