電力系統網絡數據采集方法探究

楊文益，何林濤，胡安慰，喻宏江，劉慧

（云南電網有限責任公司怒江供電局，云南 怒江 673100）

0 引言

在互聯網、云計算、大數據技術、物聯網等現代化新興技術的大力發展下，實現電力系統的智能化運維管理，成為電力系統發展的重要趨勢。利用信息化通信網絡技術，可以對電力系統的相關數據進行規范化采集，實現對通信網絡設備運行狀態的全方位實時性監測，為電力運維管理提供即時的數據依據，推動我國電力系統的正常穩定運行。當前有關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置鏡像端口來獲取，使用場合局限在較小范圍，而且對專業技能要求很高、配置復雜，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絡通信報文記錄器，設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絡通訊數據問題的高效通用型器具。

1 綜合概述

目前有關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置鏡像端口來獲取，使用場合局限在較小范圍，而且對專業技能要求很高且配置復雜，通常裝置也很難做到便攜。因此，若是能實現采取一種無需通過鏡像端口和通訊規約，直接網絡接入，無需任何配置即可獲取通訊報文的方式，也是一種創新性的空白填補。此種獲取報文方式的實現，將為現場安裝工程人員的安裝調試、運維人員日常排查故障、開發人員開發過程中測試調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絡通信報文記錄器，設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絡通訊數據問題的高效通用型器具。該裝置可以對智能變電站網絡通信狀態進行實時性在線動態檢測，并對其系統、設備的運行狀態進行科學診斷與評估，該工具可以利用智能化技術對通訊報文進行全面的解析，對電力系統故障波形開展科學分析與評價，還可以對故障波形以及動作行為痕跡進行全過程記錄存儲，以便電力維修人員對電力系統的故障原因進行綜合性分析，明確故障影響因素，從而采取有針對性和高效的防范方案，保障電力系統通信網絡的安全穩定運行，促進電力事業的可持續發展。

2 網絡安全型通訊數據存儲工具的研發必要性

為了保障電力系統通訊網絡的安全穩定性運行，需要對電線的電壓、電流、功率等參數進行實時監測、測量、采集和記錄，結合電力網絡數據的全面采集與分析，可以對電力系統的運行狀態進行及時掌握分析，從而第一時間發現異常情況，方便維修人員采取有效的維修手段進行運維管理。在電力產業體制改革逐漸深入的背景下，對電力網絡數據進行全面采集，成為電力系統運維管理的必然需求，也是提升電力系統運維管理水平的重要途徑。在現代化智能技術、云計算、網絡通信技術高速發展的基礎上，逐漸實現智能化網絡數據采集成為電力數據采集的重要發展方向[2]。智能化技術的充分應用，可以實現數據采集、處理、統計、存儲功能的統一化融合應用，實現功能多樣化和配置的靈活性，助力電力系統運維管理的高效性。

現階段使用的電力通信報文記錄和分析裝置，在報文數據獲取途徑上，往往需要使用交換機對鏡像斷口進行規范性設計，才能實現報文獲取，但是這種裝置的適用性較低，可以使用的場合不多，而且在具體應用中，不僅需要較為專業化的技術知識，而且配置要求較為復雜，不利于攜帶，嚴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：網絡數據采集可以通過數據分析對電力設備以及整體系統的運行狀態進行評價與診斷，如巡檢、運行工況、帶電檢測、停電例行試驗、停電診斷試驗數據等。在智能技術的深入應用背景下，智能電網建設水平日益提高，原有的設備在狀態檢測以及數據采集方面出現了很大的不利因素[3]。如，使用原來的數據采集方法不能對數據采集記錄的全面性和真實性進行保障，往往需要現場數采集人員具有較高的專業技能，且配以較高水平的裝置才能實現，引起電力通信網絡數據采集記錄結果的不穩定性；數據采集規范性不足，由于電力設備種類較多，自動化水平差異較大，數據各式標準不同，往往在對數據進行記錄時存在不規范、效率低、格式難以統一的問題；以往進行帶電檢測試驗數據采集工作時，需要到現場進行采集，工作不方便，錄入數據效率較低，采集的數據價值性功能較少；在以往的通信報文數據記錄與分析過程中，往往需要較長的中間過程，數據整理、分析、運用周期較長，不能對電力設備運行狀態進行即時診斷、評估，影響數據應用時效性。

3 網絡安全型通訊數據存儲工具研發探究

3.1 軟、硬件研發

（1）硬件裝置架構。該裝置主要需保障以下硬件條件：2個以上RJ45網口、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，整體架構較為小巧，便于攜帶。由于在電力系統中包含很多類型的設備，而且不同設備對同步數據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、雷電定位系統等都需要較高的同步精度。該工具作為網絡報文記錄與分析裝置，是一種第三方監測設備，需要結合具體的電力設備實際需求，提高同步精度[4]。可以在裝置中配備特定的對時卡，以便對其同步精度進行有效控制。還需要在裝置中設置硬件壓縮卡，提高壓縮比率，并提高雙硬盤交互速度，增加存儲容量，以便應對智能電網越來越多的報文數據采集需求。

（2）軟件裝置架構。在對該裝置設備進行研發設計時，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 研發意義和作用

該網絡安全型通訊數據存儲工具的研發與應用，可以改變傳統裝置的缺陷問題，不僅便于攜帶，適用性較好，而且對現代化智能技術、云計算、網絡通信技術等進行綜合應用，推動電力通信報文記錄與分析的智能化、網絡化發展。在實際應用中，該裝置可以解決針對網絡通訊報文中偶發事故問題的數據記錄存儲問題；解決傳統此類型記錄裝置配置復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；解決部分現場記錄裝置安裝環境惡劣、條件不方便攜帶的問題，如電源等；解決由規約類型限制的問題，能做到針對所有網絡通訊、通用性更好；解決報文數據拷貝、調閱、讀取缺乏便利化的問題[5]。

3.3 創新技術應用

該裝置的研發設計，對網絡透傳技術進行了合理應用，在使用過程中，不需要配置設備的通訊地址，可以在通信網絡、電力系統正常運行過程中進行帶電檢測和應用，這是對傳統電力網絡通訊報文獲取方式的創新與優化；可以直接插入接口進行使用，省卻中間轉接裝置，如交換機鏡像端口等；突破了規約類型對網絡通訊應用過程中的限制；不需要其他配置，直接插入U盤即可將報文自動拷貝進U盤，實現報文數據的拷讀取，即插即用。

3.4 效益預測分析

在現代化社會經濟發展背景下，高新技術日新月異，傳統的電力系統運營管理方式已經不符合現代社會發展需求。該工具的研發應用，可以為電力網絡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；該工具的研發應用，進一步提升了電力系統運維效率，減少運維管理人員的工作量，縮短故障維修時間，對電力系統運維成本進行有效控制。同時該工具的合理應用，可以極大程度上保障電力設備運行安全性，降低電力設備帶電檢測過程的危險系數，推動整體工作過程的安全性，有效提升電力企業的盈利效益水平。由此可見，本記錄器的成功研制，可開發出一套通用網絡報文記錄神器，不僅是在電力通訊方面，在交通訊息、國防通訊、能源訊息、航天通訊等任何網絡通訊的場所都有其發展運用的前景。

4 結語

綜上所述，在現代化社會發展背景下，智能化電網逐漸成為電力事業的發展趨勢，傳統的電力通信報文記錄與分析裝置已經難以服務現代化智能電網發展需求。需要結合實際情況，研發一種網絡安全型通信數據存儲工具，提高電力通信網絡數據采集的高效化、便捷化與即時化和智能化發展，突破通信規約的限制因素，減少電力設備運維工作量，提高電網運維的整體工作效率，以及電力通信網絡數據采集的規范性和可靠性，助力我國智能電網事業的高質量發展。