基于混合架構(gòu)的電力信息管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究

周玲，湯成佳，楊松，吳方權(quán)，劉亦馳

（貴州電網(wǎng)有限責(zé)任公司信息中心，貴州 貴陽 550000）

為進(jìn)行電力信息管理系統(tǒng)的智能化管理和優(yōu)化設(shè)計(jì)，提高電力信息管理系統(tǒng)的智能化管理能力[1]，電力信息管理和電網(wǎng)智能化調(diào)度等具有重要意義，文獻(xiàn)[2]對智能電網(wǎng)信息管理系統(tǒng)的各復(fù)雜性測量因素進(jìn)行了計(jì)算，基于多維結(jié)構(gòu)熵，從系統(tǒng)主站層、通信網(wǎng)絡(luò)層、智能終端設(shè)備層3個(gè)層面，建立了智能電網(wǎng)信息管理系統(tǒng)復(fù)雜性評估模型，在引入管理功和多維熵空間尺度理論的基礎(chǔ)上，評估系統(tǒng)內(nèi)部各層和整體的復(fù)雜性，實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)信息管理系統(tǒng)復(fù)雜性評估，但是該方法的自適應(yīng)性不足。文獻(xiàn)[3]開發(fā)了一套地區(qū)電網(wǎng)調(diào)度信息圖像化管理軟件，直接關(guān)系著電網(wǎng)調(diào)控運(yùn)行效率及電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，采用客戶端或服務(wù)器結(jié)構(gòu)，以圖形化的方式直觀顯示電網(wǎng)調(diào)度信息，實(shí)現(xiàn)信息滾動(dòng)更新及共享，但其統(tǒng)計(jì)分析能力不強(qiáng)。文獻(xiàn)[4]根據(jù)供電可靠性指標(biāo)的特點(diǎn)和要求設(shè)計(jì)了一套用電信息管理軟件，提出客戶用電可靠性的概念和評價(jià)指標(biāo)，對客戶用電情況進(jìn)行實(shí)時(shí)分析，縮短了客戶用電中斷時(shí)間，提高了用電可靠性，為以后的可靠性統(tǒng)計(jì)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，但是對電力信息管理的人工智能性不足。

針對上述問題，文中提出基于混合架構(gòu)的電力信息管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法。其創(chuàng)新之處在于構(gòu)建了電力信息管理的大數(shù)據(jù)信息整合模型，并以電力系統(tǒng)的極數(shù)和所需要的安匝數(shù)等參數(shù)為約束參量，在混合構(gòu)架體系中進(jìn)行電力信息的大數(shù)據(jù)融合和特征優(yōu)化檢測，實(shí)現(xiàn)電力信息管理系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，體現(xiàn)了文中方法在提高電力信息管理能力方面的優(yōu)越性。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)構(gòu)架和大數(shù)據(jù)挖掘

1.1 電力信息管理系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)構(gòu)架

為了實(shí)現(xiàn)電力信息管理系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，結(jié)合DSP和PLC邏輯控制方法，進(jìn)行電力信息管理系統(tǒng)底層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，電力信息管理系統(tǒng)的總體構(gòu)架如圖1所示。

根據(jù)圖1電力信息管理系統(tǒng)的總體構(gòu)架，進(jìn)行電力信息管理系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)特征分析，即使用標(biāo)準(zhǔn)的可編程儀器進(jìn)行電力信息管理系統(tǒng)的綜合管理和信息調(diào)度，在混合構(gòu)架體系下，進(jìn)行電力信息管理系統(tǒng)的總線開發(fā)[5]。

圖1 電力信息管理系統(tǒng)的總體構(gòu)架

1.2 電力信息管理的大數(shù)據(jù)挖掘

根據(jù)上述電力信息管理系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)構(gòu)架，采用融合特征分布式檢測方法進(jìn)行電力信息管理過程調(diào)度，在混合構(gòu)架體系下挖掘電力信息的相關(guān)特征量[6]，通過模糊信息調(diào)度，得到電力信息管理的場耦合模型為：

其中，A(x)為電力信息管理文件中的負(fù)載x的數(shù)據(jù)集，B(x)為電力信息的功率相關(guān)性數(shù)據(jù)集，φ為電力信息管理的多維空間約束參數(shù)。通過多維空間信息采樣，進(jìn)行電力信息感知和多維空間信息重組，根據(jù)幅值調(diào)度的方法，得到建立信息管理系統(tǒng)的電磁場和溫度場耦合參數(shù)模型[7]。通過參數(shù)構(gòu)架結(jié)果，采用分布式信息融合方法，進(jìn)行電力信息異構(gòu)存儲的雙活結(jié)構(gòu)特征分析[8]，得到電力信息的緩存替換模型為c，電力信息管理系統(tǒng)的電磁負(fù)荷分布集為：

其中，z0為復(fù)雜電力信息的模糊度，zi為i點(diǎn)處采集的電力負(fù)載信息的額定功率密度參數(shù)，di為i點(diǎn)處采集的電力信息的電磁負(fù)荷量。

根據(jù)感應(yīng)電機(jī)電磁分布異構(gòu)特征進(jìn)行電力信息存儲的自適應(yīng)訪問控制[9]，得到復(fù)雜電力信息調(diào)度的迭代函數(shù)為：

其中，K(xi,xj)為復(fù)雜電力信息調(diào)度采樣坐標(biāo)，α為迭代次數(shù)。根據(jù)以上電力信息參數(shù)特征重構(gòu)和特征提取分析方法，通過高速高密度電機(jī)控制方法，進(jìn)行電力信息異構(gòu)存儲的綜合管理，在混合構(gòu)架條件下，進(jìn)行電力信息異構(gòu)存儲設(shè)計(jì)，得到電力信息數(shù)據(jù)的特征分布為：

其中，pdrop為電力信息存儲節(jié)點(diǎn)的功率因數(shù)信息，通過調(diào)整功率β因素，得到輸出電力信息的功率譜密度特征，根據(jù)上述分析，分析電力信息系統(tǒng)的三相繞組特征分布，結(jié)合混合勵(lì)磁整流分析方法進(jìn)行電力信息管理系統(tǒng)的混合構(gòu)架體系大數(shù)據(jù)融合處理，提高電力信息管理能力。

2 電力信息管理的系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

2.1 電力信息特征提取和調(diào)度

結(jié)合混合勵(lì)磁整流分析方法進(jìn)行電力信息管理系統(tǒng)的混合構(gòu)架體系大數(shù)據(jù)融合處理，以電力系統(tǒng)的極數(shù)和所需要的安匝數(shù)等為約束參數(shù)，進(jìn)行電力信息的特征重組[12]。在混合構(gòu)架模式下，得到電力信息管理的分簇調(diào)度分析模型為：

其中，w為電力系統(tǒng)所需要的安匝數(shù)，l為電力系統(tǒng)的極數(shù)，u(xi)為電力信息管理的調(diào)度函數(shù)，根據(jù)實(shí)際負(fù)載工況，得到電力信息存儲的信道均衡模型。根據(jù)隱極轉(zhuǎn)子的直、交軸電樞信息分布模式[13]進(jìn)行電力信息調(diào)度，得到電力信息管理的特征壓縮函數(shù)，計(jì)算發(fā)電機(jī)外特性的兩個(gè)關(guān)鍵參數(shù)，得到電力信息的空間分布特征集為：

其中，γ為發(fā)電機(jī)外特性，在電力信息的輸出特征量與實(shí)際負(fù)載工況相符合的情況下[14]，得到電力信息異構(gòu)線性特征重構(gòu)輸出為：

其中，ck表示電力信息的直、交軸電樞反應(yīng)特征量，可得到電力信息異構(gòu)特征分布函數(shù)：

其中，p和q分別為電力信息管理的合成相量和關(guān)聯(lián)特征量，σ為電力信息管理的異構(gòu)存儲權(quán)重，λi為電勵(lì)磁部分的空載，通過電力信息管理的分簇特征檢測進(jìn)行電力信息管理和優(yōu)化調(diào)度[15-16]。

2.2 混合構(gòu)架體系下電力信息融合

在混合構(gòu)架體系中進(jìn)行電力信息的大數(shù)據(jù)融合和特征優(yōu)化檢測，提取電力信息管理系統(tǒng)的額定功率、效率和額定轉(zhuǎn)矩等基本參數(shù)，結(jié)合特征優(yōu)化可知，電力信息的極對數(shù)及基波頻率參數(shù)融合結(jié)構(gòu)滿足：

其中，θ為基本參數(shù)，采用電勵(lì)磁部分的空載反電動(dòng)勢調(diào)度的方法，得到電力信息關(guān)聯(lián)的統(tǒng)計(jì)特征向量F(Xi,Pi,Tj)，其中，Xi為對應(yīng)的氣隙系數(shù)在Tj時(shí)刻勵(lì)磁轉(zhuǎn)子的直軸分量，Pi為電力信息的關(guān)聯(lián)信息熵。結(jié)合電力信息存儲的權(quán)限特征進(jìn)行異構(gòu)融合，得到輸出狀態(tài)參數(shù)為：

其中，d為融合系數(shù)，xs為融合前電力信息存儲的權(quán)限特征值，根據(jù)電力信息的諧波次數(shù)分布值，通過轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)特征分布，得到電力信息異構(gòu)融合參數(shù)分布值為：

式中，為電力信息的正向分布函數(shù)，為電力信息的負(fù)向分布函數(shù)，r為氣隙磁密諧波系數(shù)，i=1,2,3…r，b為諧波次數(shù)，可得到空載反電動(dòng)勢的基波有效值信息分量為：

其中，φ為電力信息異構(gòu)存儲的徑向氣隙磁密分量，H(x,y)為電力信息的諧波空間分布域，δi為電力信息的各次諧波分量，根據(jù)上述分析，在混合構(gòu)架體系中進(jìn)行電力信息的大數(shù)據(jù)融合和特征優(yōu)化檢測，提取電力信息管理系統(tǒng)的額定功率、效率和額定轉(zhuǎn)矩等基本參數(shù)，實(shí)現(xiàn)電力信息管理系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。

3 系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)及仿真測試

在上述電力信息管理功能算法設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行電力信息管理系統(tǒng)的軟件開發(fā)設(shè)計(jì)，在嵌入式的ARM環(huán)境下進(jìn)行電力信息管理系統(tǒng)的軟件嵌入式調(diào)度，采用IRPF260N型組件構(gòu)成電力信息管理系統(tǒng)的MOSFET模型庫，采用IEEE802.15.4協(xié)議構(gòu)建電力信息管理系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架體系，得到軟件設(shè)計(jì)流程，如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)流程

設(shè)定電力信息存儲塊的大小為120 MB，數(shù)據(jù)采樣的信息長度為1 024，D/A的控制數(shù)字量ΔD=65 536×V/5。根據(jù)上述仿真參數(shù)的設(shè)定，得到電力信息管理系統(tǒng)的輸出功率參數(shù)，如圖3所示。

圖3 電力信息管理系統(tǒng)的輸出功率參數(shù)

分析圖3得知，運(yùn)用文中方法進(jìn)行電力信息管理時(shí)，輸出的功率參數(shù)增益較大，信息管理能力較好。測試有功和無功功率，得到測試結(jié)果，如圖4所示。

圖4 電力信息的有功和無功功率測試

分析圖4得知，運(yùn)用文中方法進(jìn)行電力信息管理系統(tǒng)管理和調(diào)度時(shí)，輸出的有功功率和無功功率的增益較大，說明其通過模糊度檢測和特征提取方法優(yōu)化后，電力信息管理的輸出功率增益較大。

測試電力信息管理系統(tǒng)的內(nèi)存開銷，得到對比結(jié)果，如表1所示。

表1 內(nèi)存開銷對比

分析表1得知，運(yùn)用文中方法進(jìn)行電力信息管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，內(nèi)存開銷較小，說明其通過分析電力信息管理系統(tǒng)的相關(guān)性因素，進(jìn)行電力信息管理系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘的效果較好，導(dǎo)致內(nèi)存開銷較少，可以應(yīng)用于實(shí)際。

4 結(jié)束語

文中提出基于混合架構(gòu)的電力信息管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法。采用DSP集成信號處理方法進(jìn)行電力信息管理數(shù)據(jù)采集和實(shí)時(shí)信息處理，提高電力信息管理和實(shí)時(shí)檢測能力，建立電力信息管理系統(tǒng)的上位機(jī)通信模塊，通過模式化調(diào)度，進(jìn)行信息嵌入式控制，通過加權(quán)平均分析的方法，建立電力信息管理的模糊關(guān)聯(lián)分布式重構(gòu)模型，結(jié)合溫度分布和轉(zhuǎn)子應(yīng)力分布，進(jìn)行電力信息的線性特征重構(gòu)。在嵌入式環(huán)境下，實(shí)現(xiàn)電力信息管理系統(tǒng)的軟件開發(fā)設(shè)計(jì)，電力信息管理的輸出功率增益較大，信息管理能力較強(qiáng)。