基于CEP技术的智能用电服务平台信息实时处理方法.doc

基于CEP技术的智能用电服务平台信息实时处理方法摘要：随着智能电网的建设与发展，智能用电服务系统日趋复杂。为了保证用电服务平台高效稳定的运行，本文引入CEP(Complex Event Processing，复杂事件处理)技术，对智能用电服务系统中采集的海量数据信息进行分析，从事件的内在关联角度开展电网信息实时处理方法的系统化研究。文章结合CEP技术和XML的思想，介绍了电力系统中复杂事件的处理和生成方法，并根据智能用电服务系统实际应用给出了基于CEP技术的多数据源信息实时处理体系架构。通过算例分析，证实了该方法对提高智能用电服务系统信息处理的效率与灵活性切实有效。关键词：CEP；智能用电；XML；事件聚合0 引言作为建设坚强智能电网的重要组成部分，智能用电服务的核心就是实现智能化服务，满足用户多元化需求，实现电力供应稳定可靠、经济安全，构建电网与客户之间电力流、信息流、业务流实时互动的新型供用电关系1-3。因此，智能用电建设的好坏直接关系到电网的能源使用效率、经济运行和有序用电。在复杂的智能用电服务系统中，控制中心时刻能从支撑子系统采集大量繁杂的数据，运行人员要处理的信息海量。在这种情况下，加强对平台信息实时处理方法的研究，从而指导调度人员快速分析继而快速决策，对电网的安全稳定运行具有重要的现实意义。在控制中心采集到的原始数据中，夹杂着大量冗余甚至错误的简单数据，如果采集的数据之间隐含的内在关联信息没有被充分挖掘，应用程序很难快速从这些海量数据中找到所需的数据，并进行实时处理。因此，有必要从事件处理的本质层面开展电网信息实时处理方法的系统化研究。CEP技术通过事件之间普遍存在且最为重要的时间、因果及聚合关系对事件进行关联和整合，为事件驱动型信息系统提供了一个新的事件处理维度和系统化处理手段，起源于90年代斯坦福大学一项名为RAPIDE的仿真研究项目，一度成为国内外研究的热点，已在金融、证券、军事等多领域得到了应用4-5。目前电力领域在该方向上开展了一些类似研究，文献6-7分别从信息论和事件角度对故障诊断和事件建模及分析进行了探讨，但直接将复杂事件处理技术应用于智能用电服务平台信息处理的研究尚未见报道。本文主要针对智能用电服务平台的多数据源信息处理复杂的现状，引入复杂事件处理技术和XML对智能用电服务平台的用电信息采集、分布式电源管理等多数据源的实时数据进行处理，建立了基于复杂事件处理技术的数据信息实时处理架构。在此基础上，提出了基于CEP技术的智能用电服务平台信息实时处理方法，并结合算例对所提方法进行了验证。1 智能用电服务平台智能用电依托智能电网和现代管理理念，利用高级量测、高效控制、高速通信、快速储能等技术，实现市场响应迅速、计量公正准确、数据采集及时、收费方式多样、服务高效快捷，构筑电网与电力用户实时互动的新型供用电模式。智能用电服务平台采用先进的通信、信息和网络等技术，通过网上营业厅、95598供电服务中心、智能营业厅等多种网络互动和本地互动渠道，实现电网和电力客户之间的远程和现场互动，完成信息提供、业务受理、客户交费等多元化服务内容，其涉及的子系统有用电信息采集系统、电动汽车充放电与储能管理系统、分布式电源管理系统等。智能用电服务系统体系架构如图1所示，其核心内容包括互动平台、技术支持平台、智能用电信息共享平台、通信与安全保障体系等。图1 智能用电服务体系架构2 CEP技术2.1 事件的定义在复杂事件处理技术中对事件（Events）的定义如下：事件是系统中用于记录活动的对象。一个事件有以下三个性质：1）形式（Form），事件的形式是指对象，可能包含有特定的属性或数据分量；2）含义（Significance），事件的含义表征了活动；3）关联性（Relativity），事件之间通过时间、因果和聚合性相互关联，这种一个事件和其它事件之间的相互关系称之为关联性。2.2 事件的关联关系事件的关联关系包括了事件之间最为普遍而又重要的三种关系：时间、因果和聚合关系。其中时间关系是对事件进行排序的关系；因果关系描述了事件之间的因果顺序；聚合关系定义如下，如果事件A所表征的活动由一组事件B1，B2，B3所表征的活动组成，则A事件是所有Bi事件的聚合事件，Bi事件为A事件的成员事件。A事件即为一个复杂事件。事件的时间、因果和聚合关系都满足数学中的传递性和不对称性，例如A，B，C，表示三事件，表示时间关系的早于，表示因果关系中的起因，则时间关系的传递性可描述如下：if AB and BC, then AC(1)又如，因果关系中的不对称性可描述如下：if AB and AB, then (BA) = False(2)在绝大部分系统中，时间，因果关系满足如下因果时间公理：在系统S中，if AB, then (BA) = False(3)从上述定义和概念可知，CEP技术为事件驱动型信息系统的监控和管理提供了一套系统化的分析手段。例如，事件中聚合关系的定义使得复杂系统中的活动可以进行不同层面的聚合和分解，要了解大量底层事件所表征的含义，可以通过聚合规则对底层事件进行模式匹配，生成更高层面的复杂事件；由于匹配的底层事件为该复杂事件的成员，也可以通过查看复杂事件的成员事件，了解该事件产生的起因6。2.3 复杂事件处理流程一个典型的复杂事件的方法及流程如图2所示。简单事件经过过滤、聚合等操作生成复杂事件，复杂事件再通过实时监测规则达到报警、控制等目标。图2 典型的复杂事件处理流程3 基于CEP技术的智能用电服务平台信息实时处理框架3.1 智能用电服务复杂事件处理方法记录事件有许多种格式，例如XML（可扩展标记语言）文件、文本文件、BNF范式、自定义文件等。由于与XML相关的一些协议和标准都已制定并实施，且基于XML文件的事件和模式才具有在线更新的能力，其他种类的格式在更新时都需要暂停应用程序，本文将采用XML文件形式来记录事件。本节以用电信息采集系统中电能表故障时系统收到的信息为例，来介绍电力系统复杂事件的处理和生成方法。3.1.1简单事件的生成将收到的电能表故障信息抽象成简单XML事件如图3所示。图3 简单XML事件其中Meter Fault Information表示采用的是电能表故障信息模板；Meter代表数据来源为电能表；EventGenerate表明采用的是事件生成模式；1745100与前面的2011080808结合起来说明事件发生的时间是2011年8月8日8时17分45秒100毫秒；A代表事件发生的地点；stop表示电能表故障类型为“停走”。3.1.2 事件的聚合首先按照过滤规则对事件进行筛选过滤，提取出有用的信息，并抽象成简单的XML事件，再根据设定的聚合规则将多个简单的XML事件聚合而成一个高级XML复杂事件。聚合规则一般依托事件之间的因果与时间关系建立，从而将事件模式表达为一组事件及其参数、时标以及因果关联属性的组合形式8-10。事件的聚合过程如图4所示。图4 高级XML事件的聚合过程其中PIGS代表此复杂事件的数据请求来自于“用电信息采集系统”；MFI表示此复杂事件是“电能表故障信息”；B代表此事件发生的地点；N是属性的数目；stop代表电表停走；clu代表电流回路异常；vlu代表电压回路异常。3.2 基于CEP技术的多数据源信息实时处理框架综合前几小节所述，基于CEP技术的智能用电服务平台信息实时处理体系结构图如图5所示。图中红色箭头表示控制信号走向，黑色箭头表示数据走向。图5 基于CEP技术的智能用电服务平台信息实时处理体系结构图高级应用智能体将数据请求控制信号通过数据总线发送给复杂事件处理智能体，复杂事件处理智能体通过解析控制信号，向对应的复杂事件处理单元（CEP Agent）发出工作指令，CEP Agent会根据各自不同的数据聚合规则访问数据库，并生成复合高级应用智能体所需要的高级XML事件（数据），然后通过数据总线群发给各个高级应用智能体，高级应用智能体收到高级XML事件后，只需要解析根节点，即可判断是否是其所需的事件。4 算例分析5 结论针对智能用电服务平台中要处理海量繁杂数据的现状，本文引入了CEP技术，并结合XML的思想，从事件之间存在的内在联系入手，将多个简单的XML事件聚合为高级的XML复杂事件，从而使控制中心更快更准的提取出有用的信息，进而做出实时决策。本文针对智能用电服务系统，提出了基于CEP技术的多数据源信息实时处理方法，并结合电力系统实际应用，进行了分析与验证。本文所提方法符合智能用电服务平台的信息处理过程的本质特征，有助于调度人员快速处理与决策信息，能够提高系统运行的效率，对于确保智能用电服务系统高效稳定的运行具有很好的推动作用。参考文献1 沈昌国. 智能电网下的用电服务新技术D.电网技术,2010,12(3):22-272 林宇峰.智能电网技术体系探讨D.电网技术,2009,33(12):9-123 陈树勇，宋书芳，李兰欣，等智能电网技术综述J电网技术，2009，33(8)：1-74 李好. 复杂事件处理技术在分布式系统中的应用J.华中科技大学,20075 杨清. 基于复杂事件处理技术的RFID系统数据分析D.微计算机信息,2006,22(9):178-1816 许婧. 基于复杂事件处理技术的连锁故障诊断D.电力系统自动化,2011,35(3):5-9