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基于电力大数据的电网企业认责溯源系统设计.pdf
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1、控制理论与应用Control Theory and Applications自动化技术与应用2023 年第 42 卷第 8 期Techniques ofAutomation&Applications基于电力大数据的电网企业认责溯源系统设计窦琛琛,袁 昊,金 鑫(国网甘肃省电力公司互联网事业部,甘肃 兰州 730000)摘要:针对现有企业认责溯源系统溯源精度低、响应速度慢等问题,基于电力大数据研究电网企业认责溯源系统的优化设计。在现有系统的基础上,加设电力大数据处理器,安装电力数据采集设备、USB Key单元,改装系统的通信网络与供电模式。在硬件设备的支持下构建电网企业责任体系,认证用户的身份信
2、息,通过提取电力数据的特征信息,确定电网故障/事故的发生位置以及类型。最终通过电网故障事件发生树得出溯源结果。通过系统测试可知:设计系统的功能执行精度可达到100%,且系统的响应时延控制在10 s之内,即在功能和性能等方面均具有较高优势。关键词:大数据;责任溯源系统;系统设计中图分类号:TP311.13文献标识码:A文章编号:1003-7241(2023)08-0020-05Design of Accountability Traceability System for Power GridEnterprises Based on Power Big DataDOU Chen-chen,YUA
3、N Hao,JIN Xin(Internet Business Department of State Grid Gansu Electric Power Company,Lanzhou,730000 China)Abstract:Aiming at the problems of low traceability accuracy and slow response speed of the existing corporate responsibility traceabilitysystem,the optimization design of the power grid corpor
4、ate responsibility traceability system is studied based on electric powerbig data.On the basis of the existing system,a power big data processor is added,power data acquisition equipment,USB Keyunit are installed,and the communication network and power supply mode of the system are modified.It build
5、s a power grid cor-porate responsibility system with the support of hardware equipment,authenticates users identity information,and determines thelocation and type of grid faults/accidents by extracting characteristic information from power data.Finally,the traceability resultis obtained through the
6、 grid fault event occurrence tree.Through the system test,it can be known that the function execution accu-racy of the design system can reach 100%,and the response time delay of the system is controlled within 10s,that is,it has higheradvantages in terms of function and performance.Keywords:big dat
7、a;responsibility traceability system;system design收稿日期:2021-10-20DOI:10.20033/j.1003-7241.(2023)08-0020-05.1引言现如今电力能源已经深入到人们生活的方方面面,因此电网企业的工作量与工作难度逐步提高。由于工作量大、电网设备老化、电网过载以及企业管理人员懈怠等多个原因,近些年电网故障事故频繁发生,不仅影响居民的日常用电,降低电网及相关设备的使用寿命,还可能会产生设备爆炸,从而危害到人们的生命安全1。除了定期对电网进行监控与维护外,当发生电网故障或事故时,电网企业也需要承担相应的责任,并将责任落
8、实到企业管理个人。通过电网企业责任制度的建立,也能在一定程度上约束管理人员的日常行为,间接地提升电网的运行安全与稳定性,同时也能为后续事故处理工作提供参考。为了实现对电网故障事故责任的精准推理,提出电网企业认责溯源系统。国内外学者早就开始认责溯源系统的研究,例如澳大利亚曾采用STREAMS事件管理系统对事故进行自动检测和记录,如将其应用在电网企业之中,可对电力系统发生的故障进行溯源;英国约克市也曾采用集报告、管理、消除障碍为一体化的设备故障管理系统;我国研究故障溯源的时间较短,现阶段主要存在溯源精度低及响应速度慢等问题。基于此本文引入电力大数据及相关技术改进系统。2电网企业认责溯源硬件系统设计
9、2.1电力数据采集设备以传统的电力数据采集装置为基础,加入模拟量输出D/A转换元件2。该D/A模块用4片独立的MAX504转换芯片实现4路模拟量输出。图1为模拟量输出D/A模块的连接电路。20自动化技术与应用2023 年第 42 卷第 8 期控制理论与应用Control Theory and ApplicationsTechniques ofAutomation&Applications图1电力数据采集设备D/A转换器连接电路图在图1中,MAX504的DIN管脚与S3C44B0X的SIOTXD管脚连接以发送数据;用SIORXD连接到S3C44B0X接收数据;SCLK与S3C44B0X的SIOC
10、LK连接作为一个时钟信号。RFB连接VOUT和BIPOFF连接AGND,使输出电压范围02 V。2.2电力大数据处理器设计系统选择ARM型号的处理器,在不同的工作模式下,程序所能运行的ARM指令不同,所能访问的寄存器组也有所不同3。ARM能够支持7种工作模式,如表1所示。表1电力大数据ARM处理器的工作模式CPU模式UserIRQFIQSystemSupervisorUndefinedAbort模式名称用户模式IRQ模式FIQ模式系统模式管理模式未定义模式中止模式工作特征运行常规应用程序响应程序发生普通中断响应程序发生快速中断运行特权操作系统任务在保护状态下运行处理程序执行未定义指令在指令终止
11、状态下保护存储器在传统ARM处理器的基础上,安装一个模式切换开关,提高处理器各个工作模式的高效转换。2.3USB Key单元USB Key单元是电网企业用户身份认证的主要运行环境,该模块在传输和接收数据时,首先根据终端编号、数据方向、偶极值或奇缓存计算缓冲区描述表BDT地址,然后读取缓冲区描述寄存器BD。当缓冲区描述寄存器BD读完且OWN赋值为1时,串行接口引擎向缓冲区发送数据包4。处理器在处理TOKDNE中断时读取状态寄存器,通过这种方式,处理器可分配新的缓存描述寄存器BD,完成其它USB数据的收发以及处理先前缓冲区描述寄存器的BD。2.4串行通信网络为满足系统通信业务的需要,每个基站的远端
12、射频模块被规划到核心网和网管设备的路由。在配置的串行通信网络中,设置UART通信协议,该协议由起始标志、数据项和结束标志三部分组成,配置为串行通信网络5。开始的标识位由四个字节组成,前2个字节是通信标识,用于指示上位机和下位机是否开始通信,第3个字节代表被传递数据的数据类型,最后1个字节代表监控器站号6。在发生意外情况下,数据项包括1字节的回路号、8字节的事故模拟量、2字节的事故时间、8字节的跳闸前模拟量、8字节的跳闸时间。本文通过数据项中记录的回路号、事故时间、跳闸时间以及模拟量来记录和分析事故的原因。2.5系统供电电路设计系统中对纹波、电压噪声有较高要求的模块,对供电质量要求更高。本装置的
13、供电设计包括交流转直流模块选择、模拟电源和数字电源设计7。系统供电框架如图2所示。图2系统供电框图图2设计的系统供电电路具有短路保护、过载保护、过压保护等功能,频率范围为50或60 Hz,系统供电范围为100-240 V。直流输出12 V和5 V电压,12 V用于系统中放大器电路8。电源模块产生5 V电压,向系统中处理器、USB等模块供电。装置选用SPX1117M3-3.3型电源模块,可将5 V电压转换为3.3 V,供系统中的一些设备模块使用。3电网企业认责溯源系统软件功能设计电网企业认责溯源系统功能的设计与实现,主要是通过对电网事故和故障发生位置以及原因的推理与分析,针对事故所发生的区域确定
14、相应的管理人员,并将其作为电网企业的事故责任人,完成系统的认证溯源功能。根据上述原理可将系统软件功能分为两个部分,第一部分就是追溯电网故障或事故的位置和根源,另一部分就是根据事故分析结果确定相应的责任人。最终系统输出的电网企业认责溯源结果包括事故责任岗位、事故责任人姓名、故障或发生事故元件的接入时间以及使用21控制理论与应用Control Theory and Applications自动化技术与应用2023 年第 42 卷第 8 期Techniques ofAutomation&Applications时间、事故责任部门等。3.1构建电网企业责任体系电网企业岗位划分为一级分类和二级分类。第一
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