基于日志分析的變電站遙視預(yù)警系統(tǒng)設(shè)計

亢利軍

摘要：為提高變電站遙視系統(tǒng)運行的可靠性，利用系統(tǒng)日志及時了解系統(tǒng)的運行狀態(tài)來發(fā)現(xiàn)和解決問題。通過日志提取、多線程處理、日志分類以及報警顯示等過程，實現(xiàn)對變電站遙視系統(tǒng)故障預(yù)警以及遠程準確定位故障原因的功能。結(jié)合專業(yè)工程師和檢修專家在日常工作實踐中積累的經(jīng)驗和事故案例，總結(jié)出一套故障預(yù)警機制，并研制了預(yù)警系統(tǒng)平臺。實踐證明，系統(tǒng)運行穩(wěn)定，信息處理及時，為維護和檢修人員快速處理故障提供有力支持。

關(guān)鍵詞：日志分析；遙視系統(tǒng)；故障預(yù)警

中圖分類號：TP274文獻標志碼：A文章編號：1008-1739（2019）20-69-3

0引言

變電站的安全運行管理中，遙視系統(tǒng)起到重要作用，可以實現(xiàn)對變電站區(qū)域場景的遠程監(jiān)視、監(jiān)聽，監(jiān)視變電站內(nèi)重要設(shè)備的外觀運行及狀態(tài)，實現(xiàn)關(guān)鍵部位防火、防盜和周邊報警聯(lián)動[1]。

遙視系統(tǒng)發(fā)生故障時，存在維護效率低、維修周期長的問題。主要有以下原因：①遙視系統(tǒng)多安裝在距離遠的無人變電站或少人的集控變電站，而維護技術(shù)人員遠在公司本部，到達現(xiàn)場后才能準確判斷故障原因，延長了維修所需的時間；②隨著地區(qū)變電站的不斷建設(shè)，監(jiān)控點數(shù)量逐年增多，難以及時發(fā)現(xiàn)遙視系統(tǒng)故障，判斷故障原因和故障類型。

1總體方案

本文闡述一種基于對變電站遙視系統(tǒng)的運行日志進行遠程提取和分析的方法，目的是及時發(fā)現(xiàn)和準確定位系統(tǒng)運行中的各類故障[2]，并在此基礎(chǔ)上建立了一套遙視系統(tǒng)故障預(yù)警系統(tǒng)，不僅有利于及時對故障進行預(yù)警，也為維護人員制定系統(tǒng)維修計劃提供輔助決策，起到減少經(jīng)濟損失和提升工作效率的作用[3]。

1.1系統(tǒng)組成

系統(tǒng)由變電站端遙視設(shè)備、電力信息專網(wǎng)和監(jiān)控中心預(yù)警系統(tǒng)3個部分組成。所有變電站遙視系統(tǒng)都處于電力局域網(wǎng)的安全保護范圍，通過電力專用網(wǎng)絡(luò)通道與監(jiān)控中心連接。本方案在監(jiān)控中心建立預(yù)警系統(tǒng)，實現(xiàn)日志提取、多線程處理、告警日志分析、預(yù)警顯示和數(shù)據(jù)存儲等功能。同時對多座變電站的所有遙視系統(tǒng)的運行狀態(tài)進行監(jiān)視和預(yù)警，最終實現(xiàn)遠程顯示故障原因的功能[4]，系統(tǒng)總體框架如圖1所示。

1.2數(shù)據(jù)處理

基于系統(tǒng)日志的數(shù)據(jù)處理包括日志提取、清理、轉(zhuǎn)換、歸并、關(guān)聯(lián)和分析等步驟[5]。由于變電站監(jiān)控點數(shù)量眾多，為了實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)處理，系統(tǒng)采用多線程并行處理技術(shù)進行故障分析，實現(xiàn)故障報警，為系統(tǒng)的維護提供決策支持。

遙視系統(tǒng)運行日志的提取選擇SDK軟件開發(fā)工具包，采用NET_DVR_SETLOGTOFILE方法，實現(xiàn)監(jiān)控設(shè)備的日志跟蹤和提取，獲取設(shè)備的控制信息、錯誤信息、調(diào)試信息和普通信息等。提取的過程包括監(jiān)控設(shè)備IP登錄連接、呼叫通道建立及啟動消息監(jiān)聽等，最終將日志信息存入數(shù)據(jù)文件和數(shù)據(jù)庫。

數(shù)據(jù)清理過程是消除噪音和不一致的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的目的是將格式不同的各種日志表示為統(tǒng)一格式，然后進行數(shù)據(jù)歸并，將內(nèi)容重復(fù)或一致的日志進行歸并，本系統(tǒng)采用動態(tài)時間閾值歸并法。數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)和分析過程是根據(jù)發(fā)生故障的現(xiàn)象與故障日志進行關(guān)聯(lián)，分析二者之間的聯(lián)系和故障類型發(fā)生的概率，建立故障預(yù)警表，最終判斷故障發(fā)生原因并發(fā)出預(yù)警信號。

由于遙視監(jiān)控設(shè)備數(shù)量眾多，在數(shù)據(jù)處理過程中系統(tǒng)采用多線程處理技術(shù)，通過Java Timer定時器調(diào)度任務(wù)，采用Java多線程框架Executor技術(shù)實現(xiàn)日志數(shù)據(jù)并行處理，將數(shù)量眾多的監(jiān)控設(shè)備的日志數(shù)據(jù)存儲到數(shù)據(jù)庫中。有2種創(chuàng)建線程池的方法：public static ExecutorService newFixedThreadPool（int n Threads）創(chuàng)建固定數(shù)目線程的線程池；public static ExecutorService newCachedThreadPool（）創(chuàng)建可緩存的線程池。系統(tǒng)采用前者，根據(jù)攝像頭的個數(shù)，創(chuàng)建固定數(shù)目線程的線程池，每個攝像頭的SDK初始化就相當于開啟一個新的線程，并添加到線程池中，使得所有攝像頭同時處于監(jiān)聽狀態(tài)，所有的線程共享代碼和數(shù)據(jù)空間，但每個線程有獨立的運行棧，向服務(wù)器的同一個端口發(fā)送監(jiān)聽到的信息。

1.3預(yù)警功能設(shè)計

1.3.1故障預(yù)警分析

為了更好地為遙視系統(tǒng)維護人員提供預(yù)警服務(wù)，將處理后的日志信息分成紅色、黃色、藍色、黑色和綠色5個預(yù)警等級[6]，并結(jié)合專業(yè)工程師及檢修專家在日常工作實踐中積累的經(jīng)驗和事故案例，總結(jié)出典型故障模型，包括故障類型、故障判斷、預(yù)警信號及概率等明確的故障預(yù)警表，如表1所示。

紅色預(yù)警：表示傳輸通道故障，報警顯示為紅色，包括IP通道IP地址沖突、IP通道接入模塊異常、網(wǎng)絡(luò)連接失敗等告警日志。

黃色預(yù)警：表示系統(tǒng)訪問故障，報警顯示為黃色，包括異常關(guān)機、SDK未初始化、攝像頭注冊失敗、啟動監(jiān)聽失敗、超過最大連接數(shù)和等待登錄返回超時等告警日志。

藍色預(yù)警：表示音視頻故障，報警顯示為藍色，包括視頻丟失、動態(tài)偵測、遮擋報警、I/O信號量報警和移動偵測等告警日志。

黑色預(yù)警：表示系統(tǒng)主機故障，報警顯示為黑色，包括硬盤滿、硬盤壞和錄像異常等告警日志。

綠色預(yù)警：表示電源故障，報警顯示為綠色，包括日志獲取失敗、網(wǎng)絡(luò)斷開及IP通道未連接等告警日志。

通過故障預(yù)警表的描述信息，預(yù)警系統(tǒng)將故障發(fā)生的時間、地點、設(shè)備編號及故障日志信息等內(nèi)容標注不同顏色，同時結(jié)合專家經(jīng)驗設(shè)定了各類故障發(fā)生的概率。對于相同地點、相同編號的同一個設(shè)備，維護人員根據(jù)預(yù)警系統(tǒng)產(chǎn)生的多種顏色的多條故障日志可以快速判斷故障原因，針對具體情況做出合理決策安排。

1.3.2系統(tǒng)功能

預(yù)警系統(tǒng)采用B/S模式運行，總體框架結(jié)構(gòu)由登錄模塊、日志提取模塊、預(yù)警處理模塊及系統(tǒng)管理模塊組成。

①登錄模塊：審核用戶登錄，同時對用戶行為進行審計留存。

②日志提取模塊：分為日志數(shù)據(jù)提取和數(shù)據(jù)預(yù)處理兩部分。通過SDK提取出實時運行日志后進行預(yù)處理，包括轉(zhuǎn)換、清理及歸并等步驟。最終將每類日志多余值和錯誤日志去除，保留與故障相關(guān)的告警日志，同時將某一時段相同的日志合并為一條日志。

③預(yù)警處理模塊：系統(tǒng)的核心模塊，將預(yù)處理完成的日志按照故障預(yù)警表描述的類型進行分類。根據(jù)分類進行相應(yīng)等級的預(yù)警，顯示故障發(fā)生的時間、地點及預(yù)警信號等，維護人員不僅可以看到發(fā)出警示的設(shè)備對應(yīng)的屬性值，還可以查看該故障近期發(fā)生的概率。

④系統(tǒng)管理模塊：包括監(jiān)控設(shè)備配置、用戶權(quán)限管理和統(tǒng)計輸出。監(jiān)控設(shè)備配置用來對監(jiān)控點的歸屬及地理位置等基本信息的管理；用戶權(quán)限管理用于用戶的注冊和權(quán)限分配；統(tǒng)計輸出的內(nèi)容包括監(jiān)測異常TOP統(tǒng)計、近1周的異常監(jiān)測統(tǒng)計、各類告警統(tǒng)計等。同時系統(tǒng)會將設(shè)備故障發(fā)出處理請求，生成缺陷處理單，并對處理過程、響應(yīng)時間和處理結(jié)果進行跟蹤統(tǒng)計，系統(tǒng)功能模塊如圖2所示。

2系統(tǒng)仿真

在使用過程中，系統(tǒng)運行穩(wěn)定、處理信息及時、提供有效的預(yù)警功能。通過本系統(tǒng)，監(jiān)控中心的維護人員可以隨時查閱故障信息，實現(xiàn)了遠程實時監(jiān)控遙視運行情況。遙視預(yù)警系統(tǒng)主要界面如圖3所示。

3結(jié)束語

實現(xiàn)變電站遙視系統(tǒng)預(yù)知性維修，是電力系統(tǒng)檢修改革發(fā)展的必然趨勢。對站內(nèi)遙視系統(tǒng)進行實時狀態(tài)監(jiān)測，自動提取和分析遙視系統(tǒng)故障特征的日志信息，利用故障預(yù)警表判斷系統(tǒng)的故障原因，為維護和檢修人員快速處理故障提供了有力支持。目前由于實現(xiàn)故障預(yù)警的預(yù)警規(guī)則是人為分析總結(jié)制定，其精準性還需要在實踐中不斷地提升和優(yōu)化。

參考文獻

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