基于物聯網技術的分布式配電網運維智能終端系統

徐 超

（國網江蘇省電力有限公司阜寧縣供電分公司，江蘇 鹽城 224000）

0 引 言

隨著社會和科技的發展，配網的結構配置整體呈現出日漸復雜的趨勢，對應的規模也逐漸擴大[1]。受電網公司“三集五大”管理模式轉變的影響，配電運檢的專業工作性質發生了質的改變，由傳統的“被動搶修”轉變為現階段的“主動運維”[2,3]。這一轉變要求電網運維工作的服務進一步精益化。在此基礎上，通過分析配網運維工作的執行情況發現，配網存在網架基礎比較薄弱的問題，對應的自動化水平相對較低[4,5]。為最大限度滿足人們的用電需求，設計更加智能化的配電網運維系統十分必要。這不僅可以降低各行各業在停電故障下遭受的經濟損失，而且能夠保障配網的安全穩定運行。基于該背景，提出基于物聯網技術的分布式配電網運維智能終端系統設計研究，并通過對比測試的方式，分析驗證設計系統的運行性能。

1 硬件設計

1.1 終端安全管理EDR

為保障設計的系統的安全性，搭載深信服終端安全管理端點檢測與響應（Endpoint Detection and Response，EDR）硬件。深信服終端安全管理EDR片載aServer-E-1800，可以實現多超融合基礎架構（Hyper Converged Infrastructure，HCI）集群的管理運維工作，提供了可靠中心、安全中心、監控中心以及納管第三方資源等高級運維功能，具備穩定可靠、性能優異、安全有效以及智能便捷的特點。同時，aServer-E-1800能夠適配X86和進階精簡指令集機器（Advanced RISC Machine，ARM）底層架構，進一步提供持續演進能力，可為數字化轉型的分布式配電網運行數據分析提供先進的基礎設施方案。因此，深信服信創EDR的高級威脅檢測能力能夠通過在端側與應用層建立交互信息，持續監測和采集分布式配電網的運行數據，并通過融合攻擊信標（Indicators of Attack，IOA）+攻陷信標（Indicators of Compromise，IOC）技術融合，結合分布式配電網的真實運行環境，在實現入侵場景重現的基礎上綜合分析采集的數據，提升攻擊研判精準度。此外，深信服終端安全管理EDR具備良好的聯動閉環響應能力。深信服終端安全管理EDR響應機制，如圖1所示。

圖1 深信服終端安全管理EDR響應機制

結合圖1可以看出，深信服終端安全管理EDR可以與態勢感知平臺和應用程序防火墻（Application Firewal，AF）建立深度聯動關系，從而實現網端兩側數據交互的目的，最大限度提升檢測的精準度。同時，在網絡側，深信服終端安全管理EDR可以結合端側威脅檢測日志進行父子進程鏈舉證，聯動EDR在端側實現閉環響應。

1.2 邊緣網關裝置

設計的分布式配電網運維智能終端系統的基礎是物聯網技術，其中強大的邊緣網關裝置是保障物聯網技術充分發揮作用的關鍵。因此，文章將強大的DSGW-290邊緣計算網關作為系統的硬件裝置之一。DSGW-290邊緣計算網關的ARM為四核Cortex-A55，能夠支持最高8 GB雙通道、64 bits的低功耗雙倍數據速率（Low Power Double Data Rate 4，LPDDR4）內存的運行需求，同時搭配128 GB高速嵌入式多媒體卡（embedded Multi Media Card，eMMC），使得網關邊緣計算能力更加穩定。在性能方面，DSGW-290支持物聯網邊緣實時響應、快速連接、智能應用以及安全防護，可以有效降低分布式配電網運維智能終端系統在云端的計算工作量。在連接方面，DSGW-290支持多種協議可靠連接網絡。具體的DSGW-290連接設置，如表1所示。

表1 DSGW-290連接設置

2 軟件設計

2.1 系統運行邏輯設計

設計的分布式配電網運維智能終端系統的運行邏輯，如圖2所示。從圖2可以看出，系統主要通過用戶接口實現用戶交互，對應的系統模塊可以分為3部分，分別為檢修事件、消息通告以及系統設置模塊。

圖2 分布式配電網運維智能終端系統運行邏輯

檢修事件模塊提供的服務的計算公式為

式中：R為檢修事件模塊提供的服務；r為檢修申請服務；d為檢修刪除服務；s為檢修詳情服務；q為專家審批服務；w為文件管理服務，包括文件上傳和文件導出。

消息通告服務的設置的計算公式為

式中：T為消息通告模塊提供的服務；t1為告警管理服務；t2為郵件告警服務；t3為消息通告服務；t4為定時任務服務。需要注意，為實現對分布式配電網的有效管理，設置告警信息由檢修事件的非法任務時間產生，并使用kafka隊列觸發郵件告警。

系統設置模塊的服務設置可以分為3個部分，分別為添加用戶服務、用戶權限管理服務以及項目配置服務。其中：添加用戶服務的主要作用是滿足系統增添新用戶時的應用需求；權限管理服務的主要作用是滿足系統修改用戶權限信息時的應用需求；項目配置服務的主要作用是配置項目信息與對應的配電網設備。

2.2 基于物聯網技術的系統進程設計

在設計分布式配電網運維智能終端系統進程時，文章引入物聯網技術。具體的分布式配電網運維智能終端系統運行進程，如圖3所示。從圖3可以看出，設計的分布式配電網運維智能終端系統進程主要分為4個部分，分別為運行在Web端的進程、運行在App端的進程、基于SpringBoot后端的java進程以及數據庫進程。其中：Web和App進程是系統與外界進行信息交互的接口；后端進程接收對應的請求后，建立與數據庫之間的交互關系；java進程在tomcat上運行，主要作用是對請求作出響應；數據庫進程主要運行MySQL數據庫服務，作用是響應來自前端的數據訪問請求。

圖3 分布式配電網運維智能終端系統運行進程

3 系統測試

3.1 測試環境

實際運行過程中，受配電網實際數據規模總量和連續性的影響，運維系統的數據讀取成功率較低。為解決該問題，分別將響應時間、訪問間隔時間、數據訪問量以及接口并發連接數作為自變量設置不同的測試環境，以數據讀取成功率作為因變量，測試不同系統的運行性能。其中，具體的測試環境設置情況如表2所示。

表2 測試環境設置

以表2的數據信息為基礎，分別測試設計系統與文獻[3]和文獻[4]設計系統的數據讀取成功率。

3.2 測試結果與分析

結合3.1章節設置的測試環境，分別統計不同系統最終數據讀取成功率情況，得到的數據結果如表3所示。結合表3的測試結果分析不同系統的運行性能，以響應時間為核心，觀察整體的測試結果。可以發現，3個系統的數據讀取成功率均呈現出隨著響應時間的延長而逐漸提高的趨勢。與文獻[3]系統和文獻[4]系統相比，設計系統的測試結果中，數據讀取成功率始終穩定在98.24%以上。相同響應時間下，數據讀取成功率的最大變化幅度僅為0.70個百分點（響應時間為300 ms時），最小變化幅度為0.21個百分點（響應時間為500 ms時），整體測試結果中的數據讀取成功率最大值達到了99.26%（測試組7），分別高于文獻[3]系統和文獻[4]系統0.12個百分點和0.35個百分點，最小值也達到了98.24%（測試組3），分別高于文獻[3]系統和文獻[4]系統0.62個百分點和0.35個百分點。

表3 不同系統數據讀取成功率對比表

4 結 論

目前，配網管理模式雖然能夠在模擬環境中實現對配網故障狀態的自動化檢測和識別，但是在實際的配電網環境中，在提高搶修效率方面發揮的作用效果并不明顯。基于該背景，提出基于物聯網技術的分布式配電網運維智能終端系統，結合分布式配電網自身的屬性特征和運維管理需求展開具體設計，以提高運維系統的運行性能。