調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)在線分析及故障診斷定位

國(guó)網(wǎng)安徽省電力有限公司和縣供電公司 程 龍 李園園

基于自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用，其具有強(qiáng)大的調(diào)度功能、分析診斷功能。上述功能均是基于互聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)的應(yīng)用，基于數(shù)據(jù)的分析、數(shù)據(jù)的處理，實(shí)現(xiàn)在線分析功能?；陔娏ο到y(tǒng)的自動(dòng)化調(diào)度分析在數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)上，能夠?qū)崿F(xiàn)故障診斷的目標(biāo)。本文基于調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)在線分析與故障診斷的研究，闡述了該技術(shù)的運(yùn)行原理，并對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)的報(bào)文儲(chǔ)存裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)，具有重要的借鑒價(jià)值。

電力系統(tǒng)電力調(diào)度是保障用電生產(chǎn)生活穩(wěn)定性的重要前提，基于自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用，其通過(guò)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)電能的科學(xué)調(diào)度，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的采集以及分析，并基于數(shù)據(jù)參數(shù)的對(duì)比，實(shí)現(xiàn)故障診斷的最終目標(biāo)。自動(dòng)化系統(tǒng)通信技術(shù)在具體應(yīng)用過(guò)程中尚還存在一定的不足，基于網(wǎng)絡(luò)通信結(jié)構(gòu)的優(yōu)化角度出發(fā)，能夠進(jìn)一步提高系統(tǒng)的分析能力與故障診斷能力。

1 網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

網(wǎng)絡(luò)通信具有連接各項(xiàng)設(shè)備的功能，基于設(shè)備之間的結(jié)構(gòu)聯(lián)系，能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)備之間數(shù)據(jù)的傳輸、資源的共享。在此過(guò)程中設(shè)備具有強(qiáng)大的邏輯功能，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)被稱之為二次設(shè)備，能夠完成繼電保護(hù)與測(cè)試，并具有強(qiáng)大的在線分析功能，基于不同標(biāo)準(zhǔn)化功能模塊的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備運(yùn)行參數(shù)、狀態(tài)的提取與分析。在對(duì)比不同網(wǎng)絡(luò)通信模式的過(guò)程中，將網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)應(yīng)用到二次回路中，基于網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的反應(yīng)，對(duì)變電站系統(tǒng)進(jìn)行分析。學(xué)者們基于動(dòng)態(tài)仿真模型的構(gòu)建，在自動(dòng)化系統(tǒng)中應(yīng)用的通信技術(shù)包括以太網(wǎng)技 術(shù)、虛擬局域網(wǎng)技術(shù)等，通過(guò)簽訂網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的科學(xué)傳輸。

2 網(wǎng)絡(luò)通信數(shù)據(jù)處理技術(shù)應(yīng)用

2.1 數(shù)據(jù)采集技術(shù)

自動(dòng)化系統(tǒng)中基于數(shù)據(jù)的采集，在平臺(tái)之上應(yīng)用編程語(yǔ)言，產(chǎn)生具有采集控制信號(hào)的智能系統(tǒng)?；跀?shù)據(jù)采集技術(shù)的應(yīng)用，遵循IEC標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字測(cè)量系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的最終采集以及傳輸，系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)程全景采集。在此過(guò)程中，通信網(wǎng)絡(luò)基于服務(wù)器作為數(shù)據(jù)采集的中樞系統(tǒng)，基于采集的數(shù)據(jù)構(gòu)建模型，對(duì)模型中的數(shù)據(jù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)化監(jiān)測(cè)。程序應(yīng)用GCM算法，將其作為報(bào)文設(shè)計(jì)核心，能夠提高系統(tǒng)數(shù)據(jù)報(bào)文傳傳輸?shù)陌踩浴⒖煽啃浴?/p>

2.2 數(shù)據(jù)清洗技術(shù)

數(shù)據(jù)清洗是指網(wǎng)絡(luò)通信在運(yùn)行過(guò)程中，對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中的信息進(jìn)行反復(fù)清洗，清除數(shù)據(jù)庫(kù)之中的不良信息，篩選有用的信息，使數(shù)據(jù)庫(kù)中的信息更加的安全可靠?；谡{(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)中智能算法的應(yīng)用，能夠鑒別需要清洗的數(shù)據(jù)，基于時(shí)間排序的方式，明確各數(shù)據(jù)之間的差異性，聚類識(shí)別數(shù)據(jù)信息，篩除無(wú)用的錯(cuò)誤數(shù)據(jù)。

3 自動(dòng)化系統(tǒng)在線分析與故障診斷應(yīng)用

數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)清洗是調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)在線分析的重要保障，系統(tǒng)通過(guò)數(shù)據(jù)采集的方式，為通信網(wǎng)絡(luò)提供在線分析功能，并對(duì)異常的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析定位，診斷故障定位系統(tǒng)。

3.1 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

基于自動(dòng)化調(diào)度系統(tǒng)的應(yīng)用，首先應(yīng)在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上進(jìn)行優(yōu)化，基于網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)在線分析、故障定位功能，具體內(nèi)容如圖1所示。

圖1 自動(dòng)化系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

基于對(duì)結(jié)構(gòu)圖的科學(xué)分析，整體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中具備兩個(gè)監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)通信信道的監(jiān)視，為網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)提供雙重保障功能，保障數(shù)據(jù)傳輸、運(yùn)行的安全性，穩(wěn)定性。在每條網(wǎng)絡(luò)通信監(jiān)視信道中，均應(yīng)用統(tǒng)一的對(duì)時(shí)系統(tǒng)。在調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)之中的保護(hù)裝置、測(cè)控裝置均會(huì)運(yùn)行，通過(guò)監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，使其能夠達(dá)到指定的區(qū)域。在上圖中，其通過(guò)監(jiān)控站、工作站、遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)站，數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)保測(cè)一體裝置是，以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)會(huì)自動(dòng)運(yùn)行，將其傳輸至通信管理機(jī)之中，最終將其上傳至監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)區(qū)域。在數(shù)據(jù)通信過(guò)程中，原動(dòng)機(jī)具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)加密功能，通訊網(wǎng)絡(luò)具有強(qiáng)大的調(diào)度功能，將其最終上傳至主站區(qū)域。基于上述結(jié)構(gòu)多數(shù)據(jù)的傳輸，將其最終傳輸至數(shù)據(jù)庫(kù)之中，基于數(shù)據(jù)庫(kù)的分析對(duì)比功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的在線分析。

3.2 網(wǎng)絡(luò)規(guī)約

基于自動(dòng)化系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)在線數(shù)據(jù)分析與故障診斷定位的功能。在自動(dòng)化系統(tǒng)中，基于標(biāo)準(zhǔn)化網(wǎng)絡(luò)規(guī)約的應(yīng)用，通過(guò)與電網(wǎng)系統(tǒng)的結(jié)合，保障智能變電作業(yè)，數(shù)據(jù)分析的標(biāo)準(zhǔn)化，使系統(tǒng)運(yùn)行更加規(guī)范。規(guī)約應(yīng)用是對(duì)報(bào)文的拓展，具有強(qiáng)大的文件傳輸、記錄擾動(dòng)功能，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)遙測(cè)數(shù)據(jù)的科學(xué)傳送?；诰W(wǎng)絡(luò)規(guī)約的應(yīng)用，通常應(yīng)用到串口通訊之中，基于網(wǎng)絡(luò)通信幀格式應(yīng)用，能夠增強(qiáng)信道的通信的長(zhǎng)報(bào)文，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)傳輸與完善。基于數(shù)據(jù)的交換以及控制，標(biāo)準(zhǔn)化網(wǎng)絡(luò)規(guī)約在數(shù)據(jù)在線分析、故障診斷中發(fā)揮著重要的價(jià)值，在調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)中具有很強(qiáng)的適應(yīng)性。

3.3 網(wǎng)絡(luò)整體

基于在線分析、故障診斷定位功能的實(shí)現(xiàn)，整個(gè)系統(tǒng)主要應(yīng)用了三重架構(gòu)。其中包括記錄儀設(shè)備、分析儀設(shè)備，分析儀主要對(duì)子端站、主端站的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，記錄儀設(shè)備具有強(qiáng)大的報(bào)文標(biāo)時(shí)儲(chǔ)存功能，分析儀基于以太網(wǎng)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)對(duì)報(bào)文的讀取以及定位。在此過(guò)程中，可將網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)分為三個(gè)部分，分別為數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)儲(chǔ)存、數(shù)據(jù)分析，基于高速以太網(wǎng)對(duì)各部分的連接，并嚴(yán)格按照網(wǎng)絡(luò)規(guī)約運(yùn)行通信網(wǎng)絡(luò)。在對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、對(duì)故障進(jìn)行定位診斷過(guò)程中，網(wǎng)絡(luò)通信軟件模塊具有預(yù)留接口、開發(fā)接口，應(yīng)用腳本語(yǔ)言的方式，應(yīng)用類庫(kù)對(duì)其進(jìn)行管理?；谶壿嫿Y(jié)構(gòu)角度對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)分析、診斷定位系統(tǒng)進(jìn)行分析，應(yīng)用自上而下的設(shè)計(jì)方式，報(bào)文儲(chǔ)存具備FPGA芯片，芯片的應(yīng)用會(huì)使其具備很強(qiáng)的抗干擾能力。系統(tǒng)中的間隔層會(huì)將采集的數(shù)據(jù)信息導(dǎo)入到過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)之中，實(shí)現(xiàn)對(duì)信息的實(shí)時(shí)儲(chǔ)存，發(fā)揮對(duì)數(shù)據(jù)的在線分析與定位診斷功能?；谶壿嬃鞒虒?duì)其進(jìn)行分析，可以將其分為報(bào)文信息采集、報(bào)文信息儲(chǔ)存、報(bào)文數(shù)據(jù)解析、報(bào)文數(shù)據(jù)分析、故障定位。

4 網(wǎng)絡(luò)報(bào)文系統(tǒng)裝置設(shè)計(jì)應(yīng)用

4.1 數(shù)據(jù)清洗技術(shù)應(yīng)用

基于網(wǎng)絡(luò)報(bào)文系統(tǒng)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的采集、分析、定位。在傳統(tǒng)報(bào)文結(jié)構(gòu)中，基于網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的應(yīng)用，其受硬件系統(tǒng)的影響較大，在大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)報(bào)文數(shù)據(jù)采集、傳輸過(guò)程中，其經(jīng)常性會(huì)出現(xiàn)死機(jī)、丟包等情況，制約了系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)的在線分析與故障定位功能的實(shí)現(xiàn)?；谛滦途W(wǎng)絡(luò)報(bào)文裝置的研究與應(yīng)用，不斷對(duì)其進(jìn)行完善，基于裝置的內(nèi)部算法，能夠快速的處理大量的數(shù)據(jù)信息，并使其具有很強(qiáng)的拓展功能，能夠在保障通信網(wǎng)絡(luò)在線分析、故障定位的同時(shí)，合理規(guī)避硬件設(shè)備對(duì)上述功能模塊的影響?；谧詣?dòng)化系統(tǒng)的逐漸完善，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)愈加復(fù)雜，系統(tǒng)子站上傳的信息呈井噴式發(fā)展，出現(xiàn)大量的無(wú)用數(shù)據(jù)?；跀?shù)據(jù)清洗技術(shù)的應(yīng)用，將不良信息篩選清除，總結(jié)各數(shù)據(jù)之間的的不同，保障在線分析的準(zhǔn)確性。

4.2 硬件結(jié)構(gòu)技術(shù)優(yōu)化

基于新型網(wǎng)絡(luò)報(bào)文裝置的應(yīng)用，能實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)通信分析、故障診斷功能的科學(xué)優(yōu)化。除了應(yīng)用完善的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的清理之外，還需應(yīng)用完善的硬件結(jié)構(gòu)系統(tǒng)?；谟布到y(tǒng)結(jié)構(gòu)分析，其包括處理器設(shè)備、報(bào)文儲(chǔ)存單元、PCI-E總線，處理芯片、網(wǎng)絡(luò)儲(chǔ)存裝置等?；谟布Y(jié)構(gòu)的完善應(yīng)用，拓展設(shè)備的儲(chǔ)存單元，基于高速通訊技術(shù)的應(yīng)用，使其能夠快速的處理相應(yīng)的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)報(bào)文的無(wú)損儲(chǔ)存?；谠撓到y(tǒng)應(yīng)用，儲(chǔ)存單元具備四個(gè)網(wǎng)口，能夠?qū)崿F(xiàn)報(bào)文的儲(chǔ)存，并基于拓展功能的應(yīng)用，將各單元進(jìn)行有效的連接，實(shí)現(xiàn)對(duì)報(bào)文的儲(chǔ)存、優(yōu)化。

4.3 裝置技術(shù)特點(diǎn)分析

基于報(bào)文裝置的應(yīng)用，基于分布式、模塊化結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)應(yīng)用，核心控制單元基于嵌入式高性能芯片的應(yīng)用，基于網(wǎng)絡(luò)通信功能的計(jì)算處理，使其能夠分析、處理相應(yīng)的數(shù)據(jù)，在提高實(shí)時(shí)性的同時(shí)，使數(shù)據(jù)分析更加的穩(wěn)定?；陔娏ψ詣?dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用，系統(tǒng)具有很大的信息吞吐量，基于總線的控制功能，能夠傳輸各種信號(hào)，基于板間裝置總線模式的應(yīng)用，可以繼續(xù)拓展相應(yīng)的報(bào)文模塊。此外，裝置系統(tǒng)應(yīng)用串口硬盤，數(shù)據(jù)讀寫速度較快，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的無(wú)損傳輸，應(yīng)用硬件壓縮儲(chǔ)存及時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)海量數(shù)據(jù)的處理、分析，甚至可以延長(zhǎng)數(shù)據(jù)的儲(chǔ)存時(shí)間，對(duì)各類報(bào)文進(jìn)行科學(xué)記錄?；谘b置技術(shù)特點(diǎn)的分析，其在自動(dòng)化系統(tǒng)中具有強(qiáng)大的在線分析、故障定位功能。

總而言之，基于電力自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用，其在電力調(diào)度、數(shù)據(jù)分析上發(fā)揮著重要的價(jià)值。但大量的數(shù)據(jù)為通信網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)分析、故障診斷帶來(lái)了嚴(yán)重的阻礙，基于調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用研究，對(duì)其技術(shù)原理、技術(shù)應(yīng)用進(jìn)了完善，在輔助應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)記錄儀、子站端網(wǎng)絡(luò)分析系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，能夠?qū)崿F(xiàn)調(diào)度數(shù)據(jù)的科學(xué)分析實(shí)現(xiàn)對(duì)故障的全方位定位診斷。