基于元數(shù)據(jù)的電網(wǎng)通信資源數(shù)據(jù)校核方法

張永強(qiáng)

摘? 要：隨著智能化技術(shù)的發(fā)展，智能電網(wǎng)已成為未來電力領(lǐng)域的重要發(fā)展方向，而通信技術(shù)在智能電網(wǎng)中也正發(fā)揮出越來越重要的作用，國內(nèi)外許多國家都致力于探索和研究智能電網(wǎng)通信工程中的關(guān)鍵技術(shù)，以便為智能電網(wǎng)通信工程的發(fā)展進(jìn)行更好地指導(dǎo)與規(guī)劃。多層次校核內(nèi)的信息層校核將XSD推薦標(biāo)準(zhǔn)作為元數(shù)據(jù)實(shí)施驅(qū)動，利用XSD校核引擎實(shí)現(xiàn)信息校核;模型層校核將元數(shù)據(jù)模型內(nèi)同公共信息模型OWL描述的本體文件作為元數(shù)據(jù)，校核電網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)各系統(tǒng)資源信息內(nèi)提取的RDF格式模型實(shí)例;數(shù)據(jù)層校核以元數(shù)據(jù)模型內(nèi)拓?fù)湟?guī)則元數(shù)據(jù)作為校核依據(jù)，校核電網(wǎng)各系統(tǒng)中常見的孤島、內(nèi)外環(huán)等拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)問題。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：所提方法能有效驗(yàn)證電網(wǎng)通信資源數(shù)據(jù)的一致性、有效性和完整性，且校核精度較高達(dá)95%以上。

關(guān)鍵詞：元數(shù)據(jù);電網(wǎng)通信;數(shù)據(jù)校核方法

1元數(shù)據(jù)的電網(wǎng)通信重要性

伴隨信息化時(shí)代到來，電力系統(tǒng)生產(chǎn)、運(yùn)作與管理與電力數(shù)據(jù)網(wǎng)之間存在較大關(guān)聯(lián)性，電力數(shù)據(jù)網(wǎng)自簡單數(shù)據(jù)傳輸載體變成各類信息系統(tǒng)使用的加載平臺。電網(wǎng)通信元數(shù)據(jù)非常龐大，將全部資源放置同一個(gè)數(shù)據(jù)庫里是不可實(shí)現(xiàn)的，所以人們將外界資源設(shè)成電網(wǎng)通信元數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)外延，研究出虛擬數(shù)據(jù)庫技術(shù)，虛擬數(shù)據(jù)庫（VirtualDatabasre，VDB）可對海量、各式各樣元數(shù)據(jù)源完成透明訪問，把全部Intemet數(shù)據(jù)變成一種單獨(dú)、規(guī)范的數(shù)據(jù)庫。智能電網(wǎng)通信系統(tǒng)技術(shù)屬于目前電力企業(yè)開展經(jīng)營活動時(shí)常用的一項(xiàng)技術(shù)，應(yīng)用效果非常好且價(jià)值高，需要供電局在后期的經(jīng)營發(fā)展中廣泛應(yīng)用該技術(shù)。智能電網(wǎng)通信系統(tǒng)技術(shù)內(nèi)容主要包括：首先無線網(wǎng)技術(shù)，此項(xiàng)技術(shù)在應(yīng)用過程中可以對部分地方無法有效應(yīng)用光纖技術(shù)的缺陷進(jìn)行有效地解決，從而借助無線網(wǎng)技術(shù)，促使諸多偏遠(yuǎn)山區(qū)也可以正常用電，人們可以享受到優(yōu)質(zhì)的通信服務(wù)。以此使用標(biāo)準(zhǔn)SQL語言，便能夠?qū)⑻摂M數(shù)據(jù)庫里各種類型數(shù)據(jù)源運(yùn)行同樣的通信功能。本文設(shè)計(jì)一種基于虛擬數(shù)據(jù)庫的電網(wǎng)通信元數(shù)據(jù)模型，以期高效管理、調(diào)用電網(wǎng)通信元數(shù)據(jù)。

2元數(shù)據(jù)的電網(wǎng)通信資源數(shù)據(jù)校核方法

2.1電網(wǎng)通信資源數(shù)據(jù)捕獲

利用網(wǎng)絡(luò)捕包得到電網(wǎng)通信資源數(shù)據(jù)過程中主要采用FPGA，其利用邏輯單元陣列概念，內(nèi)部包含可配置邏輯模塊、輸入輸出模塊與內(nèi)部連線三個(gè)主要部分，各邏輯并行執(zhí)行同時(shí)處理不同任務(wù)。獲取電網(wǎng)通信資源數(shù)據(jù)時(shí)，F(xiàn)PGA定制數(shù)字電路，可開啟所有過濾與觸發(fā)作用的全線速率，在此條件下不間斷捕獲8個(gè)Gbit/s鏈接或4個(gè)10Gbit/s鏈接，可確保捕獲的電網(wǎng)通信資源數(shù)據(jù)不出現(xiàn)遺漏現(xiàn)象。捕獲電網(wǎng)通信資源數(shù)據(jù)后，將數(shù)據(jù)傳輸至磁盤列陣內(nèi)實(shí)施存儲，便于后期數(shù)據(jù)校核。電網(wǎng)通信資源數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)校核過程中，可隨時(shí)提取網(wǎng)絡(luò)捕包得到電網(wǎng)通信資源數(shù)，形成實(shí)時(shí)校核圖、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)圖表以及報(bào)警等。

2.2模型層校核

以信息模型角度出發(fā)的校核即為模型層校核，其主要目的是校核交互信息模型語法格式的兼容性和語義是否相同。模型層校核工具以本體理論為基礎(chǔ)，將元數(shù)據(jù)模型內(nèi)同公共信息模型OWL（WebOntologyLanguage，網(wǎng)絡(luò)本體語言）描述的本體文件作為元數(shù)據(jù)，校核電網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)各系統(tǒng)資源信息內(nèi)提取的RDF格式模型實(shí)例。以校核RDF語法格式為基礎(chǔ)，利用JEXA推理機(jī)校核RDF格式文檔內(nèi)不同元素的三元組，確定其同OWL描述語義有所差異處。

2.3交互式智能電網(wǎng)通信數(shù)據(jù)校核方法

本文所設(shè)計(jì)的交互式智能電網(wǎng)通信分為四個(gè)階段：電流波形采樣、電力特征值轉(zhuǎn)換、動態(tài)電力特征值間隔選取和電氣設(shè)備負(fù)載識別。當(dāng)電氣設(shè)備接入智能電表后，電表會將其測量的原始電力數(shù)據(jù)上傳到物聯(lián)網(wǎng)。IoT網(wǎng)關(guān)將原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成17個(gè)電力特征值，然后上傳到云服務(wù)器并與存儲的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。云服務(wù)器將評估電子設(shè)備類別的潛在候選項(xiàng)，并從網(wǎng)關(guān)獲取該設(shè)備的有用電力特征值。網(wǎng)關(guān)和云服務(wù)器之間的交互通信重復(fù)進(jìn)行直到存儲一定程度的設(shè)備識別率。為了準(zhǔn)確捕捉瞬態(tài)電流波形并避免不同的電源頻率，根據(jù)電壓提取波形，所提取的電流信息是單個(gè)交流正弦波的值。

3電網(wǎng)通信架構(gòu)

3.1虛擬數(shù)據(jù)庫技術(shù)

虛擬數(shù)據(jù)庫技術(shù)是隨著科技進(jìn)步誕生的數(shù)據(jù)集成技術(shù)，虛擬數(shù)據(jù)庫技術(shù)是數(shù)據(jù)庫技術(shù)與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)共同應(yīng)用而形成的新型技術(shù)。虛擬數(shù)據(jù)庫技術(shù)的總體架構(gòu)。虛擬數(shù)據(jù)庫技術(shù)保存數(shù)據(jù)方式與數(shù)據(jù)倉庫法較為相同，仍將數(shù)據(jù)保存于不同的異構(gòu)數(shù)據(jù)源中，但體系結(jié)構(gòu)與數(shù)據(jù)倉庫法并不相同，虛擬數(shù)據(jù)庫技術(shù)由不同的輸出模式共同組成全局系統(tǒng)，而輸出模式通過各參與庫提供，虛擬數(shù)據(jù)庫技術(shù)收集各輸出模式的數(shù)據(jù)源，并將數(shù)據(jù)源結(jié)構(gòu)化最終融合，獲取全局模式，利用最終獲取的全局模式通過關(guān)系型數(shù)據(jù)庫界面呈現(xiàn)至應(yīng)用程序開發(fā)者。虛擬數(shù)據(jù)庫技術(shù)中僅存在不同模式，通過不同模式最終獲取的全局模式存儲后發(fā)送至各參與庫的映射中，電力通信系統(tǒng)通過各個(gè)映射存儲與獲取不同參與庫中的數(shù)據(jù)，通過結(jié)構(gòu)化查詢語言實(shí)現(xiàn)，各模塊提交的結(jié)構(gòu)化查詢語言需要通過全局模式解析后轉(zhuǎn)化至不同數(shù)據(jù)源的查詢語句片段，最終發(fā)送至數(shù)據(jù)源實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)查詢，將查詢后的數(shù)據(jù)融合后發(fā)送至使用者，使用者可獲取與單個(gè)數(shù)據(jù)源無關(guān)的所需數(shù)據(jù)。

3.2業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)融合技術(shù)

電網(wǎng)通信業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)融合技術(shù)主要是采用虛擬數(shù)據(jù)庫技術(shù)將電力通信系統(tǒng)中三個(gè)模塊的數(shù)據(jù)和文件服務(wù)器中數(shù)據(jù)有效融合。虛擬數(shù)據(jù)庫實(shí)際意義是各模塊數(shù)據(jù)的物理存儲層面仍存在同構(gòu)不同質(zhì)的各模塊中，但虛擬層面為統(tǒng)一整體，采用虛擬數(shù)據(jù)技術(shù)的電網(wǎng)通信業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)融合技術(shù)的體系結(jié)構(gòu);當(dāng)電力通信系統(tǒng)中需要抽取數(shù)據(jù)時(shí)，數(shù)據(jù)請求信號通過虛擬系統(tǒng)控制器發(fā)出;數(shù)據(jù)請求信號發(fā)送至數(shù)據(jù)請求抽取模塊后，抽取數(shù)據(jù)虛擬系統(tǒng)元數(shù)據(jù)集合中的數(shù)據(jù)請求后，數(shù)據(jù)分發(fā)路由模塊接收抽取結(jié)果后通過解析獲取有效路由分發(fā)路徑。

3.3配電

供電局進(jìn)行日常經(jīng)營期間的配電工作時(shí)，需要對智能電網(wǎng)通信系統(tǒng)技術(shù)涉及的內(nèi)容多進(jìn)行研究分析，之后結(jié)合工作開展的需要，做好智能配電網(wǎng)通信系統(tǒng)構(gòu)建工作，確保電網(wǎng)供配電工作取得理想的結(jié)果。具體在配電工作當(dāng)中進(jìn)行智能電網(wǎng)通信系統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用時(shí)，可以采用下列技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用，即電力線載波技術(shù)，該技術(shù)在應(yīng)用過程中需要進(jìn)行電力線纜的架設(shè)施工。

結(jié)束語

隨著電網(wǎng)規(guī)模的擴(kuò)大，電網(wǎng)通信資源越來越復(fù)雜，對其的管理也越來越困難，導(dǎo)致電網(wǎng)通信資源數(shù)據(jù)內(nèi)出現(xiàn)越來越多的問題，影響電網(wǎng)通信質(zhì)量。目前較為成熟電網(wǎng)通信元數(shù)據(jù)共享模型存在3類：聯(lián)邦數(shù)據(jù)庫、中間件技術(shù)、數(shù)據(jù)倉庫。本文使用基于數(shù)據(jù)倉庫的電網(wǎng)通信元數(shù)據(jù)集成形式，建立基于虛擬數(shù)據(jù)庫的電網(wǎng)通信元數(shù)據(jù)模型。并制定模型運(yùn)作機(jī)制，其中包含了基于HDFS的元數(shù)據(jù)管理準(zhǔn)則、基于“發(fā)布-訂閱”的電網(wǎng)通信元數(shù)據(jù)分發(fā)方案、基于HBase的電網(wǎng)通信元數(shù)據(jù)共享運(yùn)作方案以及虛擬數(shù)據(jù)庫構(gòu)建方案?；诖?，提出了基于元數(shù)據(jù)的電網(wǎng)通信資源數(shù)據(jù)校核方法，構(gòu)建多層次的交互模型校核工具，從信息層、模型層和數(shù)據(jù)層三個(gè)層面對電網(wǎng)通信資源數(shù)據(jù)進(jìn)行校核。將本方法應(yīng)用在我國某市的電網(wǎng)中，結(jié)果驗(yàn)證了本方法的可行性。

參考文獻(xiàn)

[1] 李向榮，李帥，王國輝，等.基于有限元數(shù)據(jù)交會的部件電網(wǎng)通信評估方法研究[J].北京理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2017（4）：430-431.