基于小波多尺度分析的輸電線路交互式數據遷移系統設計

匡小青，凌 宇，萬 新

（廣州供電局，廣東 廣州 510000）

電力系統用戶數據越來越復雜，電力線路的服務類型也逐漸多樣化，輸電線路中的原始數據需要不斷地被新數據代替，成功的數據遷移能夠使整個輸電線路更高效地獲取用戶服務信息以及其他業務信息，對整個供電系統的穩定運行有著至關重要的作用。

在傳統的輸電線路數據遷移系統中，最常用的為文獻[1]中的數據庫遷移方法，該方法將原始數據庫中的數據全部去除，在輸電線路中重新安裝具有新數據的數據庫，這種方法需要通過多條執行協議完成新數據與原始線路的連接。由于我國地勢復雜，輸電線路的數據由于地區的特點而有所不同，需要眾多不同類型的協議與數據遷移系統相互配合，導致數據遷移系統的資金投入過大、數據遷移的對象過于固定等問題的出現。文獻[2]中系統主要應用多數據管理的輸電線路交互數據遷移方法。該方法利用輸電線路中待遷移數據的異構性與分布性，采用數據查詢體系對需要遷移的數據進行采集與提取，應用公共數據庫模型對待遷移數據進行協調處理，不斷地擴大原始數據的異構格式，使原始數據逐漸退出輸電線路，為新數據預留空間。此系統的數據遷移方法具有一定的可行性，需要對電力線路中全部原始數據協調處理與查詢，才能實現數據的遷移，導致此系統的運行效率過低。

為了解決傳統系統中存在的問題，文中基于小波多尺度分析進行輸電線路交互式數據遷移系統的設計。

1 系統硬件設計

文中輸電線路交互數據遷移硬件系統的虛擬機是由數據服務器與數據儲存器組成，虛擬機中含有3臺服務器，每臺服務器具有兩個8核的64 GB運行空間的CPU，服務器內部硬盤容量為500 GB，6個千兆口，4個光纖接口；數據儲存器中配置1 TB的硬盤儲存空間，并加裝4塊磁盤組合，磁盤組合中磁盤的結構型號一致為Raid10，具有結構簡單、運行空間大以及數據接口通用等特點[3-4]。

數據遷移系統中數據接口是數據遷移的重要遷移途徑，為了保障數據遷移過程中不出現數據泄露等問題，應用通信協議與文件讀取同時運行DSCRM型號的數據接口，此接口能夠與服務器以及儲存器同時連接，數據接口原理圖如圖1所示。

圖1 數據接口原理圖

接口中的4個數據輸入點的詳細信息如表1所示。

表1 接口詳細信息表

輸電線路數據遷移系統具有一定交互性，為了滿足交互需求，應用獨立表空間擴展輸電線路數據可視化容量，此表空間在基礎的可視化顯示屏的基礎上擴展50 GB顯示初始空間，并允許根據輸電線路中的數據內容改變空間容量[5-6]。

2 系統軟件設計

輸電線路交互式數據遷移系統的運行可以劃分為分次遷移、一次遷移、先錄后移等方式。文中基于小波多尺度分析輸電線路中交互式數據遷移系統選擇的遷移方式[7-8]。

首先應用連續小波變化方法運算輸電線路交互式數據遷移端口的狀態[9-10]，連續小波定義為：

式中，Qf(x,y)代表連續小波數據系數，ψ(t)代表連續小波基數，x代表連續小波的伸縮因子，y代表連續小波的時間因數，而ψx,y(t)為連續小波的延伸函數，表達公式為：

然后采用離散小波變換的方式，對輸電線路中數據以及信號編碼等信息進行分析，應用小波冗余度分析輸電線路中交互式數據的有效性[11-13]，基于小波分析法對輸電線路中原數據和干擾數據進行分析。在不同的環境下提供交互數據的移入極值，再應用重構算法獲取輸電線路中原始數據與新數據的最大改變限度。

將具有相關性的小波系數與原數據做關聯分析，由分析結果區分原始數據與新數據之間的系數差別與原數據的儲存空間；還需要對小波系數進行閾值劃分，設小波多尺度分析下原始數據最小值為0，新數據的小波系數為1，原數據通過閾值重構后實現降噪，保障輸電線路中交互式數據移入過程不出現數據泄露等事件發生[14]。

需要對原始數據與新數據進行數據整合，整合過程中對原始數據中存在的雜質數據進行清除，對新數據中存在的格式不匹配數據重新規定格式，在數據儲存空間中協調數據的時間變量，隨著時間變化而更新原始數據中存在的雜質數據與新數據中的不匹配格式，輸電線路外部的數據也會根據時間的變化而與輸電線路內的數據進行實時比較，并保留兩個空間中的比較內容，數據整合流程如圖2所示。

圖2 數據整合流程

數據遷移的主要目的是獲取輸電線路中有效的供電信息，確定整個供電系統在輸電線路中產生的供電用戶信息、供電過程信息、供電系統信息等內容。根據小波多尺度分析將輸電線路中的最新用戶數據進行統一管理，實現原始數據與最新的用戶數據相匹配且共享到各個輸電線路的業務系統中，為異構交互數據的重建創造良好的基礎，移入數據過程中還需要隨著輸電線路中的系統流程改變而改變。獲取系統流程中存在的數據類型并對新數據進行調整，最終再擴展移入數據業務的范圍，對輸電線路中的可管理數據進行初步匯總的同時，還需要系統自主地識別與小波多尺度分析其他具備移入條件的新數據，人工對達標數據進行交互移入[15]。文中設計輸電線路中的數據移入具有可視化功能，方便數據管理人員對交互式數據的控制。

數據可視化技術的實現主要是通過數據單元圖像元素提取數據庫中單個數據項，眾多的數據項與單元圖像共同組成具有可視化的數據模式，這些數據還可通過多維模式向管理者傳達交互式數據分析，使輸電線路中的移入數據更具有交互特性，同時也為小波多尺度分析的結果創造了便利的信息輸出通道，使數據可視化技術與小波多尺度分析關聯，對數據可視化的開發拓展到小波多尺度計算分析中，將小波多尺度分析以多維數據的形式在輸電線路中移入表達[16]。

3 實驗研究

為驗證文中系統的科學有效性，進行仿真實驗分析。實驗過程中首先向輸電線路中虛擬機的原始數據進行遷移，服務器與其他虛擬機的管理平臺在最短的時間內排除原始數據，避免實驗數據的雜亂性干擾實驗結果。文中系統經過小波多尺度分析的虛擬機交互式遷移數據進行遷移的過程中會受到不同管理人員的序列控制，為了滿足高效率地進行數據遷移，在小波多尺度對交互式數據運算時，將已經被降噪的數據反映到輸電線路中待接收的輸電線路服務器上，虛擬機為數據遷移的空間容量提供穩定的保障，小波多尺度下的遷移數據能夠同時在4個接口處理相應的數據，為輸電線路中的信道壓力減少負擔，實驗中數據遷移過程如圖3所示。

圖3 數據遷移過程圖

為了確定實驗過程中虛擬機的數據處理性能能夠為3種系統的數據遷移提供穩定環境，文中在實驗進行前對虛擬機中的數據遷移時間與遷移數據量進行檢測，如圖4所示。

圖4 交互式數據遷移環境圖

文中首先對3種系統的數據遷移對象結構進行比較，將相同的數據傳輸在輸電線路中，通過管理人員對3種系統虛擬機中遷移流程的控制，獲取3種系統下的數據遷移的接口與傳輸對象結構，對比結果如圖5所示。

圖5 數據遷移接口與傳輸對象結構對比

根據圖5可知，3種方法的數據遷移接口和傳輸對象結構存在一定差異。其中，文中系統的輸電線路交互式遷移數據的傳輸途徑與遷移對象較多，具有更高的靈活性。這是由于文中在硬件方面設計4個數據接口作為遷移數據的輸入端口，根據不同類型的數據，分別設計不同的遷移端口，并采用小波多尺度分析，將交互式數據進行分類處理與輸出整合，為數據遷移的多接口提供數據類型分辨基礎。該實驗還對3種系統的遷移效率進行對比，分別在3種系統內的輸電線路中輸入相同量交互式數據，10 h內獲取輸電線路中遷移數據量進行對比，結果如圖6所示。

圖6 3種系統下的遷移效率對比圖

分析圖6中曲線可以看出，采用3種方法進行電力數據的遷移效率不相同。其中，文中系統在5 h的遷移時間內完成了所有數據的遷移，而其他兩種方法用時10 h，分別完成了全部遷移數據的90%和80%，相比之下，文中系統進行數據遷移的效率較高、速度較快。這是由于文中系統應用小波多尺度降噪分析法，將輸電線路中雜質數據去除，并通過閾值劃分的方式將輸電線路中的數據進行類型劃分，為實現高效遷移提供了良好的數據環境。

4 結束語

隨著社會的不斷進步，人們對電力的需求程度越來越高。與此同時，國家電網的信息數據儲備量也越來越高，為了提升供電系統的數據穩定性與流暢性，需要對輸電線路中交互式數據進行遷移，文中提出基于小波多尺度分析設計輸電線路交互式數據遷移系統，改善傳統系統中存在的遷移對象固定化與遷移效率低等問題。與傳統方法相比，所提方法進行電力數據遷移的效率較高，具有一定可行性。