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浅谈在电能信息采集物联网中云计算的影响

2020-02-13 305 上传者：管理员

摘要：近年来,随着电力企业自动化水平的持续加强，电能信息采集物联网的推广建设工作得到了全面发展的机遇。在终端数量大幅度增加，精细化管理进一步加强后，系统逐渐出现一些弊端，为了使得云计算技术更好的服务于电力企业,本文就云计算与电能信息采集物联网两者的结合应用进行了深入的研究，致力于对系统的建设与发展提供助力。

关键词：
云计算
物联网
电能信息采集
线损
虚拟化
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1、引言

智能电网是国家“十二五”规划的重要组成部分。目前，我国智能电网的建设正在如火如荼地开展，电能信息采集物联网作为智能电网建设的一部分，对智能坚强电网的建设起着非常大的推动作用。目前情况下，电能采集的应用频率比较高，这使得技术人员也可以实现收集电能信息的需求，同时还可以对电能的使用状况进行有效的监控，得到现场企业用能的精确数据，如何使电能信息得到得更及时、更准确，使采集物联网更好地发展，是电力企业不断研究的课题。而云计算等技术的应用，可以在这个过程中发挥重要的作用，将云计算运用在电能信息采集物联网技术当中将能够有效提高电力企业的运营效率，推动电能信息采集互联网更良性的发展。

2、电能信息采集物联网

2.1 电能信息采集系统

物联网就是在互联网的基础上实现物物相连的网络体系，电力企业物联网的建设时间较为长久，电能信息采集系统中大量地应用了传感器技术，这为电能信息采集物联网的发展和创新提供了良好的基础。

随着信息化时代的到来，以及用电企业数量的激增，传统手工模式的抄表模式已经不能满足电力企业抄表、电费结算、线损分析、用电检查等工作的要求。电能表数量多，劳动强度大，工作效率低，解决抄核收过程中人工抄表不准确，不能及时快速准确发现现场用电异常，出现失压断相或表计损毁时不能准确追补电量，抄表时间不同时不能准确计算线损，随着电力应用范围的扩大，一定程度加大了用电管理难度，当出现管理漏洞时，将出现窃电行为。企业或居民实施窃电时缺少信息化监察的手段，人工抄表导致个别电力企业人员利用电能损公肥私的犯罪行为，这些问题逐渐成为电力企业实际工作中需要解决的实际问题。

电力企业在过去近二三十年的时间内，根据当时企业的情况及发展需要，建立了针对不同类型用户的电能采集系统。为适应电力市场化运作和营销现代化建设的要求，需要全面建设电能信息采集系统，提升精益化和标准化管理水平，满足电力企业各层面、各专业对用电信息的迫切需求。为使信息化系统有效良性地应用，国家电网公司、南方电网公司等电力企业纷纷出台相关的规划和标准。

2.2 系统结构

电能信息采集系统可以划分为系统主站、终端采集设施以及通信通道三个部分。

采集层：在采集系统中处于社会的各个角落，属于电能信息采集物联网的前段，收集数据，感知信息，由智能电表、采集器、采集终端等设备组成。

通信层：终端采用无线公网、专线、调度数据网等网络通信与主站通信。

主站层：电能信息采集物联网的核心，由服务器及软件应用系统组成，软件应用主要实现数据采集、运维管理、数据管理、业务应用、系统管理等业务功能。

2.3 系统主要功能

数据采集：以各种通信方式接入各种类型终端，按照规定的通信协议解析数据，并对数据进行处理。

电量统计：按各种主题对售电量及发电量进行分析，包括与同期比较增长量、增长率分析、电量同比、环比分析、电量时段分析、电量排名等功能。

预付费管理：实施预付费管理，主要形式为插卡式预付费、网络式预付费和电费结算计费三种。

用电监测，主要体现在客户用电安全及企业窃电分析功能，主要是根据采集到的客户数据，进行加工分析，发现客户不正常用电的行为。

线损统计：范围包括母线不平衡、变压器损耗、分区、分压、分线、分台区等，主要统计各地区下属供电分局等区域管理单位，各电压等级分析对象，各级变电站主变、母线、联络线、10kV配电线路等电网统计对象，实现多维度、多层次的线损分析，为降损工作提供依据。

3、云计算技术概述

云计算技术是信息技术革命的产物，是一种全新的大规模分布式计算模式，云计算作为一种综合计算方式，是物联网技术的重要基础。起源于互联网公司对大量计算与存储资源的需求，它主要以虚拟化技术为基础，企业能够将资源在发展中具体应用，根据不同的访问需求访问相应的计算机和存储系统。

云计算的关键技术是虚拟化技术。虚拟化拟化技术是指通过虚拟化技术将单台物理计算机虚拟成为多台逻辑计算机，每个逻辑计算机可运行不同的操作系统、不同的系统，应用程序都可以在相互独立的空间内运行而互不影响，虚拟化使用软件的方法重新定义划分IT资源，可以实现IT资源的动态分配、灵活调度、跨域共享，提高IT资源利用率，使IT资源能够真正成为社会基础设施，服务于各行各业中灵活多变的应用需求。

云计算主要有以下特点：

1）灵活、可扩展的特点。技术的发展使得软硬件都支持虚拟化，虚拟化设备或系统统一放在云系统资源虚拟池中进行管理。云计算使得系统可以动态可扩展，多台计算机通过一定的逻辑，进行分布运行及运算，使得云计算具有高效的运算能力，在现有服务器基础上增加云计算功能能够使计算速度迅速提高。

2）具有较高的性价比。将资源放在虚拟资源池中统一管理，优化了物理资源，用户不再需要昂贵、存储空间大的主机，在减少费用的同时，计算性能却不逊于大型主机。云计算把硬件和软件资源共享，在互联网的基础上向用户提供相关资源的服务，云计算可以根据企业的需要制定出相应的产品和服务。

3）扩展性良好。不同的应用对应的资源不同，运行不同的应用需要较强的计算能力对资源进行部署，云计算平台能够根据用户的需求快速配备计算能力及资源。用户可以利用软件的快速部署条件来更为简单快捷地将自身所需的已有业务以及新业务进行扩展。在对虚拟化资源进行动态扩展的情况下，同时能够高效扩展应用，提高计算机云计算的操作水平。

4）高稳定性。云计算使得系统在多个计算机节点运行，即使计算机节点发生故障，也不影响计算与应用的正常运行。使得系统及应用具有高可靠性、不发生拒绝服务的情况。

4、云计算在电能信息采集物联网的应用

4.1 通信采集业务的支持

电能信息采集物联网采集的对象包括电厂、变电站、专变企业、居民，现场传感器、智能电表等终端设备，在国家的各个角度安装部署，采集的数据规模之大前所未有。目前系统需要与高达数十万终端进行通信，采集数据；系统要实时在线给现场电能表下发跳闸、充值指令。这些都要求通信子系统健壮、稳定、可靠，云计算的虚拟化技术灵活可扩展，可以帮助电能信息采集系统实现。采集服务集群可以通过虚拟化硬件设备，方便快捷地扩展通信服务器的资源，单机设备出现问题后，可以动态可扩展。

从软件方面，云计算技术为通信采集软件更好地协同提供了有效的数据支持。在面对大量终端设备与主站通信时，传统的通信采集系统需要花费较大的精力研究软件与终端设备的负载通信平衡，云计算技术可以将采集任务做并行化处理，把计算任务分配到多个不同的工作节点完成，实现系统性能的有效提升，有效地帮助研发人员解决通信阻塞、负载均衡的问题。

4.2 海量数据计算服务的支持

电能信息采集系统已经在全国各省级电力公司以集中式部署的方式建设应用，即在省电力公司建设，采集对象面向全省范围内的变电站、专变企业及居民台区，每个省级主站处理千万块电能表数据，这些数据包括电表读数、电压电流、功率因数、失压断相等数据。

电能信息采集系统除了要处理海量数据外，还要及时处理并且稳定运行，在传统的电能信息采集系统中，开发人员要花费非常大的精力处理，云计算技术出现以后，这些处理就变得异常简单，云计算在大数据应用领域广泛采用分布式并行计算技术，主要包括Hadhoop、Spark和Storm。Hadhoop、Spark主要用于离线大数据的并行处理；Storm主要针对在线实时大数据处理的并行计算系统。云计算技术能够进行集群资源调度管理，实现动态地分配和调度计算资源，保证不同计算框架之间资源的隔离以及系统容错，确保海量数据计算，保证系统正常运行，提高系统运行的可靠性，满足电量计算、预付费管理等业务应用。

4.3 线损业务的支持

线损业务是电能信息采集系统数据的一个应用重点，减少线路电量损失，增加企业效益是系统应用的重点，云计算技术能够帮助电能信息采集系统，电能信息采集系统抄读了省网范围内的海量电能表的数据。线损管理中，线损类型多、线损关联元件多，而且每个线损元件电能量有一定的随机特性，准确、可靠收集运行数据成为系统的建设难点，而且线损数据还要给大量的不同需求部门进行应用，从这个意义上讲，云计算技术将在以下线损业务上推进系统建设，满足抄表员对线损业务的要求：

1）异常预警判别、异常智能预警分析、异常诊断库、异常后续处理。2）配网分台区分析、高损元件分析、大用户分析、售电量构成分析等线损主题分析。3）数据质量考核、统计报表考核、业务协同考核、考核流程管理。4）强接入数据质量检测、数据审核、数据统计、建立数据质量管理规范。5）变电站模型、母线模型、开闭所模型、手拉手模型、线损异常、高损诊断模型、电量预测模型、线损结果综合比对模型等。

5、结束语

综上所述，在电能信息物联网深入应用的过程中，需要深入学习、分析并应用云计算技术，就云计算技术来讲，它是一项新兴技术，这就使得其在电能信息物联网应用时有一个适应过程。就目前智能电网建设来说，其发展离不开新技术应用，只有将云计算技术与电能信息采集物联网技术相互结合起来，才能有效提高电能信息采集工作的效率，使电能信息采集系统信息化得到更好的应用。

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