云计算在客户侧用电安全监测中的应用分析

2016-11-26李冬梅

中国石油大学胜利学院学报 2016年3期

关键词：用电客户监测

李冬梅

(中国石油大学胜利学院机械与控制工程学院,山东东营 257000)

云计算在客户侧用电安全监测中的应用分析

李冬梅

(中国石油大学胜利学院机械与控制工程学院,山东东营 257000)

云计算是一种基于互联网的计算方式,它是一种新兴的计算模型,正在逐步应用于生产生活的各个方面。随着智能电网的发展,客户侧用电安全监测系统所采集处理的数据量极大,现有的数据收集和信息处理平台在处理速度、存储空间、响应时间等多方面均已不能满足其需求。针对这一问题,结合云计算技术的优势,提出了一种客户侧用电安全监测的云平台技术框架。首先,概述了云计算的基本概念;其次,从物理架构、系统组成和功能特性等三方面详细阐述了客户侧用电安全监测云平台技术框架,以期为电力企业云计算的发展与应用提供借鉴。

云计算;客户侧用电安全监测;窃电管理

用电安全监测系统是电网企业在客户侧用电安全和运行维护方面的有效保障手段,尤其是防窃电漏电、大客户管理流程、送电管理、智能用电等方面,近年来随着智能电网建设已取得了巨大进步[1-9],全国用电事故率逐年下降,但用电事故仍时有发生,尤其是工商业用户的变压器失火、大型设备的用电故障等;居民用户的违规用电、窃电、线损明显过高、变压器经济运行状态差等[1-2]。国际国内的学者在用电安全方面也进行了诸多的研究,并取得了一些科研成果:文献[3]提出采用无线采集器模式实时监测用户一次侧电流,并通过与用电现场服务终端无缝衔接来监测电力用户用电状态,从而达到预防和打击不法用户非法窃电的作用;文献[4]提出了一种利用分段现场监控单元FTU分段计算线路线损的方法,形成分段的支路损耗、配变损耗及管理损耗,大大有利于防窃电的管理。以上技术成果有效防止了窃电,却缺乏完整的用电安全监测体系,以及没有兼顾考虑当前的用户对服务的体验要求和监控系统自身的性能水平需求等。

笔者采用云计算技术搭建客户侧用电安全监测平台,不仅可有效解决前面述及的各种问题,而且还可提供灵活快捷的增值服务。于是,本文从云计算的定义、用电安全监测技术架构、功能特性等三方面展开讨论。

1 云计算概述

现阶段,人们对云计算的认识还不是十分完善,因此云计算还没有一种普遍一致的定义。中国云计算网将“云”定义为:云计算是分布式计算(Distributed Computing)、并行计算(Parallel Computing)和网格计算(Grid Computing)的发展,或者说是这些科学概念的商业实现[10]。美国标准化委员会认为:云计算也可以被看成是网格计算和虚拟化技术的融合,它利用网格分布式计算处理能力,将IT资源构筑成一个资源池,运用服务器虚拟化、存储虚拟化技术,以便用户实时地监控和调配资源。但是,2007年云计算技术由Google提出以来,已经得到各方面的研究和商业化应用,成为一个不争的事实。据不完全统计,云计算在国际国内知名各大企业的应用情况如表1所示。

表1 云计算技术在国际国内的应用情况

从表1可以看出,云计算目前主要应用在互联网、教育以及科学计算等领域,在电力方面特别是用户侧用电安全监测中的应用还比较少,有必要继续进行深入研究。

2 云计算在客户侧用电安全监测中的应用

2.1 物理架构

云计算系统是通过 Internet 将系统内的各种设备和用户连接起来的组成一个复杂实体,如图1所示,它的物理架构以Internet为中心,包括大量的计算机资源、海量的传感器和数据采集设备组成的数据采集网络、用户端和各类服务器等。

图1 云计算系统的物理架构

2.2 系统组成

客户侧用电安全监测云平台系统首先利用 Internet 将众多计算机资源从物理上形成互联互通,从而整合成一个巨大的计算资源池;然后采用虚拟化技术,将这些海量的计算资源池进行虚拟化的逻辑统一管理;最后,海量的用户通过 Internet 登入云平台系统,而云平台系统按照用户需求向用户提供计算能力、存储能力、软件平台和应用软件等各类服务。总而言之,客户侧用电安全监测云平台的系统组成包括物理互联、虚拟化管理和应用服务等三大部分。

其中,在应用服务方面为满足海量的用户诉求,一般将用户的需求分成若干个子任务,再动态地将各个子任务通过Internet 分配给系统中的计算设备,子任务处理后的计算结果再通过 Internet 汇总到控制中心,最终反馈给用户[11],即采用分-总-分模式进行运行和管理。

从应用的角度,也可以将客户侧用电安全监测云平台的系统组成划分为数据采集层、网络层、主站应用层以及用户端层等四部分;其中,数据采集层主要通过各种前置的各种传感设备、智能电表、智能采集终端、智能家居等,采集与用电安全检查相关的计量计费、运行维护、客服服务等多方面的基础数据;网络层主要是通过智能通讯机、交换机和路由器等网络通信设备,完成各类数据的上传和下达;主站应用层是系统的核心部件,实现对整个系统的顶层设计管理,其硬件组成主要有与用电检查业务相关的服务器,例如,通信管理服务器、窃电管理服务器、安全认证管理服务器等;用户端层是系统与外部的窗口,主要包括用户层、Internet层和Web 层三部分,用户层和Internet层是不同用户根据其实际情况所选择的接入方式,有选择万维网、移动终端、瘦客户端等多种形式,而Web层主要负责监测系统的Web 站点,即用户访问云计算系统的唯一接口。客户侧用电安全监测云平台的系统组成如图 2 所示。

图2 客户侧用电安全监测系统框架

2.3 功能概述

基于云计算技术的用户侧用电安全监测系统首先对用电安全检查工作进行细分,如通信管理、窃电管理、用电进网管理和大客户的检查管理等模块,然后进行精细管理,并通过互联网实现用电监测信息的共享。其主要功能如下：

通信管理。通信管理一方面实现对系统网络层的智能通信机、交换机/路由器等设备的在线、故障等状态监控;另一方面验证系统内指令数据上传下发正确与否,前端数据感知层的数据上传是否顺利完成,以及通信阻塞的调度管理。

窃电管理。窃电管理一方面对系统服务区域内,用户窃电信息的历史和用电实时信息进行数据库记录,方便操作人员的查询和数据挖掘;另一方面,通过构建设备模型,按照固有拓扑结构,依据能量守恒原理、质量守恒定律等依据,选用搜索式算法进行相应计算,并将计算结果与智能电表、智能前端装置等数据进行比对,查找出相应的窃电用户或用户异动的电力用户,为用户用电监测提供科学依据。

安全认证。一方面对从网络进入系统平台的人员,通过用户名、密码和验证码,进行身份的认证,另一方面对进入系统平台的网络人员,按照管理员、操作员、普通工作人员三层级别用户管理,不同用户级别分配不同的系统内数据操作和查看权限。管理员具有系统范围历史数据库、实时数据库所有数据的操作能力;操作员具有实时数据库的查看功能和历史数据库的修改、删除、插入等功能;普通工作人员仅仅具有实时数据库和历史数据库的查看功能。

大客户管理。大客户管理主要实现对监测区域内的大客户周期性用户安全检查相关的工作进行在线实时服务,如检查周期制定、数据辅助决策和用电安全检查互动等。

用户进网管理。用户进网管理主要实现监测范围内客户侧用电设备的安装、报修等工作流程网络化,如老客户的业扩报装、新用户的新装变压器报装、客户的设备维修、客户的设备委托运营诉求等。

3 结束语

云计算平台拥有强大的计算和存储能力以及它扩展性强、便于使用等优点,正逐步成为电力行业的核心计算技术。将云计算应用于用电安全监测中,利用大数据技术、高级量测、高效控制、高速通信等技术,积极开展智能用电安全监测的关键性、基础性、共用性技术研究,推进客户侧用电安全监测平台快速建设,大力提升电力企业的综合服务水平,是一个值得继续深入研究的课题。

[1] 李冬梅,葛磊蛟.客户侧用电安全监测的云计算技术应用[J].中国石油大学胜利学院学报,2015(2):34-36.

[2] 葛磊蛟,高波,周志超.用户侧用电安全检查技术浅谈[J].供用电,2014(7):62- 64.

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[11] 赵俊华.云计算:构建未来电力系统的核心计算平台[J].电力系统自动化,2010,34(15):1- 8.

[责任编辑] 董大伟