基于報(bào)文識別的變電站安全多方式深度監(jiān)測技術(shù)

王磊

（國網(wǎng)鹽城供電公司，江蘇鹽城 224000）

報(bào)文識別是一種基于數(shù)據(jù)包處理的信息深度檢測技術(shù)，可針對不同的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用層荷載對象，進(jìn)行不同程度的檢索處理，再通過查詢報(bào)文有效荷載條件的方式，確定一個(gè)數(shù)據(jù)包組織的應(yīng)用合法性。根據(jù)數(shù)據(jù)類型的不同，一類報(bào)文結(jié)構(gòu)體通常可對應(yīng)多個(gè)不同的應(yīng)用信息模式，且隨著數(shù)據(jù)傳輸總量的增加，這些物理信息參量可在核心監(jiān)測主機(jī)中不斷堆積，直至達(dá)到數(shù)據(jù)庫組織的額定存儲(chǔ)上限條件[1-2]。通常情況下，待處理的數(shù)據(jù)參量越多，最終所獲得的報(bào)文識別結(jié)果也就越復(fù)雜，反之則越簡單。

傳統(tǒng)ZigBee 技術(shù)手段在各級隊(duì)列結(jié)構(gòu)體的支持下，可將散亂分布的信息參量聚集起來，再按照識別主體的不同，對其進(jìn)行分類處理，最終獲取符合實(shí)用需求的報(bào)文信息。但在變電站實(shí)用監(jiān)測過程中，這種方法很難實(shí)現(xiàn)對傳輸電子的全局化利用。為解決上述問題，引入報(bào)文識別原理，提出一種新型變電站安全多方式深度監(jiān)測方法，通過防線部署、多級子隊(duì)列建立等處理流程，完成對一次設(shè)備的建模處理，再通過設(shè)計(jì)對照實(shí)驗(yàn)的方式，突出說明該方法的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

1 基于報(bào)文識別的變電站安全風(fēng)險(xiǎn)分析

基于報(bào)文識別的變電站安全風(fēng)險(xiǎn)分析是新型深度監(jiān)測方法搭建的基礎(chǔ)處理環(huán)節(jié)，具體操作分析流程如下。

1.1 防線部署

防線部署是降低變電站所面臨安全風(fēng)險(xiǎn)的必要處理環(huán)節(jié)，可通過確定信宿位置的方式，建立主機(jī)與待監(jiān)測對象之間的理論聯(lián)系，再借助傳輸信道，將所有應(yīng)用電子傳輸至既定功能模塊之中。在此過程中，報(bào)文信源始終保持絕對完整的輸出狀態(tài)，且隨傳輸電子量的不斷增加，與之相關(guān)的數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)能力也會(huì)持續(xù)上升，直至已應(yīng)用的電子條件能夠與多級報(bào)文子隊(duì)列完全匹配[3-4]。簡單來說，基于報(bào)文識別的變電站安全防線部署由三部分組成，其中數(shù)據(jù)風(fēng)險(xiǎn)對應(yīng)電量結(jié)構(gòu)體的信宿主體，傳播風(fēng)險(xiǎn)對應(yīng)電量結(jié)構(gòu)體的信道主體，入侵風(fēng)險(xiǎn)對應(yīng)電量結(jié)構(gòu)體的信源主體。在各項(xiàng)傳輸服務(wù)的作用下，各級部署結(jié)構(gòu)之間始終保持著相互獨(dú)立的應(yīng)用連接關(guān)系。基于報(bào)文識別的變電站防線部署形式如圖1 所示。

圖1 基于報(bào)文識別的變電站防線部署形式

1.2 關(guān)鍵性交換技術(shù)

基于報(bào)文識別的關(guān)鍵性交換技術(shù)包含信息控制、流量控制兩大基本類型。其中，信息控制是指在既定電子傳輸環(huán)境下，隨著變電站安全執(zhí)行方式的增多，個(gè)別節(jié)點(diǎn)處所面臨的電量監(jiān)測深度也會(huì)不斷增加，但二者之間始終存在一定的影響限制關(guān)系，即電量監(jiān)測深度的實(shí)際最大值，始終不會(huì)超過主機(jī)數(shù)據(jù)庫所面臨的信息存儲(chǔ)極限值[5-6]。流量控制是基于報(bào)文識別原理的變電站關(guān)鍵部署防護(hù)措施，可在多級子隊(duì)列及各級防線結(jié)構(gòu)體的共同作用下，判定已存儲(chǔ)報(bào)文的有效性。通常情況下，只有常規(guī)報(bào)文能夠滿足變電站的安全多方式深度監(jiān)測需求，而異常報(bào)文必須借助信道組織，傳輸至變電站組織之外。

1.3 多級子隊(duì)列

多級子隊(duì)列是對待識別報(bào)文數(shù)據(jù)覆蓋范圍的核心限定條件，在整個(gè)電子傳輸周期內(nèi)，始終受到應(yīng)用電流量與應(yīng)用電壓量的直接影響。應(yīng)用電流量也叫最大電流傳輸量，是與變電站安全應(yīng)用能力直接相關(guān)的物理限制條件，通常情況下，在一個(gè)電子傳輸周期內(nèi)，變電功能模塊所承擔(dān)的應(yīng)用電流量越大，電子所具備的傳輸動(dòng)量等級也就越高[7-8]。應(yīng)用電壓量也叫最大電壓傳輸量，可限制變電站功能模塊的執(zhí)行變動(dòng)能力。隨電子傳輸路徑的延長，參與報(bào)文識別的一次電力設(shè)備總量也會(huì)逐漸增加，與此同時(shí)，將會(huì)帶動(dòng)各級結(jié)構(gòu)體所承擔(dān)應(yīng)用電壓實(shí)值的增加，而應(yīng)用電壓量條件的存在，可在避免上述情況的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)對監(jiān)測電子的統(tǒng)一調(diào)度。設(shè)U0代表應(yīng)用電壓量實(shí)值，I0代表應(yīng)用電流量實(shí)值，T代表電子傳輸周期，聯(lián)立上述物理量，可將基于報(bào)文識別的多級子隊(duì)列定義為：

其中，P1、P2分別代表兩個(gè)不同的應(yīng)用電子量信息，Pn代表處?于任意位置n處的應(yīng)用電子量信息，代表所有應(yīng)用電子量信息的平均值條件。

2 變電站安全多方式深度監(jiān)測方法

在變電站安全風(fēng)險(xiǎn)分析條件的基礎(chǔ)上，按照一次設(shè)備建模、站內(nèi)信息采集、功能模塊設(shè)計(jì)的處理流程，完成基于報(bào)文識別的變電站安全多方式深度監(jiān)測方法的順利應(yīng)用。

2.1 一次設(shè)備建模

一次設(shè)備建模是對變電站深度監(jiān)測環(huán)境的統(tǒng)一調(diào)度與規(guī)劃，可按照待識別報(bào)文所屬空間范圍，確定在絕對安全的情況下，每個(gè)應(yīng)用電子量可至的最遠(yuǎn)傳輸距離，再分別計(jì)數(shù)每個(gè)節(jié)點(diǎn)距離與中心節(jié)點(diǎn)之間的物理作用區(qū)間，以用于后續(xù)的站內(nèi)信息統(tǒng)計(jì)處理[9-10]。若不考慮其他外界干擾條件，待建模的一次設(shè)備結(jié)構(gòu)體數(shù)量越多，最終得到的物理模型覆蓋范圍也就越廣泛。設(shè)ε0代表報(bào)文識別的最小范圍條件，ε1代表報(bào)文識別的最大范圍條件，在該物理區(qū)間內(nèi)，待傳輸應(yīng)用電子的實(shí)際數(shù)量越多，與之相關(guān)的變電站多方式監(jiān)測深度值也就越大。若以μ˙代表傳輸應(yīng)用電子的實(shí)際數(shù)量值，聯(lián)立式（1），可將變電站的一次設(shè)備建模條件表示為：

2.2 站內(nèi)信息采集

站內(nèi)信息采集可根據(jù)報(bào)文識別對象的不同，分為變壓器監(jiān)測、局部電流監(jiān)測、鐵芯電量監(jiān)測等多個(gè)流程，且隨著待傳輸電子總量的提升，每個(gè)應(yīng)用環(huán)節(jié)所需處理的電流與電壓數(shù)值也會(huì)發(fā)生改變[11-12]。以變壓器安全多方式監(jiān)測為例，在實(shí)際操作周期一直保持為1 小時(shí)的情況下，待采集的站內(nèi)信息可在監(jiān)測數(shù)據(jù)庫中大量堆積，直至單位時(shí)間內(nèi)的電子消耗量達(dá)到理想數(shù)值處置條件[13]。設(shè)λmax代表站內(nèi)信息的最大存儲(chǔ)系數(shù)，λmin代表站內(nèi)信息的最小存儲(chǔ)系數(shù)，Q代表基于報(bào)文識別的變電站數(shù)據(jù)安全化查找條件，聯(lián)立式（2），可將站內(nèi)信息采集表達(dá)式定義為：

其中，d代表變電站安全數(shù)據(jù)的深度監(jiān)測系數(shù)，ξ代表實(shí)用監(jiān)測常量，A代表報(bào)文識別的應(yīng)用權(quán)限，fˉ代表電子常量的既定規(guī)劃均值。

2.3 功能模塊設(shè)計(jì)

功能模塊設(shè)計(jì)是基于報(bào)文識別的變電站安全多方式深度監(jiān)測方法搭建的末尾處理環(huán)節(jié)，可將已存儲(chǔ)的報(bào)文信息劃分成多個(gè)應(yīng)用結(jié)構(gòu)主體，再分別將其傳輸至既定結(jié)構(gòu)組織之中，以保證后續(xù)深度監(jiān)測指令的順利實(shí)施[14-15]。簡單來說，功能模塊在變電站中相當(dāng)于待識別報(bào)文的集中存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)，可在各級電子信息的支持下，記錄應(yīng)用電量的實(shí)際傳輸行為，并將這些數(shù)據(jù)信息以表單的形式，反饋回核心監(jiān)測主機(jī)中。在不考慮其他外界條件的情況下，參與變電站深度監(jiān)測的功能模塊數(shù)量越多，最終得到的實(shí)際處置結(jié)果越真實(shí)，反之則越虛假。為保證報(bào)文識別結(jié)果的真實(shí)性，變電站傳輸電子不會(huì)在特定功能模塊中停留過長時(shí)間，整個(gè)傳輸過程也始終保持相對較強(qiáng)的應(yīng)用完整性[16]。設(shè)ζ代表變電站功能模塊的初始計(jì)數(shù)條件，u′代表既定的多方式電子執(zhí)行條件，聯(lián)立式（3），可將變電站功能模塊表達(dá)式定義為：

3 應(yīng)用性檢測

為驗(yàn)證基于報(bào)文識別的變電站安全多方式深度監(jiān)測方法的實(shí)際應(yīng)用能力，設(shè)計(jì)如下對比實(shí)驗(yàn)。選取電子輸出能力較強(qiáng)的變電設(shè)備作為實(shí)驗(yàn)應(yīng)用元件，分別以搭載新型深度監(jiān)測方法和傳統(tǒng)ZigBee 技術(shù)手段的計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)體作為實(shí)驗(yàn)組、對照組記錄主機(jī)，在相同實(shí)驗(yàn)環(huán)境下，分析各項(xiàng)電子應(yīng)用指標(biāo)的具體變化情況。變電應(yīng)用設(shè)備如圖2 所示。

圖2 變電應(yīng)用設(shè)備

已知UDP 指標(biāo)能夠反映傳輸電子的實(shí)際應(yīng)用效率，通常情況下，前者的指標(biāo)數(shù)值越大，后者的應(yīng)用效率也就越高，反之則越低。傳輸電子實(shí)際應(yīng)用效率如表1 所示。該表反映了實(shí)驗(yàn)組、對照組UDP 指標(biāo)的具體變化情況。

表1 傳輸電子實(shí)際應(yīng)用效率

分析表1可知，理想狀態(tài)下的UDP 指標(biāo)除個(gè)別數(shù)值外，基本始終保持穩(wěn)定。實(shí)驗(yàn)組UDP 指標(biāo)則一直保持不斷上升的變化趨勢，在達(dá)到最大值90%后，開始逐漸趨于穩(wěn)定。對照組UDP指標(biāo)則始終保持下降、上升交替出現(xiàn)的變化趨勢，全局最大值僅達(dá)到55%，與實(shí)驗(yàn)組極值相比，下降了35%。綜上可知，隨著基于報(bào)文識別的變電站安全多方式深度監(jiān)測方法的應(yīng)用，UDP 指標(biāo)水平確實(shí)出現(xiàn)了一定幅度的提升，對傳輸電子實(shí)際應(yīng)用效率的增強(qiáng)，起到適當(dāng)?shù)拇龠M(jìn)作用。

監(jiān)測主機(jī)所承擔(dān)的直流電壓能反映智能變電站的運(yùn)行行為是否正常，通常情況下，當(dāng)電壓數(shù)值超過300 V 時(shí)，變電站就會(huì)出現(xiàn)非正常運(yùn)行狀態(tài)。表2 記錄了實(shí)驗(yàn)組、對照組直流電壓的實(shí)際數(shù)值情況。監(jiān)測主機(jī)所承擔(dān)的直流電壓如表2 所示。

分析表2 可知，理想狀態(tài)下監(jiān)測主機(jī)所承擔(dān)的直流電壓始終保持穩(wěn)定。實(shí)驗(yàn)組監(jiān)測主機(jī)所承擔(dān)的直流電壓基本保持穩(wěn)定，全局最大值僅達(dá)到275 V，與理想極值相比，下降了13 V。對照組監(jiān)測主機(jī)所承擔(dān)的直流電壓則一直保持小幅度上升的變化趨勢，全局最大值達(dá)到302 V，可使變電站陷入非正常運(yùn)行狀態(tài)之中。綜上可知，隨著基于報(bào)文識別的變電站安全多方式深度監(jiān)測方法的應(yīng)用，監(jiān)測主機(jī)所承擔(dān)的直流電壓開始明顯下降，有效避免變電站非正常運(yùn)行行為的出現(xiàn)。

表2 監(jiān)測主機(jī)所承擔(dān)的直流電壓

4 結(jié)束語

與傳統(tǒng)ZigBee技術(shù)手段相比，新型變電站安全多方式深度監(jiān)測方法在報(bào)文識別原理的支持下，可同步實(shí)現(xiàn)站內(nèi)信息采集與一次設(shè)備建模，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)功能模塊的連接與設(shè)計(jì)，還可以完成對已部署防線的初步監(jiān)測。實(shí)際應(yīng)用結(jié)果表明，電子應(yīng)用效率的增強(qiáng)能夠帶動(dòng)監(jiān)測主機(jī)所承擔(dān)直流電壓的不斷下降，可實(shí)現(xiàn)對智能變電站正常運(yùn)行行為的有效保障。