電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)采集方法探究

楊文益，何林濤，胡安慰，喻宏江，劉慧

（云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司怒江供電局，云南 怒江 673100）

0 引言

在互聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)等現(xiàn)代化新興技術(shù)的大力發(fā)展下，實現(xiàn)電力系統(tǒng)的智能化運維管理，成為電力系統(tǒng)發(fā)展的重要趨勢。利用信息化通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，可以對電力系統(tǒng)的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行規(guī)范化采集，實現(xiàn)對通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備運行狀態(tài)的全方位實時性監(jiān)測，為電力運維管理提供即時的數(shù)據(jù)依據(jù)，推動我國電力系統(tǒng)的正常穩(wěn)定運行。當(dāng)前有關(guān)電力通信報文記錄和分析裝置在報文獲取方式上，都是通過在交換機設(shè)置鏡像端口來獲取，使用場合局限在較小范圍，而且對專業(yè)技能要求很高、配置復(fù)雜，通常裝置也很難做到便攜。基于此，可以研制一款通用傻瓜便攜式網(wǎng)絡(luò)通信報文記錄器，設(shè)計給予其簡單直接的報文獲取能力，使其成為運維人員、檢修人員、工程人員在日常工作中用于查找分析網(wǎng)絡(luò)通訊數(shù)據(jù)問題的高效通用型器具。

1 綜合概述

目前有關(guān)電力通信報文記錄和分析裝置在報文獲取方式上，都是通過在交換機設(shè)置鏡像端口來獲取，使用場合局限在較小范圍，而且對專業(yè)技能要求很高且配置復(fù)雜，通常裝置也很難做到便攜。因此，若是能實現(xiàn)采取一種無需通過鏡像端口和通訊規(guī)約，直接網(wǎng)絡(luò)接入，無需任何配置即可獲取通訊報文的方式，也是一種創(chuàng)新性的空白填補。此種獲取報文方式的實現(xiàn)，將為現(xiàn)場安裝工程人員的安裝調(diào)試、運維人員日常排查故障、開發(fā)人員開發(fā)過程中測試調(diào)試提供一種簡單有效易用的工具，提高工作效率[1]。本項目擬研制一款通用傻瓜便攜式網(wǎng)絡(luò)通信報文記錄器，設(shè)計給予其簡單直接的報文獲取能力，使其成為運維人員、檢修人員、工程人員在日常工作中用于查找分析網(wǎng)絡(luò)通訊數(shù)據(jù)問題的高效通用型器具。該裝置可以對智能變電站網(wǎng)絡(luò)通信狀態(tài)進(jìn)行實時性在線動態(tài)檢測，并對其系統(tǒng)、設(shè)備的運行狀態(tài)進(jìn)行科學(xué)診斷與評估，該工具可以利用智能化技術(shù)對通訊報文進(jìn)行全面的解析，對電力系統(tǒng)故障波形開展科學(xué)分析與評價，還可以對故障波形以及動作行為痕跡進(jìn)行全過程記錄存儲，以便電力維修人員對電力系統(tǒng)的故障原因進(jìn)行綜合性分析，明確故障影響因素，從而采取有針對性和高效的防范方案，保障電力系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)的安全穩(wěn)定運行，促進(jìn)電力事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

2 網(wǎng)絡(luò)安全型通訊數(shù)據(jù)存儲工具的研發(fā)必要性

為了保障電力系統(tǒng)通訊網(wǎng)絡(luò)的安全穩(wěn)定性運行，需要對電線的電壓、電流、功率等參數(shù)進(jìn)行實時監(jiān)測、測量、采集和記錄，結(jié)合電力網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的全面采集與分析，可以對電力系統(tǒng)的運行狀態(tài)進(jìn)行及時掌握分析，從而第一時間發(fā)現(xiàn)異常情況，方便維修人員采取有效的維修手段進(jìn)行運維管理。在電力產(chǎn)業(yè)體制改革逐漸深入的背景下，對電力網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)進(jìn)行全面采集，成為電力系統(tǒng)運維管理的必然需求，也是提升電力系統(tǒng)運維管理水平的重要途徑。在現(xiàn)代化智能技術(shù)、云計算、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)高速發(fā)展的基礎(chǔ)上，逐漸實現(xiàn)智能化網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)采集成為電力數(shù)據(jù)采集的重要發(fā)展方向[2]。智能化技術(shù)的充分應(yīng)用，可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、處理、統(tǒng)計、存儲功能的統(tǒng)一化融合應(yīng)用，實現(xiàn)功能多樣化和配置的靈活性，助力電力系統(tǒng)運維管理的高效性。

現(xiàn)階段使用的電力通信報文記錄和分析裝置，在報文數(shù)據(jù)獲取途徑上，往往需要使用交換機對鏡像斷口進(jìn)行規(guī)范性設(shè)計，才能實現(xiàn)報文獲取，但是這種裝置的適用性較低，可以使用的場合不多，而且在具體應(yīng)用中，不僅需要較為專業(yè)化的技術(shù)知識，而且配置要求較為復(fù)雜，不利于攜帶，嚴(yán)重限制了其使用效能。目前使用的電力通信報文記錄與分析裝置，在具體使用中存在以下缺陷和問題：網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)采集可以通過數(shù)據(jù)分析對電力設(shè)備以及整體系統(tǒng)的運行狀態(tài)進(jìn)行評價與診斷，如巡檢、運行工況、帶電檢測、停電例行試驗、停電診斷試驗數(shù)據(jù)等。在智能技術(shù)的深入應(yīng)用背景下，智能電網(wǎng)建設(shè)水平日益提高，原有的設(shè)備在狀態(tài)檢測以及數(shù)據(jù)采集方面出現(xiàn)了很大的不利因素[3]。如，使用原來的數(shù)據(jù)采集方法不能對數(shù)據(jù)采集記錄的全面性和真實性進(jìn)行保障，往往需要現(xiàn)場數(shù)采集人員具有較高的專業(yè)技能，且配以較高水平的裝置才能實現(xiàn)，引起電力通信網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)采集記錄結(jié)果的不穩(wěn)定性；數(shù)據(jù)采集規(guī)范性不足，由于電力設(shè)備種類較多，自動化水平差異較大，數(shù)據(jù)各式標(biāo)準(zhǔn)不同，往往在對數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄時存在不規(guī)范、效率低、格式難以統(tǒng)一的問題；以往進(jìn)行帶電檢測試驗數(shù)據(jù)采集工作時，需要到現(xiàn)場進(jìn)行采集，工作不方便，錄入數(shù)據(jù)效率較低，采集的數(shù)據(jù)價值性功能較少；在以往的通信報文數(shù)據(jù)記錄與分析過程中，往往需要較長的中間過程，數(shù)據(jù)整理、分析、運用周期較長，不能對電力設(shè)備運行狀態(tài)進(jìn)行即時診斷、評估，影響數(shù)據(jù)應(yīng)用時效性。

3 網(wǎng)絡(luò)安全型通訊數(shù)據(jù)存儲工具研發(fā)探究

3.1 軟、硬件研發(fā)

（1）硬件裝置架構(gòu)。該裝置主要需保障以下硬件條件：2個以上RJ45網(wǎng)口、多個USB接口、自帶電源，且主要是通過電池供電，可以使用外接充電寶提供電源，也可外接適配器供電，整體供電方式較為簡單、便捷，而且整個裝置體積、重量不大，整體架構(gòu)較為小巧，便于攜帶。由于在電力系統(tǒng)中包含很多類型的設(shè)備，而且不同設(shè)備對同步數(shù)據(jù)的精度要求存在一定的差異性，如線路行波測距裝置、同步向量測量裝置、雷電定位系統(tǒng)等都需要較高的同步精度。該工具作為網(wǎng)絡(luò)報文記錄與分析裝置，是一種第三方監(jiān)測設(shè)備，需要結(jié)合具體的電力設(shè)備實際需求，提高同步精度[4]?？梢栽谘b置中配備特定的對時卡，以便對其同步精度進(jìn)行有效控制。還需要在裝置中設(shè)置硬件壓縮卡，提高壓縮比率，并提高雙硬盤交互速度，增加存儲容量，以便應(yīng)對智能電網(wǎng)越來越多的報文數(shù)據(jù)采集需求。

（2）軟件裝置架構(gòu)。在對該裝置設(shè)備進(jìn)行研發(fā)設(shè)計時，需要保障其具備以下功能：報文記錄過程中不能影響原來的通信、免配置即插即用、插入U盤可自動拷貝報文。

3.2 研發(fā)意義和作用

該網(wǎng)絡(luò)安全型通訊數(shù)據(jù)存儲工具的研發(fā)與應(yīng)用，可以改變傳統(tǒng)裝置的缺陷問題，不僅便于攜帶，適用性較好，而且對現(xiàn)代化智能技術(shù)、云計算、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)等進(jìn)行綜合應(yīng)用，推動電力通信報文記錄與分析的智能化、網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展。在實際應(yīng)用中，該裝置可以解決針對網(wǎng)絡(luò)通訊報文中偶發(fā)事故問題的數(shù)據(jù)記錄存儲問題；解決傳統(tǒng)此類型記錄裝置配置復(fù)雜攜帶不方便的問題，能真正做到傻瓜式配置且小巧便于攜帶；解決部分現(xiàn)場記錄裝置安裝環(huán)境惡劣、條件不方便攜帶的問題，如電源等；解決由規(guī)約類型限制的問題，能做到針對所有網(wǎng)絡(luò)通訊、通用性更好；解決報文數(shù)據(jù)拷貝、調(diào)閱、讀取缺乏便利化的問題[5]。

3.3 創(chuàng)新技術(shù)應(yīng)用

該裝置的研發(fā)設(shè)計，對網(wǎng)絡(luò)透傳技術(shù)進(jìn)行了合理應(yīng)用，在使用過程中，不需要配置設(shè)備的通訊地址，可以在通信網(wǎng)絡(luò)、電力系統(tǒng)正常運行過程中進(jìn)行帶電檢測和應(yīng)用，這是對傳統(tǒng)電力網(wǎng)絡(luò)通訊報文獲取方式的創(chuàng)新與優(yōu)化；可以直接插入接口進(jìn)行使用，省卻中間轉(zhuǎn)接裝置，如交換機鏡像端口等；突破了規(guī)約類型對網(wǎng)絡(luò)通訊應(yīng)用過程中的限制；不需要其他配置，直接插入U盤即可將報文自動拷貝進(jìn)U盤，實現(xiàn)報文數(shù)據(jù)的拷讀取，即插即用。

3.4 效益預(yù)測分析

在現(xiàn)代化社會經(jīng)濟發(fā)展背景下，高新技術(shù)日新月異，傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)運營管理方式已經(jīng)不符合現(xiàn)代社會發(fā)展需求。該工具的研發(fā)應(yīng)用，可以為電力網(wǎng)絡(luò)通信報文的獲取提供極大的便利性，提高日常工作中對自動化通信維護和問題排查的效率；該工具的研發(fā)應(yīng)用，進(jìn)一步提升了電力系統(tǒng)運維效率，減少運維管理人員的工作量，縮短故障維修時間，對電力系統(tǒng)運維成本進(jìn)行有效控制。同時該工具的合理應(yīng)用，可以極大程度上保障電力設(shè)備運行安全性，降低電力設(shè)備帶電檢測過程的危險系數(shù)，推動整體工作過程的安全性，有效提升電力企業(yè)的盈利效益水平。由此可見，本記錄器的成功研制，可開發(fā)出一套通用網(wǎng)絡(luò)報文記錄神器，不僅是在電力通訊方面，在交通訊息、國防通訊、能源訊息、航天通訊等任何網(wǎng)絡(luò)通訊的場所都有其發(fā)展運用的前景。

4 結(jié)語

綜上所述，在現(xiàn)代化社會發(fā)展背景下，智能化電網(wǎng)逐漸成為電力事業(yè)的發(fā)展趨勢，傳統(tǒng)的電力通信報文記錄與分析裝置已經(jīng)難以服務(wù)現(xiàn)代化智能電網(wǎng)發(fā)展需求。需要結(jié)合實際情況，研發(fā)一種網(wǎng)絡(luò)安全型通信數(shù)據(jù)存儲工具，提高電力通信網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)采集的高效化、便捷化與即時化和智能化發(fā)展，突破通信規(guī)約的限制因素，減少電力設(shè)備運維工作量，提高電網(wǎng)運維的整體工作效率，以及電力通信網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)采集的規(guī)范性和可靠性，助力我國智能電網(wǎng)事業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展。