基于報文識別的變電站安全多方式深度監測技術

王磊

（國網鹽城供電公司，江蘇鹽城 224000）

報文識別是一種基于數據包處理的信息深度檢測技術，可針對不同的網絡應用層荷載對象，進行不同程度的檢索處理，再通過查詢報文有效荷載條件的方式，確定一個數據包組織的應用合法性。根據數據類型的不同，一類報文結構體通常可對應多個不同的應用信息模式，且隨著數據傳輸總量的增加，這些物理信息參量可在核心監測主機中不斷堆積，直至達到數據庫組織的額定存儲上限條件[1-2]。通常情況下，待處理的數據參量越多，最終所獲得的報文識別結果也就越復雜，反之則越簡單。

傳統ZigBee 技術手段在各級隊列結構體的支持下，可將散亂分布的信息參量聚集起來，再按照識別主體的不同，對其進行分類處理，最終獲取符合實用需求的報文信息。但在變電站實用監測過程中，這種方法很難實現對傳輸電子的全局化利用。為解決上述問題，引入報文識別原理，提出一種新型變電站安全多方式深度監測方法，通過防線部署、多級子隊列建立等處理流程，完成對一次設備的建模處理，再通過設計對照實驗的方式，突出說明該方法的實際應用價值。

1 基于報文識別的變電站安全風險分析

基于報文識別的變電站安全風險分析是新型深度監測方法搭建的基礎處理環節，具體操作分析流程如下。

1.1 防線部署

防線部署是降低變電站所面臨安全風險的必要處理環節，可通過確定信宿位置的方式，建立主機與待監測對象之間的理論聯系，再借助傳輸信道，將所有應用電子傳輸至既定功能模塊之中。在此過程中，報文信源始終保持絕對完整的輸出狀態，且隨傳輸電子量的不斷增加，與之相關的數據庫存儲能力也會持續上升，直至已應用的電子條件能夠與多級報文子隊列完全匹配[3-4]。簡單來說，基于報文識別的變電站安全防線部署由三部分組成，其中數據風險對應電量結構體的信宿主體，傳播風險對應電量結構體的信道主體，入侵風險對應電量結構體的信源主體。在各項傳輸服務的作用下，各級部署結構之間始終保持著相互獨立的應用連接關系。基于報文識別的變電站防線部署形式如圖1 所示。

圖1 基于報文識別的變電站防線部署形式

1.2 關鍵性交換技術

基于報文識別的關鍵性交換技術包含信息控制、流量控制兩大基本類型。其中，信息控制是指在既定電子傳輸環境下，隨著變電站安全執行方式的增多，個別節點處所面臨的電量監測深度也會不斷增加，但二者之間始終存在一定的影響限制關系，即電量監測深度的實際最大值，始終不會超過主機數據庫所面臨的信息存儲極限值[5-6]。流量控制是基于報文識別原理的變電站關鍵部署防護措施，可在多級子隊列及各級防線結構體的共同作用下，判定已存儲報文的有效性。通常情況下，只有常規報文能夠滿足變電站的安全多方式深度監測需求，而異常報文必須借助信道組織，傳輸至變電站組織之外。

1.3 多級子隊列

多級子隊列是對待識別報文數據覆蓋范圍的核心限定條件，在整個電子傳輸周期內，始終受到應用電流量與應用電壓量的直接影響。應用電流量也叫最大電流傳輸量，是與變電站安全應用能力直接相關的物理限制條件，通常情況下，在一個電子傳輸周期內，變電功能模塊所承擔的應用電流量越大，電子所具備的傳輸動量等級也就越高[7-8]。應用電壓量也叫最大電壓傳輸量，可限制變電站功能模塊的執行變動能力。隨電子傳輸路徑的延長，參與報文識別的一次電力設備總量也會逐漸增加，與此同時，將會帶動各級結構體所承擔應用電壓實值的增加，而應用電壓量條件的存在，可在避免上述情況的同時，實現對監測電子的統一調度。設U0代表應用電壓量實值，I0代表應用電流量實值，T代表電子傳輸周期，聯立上述物理量，可將基于報文識別的多級子隊列定義為：

其中，P1、P2分別代表兩個不同的應用電子量信息，Pn代表處?于任意位置n處的應用電子量信息，代表所有應用電子量信息的平均值條件。

2 變電站安全多方式深度監測方法

在變電站安全風險分析條件的基礎上，按照一次設備建模、站內信息采集、功能模塊設計的處理流程，完成基于報文識別的變電站安全多方式深度監測方法的順利應用。

2.1 一次設備建模

一次設備建模是對變電站深度監測環境的統一調度與規劃，可按照待識別報文所屬空間范圍，確定在絕對安全的情況下，每個應用電子量可至的最遠傳輸距離，再分別計數每個節點距離與中心節點之間的物理作用區間，以用于后續的站內信息統計處理[9-10]。若不考慮其他外界干擾條件，待建模的一次設備結構體數量越多，最終得到的物理模型覆蓋范圍也就越廣泛。設ε0代表報文識別的最小范圍條件，ε1代表報文識別的最大范圍條件，在該物理區間內，待傳輸應用電子的實際數量越多，與之相關的變電站多方式監測深度值也就越大。若以μ˙代表傳輸應用電子的實際數量值，聯立式（1），可將變電站的一次設備建模條件表示為：

2.2 站內信息采集

站內信息采集可根據報文識別對象的不同，分為變壓器監測、局部電流監測、鐵芯電量監測等多個流程，且隨著待傳輸電子總量的提升，每個應用環節所需處理的電流與電壓數值也會發生改變[11-12]。以變壓器安全多方式監測為例，在實際操作周期一直保持為1 小時的情況下，待采集的站內信息可在監測數據庫中大量堆積，直至單位時間內的電子消耗量達到理想數值處置條件[13]。設λmax代表站內信息的最大存儲系數，λmin代表站內信息的最小存儲系數，Q代表基于報文識別的變電站數據安全化查找條件，聯立式（2），可將站內信息采集表達式定義為：

其中，d代表變電站安全數據的深度監測系數，ξ代表實用監測常量，A代表報文識別的應用權限，fˉ代表電子常量的既定規劃均值。

2.3 功能模塊設計

功能模塊設計是基于報文識別的變電站安全多方式深度監測方法搭建的末尾處理環節，可將已存儲的報文信息劃分成多個應用結構主體，再分別將其傳輸至既定結構組織之中，以保證后續深度監測指令的順利實施[14-15]。簡單來說，功能模塊在變電站中相當于待識別報文的集中存儲機構，可在各級電子信息的支持下，記錄應用電量的實際傳輸行為，并將這些數據信息以表單的形式，反饋回核心監測主機中。在不考慮其他外界條件的情況下，參與變電站深度監測的功能模塊數量越多，最終得到的實際處置結果越真實，反之則越虛假。為保證報文識別結果的真實性，變電站傳輸電子不會在特定功能模塊中停留過長時間，整個傳輸過程也始終保持相對較強的應用完整性[16]。設ζ代表變電站功能模塊的初始計數條件，u′代表既定的多方式電子執行條件，聯立式（3），可將變電站功能模塊表達式定義為：

3 應用性檢測

為驗證基于報文識別的變電站安全多方式深度監測方法的實際應用能力，設計如下對比實驗。選取電子輸出能力較強的變電設備作為實驗應用元件，分別以搭載新型深度監測方法和傳統ZigBee 技術手段的計算機結構體作為實驗組、對照組記錄主機，在相同實驗環境下，分析各項電子應用指標的具體變化情況。變電應用設備如圖2 所示。

圖2 變電應用設備

已知UDP 指標能夠反映傳輸電子的實際應用效率，通常情況下，前者的指標數值越大，后者的應用效率也就越高，反之則越低。傳輸電子實際應用效率如表1 所示。該表反映了實驗組、對照組UDP 指標的具體變化情況。

表1 傳輸電子實際應用效率

分析表1可知，理想狀態下的UDP 指標除個別數值外，基本始終保持穩定。實驗組UDP 指標則一直保持不斷上升的變化趨勢，在達到最大值90%后，開始逐漸趨于穩定。對照組UDP指標則始終保持下降、上升交替出現的變化趨勢，全局最大值僅達到55%，與實驗組極值相比，下降了35%。綜上可知，隨著基于報文識別的變電站安全多方式深度監測方法的應用，UDP 指標水平確實出現了一定幅度的提升，對傳輸電子實際應用效率的增強，起到適當的促進作用。

監測主機所承擔的直流電壓能反映智能變電站的運行行為是否正常，通常情況下，當電壓數值超過300 V 時，變電站就會出現非正常運行狀態。表2 記錄了實驗組、對照組直流電壓的實際數值情況。監測主機所承擔的直流電壓如表2 所示。

分析表2 可知，理想狀態下監測主機所承擔的直流電壓始終保持穩定。實驗組監測主機所承擔的直流電壓基本保持穩定，全局最大值僅達到275 V，與理想極值相比，下降了13 V。對照組監測主機所承擔的直流電壓則一直保持小幅度上升的變化趨勢，全局最大值達到302 V，可使變電站陷入非正常運行狀態之中。綜上可知，隨著基于報文識別的變電站安全多方式深度監測方法的應用，監測主機所承擔的直流電壓開始明顯下降，有效避免變電站非正常運行行為的出現。

表2 監測主機所承擔的直流電壓

4 結束語

與傳統ZigBee技術手段相比，新型變電站安全多方式深度監測方法在報文識別原理的支持下，可同步實現站內信息采集與一次設備建模，不僅能夠實現功能模塊的連接與設計，還可以完成對已部署防線的初步監測。實際應用結果表明，電子應用效率的增強能夠帶動監測主機所承擔直流電壓的不斷下降，可實現對智能變電站正常運行行為的有效保障。