基于日志分析的變電站遙視預警系統設計

亢利軍

摘要：為提高變電站遙視系統運行的可靠性，利用系統日志及時了解系統的運行狀態來發現和解決問題。通過日志提取、多線程處理、日志分類以及報警顯示等過程，實現對變電站遙視系統故障預警以及遠程準確定位故障原因的功能。結合專業工程師和檢修專家在日常工作實踐中積累的經驗和事故案例，總結出一套故障預警機制，并研制了預警系統平臺。實踐證明，系統運行穩定，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。

關鍵詞：日志分析；遙視系統；故障預警

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，遙視系統起到重要作用，可以實現對變電站區域場景的遠程監視、監聽，監視變電站內重要設備的外觀運行及狀態，實現關鍵部位防火、防盜和周邊報警聯動[1]。

遙視系統發生故障時，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，而維護技術人員遠在公司本部，到達現場后才能準確判斷故障原因，延長了維修所需的時間；②隨著地區變電站的不斷建設，監控點數量逐年增多，難以及時發現遙視系統故障，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的運行日志進行遠程提取和分析的方法，目的是及時發現和準確定位系統運行中的各類故障[2]，并在此基礎上建立了一套遙視系統故障預警系統，不僅有利于及時對故障進行預警，也為維護人員制定系統維修計劃提供輔助決策，起到減少經濟損失和提升工作效率的作用[3]。

1.1系統組成

系統由變電站端遙視設備、電力信息專網和監控中心預警系統3個部分組成。所有變電站遙視系統都處于電力局域網的安全保護范圍，通過電力專用網絡通道與監控中心連接。本方案在監控中心建立預警系統，實現日志提取、多線程處理、告警日志分析、預警顯示和數據存儲等功能。同時對多座變電站的所有遙視系統的運行狀態進行監視和預警，最終實現遠程顯示故障原因的功能[4]，系統總體框架如圖1所示。

1.2數據處理

基于系統日志的數據處理包括日志提取、清理、轉換、歸并、關聯和分析等步驟[5]。由于變電站監控點數量眾多，為了實現實時數據處理，系統采用多線程并行處理技術進行故障分析，實現故障報警，為系統的維護提供決策支持。

遙視系統運行日志的提取選擇SDK軟件開發工具包，采用NET_DVR_SETLOGTOFILE方法，實現監控設備的日志跟蹤和提取，獲取設備的控制信息、錯誤信息、調試信息和普通信息等。提取的過程包括監控設備IP登錄連接、呼叫通道建立及啟動消息監聽等，最終將日志信息存入數據文件和數據庫。

數據清理過程是消除噪音和不一致的數據。數據轉換的目的是將格式不同的各種日志表示為統一格式，然后進行數據歸并，將內容重復或一致的日志進行歸并，本系統采用動態時間閾值歸并法。數據的關聯和分析過程是根據發生故障的現象與故障日志進行關聯，分析二者之間的聯系和故障類型發生的概率，建立故障預警表，最終判斷故障發生原因并發出預警信號。

由于遙視監控設備數量眾多，在數據處理過程中系統采用多線程處理技術，通過Java Timer定時器調度任務，采用Java多線程框架Executor技術實現日志數據并行處理，將數量眾多的監控設備的日志數據存儲到數據庫中。有2種創建線程池的方法：public static ExecutorService newFixedThreadPool（int n Threads）創建固定數目線程的線程池；public static ExecutorService newCachedThreadPool（）創建可緩存的線程池。系統采用前者，根據攝像頭的個數，創建固定數目線程的線程池，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聽狀態，所有的線程共享代碼和數據空間，但每個線程有獨立的運行棧，向服務器的同一個端口發送監聽到的信息。

1.3預警功能設計

1.3.1故障預警分析

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

紅色預警：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、網絡連接失敗等告警日志。

黃色預警：表示系統訪問故障，報警顯示為黃色，包括異常關機、SDK未初始化、攝像頭注冊失敗、啟動監聽失敗、超過最大連接數和等待登錄返回超時等告警日志。

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

黑色預警：表示系統主機故障，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。

綠色預警：表示電源故障，報警顯示為綠色，包括日志獲取失敗、網絡斷開及IP通道未連接等告警日志。

通過故障預警表的描述信息，預警系統將故障發生的時間、地點、設備編號及故障日志信息等內容標注不同顏色，同時結合專家經驗設定了各類故障發生的概率。對于相同地點、相同編號的同一個設備，維護人員根據預警系統產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系統功能

預警系統采用B/S模式運行，總體框架結構由登錄模塊、日志提取模塊、預警處理模塊及系統管理模塊組成。

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：分為日志數據提取和數據預處理兩部分。通過SDK提取出實時運行日志后進行預處理，包括轉換、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預警處理模塊：系統的核心模塊，將預處理完成的日志按照故障預警表描述的類型進行分類。根據分類進行相應等級的預警，顯示故障發生的時間、地點及預警信號等，維護人員不僅可以看到發出警示的設備對應的屬性值，還可以查看該故障近期發生的概率。

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

2系統仿真

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

3結束語

實現變電站遙視系統預知性維修，是電力系統檢修改革發展的必然趨勢。對站內遙視系統進行實時狀態監測，自動提取和分析遙視系統故障特征的日志信息，利用故障預警表判斷系統的故障原因，為維護和檢修人員快速處理故障提供了有力支持。目前由于實現故障預警的預警規則是人為分析總結制定，其精準性還需要在實踐中不斷地提升和優化。

參考文獻

[1]郭嘉，韓宇奇，郭創新，等.考慮監視與控制功能的電網信息物理系統可靠性評估[J].中國電機工程學報，2016，36（8）： 2123-2130.

[2] Anderson J P.Computer Security Threat Monitoring and Surveillance[R].James P.Anderson Co.，Fort Washington，1980.

[3]王江亭，靳丹，俞俊，等.基于大數據的電力信息通信預警技術研究[J].電力信息與通信技術，2017，15（9）：64-69.

[4]王月，王濤.電網安全預警與應急體系建設[J].電力安全技術，2007，（12）：28-31.

[5]李剛，陳怡瀟，黃沛爍，等.基于日志分析的信息通信網絡安全預警研究[J].電力信息與通信技術，2018，16（12）：1-8.

[6]李偉德.配電線路雷電監測預警系統研究[J].電力信息與通信技術，2016，14（12）：107-111.