基于營配融合的電力智能移動作業服務技術研究

謝邦鵬， 陳東， 秦玥， 曾斐， 吳莘揚， 虞穎

(國網上海浦東供電公司， 上海 200122)

0 引言

針對電力系統目前存在的問題，本研究主要分三個部分進行分析，第一個部分為營配融合下電力智能移動作業服務的數據和建模，提出了統一的服務通信模型，分析出以營配融合三層結構為基礎的數據架構；第二個部分是電力系統在營配融合下的業務模型；第三個部分是營配融合下的業務集成模型，分析出其架構與營配融合下的電力智能移動作業服務集成方式。并結合實際進行了相關的案例分析，最后給出可行的模型與架構。本文對于未來營配一體化下的電力智能移動作業服務技術相關研究具有一定的參考意義。

1 營配融合下電力智能移動作業服務建模與架構

1.1 電力智能移動作業服務建模基礎

本研究中營配融合網絡的架構有三層，包含營配融合網絡信息處理層、營配網絡技術支撐層和營配網絡應用層。營配網絡架構每一層的具體結構包含多項內容，比如營配融合網絡信息處理層包括運用自組織組網技術、協同信息處理技術等處理二維條碼、傳感器、多媒體等信息；營配網絡技術支撐層包括互聯網技術、異構網技術、移動通信網技術等[1]；營配網絡技術支撐和營配網絡應用包括將海量存儲、數據挖掘技術、智能通信網技術等技術應用于環境監測、工業監控、智能交通等領域中[2]。這些內容為營配網絡作用的發揮提供了一定的技術支持。

營配融合下對于電力系統服務技術執行控制的要求有三點：電力負荷情況的控制、用戶的用電量控制分析、電力使用情況管理。

基于以上內容，本研究給出營配融合網絡下電力智能移動數據采集和執行控制的具體結構圖，見圖1。

圖1 電力智能移動數據采集和執行控制的具體結構圖

結合前文對營配融合網絡的相關闡述，圖1中的三個層次為營配融合網絡信息處理層、營配網絡技術支撐層和營配網絡應用層。圖1中的電力設備層不在營配一體化網絡中。營配融合網絡信息處理層是整個網絡的開端，由各種感知與采集設備構成，主要功能完成電力數據的收集和管理等；營配網絡技術支撐層是整個網絡的中間環節，由各種云計算平臺和網絡構成，主要功能傳遞營配融合網絡信息處理層和營配網絡應用層的數據信息；營配網絡應用層作為整個網絡的尾部環節，發揮著最為重要的作用，營配網絡應用層由應用終端與應用系統構成，主要功能整合處理所有數據資料為智能化網絡的實現提供數據支持。

1.2 電力智能服務的通信功能建模

本研究首先針對電力智能服務的通信功能方面進行建模，主要分三個層面進行：站點控制層、間隔層和過程執行層。站點控制層主要負責數據的上傳與下發以及管控間隔層的設施；間隔層的主要作用是對數據采集進行計量以及采集數據的互動；過程執行層包含過程接口、傳感器和執行器，主要作用執行發送命令。具體的建模過程如圖2所示。

圖2 電力智能服務的通信功能建模過程

圖2中電力智能服務的通信功能建模主要在查找相關規定的基礎上進行。它主要圍繞應用分解完成后能否滿足應用功能的LN與是否增加新data兩個問題進行建模。

對于營配融合下的電力智能服務的通信功能建模進行案例分析，研究對象選取普通居民，結合數據結果，搭建適合普通居民的具體模型，主要為電力負荷預知、電量使用合約的價格、電量相關信息的傳遞和電量交易情況的傳遞[3]。

1.3 電力智能移動作業服務業務建模

電力系統在營配融合下的業務建模遵循IEC61970國際標準[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(包括企業和普通居民)、現場巡視、環保汽車和電能儲蓄設施。具體的建模步驟見圖3。

圖3 電力系統在營配融合下的業務建模過程

圖3建模步驟中的主要內容是參考已有案例模型搭建新的業務模型，并對其進行抽象化規范處理，使其更加適用于實際案例。

對于營配融合下的電力智能服務的業務功能建模進行案例分析，研究對象選取接入能源智能交易，結合接入側的相關數據，搭建出了適合接入側用戶的具體模型，分別是普通居民的電量使用費用計量模型、普通用戶邏輯點數據測量模型和普通居民用電情況標記與警報模型。

1.4 電力智能移動作業服務業務集成架構

營配融合網絡下，電力移動作業服務業務集成架構可以將用戶數據以及服務功能等進行有效集成。總體架構在遵循相關標準的前提下，著力于規范信息系統中所有相關應用的作用。具體架構圖見圖4。

圖4 電力智能移動作業服務業務集成架構

圖4架構圖中包含目標服務群、服務總線、企業服務總線以及目標客戶終端的相關信息等。其中，業務集成呈現出更加可控的狀態。企業服務總線作為整個業務集成流程的最重要環節，在整個架構流程中起著承上啟下、連接所有部件的作用，整個流程參照公共接口協議、交互協議等對各個部分的命令進行嚴格執行；智能端口在此處設置為擁有雙向傳播信息功能，智能端口能對任何應用程序進行快速智能化訪問，并即時給出訪問數據，智能端口旨在減少人工信息采集分析的工作量；營配融合下電力智能移動作業服務平臺屬于層級結構，它由信息共享平臺、各類App、通信協議以及網絡服務器的貯備安全等構成，服務平臺的主要作用在于綜合各類業務集成數據，將業務集成置于可以預估的狀態下，分批次地解決業務集成問題。

對于營配融合下的電力智能服務的業務集成架構進行案例分析，研究對象選取企業用戶，結合企業用戶的相關數據，在結果部分對智能化條件下的業務流程進行詳細闡述。

2 營配融合下電力智能移動作業服務建模結果分析

2.1 電力智能服務的通信功能建模結果分析

普通用戶電能計量框圖的主要作用在于對普通居民的電量使用費用進行計量操作，構成部分主要有無功、有功電能及其各自的電能需求等，它們同屬Byte Count Register數據。

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，以達到改善收縮腔的目的[4]．

與普通用戶電能計量部分構成一樣，普通用戶邏輯點數據測量部分包含普通居民電量輸入功率因數、電量輸入時的電壓電流、輸入功率等。普通用戶邏輯點數據測量框圖的功能在于測量邏輯點及邏輯點的相關屬性，比如說明文字、使用情況、測量質量等。

普通居民用電情況標記與警報框圖的作用在于對居民電量使用情況進行標記，以及對于異常情況執行報警操作。主要構成部分有異常情況數據的相關描述、描述的輸入輸出、整個警報過程的指示。它們的數據屬性主要為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屬性用于報警數據的采集。各屬性各司其職，這個特點使該警報系統能夠盡快完成報警操作。

本文在此處只給出普通居民用戶電能計量統計結果，選某小區50戶居民用電量作為統計數據，以系統反饋電量使用賬單時間為評價標準，結果如圖5所示。

由圖5結果分析可知，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，說明普通居民的電量使用費用模型搭建較為成功。

2.2 電力智能移動作業服務業務建模結果分析

圖6為電力負荷情況的預知框圖。

由圖6可以看出，電力負荷預知最終反饋給用戶的是負荷預估情況的曲線圖，曲線的橫縱坐標分別是時間和預估的電力負荷值。電力負荷情況預知的主要作用在于提供用電情況給用戶，用戶可根據曲線預測對用電情況進行調整。一般普通用戶用電過程中發生停電時，會使用電力負荷預估曲

圖6 電力負荷預估框圖

線于所在系統進行仿真操作，該操作可以用于收集近期用電異常情況，為以后可能出現的異常做好預估，起到合理使用電力系統的作用。

電量使用合約的價格由普通居民在用電負荷預估的基礎上與電力系統企業達成協議的合約上規定的，合約價格的計量往往是在對于居民電量使用情況結算時進行的，居民合約中的費用情況由電網公司統一查看，費用計算系統由于聯網設置，為了更加便捷，直接與居民銀行賬戶關聯。

圖7 普通用戶合理用電圖

從圖7可以看到，電力系統的各類信號由電力系統企業發送，普通用戶接收，電力企業在發送完成信號后，會執行一系列對于電力能源評估的操作：建立電力能源評估體系、對電力能源進行估算、相關數據的采集以及居民用電策略的生成。普通居民在企業進行數據采集后可以對其相關設備的運行進行監測。

電量交易情況的傳遞主要通過能量軟件對電力的價格信息進行采集與記錄，并在需要進行結算操作時，整合電力價格與居民用電情況，生成電力消費賬單發送給普通居民。

2.3 電力智能移動作業服務業務集成架構結果分析

企業用戶智能化下集成交互的具體過程見圖8。

圖8智能流程主要有企業用戶、用電采集系統、接口適配器和服務平臺四個部分，通過一系列命令交互操作的實現，旨在滿足企業用戶的需求。企業用戶需求信息的采集主要由服務平臺與采集系統兩部分之間進行，集成接口執行數

圖8 企業用戶智能化下集成交互流程圖

據查詢的命令，主要在采集系統與企業用戶之間進行，調用指令有REPLY和GET。

3 總結

本研究在如今營配融合的大環境下，對電力智能移動作業服務技術中存在的一些問題進行了分析。在結合營配一體化網絡架構的基礎上，參照IEC61850對電力智能服務的通信功能方面進行建模，并結合普通居民進行案例分析，將智能移動作業技術與通信模型進行融合；參照IEC61970對電力系統在營配融合下的業務方面進行建模，并結合接入能源智能交易進行案例分析，得出了一套切合實際可行的業務模型；基于營配融合網絡，對電力移動作業服務業務集成進行了組織架構，并結合企業用戶進行案例分析，闡述了接口集成與響應集成交互方面的相關研究，給出了可以應用于實際的一套業務集成方法。本文對于業務集成信息安全方面沒有涉及到，后續的研究可以加入信息安全，使模型更加切合實際。