基于云计算技术的电力信息化建设研究

内蒙古电力（集团）有限责任公司内蒙古超高压供电分公司 李立志

在新时期背景下，电力企业的信息化遇到了全新的问题、挑战以及机遇，信息化时代实现了对电力信息化建设的推进，对电力企业的业务响应速度、管控集中程度及服务质量等都提出了更高的要求。相关领域研究人员对其开展了深入的探究，并针对电力信息化建设提出了多种方案，但目前由于这一建设仍然处于初期阶段，大部分方案只处于理论阶段，少部分已实施的方案在实际应用中也出现了诸多问题，如无法实现对海量大数据采集、存储和分析；建设速度慢；数据处理能力低、无法体现数据利用价值等。

云计算技术是近几年得到广泛应用的技术，在虚拟化和面向服务架构的基础上，逐渐演变而成。通过云计算技术的应用能够为计算资源和底层架构构建桥梁，以此方便用户对资源共享和部署。为提高电力企业对信息处理的能力，进而促进各类资源利用率的提升，本文在引入云计算技术的基础上开展对电力信息化建设的相关研究。

1 基于云计算技术的电力信息化建设

1.1 电力信息数据采集与处理

为实现对电力的信息化建设，首先需将电力信息数据作为基础与核心，针对电力企业运行过程中各类数据进行采集。其中，最重要的电力信息数据为底层控制设备在运行过程中产生的数据，针对这一部分数据通过统一的时标、描述、量纲等处理，在数据库中完成对各类数据的存储，并以此实现对电力运行生命周期过程的描述[1]。为体现电力信息数据采集的实时性，针对DCS和PLC当中的数据进行采集，并采用与电力企业一致的编码方式实现对其标签定义，考虑到电力信息数据产生的时效性，将采集的间隔时间设定为小于1s。为了降低电力信息化建设的负担，针对各类数据进行压缩存储，并根据电力企业运行发展需要，对各个数据标签的采集频率、数据精度以及安全等级等进行设置。

对于历史电力信息数据的存储，其容量应超过电力设备一个完整的维护周期，并针对历史信息数据可定期或不定期利用光盘或磁带完成对其备份。在对压缩的电力信息数据进行获取时，需首先完成对其恢复，从得到压缩信息数据提取指令开始，经过解压缩—数据传输—数据输出等一系列操作完成对压缩数据的获取，这一过程通常不会超过2s。为确保电力信息数据采集以及处理的利用价值，还应当对其正确性进行判断，并引入信号处理技术、分析冗余技术等对其进行正确性判断，并给出明确的状态标志，实现对电力信息数据的采集与处理。

1.2 基于云计算的电力应用资源调度

在引入云计算技术后，针对电力企业中各类应用资源进行调度能够进一步提高电力企业的运行效率。将实现对各类电力应用资源分配的模块作为云存储环境当中的节点，利用各个节点的信息素对其应用资源衡量，信息素的计算公式为：τ=mp/(m0p0)×100%。式中，τ表示为云存储环境当中的应用资源分配节点的信息数；m表示为云环境中的CPU个数；p表示为CPU处理能力（MPIS）；m0表示为云环境中最大CPU个数；p0表示为最大CPU处理能力（MPIS）。

根据公式实现对云环境中各个分配节点应用资源的衡量，并在实际运行前为各个参数设定阈值，规定若实际数值超出阈值，则统一按照阈值参数进行计算[2]。利用上述公式可实现对各个分配节点是否为有效节点的判断，以此通过云计算的方式发现电力企业各个运行模块中的可用节点。为每一个可用云节点分配相应的应用资源调度任务，当任务在某一时刻运行成功或失败都需要给出相应的反馈，同时在失败时需要将该任务调离，以此减轻电力运行负担。同时，为确保各个节点在进行应用资源调度时始终保持负载平衡，需结合云计算公式实现对信息素的浓度增加：τ'=(1+λ)[τ(t)+λτ(t)]，式中，τ'表示为节点信息素浓度增加量；λ表示为调节因子；t表示为调度时刻。

再引入结合云计算思路，针对完成应用资源调度分配的节点，可奖励其信息素浓度增加；针对未完成应用资源调度分配的节点予以惩罚，以此实现调度质量节点选择，提高应用资源的分配效率。在上述论述基础上，应用云计算技术将电力企业各项业务数据转移到公共云当中，以此能够进一步提高数据处理的隐私和安全。一旦将各类业务数据和资源调度数据送入到云环境当中，则电力企业内部也不会完全确定数据物理地址，进一步提高电力企业数据信息的安全性。

1.3 电力基础设施运行状态监测

为实现对电力企业中各类电力设备运行情况的实时监测，确保能够在第一时间发现电力设备的运行故障问题，在实现电力信息化建设时还应针对电力基础设施运行状态监测进行设计[3]。将这一模块划分为电力基础设施运行过程监视、运行参数记录、实时趋势显示以及历史趋势显示共四个组成部分。

通过过程监视实现对电力企业内部所有电力基础设施运行情况以及状态的监视，同时将各类监视过程中产生的数据输入到上位机当中，自动生成趋势图、棒状图等，以此能够实现对电力基础设施运行状态更直观地观察。同时，在监视过程中，对设施运行参数、各个电力机组设备的运行效率等数据划分相应的技术指标，根据各项指标完成对运行状态的标准化判断[4]。针对运行参数的记录通常包含报警信号、状态参量等数据信息，当电力基础设施在运行过程中出现故障问题时，通过对报警指令进行分组并进行优先处理，可在第一时间对需要维修或更换的基础设施进行管理。

将设施运行状态参数等通过实时变化趋势图的方式绘制[5]，并在各个重要节点上标明具体参数，以此能够实现对基础设施运行状态实时变化趋势的显示。为了确保显示内容满足电力基础设施运行管理需要，显示画面当中需要定义最少4条实时趋势变化曲线，同时根据不同状态可由用户自定义组态，在图像上用户也可对坐标、颜色、线性等进行随意配置，以此方便对电力基础设施的管理。将电力基础设施历史运行数据进行获取，并根据数据点ID号、中文标签等对所需内容查询，以此实现对历史数据变化趋势的调用，将历史数据变化趋势回放内容与当前实时变化的电力基础设施运行状态变化趋势曲线对比，可实现对运行状态的高精度监测。

1.4 电力运行统计与信息化管理

根据上述论述实现对电力企业中各类应用资源的调度以及对电力基础设施运行状态的实时监测后，将这一过程中产生的各类数据信息进行统一，并对其进行信息化管理。为方便统计，可通过生成日报表、月报表、季度报表等方式，按照不同周期将电力运行数据信息存储。在各类报表当中，可以选择当前数值，也可选择统计值，或在某一特定时间段中的计算数值。在信息化管理时，可结合云计算技术将运行指标变为量化考核指标，针对各类电力运行参数进行考核。对于电力企业而言，主要统计和考核的内容包括峰、谷和平时的电量。

运行日志也是信息化管理中的重要组成部分，在对运行日志管理时，应从实时或历史数据库中获取所需信息数据，并按照规定格式将其填写在日志当中完成记录。为方便管理，日志的记录除了采用自动采集数据的方式外，还可通过手动输入完成。在管理时，根据得到的统计参数可对电力运行性能以及耗差情况进行实时分析。可通过建立典型运行工况模型的方式，将其作为依据与实时趋势统计结果比较，并实现对运行方案以及经济性的评价。为了实现对电力运行负荷的优化，需要在确保电力基础设备安全运行和满足负荷的前提条件下，通过综合分析的方式实现对负荷的二次分配，以此能够在最大限度上降低电力基础设施的运行负担，从而提升电力企业整体运行质量，达到信息化建设的最终目的。

2 对比分析

为验证新的建设思路在实际应用中是否能够实现对电力企业的信息化建设，将本文建设方案设置为实验组，将未引入本文建设方案的传统电力企业运行管理模式作为对照组。通过对比实验组与对照组电力数据的传输速率以及数据的利用价值实现对本文建设方案可行性的验证。选择以某电力企业作为实验依托，将从该电力企业Gephi当中采集到的电力运行数据作为实验对象，从数据集当中随机抽取1000个数据作为实验样本数据，完成下述实验。

2.1 电力数据传输速率比较

在电力企业调度过程中，针对1000个数据的调度传输速率按照如下公式完成计算：V=(Wδ/t)log2N，式中，V表示为电力数据调度传输速率；W表示为电力数据在调度过程中的传输量；δ表示为在电力企业当中数据的传输波特率；t表示为电力数据传输耗时；N表示为电力数据在传输过程中的有效离散值。根据公式完成对实验组和对照组数据传输速率的计算，并将不同传输通道中的数据传输速率记录如表1。

表1 实验组与对照组电力数据传输速率比较表

从表1中记录的数据可看出，实验组的电力数据传输速率明显高于对照组，因此通过上述实验初步证明，本文提出的基于云计算的建设方案在实际应用中可有效提高电力企业电力数据的传输速率，进一步体现电力企业的运行时效性。

2.2 电力信息数据利用价值

为进一步验证电力信息数据的利用价值，针对实验组和对照组电力企业在运行过程中各类信息数据的利用率进行对比。在电力企业运行过程中其包含的业务主要可分为电力设备运行管理、电力基础设施建设、电力技术装备、电力信息查询等。由5名用户模拟完成各项业务，并针对上述提取到的1000个数据在各个业务类型中的利用率进行计算，其公式为：，式中，表示为电力信息数据利用率；表示为在各个业务类型中实际使用的数据量，n的取值根据电力企业中业务类型数量决定；表示为数据总量。根据公式计算得出实验组和对照组电力信息数据的利用率，并将结果记录如图1所示。

图1 实验组与对照组电力信息数据利用率比较图

从图1中绘制的两条曲线可以看出，实验组的电力信息数据的利用率均超过95%，而对照组电力信息数据的利用率均在85%上下。因此，通过上述实验结果进一步证明，实验组的电力信息数据利用率更高、数据的利用价值更高。综合上述两组实验结果得出，本文基于云计算的建设方案在实施后可以有效提高电力企业运行过程中电力信息数据的传输效率，并提升各类信息资源的利用价值，对于电力企业未来在信息化时代中发展而言能够提供更优质的技术支撑条件。

3 结语

针对当前信息化时代对电力企业运行和发展提出的要求，本文在引入云计算技术的基础上，提出了一种全新的信息化建设思路，并通过实验的方式验证了该建设方案的可行性。在今后的研究当中，为了进一步体现电力企业的智能化和信息化发展特点，还将引入更多现代技术手段，并针对电力企业运行过程中所需的集中监控、分点操作和调度等进行详细研究。同时未来云计算技术在应用中也将不断得到完善和创新，对于实现电力企业在新形势下的智慧管理有着更加重要的现实意义。