基于業務數據分析的電力移動作業異常巡檢核查系統

王之昕，郭 磊，任有剛

（1.國網冀北電力有限公司智能配電網中心，河北秦皇島 066100；2.國網冀北電力有限公司，北京 100054）

就我國電力領域的發展趨勢，電力規模越來越大，對于電力系統的性能要求也越來越高[1-3]。電力的安全運行是保證電網安全和穩定的基礎，所以要對電力移動作業進行定期的檢查核實，目前對于電力移動作業采用智能機器人的方式進行數據核查，但是機器人核查不出電力移動作業的一些小故障[4-5]。

傳統的電力移動作業異常巡檢核查系統采用智能機器技術實現核查功能，因為電力移動作業具有不確定性和差異性，具體的核查標準在電力移動作業的異常數據檢查過程中會出現理解誤差，導致系統的多重操作，為此，文中采用業務數據分析技術，設計新型的電力移動作業異常巡檢核查系統，準確分析電力移動作業的數據，保證巡檢核查工作的準確度。

1 系統架構分析

基于業務服務數據分析的電力移動作業異常巡檢核查系統軟件框架主要由總體框架、業務框架、應用框架技術框架、數據框架共同構成，各個框架獨立完成相應的分配任務，共同協調維持電力移動作業異常巡檢核查軟件的調用。

系統架構如圖1 所示。

圖1 系統架構

圖1 中系統架構的任務是將系統硬件設計中的數據存儲、數據反差、處理器等小部件接入移動作業終端平臺，實現系統功能部署。業務框架由移動作業核查模塊和系統后臺管理端兩部分組成，移動作業核查模塊主要實現電力移動作業的日常核實、信息采集、作業總覽、專業知識對比功能，滿足電力移動作業異常巡檢核查的需要[6-7]。系統后臺管理端主要由消息管理、作業異常數據存儲、任務管理、統計分析四大子模塊構成，將監測到的電力移動異常作業進行展現操作，保證系統的基本功能，提高電力移動作業異常巡檢核查的準確率[8-9]。

應用框架的核心是接口應用、電力移動作業端應用以及后臺數據管理應用。接口是向工作人員傳遞系統監測核查到的電力移動作業異常數據信息的通道，電力移動作業端則是移動異常數據向客戶展現的頁面，后臺數據管理應用的任務是管理電力移動作業異常數據，避免異常數據擾亂系統的正常運行[10-11]。

技術架構是軟件架構設計的核心，主要由HTML語言和Native算法、數據庫構成的技術驅動模式[12-13]。數據庫是一個可以有規則地存儲大量數據信息、可共享的數據集合。文中設計的數據庫主要用于存儲電力移動作業的專業數據和知識，方便系統在異常巡檢核查時，進行數據對比和異常巡檢核查結果認定。HTML 語言是設置電力移動作業異常巡檢核查系統頁面的專用語言，該語言兼容了許多瀏覽器模式，提高了系統的可擴展性和安全性。Native 計算函數主要通過異常數據的變異模式和程度計算電力移動作業異常標準指數。

數據架構主要由電力移動作業核查數據端模塊、系統后臺數據管理模塊以及電力移動作業業務數據模塊3 個子模塊構成。電力移動作業核查數據端模塊主要記錄系統移動端巡檢核查的結果數據、系統緩沖數據以及任務數據。系統后臺數據管理模塊的功能一方面是為電力移動作業異常巡檢核查操作提供核查依據，另一方面是根據接收任務的時間管理系統對于用戶端請求的任務數據進行任務排序，然后進行任務實現。

數據架構如圖2 所示。

圖2 數據架構

2 系統硬件設計

2.1 數據存儲器

文中設計的存儲器類型為GK268 存儲器，采用的CPU 為Internet Ju23，工作驅動頻率為四核心的2.0，可以達到7 GHz的最高工作頻率。數據存儲器的盤位由4 個32 位的盤位構成，為數據存儲提供空間，GK268 存儲器的核心內存為4 GB的DDR4，根據不同的數據存儲要求，可以擴展到8 GB。該存儲器的體積為166 mm×199 mm×233 mm，雖體積小但是存儲空間大，具有省電的特點，存儲器自帶兩種模式，分別為待機模式和處理模式，兩種模式的耗電功率分別為9 W和31 W，延長了電源的使用周期，降低了電源對設備性能的損耗。GK268存儲器電路如圖3所示。

圖3 GK268存儲器電路

GK268 存儲器定期會將存儲的數據進行篩查，將重復存入的電力移動作業數據進行單一留存，提高存儲器的存儲性能。存儲器外觀設計了4 個插槽，插槽采用16 位雙通道的數據傳輸模式，防止數據混亂，在存儲器數據負載過大時，內插槽可拓展延伸為8 個，加快了數據的傳輸存儲[14-16]。

2.2 數據對比器

硬件區域設計的數據對比器是電力移動作業異常巡檢核查系統的核心設備，數據對比器根據調用數據存儲器內部存儲的電力移動作業數據，與疑似電力異常區域的作業數據進行對比，每一組電力數據都具有唯一的數據序列號，如果數據序列號出現變化，那么序列號代表的電力移動作業就發生異常變化。數據對比器通過SFH-486 模塊實現數據快速對比查詢工作，查詢速度可以達到231 B/s，加快對比器的應用時間。數據對比器電路如圖4 所示。

圖4 數據對比器電路

對比器采用PHP 數據對比接口，該接口對文中設計的系統HTML 語言具有高速識別能力，并且具有不同的pin 結構的引腳腳位，實現數據偵探、數據傳輸的功能。數據對比器tate3.0 版本的數據對比方案和阻燃PVC 包層以及ESD 雙層抗干擾屏蔽鋁箔，共同協助完成電力移動作業的數據對比操作。

2.3 處理器

文中采用可更換雙模式BIOS 框架的十六位內核處理器，該處理器具有3組PCI 4.0的插槽，每組插槽都具有可擴展性。在空間不足時，可以根據需求擴展8 GB、16 GB的存儲空間，另外處理器配有CPU 數字供電設計的電晶體管，以便提高數字數據轉化速度。處理器搭建千兆高速網卡，內置配有一體式主板后窗的IO 擋板，防止其他軟件的惡意攻擊。BIOS框架的內核處理器在邊緣設計一個減噪探頭，防止噪音對電力移動作業數據檢測核查過程的干擾，處理器支持任意版本的軟件服務器。處理器擁有兩個相同的PCB 模塊，PCB 模塊可以提供更強的供電能力和自動散熱功能，實時控制處理器的負載情況。

3 系統軟件設計

數據分析技術的工作原理是通過大數據挖掘方法對數據信息進行深度分析，對比傳統的分析技術，數據分析技術的優勢在于采用云計算技術完成電力移動作業的數據采集，保證巡檢核查數據的真實性。數據分析技術根據電力移動作業的特點進行單一獨立的分析，當分析電力移動作業中出現異常數據時，會進行校驗核查，防止出現誤判的情況。數據分析技術具有可升級的特性，在進行每一次的數據分析后，工作人員會進行數據分析結果真偽的二次確認，然后根據確認結果對數據分析技術的分析準確率進行評價，根據評價結果，不斷地對該技術進行升級，以便提高數據的分析準確率。

在文中以上系統硬件設備和軟件架框設計的基礎上，文中總結了基于數據分析的電力移動作業異常巡檢核查系統的流程，如圖5 所示。

圖5 基于業務數據分析的電力移動作業異常巡檢核查系統流程

首先，巡檢工作人員登錄系統的管理后臺，接收客戶端申請的電力移動作業異常巡檢核查任務，另外巡檢工作人員在一定時間段內，也會對電力移動作業進行定期的巡檢核查，保證電力移動作業的安全性；其次，系統根據巡檢核查任務調用不同的核查命令和工具，根據任務確定電力移動作業的異常節點區域。確定核查目標后，調用硬件區域數據存儲器內該區域的電力移動作業數據信息，采用對比器和數據分析技術，對該區域的電力移動作業進行巡檢核查操作；最后，在操作過程中系統自動開啟抗干擾模式，防止外界因素對巡檢結果的影響。巡檢核查操作后，無論什么結果都需要記錄，并重新傳回系統客戶端數據管理中心，如果是異常電力移動作業數據，則立即中斷該區域的數據，并對數據進行清查與更正。

4 實驗研究

為了檢測文中提出的基于業務數據分析的電力移動作業異常巡檢核查系統的有效性，與傳統系統進行實驗對比。

設置參數如表1 所示。

表1 實驗參數

根據上述實驗參數，選取文中研究的基于業務數據分析的電力移動作業異常巡檢核查系統與傳統的基于層次分析的電力移動作業異常巡檢核查系統、基于電力虛擬專網的電力移動作業異常巡檢核查系統進行實驗。實驗結果如圖6 所示。

圖6 核查時間實驗結果

由圖6 可知，文中提出的基于業務數據分析的電力移動作業異常巡檢核查系統的核查時間更短，文中提出的系統具有良好的信息監測能力，能夠在短時間內采集大量數據，并對數據進行分析，實現信息探究。而傳統系統需要多次采集信息才能實現異常信息的提取，完成核查工作。

檢測安全等級如表2 所示。

表2 檢測安全等級

根據上述實驗結果可知，文中提出的基于業務數據分析的電力移動作業異常巡檢核查系統具有很高的安全性能，與傳統系統相比，異常檢測時間更短、檢測能力更強，更適用于電力系統工作中，提高了供電水平。

5 結束語

文中通過設計電力移動作業異常巡檢核查系統的硬件區域設備組件、軟件區域系統的功能框架以及數據分析技術，共同調用設計基于業務數據分析的電力移動作業異常巡檢核查系統，該系統采用先進的設備和分析技術，提高系統對異常作業巡檢核查的準確率，達到研究目的。