基于云计算的用电信息采集系统性能提升关键技术研究及应用_洪建光

的压力剧增，大规模数据查询的效率亟待提高。基 进 行 高 并 发 的 存 储，并 向 上 提 供 用 电 数 据 索 引 和
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2014 年第 12 卷第 3 期 ELECTRIC POWER ICT
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表或者专变采集终端等设备，对电力用户的用电信 统计算能力已经成为整个智能用电体系的性能瓶颈
息进行采集，并进行实时监控和数据处理，实现用电 之一。
信 息 的 自 动 采 集、计 量 异 常 监 测、电 能 质 量 监 测、用
采 用 云 计 算 技 术 能 够 有 效 提 升 数 据 存 储、查 询
电分析和管理、相关信息发布、分布式能源监控、智 和计算的性能，但仍需要按照用电信息采集系统的
推 分析和对云计算应用的架构设计。
着 营 销 业 务 的 不 断 深 化，用 电 信 息 采 集 系 统 的 计 算
荐
2 智能电网用电信息采集系统概念模型
任 务 日 趋 复 杂，现 有 用 电 信 息 采 集 系 统 难 以 在 规 定 的时间内完成海量数据的分析和统计等工作。随着
智能电网的用电信息采集系统通过居民智能电 需求响应、有序用电等工作的开展，用电信息采集系
能用电设备的信息交互等功能。
概 念 模 型，处 理 好 基 于 云 计 算 的 用 电 信 息 采 集 系 统
用电信息采集系统需要整合其他业务系统的数 与传统应用之间的关系，支持智能电网用电信息采
据，进行以用电数据为中心的数据分析和处理，整合 集系统向云平台的平滑过渡。
生产管理系统、GIS 系统、配电自动化系统和营销系 统 数 据，为 电 网 管 理 用 户 以 及 用 电 用 户 等 提 供 基 础
4 系统实现与性能分析
在某省级电力公司用电信息采集系统验证应用 项目中，使用 6 台服务器搭建云计算环境，进行海量 用电信息数据的并行分析实验，主节点为双核 16 G
后期的工作中将就系统数据一致性验证、ETL 数据 交换的效率及前端接口的通用性方面做进一步的 完善。
参考文献：
内 存 的 服 务 器，数 据 节 点 为 双 核 32 G 内 存 服 务 器， [1] AMIN S M, WOLLENBERG B F. Toward a smart grid: power
本文设计了一个基于云计算的用电信息采集
并 利 用 重 写 规 则 演 变 为 多 种 形 式，实 现 原 有 存 储 过 程 形 式 的 应 用 程 序 向 云 计 算 环 境 的 辅 助 迁 移、正 确
系 统，并 在 省 级 电 力 公 司 进 行 了 应 用 验 证。 验 证 结 果 表 明，该 方 法 不 仅 可 以 有 效 提 高 用 电 信 息 采 集 系
Fig.3 Comparison of optimization effects for electricity
consumption information collection system
特
别
通过结果对比，4 个场景的计算或查询延迟分别 推
统的应用算法。提供丰富的任务调度和监控工具， 下降到了原来的 17.4%、10.1%、17.3% 和 7.1%，系性 荐
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算、分析处理等需求，并能够通过动态扩展来实现系 统存储和计算能力的线性提升。
1 相关研究工作
云计算与智能电网的结合吸引了学术界和工业
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界的广泛关注。文献 [3] 讨论了云与智能电网的协 调 问 题，分 别 对 电 网 网 络、数 据 网 络 进 行 了 建 模，并 对 优 化 协 调 问 题 进 行 了 形 式 化 建 模，提 出 了 一 种 利
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信 息 与 云 计 算 环 境 的 数 据 交 换；开 发 用 户 需 要 利 用
ETL 管理工具建立数据表映射关系以及任务的执行
图 3 用电信息采集系统优化效果比对
策略，系统通过并行 ETL 工具对关联系统中的数据 进行实时跟踪、获取和一致性校验。
并行分析与计算环境负责运行用电信息采集系
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构 的 计 算 环 境 转 型 至 云 计 算 平 台 环 境 的 可 行 性、正 确性以及云计算的实际性能。
此次实验选取了 4 个典型的真实用电业务应用 场景，分别是低压数据完整率统计、终端通信流量统 计、低压日电量计算和用户负荷查询，数据样本为 3 个月的电量数据（7.326 亿条）。用电信息采集系统 优化效果比对如图 3 所示。




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用云计算技术提高电网的健壮性和负载平衡能力的
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方法；文献 [4] 提出了一种基于云计算的快速需求侧
响应方法；文献 [5] 提出了一种基于云计算的电网决
策支持系统以及相应的软件实现方法；文献 [6] 针对
智 能 电 网 中 电 力 营 销 系 统 面 临 的 问 题 与 考 验，提 出 了包括基础设施层、应用接口层、应用服务层和用户 接口层在内的基于云计算的智能电网营销管理系统； 文献 [7] 则提出了一个面向电网 SG-ERP 系统的云
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中图分类号：TP315 文献标志码：B 文章编号：2095-641X(2014)03-0001-04
基于云计算的用电信息采集系统 性能提升关键技术研究及应用
洪建光 1，吴凯峰 2，裴旭斌 1，衡星辰 2，崔蔚 2，肖政 2，张荣 2 （1. 国网浙江省电力公司，浙江 杭州 310007；2. 国网电力科学研究院，北京 100761）
图 2 系统总体架构 Fig.2 System architecture
高效查询功能。 并行 ETL 环境负责原有关系型数据库中档案







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根 据 国 家 电 网 公 司 对 用 电 信 息 采 集 系 统“全 覆 盖、全 采 集、全 费 控”的 统 一 要 求，未 来 国 家 电 网 公 司用电采集系统所涉及的用户规模将呈现爆发式的 增 长，单 个 省 级 电 力 公 司 的 终 端 用 户 规 模 将 达 到 数 千万。终端用户数量的指数级增长给用电信息采集 系统带来巨大的冲击，原有系统在海量数据的采集、 存储、查询、并行计算分析等全生命周期的数据处理 能 力 方 面 存 在 明 显 的 技 术 瓶 颈，且 不 能 进 行 有 效 扩 展，已 经 无 法 满 足 当 前 用 电 信 息 采 集 体 系 及 其 未 来
摘要：随着智能电网建设的开展，不断增长的海量数据使得传统的 Oracle 数据库无法满足 当前用电信息采集系统的需要。基于云计算技术设计了一个智能电网的用电信息采集系统， 利用数据存储环境实现对采集前置机集群获取的大规模用电信息的高吞吐写入，利用并行 ETL 实现与传统应用之间数据的可靠共享，在云计算环境中实现复杂查询和分析计算并高 效运行。实验表明，该系统相对于传统关系型数据库集群方案，具有明显的性能优势。 关键词：智能电网；云计算；用电信息采集系统
盾，具体表现如下。
采 集 集 群 周 期 性 地 从 用 户 终 端 中 采 集 信 息 ，并
1）海量数据的存储与查询性能受传统技术方案 通 过 调 用 存 储 接 口 将 数 据 存 储 到 云 存 储 与 查 询 环
的约束。终端数量的剧增导致数据采集入库、存储 境 中；数 据 存 储 与 查 询 环 境 负 责 对 采 集 到 的 信 息
本文深入地研究了用电信息采集系统的应用问 题，提 出 了 以 云 计 算 为 核 心 技 术 的 新 一 代 用 电 信 息 采集系统整体架构和运行机制。基于云计算的新一 代用电信息采集系统能够实现大规模用电数据的高 吞 吐 采 集 和 存 储，可 以 有 力 地 支 撑 大 规 模 数 据 的 计
基金项目：国家电网公司 2012 年重点科技项目（国家电网智 [2012]805 号）；北京市自然科学基金项目（4092043）。
可持续发展的需求。 云计算技术可以通过利用分布式的软硬件资
源 和 信 息，提 供 按 需 分 配 的 高 质 量 服 务，并 在 搜 索 引 擎、社 交 网 络、通 信 等 众 多 领 域 中 得 到 了 成 功 的 应用。全球各大 IT 公司也竞相进入云计算领域，以 占据新一代信息技术的制高点。我国也将云计算技 术 视 为 是 信 息 技 术 及 其 应 用 实 现 创 新 突 破、跨 越 式 发展的战略机遇，并在“十二五”规划纲要中明确提 出了加强云计算服务平台建设的重要性。在智能电 网 信 息 化 建 设 领 域，云 计 算 所 独 具 的 大 规 模 数 据 高 效 存 取 和 并 行 计 算 能 力，使 之 能 够 为 包 括 用 电 信 息 采集系统在内的信息系统提供高质量的数据处理服 务，为 智 能 电 网 时 代 的 信 息 化 体 系 提 供 坚 实 的 技 术 支撑。