电力系统信息处理自动化技术发展探究

王成启

（青岛远洋船员职业学院 山东 青岛 266071）

0 引言

随着社会经济的快速发展和生产水平的不断提升，生产生活中的信息量呈现爆炸式增长。通过信息处理技术，日常生产生活中产生的大量无序信息可以得到有效的整合和处理，从而形成有效信息，方便用户的使用。因此信息处理技术是现代社会生活能够正常进行的重要保证。信息处理技术广泛应用在工业生产、日常办公和居家生活等各个领域。在电力领域，为了保证电能供给的稳定性和安全性，电力系统在各个生产环节需要具备相应的信息监控与管理功能，对电能的生产和供应进行测量、调控、调度、保护和通信等。由于电力系统的结构设计复杂，涉及流程繁多，因此对信息处理的能力有较高要求。

在现今自动控制技术、计算机技术和先进通信技术等诸多新兴技术的推动下，信息处理技术在电力系统中的应用已逐渐从人工处理向自动化、智能化方向转变[1]。信息处理自动化技术在电力系统中已有实时在线监测系统、B/S 结构办公软件、大数据与云计算技术三大应用方向。实时在线监测系统实现了电力系统设备的集成化监控操作；B/S 结构办公软件显著提升了信息处理质量；大数据与云计算技术推动了信息共享的进程。但目前信息处理系统的设计仍存在问题，自动化程度仍然较低。本文首先阐述了信息处理自动化技术的概念，随后分析了信息处理自动化技术在电力系统中的重要性，并着重探究了上述三大应用技术，分析了未来发展趋势，对加强电力系统信息处理能力，全面推进电力系统向高度智能化转变有着深刻意义。

1 信息处理自动化技术

文字、声音、图像和场景等各类数据内容统称为信息。信息处理技术是指获取数据、加工数据并发布数据的过程。现代信息处理技术通过信息处理系统实现。信息处理系统是以计算机硬件为核心，结合了信息采集模块、存储模块、处理模块和图形可视化模块等多种组件的综合性系统[2]。信息处理系统一般包括信息输入层、信息处理层和信息输出层三个部分。图1展示了信息处理系统的工作流程图。

图1 信息处理系统的工作流程

自动化技术是以控制理论和计算机技术为基础的综合性技术，广泛用于工业生产、日常办公和居家生活等各个领域。特别是在工业生产中，设备的控制和调度具有高度危险性、高度重复性和高频率性，依靠传统人工操作，容易威胁工作人员的人身安全，同时容易出现失误引起安全事故。另外，产生的人力资源浪费也不利于工厂生产的可持续性发展。因此，借助自动化技术，工厂内设备的管理、运行与监测工作可以由机械和电子元件自动完成，从而取代人工操作，将人类员工从繁杂、危险、重复的劳动中解放出来。自动化技术的应用，有效提高了工业生产的工作效率，极大程度上节省了人力和材料资源，同时保证了生产质量和准确度。

信息处理技术通过采集模块获取数据，经过计算机设备加工数据并发布。在信息处理的完整过程中，需要依赖人工进行设备的启停、指令的输入和最终结果的交互。随着信息量的爆炸式增长和对信息处理要求的越来越高，引入自动化技术是其必然的发展方向。

信息技术与自动化技术相结合，形成信息处理自动化技术。不同于传统自动化设备采取闭环控制等方式，以某一特定环境变量为参考，自动执行动作，信息自动化更多的是利用编程技术，使用计算机指令创建重复的过程，从而取代工作人员的手动部署任务[4]。

自动化技术还可以应用在信息处理的各个阶段，从而提高效率。在信息的采集与转换阶段，可以通过自动化设置，使系统对特定状况进行自动的采集动作，从而避免了不间断采集造成的数据量冗杂，或人工操作带来的不便。信息处理阶段可以借助自动化辅助检测，达到简化处理过程、提高处理效率的目的。信息输出阶段，可以通过自动化技术联动被控设备，实现针对不同场景的自动操作。自动化技术在信息处理系统中的合理应用，可以实现对数据科学、系统地统筹管理，减少人工参与程度，从而节省资源，同时提高信息处理质量。

2 信息处理自动化在电力系统中的意义

电力系统是一套由电能生产，传输和分配设备、电力调节控制设备、相关保护装置及附件组成的综合性系统。电力系统包含发电、供电、用电和调配等环节，承担了电能从产生到消费的完整过程。同时，电力系统在电能生产和消费的各个环节中还要发挥相应的负荷测量、系统调节与控制、跨系统通信与调度功能，从而保证电能供应流程的完整性和安全性。电力系统的诞生与推广，大大降低了电能的管理难度，改善了传统电能设备投资高、分布不合理的现象，使电能生产与消费流程更加统一，供给更加高效，使用更加方便，推动电能成为目前人类社会中最常用的能源之一。

图2展示了电力系统的基本结构和工作流程。现代电力系统由三部分构成：电源、电力网络和负载。电源是产生电能的装置，一般由发电站及配套设施构成，它可以将自然界中的一次能源（太阳辐射能、煤矿、石油和天然气等自然界中未经人工加工转换的能源）转化为发电机旋转的机械能，进而产生电能。电力网络包括升压变压器、输电电缆和配电线路，它负责将电源产生的电能传输至远方的用户终端，为了减小电能在传输过程中的损失，电力网络会先提高电能的电压等级，到终端附近后再由配电网络降低至可用电压，并智能分配到各个用户。负载是终端电能用户的统称，包括工厂生产用电、公共设施用电和居民生活用电等一系列电能消费对象。

图2 电力系统的基本结构和工作流程

由于现代社会的快速发展，人口分布越来越广泛，单位区域内电能用户越来越密集，因此电力系统网络也越来越复杂。电力系统网络往往包含成百上千个节点，电流、电压和谐波信号在整个系统内传播；同时，时间、空间的差异也使电能负载不断变化，为电网传输带来诸多压力。因此，电力系统需要配备相应的信息处理系统，针对电能生产和消费过程中可能出现的各类状况，实时收集并处理数据，作为自动控制系统和保护装置的决策依据。同时，信息处理系统还可以将相关数据分享至分站和子节点，实现协同工作，从而保证所有环节均处于正常工作状态。

电力系统中需要信息处理技术支持的场合较为广泛，涉及广泛电能产生、传输和分配的完整过程[3]。在电能生产部分，系统需要收集一次能源供给情况、电能需求情况和发电设备运行状况等各项信息，合理控制发电装置的启停；电能传输和分配过程中，信息处理系统需要采集当前用电负荷，从而预测短期内变化趋势，并通过通信设备传达至各个节点，实现电能的智能分配；同时，电力系统所使用的各类设备也需要信息处理系统进行监控，从而确保系统的正常运行。因此，电力系统信息处理涉及电力供给的方方面面，对高质量输电工作有着重要影响。

3 信息处理自动化技术在电力系统中的应用

针对电力系统设备繁杂、分布广泛、数据量大的特点，信息处理自动化技术的合理运用可以有效缓解电力系统的管理压力，提升信息处理质量。目前，已有企业和单位探究信息处理自动化技术在电力系统中的应用场景。具体而言，电力系统信息处理自动化技术的应用体现在加快数据处理速度、提高信息传输效率和规范工作流程等方面，相关应用技术涉及实时在线监测系统、B/S 结构办公软件、大数据与云计算技术等。

3.1 实时在线监测系统

实时在线监测系统融合了信息处理技术和自动化技术，同时融合了计算机技术、通信技术等技术作为辅助。实时在线监测系统的硬件部分由PLC、数据采集模块和无线通信模块构成，软件部分包括实时数据库、云端存储和人机交互界面[5]。实时在线监测系统可以广泛应用于电力系统的设备运行状态监控、电力负荷监控及环境监控等方面。以设备运行状态监控为例，实时在线监测系统通过预先设定的环境变量，自动开启数据采集设备，实时读取电力设备的工作数据，并通过通信模块将数据传输至远程终端。远程终端随后自动开始数据处理，从而掌握设备的运行状态。终端以经过处理的数据为依据进行决策，自动发送命令到相关控制设备，实现对被监测设备的远程自动化控制。同时，数据还将同步至云端数据库进行存储，并在人机界面实时显示，方便用户查看。

实时在线监测系统可以用于电力系统中的多种任务，包括事件管理、程序部署和安全检查。事件管理是指采取信息自动化技术，预测工作中可能出现的状况，并在事件发生时执行相应处理动作，从而减少或避免突发状况对工作造成的损害；程序部署是指使系统自动进行基本任务和功能，尤其是软件部分的自动设计、测试与运行，可以显著减少人为错误，提高系统工作效率；安全检查是指通过自动化步骤分析风险隐患，修复安全问题，从而确保工作流程更简洁。

3.2 B/S 结构办公软件

B/S 结构，是浏览器/服务器模式的简称，是一种新型的网络结构模式。在互联网技术兴起后，信息全球化逐渐成为工业生产和办公的发展方向，传统的主机/终端模式无法满足信息开放和共享的需求。因此，B/S 结构应运而生。它是一种改进的C/S 结构，包含三层架构：浏览器、Web 服务器和数据库服务器。浏览器是提供人机互动的服务平台，具有信息的输入和输出功能，面向全部范围内的用户；Web 服务器是软件信息传输的中转站，用户对于数据的访问请求会经过Web 汇总和分配后，再发送到终端数据库；数据库服务器是信息存储的场所，将软件收集到的所有数据有序存储在服务器中，当收到Web 服务器的访问请求后，会自动检索并返回相关结果，随后呈现给用户。

基于B/S 结构的办公软件，是新型的信息处理方案。在电力系统的日常维护与办公中，运用B/S 结构的办公软件可以实现快速、有效的网络化办公模式。工作人员通过浏览器即可实现系统相关数据的检索、调用和传输，通过局域网和广域网技术，可以实现信息在厂内、厂间的共享，从而更好地提升信息处理质量。

3.3 大数据与云计算技术

大数据技术结合了分布式存储、数据库技术、机器学习、可视化等新兴技术，是未来数据采集和处理的发展方向之一。大数据技术非常善于统筹各类结构化和非结构化数据，将零散的信息整合到数据库中，进行宏观、综合的分析。而云计算是一种借助网络技术，将大型数据处理程序分解为多个小型程序进行计算的分布式计算技术。传统大规模运算的计算量大、运算成本较高，因此不适合运用于对系统实时性要求较高的场合。云计算拥有较强的扩展性和资源调度能力，对数据资源的处理能力更加优异。

在电力系统中，其数据量庞大，信息冗杂，传统信息处理自动化手段很难有效分类和处理。将大数据与云计算的优势集成到电力信息系统中，可以有效应对繁杂的电力系统数据，满足实时性需求。运用大数据技术，对海量数据和运行信息进行整理归纳，通过特定逻辑和程式进行筛选和清洗，快速获得系统需要的结果。云计算提供的私有云技术可以针对不同电力系统搭建独特的云计算平台，提升数据专用性的同时保证了隐私性[6]。云计算的分布式特点也可以更好的统一不同系统间的标准，使电力系统的不同设备相互连通，实现数据共享。同时，利用Tableau、Qlikview 和SmallBI 等先进的数据可视化平台，电力系统信息处理自动化技术可以更直观地展示各类信息，方便指导人为决策。图3展示了云计算与电力信息系统结合的一种架构。

图3 电力信息系统与云计算架构

4 结语

电力系统作为电能生产和消费的重要系统，为社会发展和科技进步提供了基础保障。随着电力系统的信息化建设不断发展，对电力系统信息处理自动化技术也提出了更多需求。复杂的结构、繁多的设备和爆炸式增长的数据量，使信息处理自动化技术面临着更大挑战。

虽然电力系统信息处理自动化技术已经有实际应用，但仍存在诸多问题。首先是智能化程度低，例如实时在线监测系统的数据处理部分仍采用传统计算机方法进行分析，效率和准确度较低，控制逻辑采用经典控制理论，可控性较差；其次是兼容性不高，目前电力系统信息处理自动化技术的受控对象单一，针对不同应用场景需要开发不同软硬件，不具备可移植性；最后是信息资源利用率低，电力系统结构复杂，体积庞大，因此信息量巨大，目前的信息处理自动化技术不能很好甄别信息的实用价值，因此不能有效筛选信息，造成资源浪费。

未来，电力系统信息处理自动化技术需要更多地结合新兴科技。在硬件方面信息处理自动化系统要向着微型化、便携化发展，运用集成电路技术，在减小体积的同时具有更高速度、更大容量和更多功能；算法方面，信息处理技术更多地与人工智能技术相结合，从而提高对数据分析的智能化程度，使决策更加科学合理。电力系统中的信息处理自动化技术要实现从自动化向智能化转变，从而更好地提供数据分析和决策服务，保障电力系统安全稳定的工作。