王世彥，向星雨，徐劍佩，高優(yōu)梁，沈海軍

(1.國網(wǎng)浙江省電力有限公司建設分公司，浙江 杭州 310000；2.浙江省送變電工程有限公司，浙江 杭州 310000)

0 引言

隨著網(wǎng)絡技術的迅猛發(fā)展，網(wǎng)絡規(guī)模持續(xù)增加，復雜程度也隨之增加[1-2]。為了確保電網(wǎng)牽張設備的正常運行，需要借助大量的網(wǎng)絡設備提供支撐。由于網(wǎng)絡設備分別來自不同的廠家，軟件的安裝以及管理模式也存在明顯的差異。現(xiàn)階段，如何有效對電網(wǎng)牽張設備進行遠程控制成為社會各界專家關注的熱點話題。

國內相關專家給出了一些較好的研究成果，段慧等[3]通過新能源電網(wǎng)并網(wǎng)網(wǎng)絡確定狀態(tài)估計等效設備，將電力設備的靈敏度轉換為電站靈敏度，同時結合系統(tǒng)需求，構建智能控制系統(tǒng)；陳宏勝等[4]在數(shù)據(jù)存儲層使用雙活技術，結合虛擬化技術構建電網(wǎng)調度控制系統(tǒng)。由于以上2種系統(tǒng)未能對電網(wǎng)牽張設備中的數(shù)據(jù)進行預處理，導致遠程結果不理想以及響應時間增加。為此，結合智能控制數(shù)據(jù)，設計一種基于智能控制的電網(wǎng)牽張設備遠程控制系統(tǒng)，實驗結果表明，本文系統(tǒng)不僅能夠有效提升數(shù)據(jù)預處理能力，獲取滿意的遠程控制結果，同時還能夠有效減少響應時間。

1 基于小波去噪的電網(wǎng)牽張設備數(shù)據(jù)預處理

小波理論具有比較好的時頻特性[5-6]，在各個領域均得到了十分廣泛的應用，尤其是在噪聲消除方面[7-8]具有更大的優(yōu)勢。當小波基函數(shù)越來越逼近光滑性度量，則說明算法具有較好的收斂性能。

其中，分解層數(shù)的確定對信號的取舍產(chǎn)生一定程度的影響。層數(shù)越大，說明電網(wǎng)牽張設備中的噪聲和信號差異越明顯，更加有效促進信號的分離。另一方面，信號重構過程中分解層數(shù)越多，丟失的信號也就越大，對應的重構誤差也會隨之增加。

對于含有N個數(shù)據(jù)的信號而言，需要選擇最大分解層數(shù)K，同時滿足式(1)中的約束條件，即

K=log2N

(1)

在上述確定的電網(wǎng)牽張設備中噪聲預處理約束條件基礎上，采用小波變換算法實現(xiàn)電網(wǎng)牽張設備中噪聲預處理，得到

(2)

Q(n)為降噪后的電網(wǎng)牽張設備噪聲信號數(shù)據(jù)；a0為電網(wǎng)牽張設備噪聲信號初始頻帶值；u為小波變化系數(shù)。

為了保留電網(wǎng)牽張設備中的細節(jié)系數(shù)，并且不需要選擇有效的分解數(shù)據(jù)。在上述分析基礎上，電網(wǎng)牽張設備中所包含噪聲數(shù)據(jù)均需要滿足正態(tài)分布?；谛〔ㄏ禂?shù)概率分布的分解層數(shù)選擇方法操作流程如圖1所示。

圖1 基于小波系數(shù)概率分布的操作流程

由圖1可知，需要對各層的小波系數(shù)進行分解，以此為依據(jù)進行正態(tài)分布檢驗。當滿足需求，則需要進行分解；反之則停止分解。根據(jù)小波分解系數(shù)流程即可判定電網(wǎng)牽張設備是否服從正態(tài)分布，即高斯白噪聲。

在上述分析基礎上，主要利用分解層數(shù)選擇方法最終的分解數(shù)量，有效保留電網(wǎng)牽張設備中的有效信息。由于高階的dk中含有少量有效信息，所以存在的數(shù)據(jù)并不全部都是誤差，進而獲取的分解系數(shù)也不會超過設定的最大分解層數(shù)K。其中，正態(tài)分布的檢驗可以通過Kolmogorov-Smirnov實現(xiàn)，具體的計算式為：

(3)

(4)

C(k)和C(d)為相關程度；xe(k)和d(k)為電網(wǎng)牽張設備的主要特征。

在上述分析的基礎上，采用離群值確定不同小波的閾值，經(jīng)過計算獲取對應的閾值。分別對各小波系數(shù)進行預處理，最后進行信號重構[9-10]，進而獲取電網(wǎng)牽張設備消噪后的數(shù)據(jù)曲線。

2 基于智能控制的電網(wǎng)牽張設備遠程控制系統(tǒng)

電網(wǎng)管理是對電網(wǎng)牽張設備的運行狀態(tài)進行監(jiān)測和控制等相關操作，經(jīng)過一系列操作，電網(wǎng)相關工作人員可以更加高效地對電網(wǎng)牽張設備進行運行狀態(tài)檢測[11-12]，同時還能夠快速完成電網(wǎng)參數(shù)配置。

電網(wǎng)牽張設備遠程控制系統(tǒng)的主要目的是滿足電網(wǎng)管理人員的需求，同時配備專業(yè)的網(wǎng)絡設備，對特定設備的網(wǎng)絡運行狀態(tài)進行檢測，及時判定電網(wǎng)牽張設備是否發(fā)生故障，進而制定對應的解決方案。

當系統(tǒng)內的管理員需要查看電網(wǎng)牽張設備的運行狀態(tài)或者對配置進行修正，電網(wǎng)管理員主要利用客戶端瀏覽器登陸到控制中心的Web服務器上。用戶通過認證后，可以采用網(wǎng)頁點擊的形式調用Web服務器的設備管理模塊，同時借助設備控制服務器實現(xiàn)遠程設備的配置和查詢工作。

遠程網(wǎng)絡中的設備控制服務器也可以在設定時間內將采集到的電網(wǎng)牽張設備信息傳輸?shù)娇刂浦行?，由控制中心將上報的?shù)據(jù)放置到數(shù)據(jù)庫中。

全部電網(wǎng)牽張設備在部署過程中，全部由1臺控制器統(tǒng)一完成。由于系統(tǒng)是由多個不同的服務器和電網(wǎng)牽張設備共同組成，證明被控制的電網(wǎng)牽張設備和各服務器之間存在連接。在系統(tǒng)進行設計的過程中，需要結合智能控制技術展開相關模塊的設計[13-14]。分析以上操作流程可知，控制中心服務器的主要組成結構如圖2所示。

圖2 控制中心服務器的組成結構

2.1 用戶管理模塊

a.用戶的添加、修改以及刪除?？刂浦行姆掌骺芍С侄鄠€管理員同步操作，系統(tǒng)需要優(yōu)先將全部管理的姓名以及聯(lián)系方式等相關信息存儲到系統(tǒng)的數(shù)據(jù)塊。系統(tǒng)內的超級管理員主要負責用戶的添加、刪除以及修改等相關工作，而一般管理員只負責對自身的聯(lián)系方式和身份信息進行修改。

在使用過程中，用戶的個人信息可能會發(fā)生改變，如用戶的狀態(tài)以及到期時間等，所以需要及時將全部變化保存到數(shù)據(jù)庫內，方便下次用戶查詢即可獲取最新的信息。

對系統(tǒng)中不再使用或者不允許登錄的用戶賬號，需要將其在系統(tǒng)內刪除，同時保留更大的存儲空間，有效減少系統(tǒng)的開銷。

當經(jīng)過檢驗，用戶身份合法之后，才能夠對對應管轄范圍內的電網(wǎng)牽張設備進行管理。

b.用戶權限管理。為了通過一般管理員對電網(wǎng)牽張設備進行有效控制，在系統(tǒng)內部還設定了超級網(wǎng)絡管理員，主要負責一般管理員的權限分配工作。其主要負責對系統(tǒng)內的全部用戶進行分類處理，全面降低使用權限復雜度，確保系統(tǒng)內的用戶可以得到統(tǒng)一有效的管理。

c.會話監(jiān)控。為了有效避免系統(tǒng)內的一般管理員在登陸系統(tǒng)后進行一些非法和惡意操作，需要對網(wǎng)絡管理員登陸系統(tǒng)后的全部操作進行記錄。

2.2 系統(tǒng)配置模塊

主要負責為超級管理員提供配置控制中心服務器的關鍵信息接口。

2.3 電網(wǎng)牽張設備管理模塊

a.串口管理。當網(wǎng)絡管理員成功登錄系統(tǒng)的控制中心服務器后，需要及時檢測被控制電網(wǎng)牽張設備和其他設備之間的通信鏈路是否存在異常。當串口處于可控狀態(tài)下時，系統(tǒng)可以借助串口對不同的設備窗口進行有效控制。

b.電網(wǎng)牽張設備信息維護。系統(tǒng)中的電網(wǎng)牽張設備是由多個不同的部分組成，當系統(tǒng)管理員成功登陸系統(tǒng)后，需要優(yōu)先對設備的運行狀態(tài)進行查詢，同時將其進行記錄，保存到對應的服務器中[15]。

為實現(xiàn)對全部電網(wǎng)牽張設備的管理和遠程控制，需要提供相關的設備信息。在系統(tǒng)內，全部的信息無法實現(xiàn)自動添加或者更新，需要借助管理組的用戶將電網(wǎng)牽張設備的IP地址以及端口等相關信息存儲到數(shù)據(jù)庫，同時還可以實時更新或者添加相關的設備信息。

系統(tǒng)內全部的可控設備信息需要在設備信息列表中顯示，同時表格的右邊包含2個按鈕，分別為修改按鈕和刪除按鈕，點擊不同的按鈕即可進行不同的操作。

c.歷史記錄管理?？刂浦行姆掌鲗﹄娋W(wǎng)牽張設備中的歷史信息進行保存以及統(tǒng)計分析，為后續(xù)歷史數(shù)據(jù)查詢提供理論依據(jù)。

后臺數(shù)據(jù)管理模塊的設計主要為了存儲大量的用戶信息和相關的權限信息，同時還能夠實時查詢電網(wǎng)牽張設備的實時運行狀態(tài)和歷史數(shù)據(jù)。

在上述分析的基礎上，結合智能控制技術獲取電網(wǎng)牽張設備的遠程控制操作流程，如圖3所示。

圖3 電網(wǎng)牽張設備遠程控制系統(tǒng)操作流程

3 實驗分析

為了驗證本文系統(tǒng)的綜合有效性，進行實驗測試。

3.1 電網(wǎng)牽張設備數(shù)據(jù)預處理能力測試

為了驗證本文系統(tǒng)的預處理能力，優(yōu)先對系統(tǒng)的去噪性能進行測試，選取信噪比作為測試指標。其中，信噪比的取值越高，說明數(shù)據(jù)去噪結果越理想。具體的實驗結果如表1所示。

表1 電網(wǎng)牽張設備數(shù)據(jù)預處理能力測試結果

分析表1中的實驗數(shù)據(jù)可知，當電網(wǎng)牽張設備中的數(shù)據(jù)進行去噪后，信噪比取值得到明顯提升，充分證明本文系統(tǒng)能夠有效清除數(shù)據(jù)的噪聲，具有較好的數(shù)據(jù)預處理能力。

3.2 系統(tǒng)響應時間測試結果分析

為了進一步驗證本文系統(tǒng)的優(yōu)越性，實驗測試對比系統(tǒng)的響應時間變化情況，具體實驗結果如表2 所示。

表2 不同遠程控制系統(tǒng)的響應時間測試結果對比

表2(續(xù))

由表2中的實驗數(shù)據(jù)可知，相比其他2種遠程控制系統(tǒng)，本文系統(tǒng)的響應時間明顯更低一些。主要是因為本文系統(tǒng)對電網(wǎng)牽張設備中的全部數(shù)據(jù)進行了噪聲剔除，有效簡化了人工對數(shù)據(jù)進行預處理的繁瑣步驟，進而有效減少系統(tǒng)的響應時間。

3.3 電網(wǎng)牽張設備遠程控制性能測試

為了驗證電網(wǎng)牽張設備遠程控制系統(tǒng)的控制性能，實驗分別分析使用系統(tǒng)控制前后的電壓變化情況，實驗結果如圖4 所示。

圖4 本文系統(tǒng)控制性能測試結果分析

分析圖4中的實驗數(shù)據(jù)可知，在使用本文系統(tǒng)前，電壓的波動頻率比較大。但是采用本文系統(tǒng)后，系統(tǒng)的電壓呈穩(wěn)定變化趨勢。由此可見，本文系統(tǒng)可以為電網(wǎng)牽張設備提供比較穩(wěn)定的電壓。

在負載突變情況下，進一步分析本文系統(tǒng)的控制性能，實驗結果如圖5所示。

圖5 負載突變本文系統(tǒng)控制性能測試

分析圖5中實驗數(shù)據(jù)可知，當負載發(fā)生突變，本文系統(tǒng)能夠以最快的速度將電壓控制在穩(wěn)定狀態(tài)，說明本文系統(tǒng)具有較快的調整速度。

4 結束語

針對傳統(tǒng)控制系統(tǒng)存在的一系列問題，設計一種基于智能控制的電網(wǎng)牽張設備遠程控制系統(tǒng)。經(jīng)實驗測試表明，該系統(tǒng)具有較好的數(shù)據(jù)預處理能力，同時還能夠有效降低系統(tǒng)響應時間，獲取滿意的遠程控制結果。