基于共享数据模型的离线智能成票系统研究

摘 要：本文以我国某市供电公司为研究对象，旨在通过构建基于共享数据模型的离线智能成票系统，解决传统成票方式效率低下、易出错的问题，提高成票效率和质量。该系统采用隐私计算技术进行数据加密保护，确保数据的安全性和可共享性。研究了离线智能成票系统的实际应用，基于叠加理论和智能算法实现了潮流计算和调度操作票的自动生成。研究结果验证了离线智能成票系统的功能和性能，在系统用户并发量为200的条件下，本文系统的CPU占用率均值为25%，内存占用率均值为40%，最大响应时间的上限为1.8 s，在实际业务环境中具有可行性和有效性。

关键词：共享数据模型；智能成票系统；隐私计算技术；调度操作票

中图分类号：TM 63 " " " " " 文献标志码：A

随着电力系统规模和复杂性不断增加，作为电力调度和运行的关键环节，成票系统也面临更大挑战[1]。在处理庞大的操作数据和复杂的业务流程上，传统的手工成票方式存在效率低下、易出错等问题，无法满足快速、准确并可靠的成票需求[2]。为了解决这些问题，基于共享数据模型的离线智能成票系统应运而生。

本文以我国某市供电公司为研究对象，通过研究和应用离线智能成票系统，提升供电公司的成票效率和质量，优化调度和运行工作流程。离线智能成票系统基于共享数据模型，通过建立数据共享平台，实现各参与方间的数据交换和共享。并基于智能成票系统的原理，对智能离线系统进行潮流计算，分析离线智能成票系统的应用。本文研究期望能够提供一个高效、准确并可靠的成票解决方案，为供电公司的调度和运行工作提供支持，为离线智能成票系统的发展和应用提供一定的参考和借鉴。

1 共享数据模型建立

共享数据模型是一种用于数据共享和交换的框架或方法论，提供了一种结构化的方式进行数据组织和管理，以实现不同参与方间的数据交流和共享。共享数据模型将数据组织为主题或实体，并根据相关属性、关系和规则进行定义。这种数据的结构化组织有助于不同系统、部门或参与方对数据进行共享和理解。进行数据共享、打破信息孤岛并建立业务协同的同时，需要维护不同共享参与方的权益，保障数据安全，使数据敢共享、能共享，进一步为科学决策提供支撑[3]。基于隐私计算技术，计算处于加密状态或非透明状态下的数据，以达到各参与方隐私保护的目的，以此为核心构建可管可控、安全高效的数据共享模型[4]。数据共享模式框架如图1所示。

通过图1可知，数据共享模型框架包括交换基础设施层、隐私计算基础设施层和业务服务层，可为数据共享和保护提供支持。通过数据共享模式框架，供电公司能更有效地促进内部各部门间的数据流通和信息协同。该框架不仅确保了数据的可管可控、安全高效，还极大地提升了数据处理和分析效率，为公司的日常运营和长远发展提供了坚实的技术支撑。

2 离线智能成票系统研究

2.1 智能成票系统的原理

智能成票系统是一种基于先进技术的电力成票解决方案，主要包括但不限于自动化技术、数据分析技术以及人工智能技术等。这些技术共同协作，使智能成票系统能够实现高效的电力成票操作，可提高成票过程中的效率和准确性。智能成票系统流程如图2所示。

根据图2可知，使用智能成票系统时，用户会提交一个申请单，该申请单是用户与系统交互的初始点。在系统完成一系列处理操作（如订单确认、成票和调度指令生成等）后，用户最终会收到一个经过系统处理后的申请单或相关通知。这个经过处理的申请单可能包括成票结果、调度指令的执行情况和票务信息的更新等，它是系统对用户请求的回应，也是整个处理流程的结束点。进而对申请单进行对象化算法处理，将其中数据转化为可操作对象，或者对其中数据进行算法分析和处理。经过对象化算法的处理后，需要考虑是否需要进行方式的变更。根据申请单的内容，系统需要调整当前运行方式以满足用户需求。方式变更后，需要对系统采取相应的安全措施，涉及数据安全、用户权限控制等方面，以确保系统的安全性和可靠性。安全措施的实施过程可能涉及具体的行动和配置，需要根据申请单的内容和系统的运行规则，通过智能算法和系统预设的知识库，使用智能推演知识进行成票操作推演。智能成票推演知识库的结果可为调度操作票提供确切的操作指导。

在智能离线系统中，引入网络参数和进行潮流计算还有助于提升系统的决策能力。基于这些参数和计算结果，系统可以更准确地预测不同操作或策略对系统性能的影响，从而选择出最优方案。智能离线系统网络D如公式（1）所示。

（1）

式中：Bi为母线；BRj为开关；SWm为刀闸。

对于智能离线系统网络中的设备（例如母线Bi、开关BRj和刀闸SWm），在以叠加理论为基础的潮流计算过程中可能会存在大量支路开断现象，导致潮流的波动具有区域性特征。为了应对这种情况，可以采用直流潮流计算方法。当某支路pq被开断，可以等效于在p和q这2个母线节点间添加一条支路，其电纳可表示为∆b=-bpq。

2.2 智能离线系统的潮流计算

潮流计算在操作票实施管理中具有关键作用，能够提供操作所需参数和信息、进行安全分析和校核、优化操作方案以及为操作票的评估和改进提供依据。这些作用共同促进了操作票实施管理的科学性和有效性。直流潮流计算方法假设智能离线系统中的电压相位差较小，因此可以忽略线路阻抗和电纳的影响，仅考虑有功功率的流动。由此智能离线系统的潮流计算可以转化为求解线性方程组的问题，包括节点功率平衡方程和线路变压器的功率流方程。

确定开断支路后的电力系统网络潮流解时，需要先确定无源网络的潮流解，然后将其与开断前的基态潮流相叠加。直流潮流修正如公式（2）所示。

B'∆θ=∆P " " " " （2）

式中：B'为修正后的节点导纳矩阵的虚部；∆θ为电压相角的修正量；∆P为节点注入有功功率的变化量。

通过公式（2）可发现无源网络内∆θ的变化，不同支路潮流增量如公式（3）所示。

∆Pij=Xij∆θi-∆θj " " " " （3）

式中：∆Pij为支路ij的有功潮流增量；Xij为支路ij的电抗；∆θi和∆θj分别为母线ij的电压相角增量。

通过公式（2）可以计算出开断支路后不同支路的潮流变化，进而获得系统网络的新潮流解，如公式（4）所示。

Pij，N=Pij，O+∆Pij " "（4）

式中：Pij，N和Pij，O分别为支路pq开断后与开断前支路ij上的有功潮流。

进而对操作票的创建、分配、执行和记录等过程进行有效管理和控制[5]。操作票管理需要制定标准的操作票模板，包括必要的操作步骤、安全规程和注意事项等，以确保操作的一致性和安全性。根据实际需要，由相关责任人员向操作票管理部门提交操作票申请，包括所需操作内容、时间和人员等信息。操作票管理部门对申请进行评估和审批，并将操作票分配给指定的操作人员。操作人员按照操作票中指定的步骤和要求进行操作，保证操作的正确性并保障安全。操作人员应与相关检修和运行人员进行沟通和协调，确保操作符合实际情况和操作要求。执行完操作票后，操作人员应填写相应记录，包括操作时间、操作人员、操作内容和操作结果等信息[6]。操作票管理部门要对操作记录进行审核和归档，确保操作的完整性和可追溯性。操作票管理部门还应加强操作票的安全管理，包括权限控制、防篡改措施和访问审计等，定期进行操作票的审计和检查，发现问题须及时纠正并改进。操作人员需要接受相关培训和考核，熟悉操作票的使用和操作流程，并不断提高操作技能和安全意识。对操作票的使用和管理进行持续改进，根据实际情况和反馈优化操作流程、提升管理效能。

操作票管理的关键是保证操作的正确性、安全性和可追溯性，通过规范的管理和有效的培训，提高操作人员的技能水平和操作质量，从而保障电力系统安全地运行。

2.3 离线智能成票系统的应用

申请单智能成票的主要逻辑如图3所示，即通过处理查找项的相关信息，根据规定的逻辑规则生成出票结果；根据配变的特定要求和状态进行相应判断和处理，并生成出票结果；根据三遥开关的特性、遥信状态和操作要求，进行逻辑判断并生成出票结果；根据线路检修的需求、计划和相关规则生成相应的出票结果[7]；根据多个配电站停电情况，进行逻辑判断和处理，并生成相应的出票结果。这些逻辑规则将根据具体的业务需求和规定进行设计和实现。图3是根据这些逻辑规则进行详细展示和说明的流程图，有助于申请单智能成票的理解和实施。

3 共享数据模型的应用分析

本文选取我国某市供电公司作为研究对象。测试过程主要包括功能测试和性能测试2个方面。1）功能测试阶段。全面测试系统的各项功能，以验证系统是否满足预期的设计目标。测试方法为根据系统需求和设计文档编写测试用例，并在实际环境中执行测试用例。测试范围包括但不限于登录功能、操作票创建/管理以及数据共享/交换等功能模块。2）性能测试阶段。重点测试系统的性能指标，包括系统的响应时间、CPU占用率和内存占用率等。通过模拟真实的业务负载和用户并发访问，对系统在高负载情况下的性能进行评估。记录系统在不同负载条件下的响应时间和资源占用情况，并与预期的性能指标进行比较。

通过功能测试和性能测试试验，可以评估系统在实际业务环境中的功能完整性和性能表现。结果将有助于验证系统的稳定性、可靠性和可扩展性，保证离线智能成票系统能够满足实际应用需求。

3.1 功能测试结果

离线智能成票系统功能测试结果如图4所示。根据图4（a）的数据可知，6次离线智能成票系统功能测试的结果如下：前5次测试中发现了共43个普通bug，24个严重bug和3个致命bug。系统经历了多次功能测试并修复了检测到的问题后，离线智能成票系统在最终测试中表现出良好的稳定性和完整性。第6次测试的结果显示，系统已成功解决了功能缺陷，达到了预期设计目标。

根据图4（b）可知，在bug修复过程中，本文对每个被检测出的bug进行了修复和验证，确保系统在功能层面上表现稳定、功能齐全，并满足预期设计要求。

3.2 性能测试结果

对于系统的性能测试，本文选择并发量、CPU占用率均值、内存占用率均值和最大响应时间共4项不同性能指标进行检测，并将本文系统与文献[6]中、文献[7]中的系统进行了比较，在系统用户并发量为200的条件下，比较CPU占用率均值、内存占用率均值和最大响应时间等方面的性能。具体测试结果见表1。

根据表1可知，在并发量为200的基础上，本文系统的CPU占用率均值为25%，内存占用率均值为40%，最大响应时间的上限值为1.8s。而文献[6]系统的CPU占用率均值为32%，内存占用率均值为46%，最大响应时间的上限值为2.0s。文献[7]系统的CPU占用率均值为28%，内存占用率均值为42%，最大响应时间的上限值为1.9s。

在上述3个系统中，本文系统在CPU、内存占用率和最大响应时间方面的表现均优于文献[6]、文献[7]系统，可见本系统在性能方面优于2个对比系统。

4 结论

本文以我国某市供电公司为研究对象，通过研究和应用离线智能成票系统来提升供电公司的成票效率和质量，优化调度和运行工作流程。离线智能成票系统可以利用共享数据模型使不同参与方更有效地共享数据资源，提高数据的可用性和价值。同时，共享数据模型还有助于提高数据的安全性和隐私保护措施，保证数据的合规性和用户权益。为验证系统的功能和性能，本文在试验中进行了功能测试和性能测试。功能测试主要验证系统在各个功能模块上的表现，确保实现预期的成票流程和功能；性能测试重点测试系统在高负载情况下的响应时间、CPU占用率和内存占用率等指标，以评估系统的稳定性和性能表现。经过6次功能测试和bug修复过程，离线智能成票系统没有检测到任何bug。在系统用户并发量为200的条件下，本文系统的CPU占用率均值为25%，内存占用率均值为40%，最大响应时间的上限值为1.8 s。期望本研究能够提供一个高效、准确、可靠的成票解决方案，为供电公司的调度和运行提供支持，并为离线智能成票系统的发展和应用提供一定的参考和借鉴。

参考文献

[1]苏海涛，刘秀华，王保杰，等.一套基于智能识别技术的离线自动计量系统的研究与应用[J].衡器，2021，50（11）：21-23.

[2]汪健雄，张晨阳，肖玉兰，等.铁路客票系统MaaS+智能服务体系研究[J].铁路计算机应用，2022，31（7）：69-74.

[3]万征，丁超，余岚，等.一种基于区块链的大健康数据存储和共享模型[J].小型微型计算机系统，2023，44（3）：636-645.

[4]杨文哲，郝渊科，赵常胜，等.基于对象代理的大数据共享可信数据湖平台[J].小型微型计算机系统，2023，44（6）：1324-1328.

[5]冯子文，朱永利.基于有限状态机的变电站倒闸操作票生成方法[J].发电技术，2022，43（3）：501-509.

[6]张鹏，朱涛，钟少军，等.基于调度D5000系统的程序化操作关键技术研究与应用[J].云南电力技术，2022，50（增刊）：1-4.

[7]白铭，周宇，李震.智能供电调度作业管理系统研究[J].铁道运输与经济，2022，44（增刊）：104-109.