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.
年月
ComputingTechnologyandAutomationDec.
文章编号:—()——:
DOI./.
基于元数据的电网通信资源数据校核方法
刘晴,蔡健挺,姜海,何春涛
(贵州电网有限责任公司电力调度控制中心,贵州贵阳)
摘要:由于缺乏有效管理手段,导致电网通信资源数据的完整性、一致性、有效性无法保障,影响电网
通信专业服务质量。为此,提出了基于元数据的电网通信资源数据校核方法。该方法分为三个过程:利用网
络捕包得到电网通信资源数据,将捕获的数据存入磁盘列阵内和电网通信资源数据多层次校核。多层次校
核内的信息层校核将推荐标准作为元数据实施驱动,利用校核引擎实现信息校核;模型层校核
XSDXSD
将元数据模型内同公共信息模型描述的本体文件作为元数据,校核电网通信网络各系统资源信息内
OWL
提取的格式模型实例;数据层校核以元数据模型内拓扑规则元数据作为校核依据,校核电网各系统中
RDF
常见的孤岛、内外环等拓扑结构问题。实验结果表明:所提方法能有效验证电网通信资源数据的一致性、有
效性和完整性,且校核精度较高达以上。
%
关键词:元数据;电网;通信资源;数据校核;信息校核;模型实例;拓扑结构
中图分类号:文献标识码:
TMA
DataCheckingMethodofPowerNetwork
CommunicationResourcesBasedonMetadata
,,,
LIUQingCAIJian-tingJIANGHaiHEChun-tao
(,,,)
Absrtact:,,
Duetothelackofeffectivemanagementmeanstheintegrityconsistencyandvalidityofpowergridcommunicationre-
,,
ametadata-
:,
processesusingnetworkpacketcapturingtogetthedataofpowergridcommunicationresourcesstoringthecaptureddataintodisk
arrayandmulti--levelverification
verificationusesontologyfilesdescribedbymetadatamodelandpublicinformationmodelOWLasmetadatatoverifyRDFformat
:
checkingisbasedonthemetadataofthetopologicalrulesinthemetadatamodeltocheckthecommontopologicalstructureproblems
,
,,
methodcaneffectivelyverifytheconsistencyvalidityandintegrityofpowergridcommunicationresourcedataandtheverificationac-
curacyishigherthan%.
Keywords:;;;;;;
metadatapowergridcommunicationresourcesdataverificationinformationverificationmodelexamplestopology
伴随电网系统的建设与通信技术的发展,电网通信网络规模持续升级,包含的电路业务繁杂,匹
收稿日期:
--
作者简介:刘晴(—),女,贵州贵阳人,硕士,高级工程师,研究方向:电力系统通信。
通讯联系人,:
E-******@.com
万方数据
第卷第期刘晴等:基于元数据的电网通信资源数据校核方法
配的相应物资更为复杂与分散,
过接口实现数据交互[],各系统数据缺乏高效的管利用网络捕包得到电网通信资源数据过程中
理手段,导致无法准确判断电网通信资源数据准确主要采用,其利用逻辑单元阵列概念[],内部
FPGA
性,数据的完整性、一致性、有效性无法保障,甚至包含可配置逻辑模块、输入输出模块与内部连线三
造成长时间无法对外提供数据服务[],也不能有效个主要部分,各逻辑并行执行同时处理不同任务。
对外进行数据交流与互通,带来电网通信各系统关获取电网通信资源数据时,定制数字电路,
FPGA
联丧失,影响电网通信专业服务质量,这也是电网可开启所有过滤与触发作用的全线速率,在此条
通信资源数据研究领域亟需解决的问题。件下不间断捕获个链接或个
Gbit/sGbit/s
电网大数据应用是当前电网系统信息化建设链接,可确保捕获的电网通信资源数据不出现遗
的热点,更是难点[]。元数据也叫做中介数据,其本漏现象。
质为介绍、定位不同形态的数据与信息资源,同时捕获电网通信资源数据后,将数据传输至磁盘
使其更便于搜索、使用或管理的数据或信息[],具有列阵内实施存储,便于后期数据校核。电网通信资
指引存储位置、搜索资源以及记载文件等作用,是源数据实时校核过程中,可随时提取网络捕包得到
数据共享与交换的前提条件,可提升数据管理质电网通信资源数,形成实时校核图、统计数据图表
量。基于此依照电网通信资源数据校核的标准化与以及报警等。应用程序级分析引擎基于元数据模型
完整性原则,提出基于元数据的电网通信资源数据在网络捕包得到的电网通信资源数据内提取用于
校核方法,通过语法规则、数据模型等方法对电网校核的数据。
通信资源数据进行完整性、一致性、有效性校核,
升通信数据质量。磁盘列阵内存储容量高达,可存储
TGbit/
链接天的资源数据。由于磁盘列阵采用先入
s
电网通信资源数据校核先出队列技术,因此在保存电网通信资源数据时不
受缓存高低对数据捕获能力的限制[],使网络捕包
基于元数据的电网通信资源数据校核方法中,不间断捕获数据,并且可实现电网通信网络故障状
利用网络捕包得到电网通信资源数据[],对这些数态下资源数据全部抓取。
据实时校核。
方法主要包括三个过程[]:电网通信资源数据捕获、电网通信网络各系统间数据交互时,利用网络
磁盘列阵存储和电网通信资源数据多层次校核。图捕包得到电网通信资源数据后,需要利用相应的
描述基于元数据的电网通信资源数据校核方法方法校核捕获的数据,保障交互数据的标准化与
的逻辑结构。完整性。
以借助数据交互总线实施电网通
电网通信网络IEC
信网络模型交互为例校核其数据流,整体过程中重
点环节包括:()电网通信网络各系统资源信息交
电网通信资源
实时校核互;()由网络捕包得到电网通信资源数据中提出
数据捕获
模型信息解析处理;()模型数据存储。
输入计元数据
,
磁盘列阵算引擎模型假设第一个环节中交互的信息数据出现错误
那么上述三个环节中的数据都可能存在问题,造成
电网通信交互不成功。假设交互信息未依照
电网通信资源数据多层次校核应用程IEC
序级分标准格式封装,将存在信息不能为总线解析
信息层校核校核驱动引擎析引擎输出或不能准确传输到目标的可能;假设由网络捕
包得到电网通信资源数据中提取出的模型实例没
模型层校核语法校核引擎
有依照信息模型内的语义定义,或电网通信网络内
数据层校核拓扑数据解析器各系统设定的公共信息模型有所差异,那么将存在
模型实例解析不成功的可能[];假设模型数据内出
图基于元数据的电网通信资源
数据校核方法的逻辑结构现问题,那么将存在由拓扑关系混乱等现象造成模
万方数据
计算技术与自动化年月
型存储不成功的可能。级的设备;()电网各系统内节点号为的设备;
-
基于以上分析,针对上述三个重点环节,需从()负载名称及负载所处馈线名称一致性不足半数
信息层、模型层和数据层三个不同层面对电网通信的负载设备。
网络交互的资源数据实施多层次校核。构建校核工校核驱动
IEC
具,校核流程层层递进,由信息格式、数据模型、模消息引擎
型质量三个层面按照信息模式、本体模型和拓扑规
则对交互数据实施全面校核[]。图描述校核工具解析
XML
元数据
三个层面间的关系。XSD
信息层模型层数据层规则
校核XSD
校核校核校核
数据
LEC数据模型扩展
交互信息
总模型的解数据规则库
总线模型扩展规则
线数一致析提存储
传道拓扑
据一性校取校核
数据校核
致性核
校核
校核报告Webservice
接口
确CIM确拓扑
XSD保保图信息校核
元OW关系检查
信元交IEC
数据息L互与理模型
数据
驱动交模论驱质量、
互驱动型动指导
传语模型层校核
递义模型..
顺一消缺以信息模型角度出发的校核即为模型层校核,
利致
其主要目的是校核交互信息模型语法格式的兼容
图电网通信资源数据多层次校核
性和语义是否相同[]。模型层校核工具以本体理论
为基础,将元数据模型内同公共信息模型
OWL
信息层、模型层和数据层三个不同层面的电网(,网络本体语言)描述的本
WebOntologyLanguage
通信资源数据校核紧紧围绕电网通信资源数据由体文件作为元数据,校核电网通信网络各系统资源
浅至深的完成一体化整体校核。信息内提取的格式模型实例。以校核语
RDFRDF
信息层校核法格式为基础,利用推理机校核格式
..JEXARDF
校核总线上交互的数据时采用信文档内不同元素的三元组,确定其同描述语
IECOWL
息一致性校核,此层面上的校核着重于交互信息的义有所差异处。图描述模型层校核功能架构与校
语法与格式[]。信息作为(
IECXMLThe核流程。
,可扩展标记语言)格式
ExtensibleMarkupLanguage校核流程模块组成
信息,其格式由()推荐
XSDXMLSchemadefinition模型语法校本体解
标准定义规范。校核工具将推荐标准作为元RDF
XSD实例核引擎析模块
数据实施驱动[],在元数据模型内设定
IEC
规范信息格式同关联规范子集,利用语法
XSDXSDRDF
校核引擎实现信息校核,同时将有检查与解析
XSDIEC元数据
关规范作为前提,经由设置扩展规则库对交互信息JEXAOWL
进行拓展校核,例如信息动名词校核
IEC加载推理机
等。图描述信息层校核功能架构与校核流程。
推理机
信息层校核是基于电网设备属性信息及层次扩展规则
语义生成模块
结构的属性校核,校核的主要内容包括电网通信网RDF
校核
络内各系统间交互信息内容,如:()电网下馈线设
备名称;()名称一致编号有所差异、编号一致名称
有所差异的设备;()电网各系统中配电网母线、开校核报告Webservice
接口
关和变压器设备;()电网各系统设备内无电压等
图信息模型校核
万方数据
第卷第期刘晴等:基于元数据的电网通信资源数据校核方法
信息及拓扑结构为基础的信息模型校核,校核的主图所示为研究对象中一个系统的配电线路,
要内容包括电网各系统中:()没有同母线相连的其在正常运行状态下,处于分闸状态,也就是联
M
设备;()没有同馈线段相连的主网负载;()任意络开关,与均表示环网柜。在配电线路分段
RR
端同设备相连的馈线段;()两端均同设备相连的开关数量上涨和配电线路不同位置出现故障的条
配变;()同某馈线直接链接的其他馈线信息等。件下分别进行次实验,结果如表所示。
数据层校核
..M
数据层校核的主要目的是校核电网通信交互电厂M
M
信息中描述的拓扑,着重校核电网中各系统设备连
S
M
接是否准确,以及指导模型消缺、使电网通信资源R
信息模型存储的精度上升[]。利用数据层校核工具M
进行信息模型拓扑校核过程中以元数据模型内拓
M
扑规则元数据作为校核依据,基于拓扑数据,通过
深度遍历结合前推回代法,校核电网各系统中常见M
的孤岛、内外环等拓扑结构问题。图描述数据测
M
校核功能架构与校核流程。R
S
模块组成
校核流程电厂
M
模型拓扑数据
RDF
实例解析器MM
M
图配电线路测试系统示意图
解析拓扑
表电网配电线路校核结果
拓扑规则
元数据
分段开关数量上涨配电线路出现故障
实验
拓扑验证
次数与实际情况与实际情况
实验结果实验结果
是否一致是否一致
拓扑模型相匹配一致未出现异常一致
校核报告Webservice
接口拓扑模型相匹配一致未出现异常一致
图拓扑模型校核馈线维护
拓扑模型相匹配一致一致
范围异常
拓扑模型相匹配一致未出现异常一致
数据层校核是以电网各系统设备基础模型信
拓扑模型不匹配一致未出现异常一致
息和拓扑结构及层次结构的拓扑校核,校核的
[]
主要内容包括电网各系统内:()电源点构成环网拓扑模型相匹配一致未出现异常一致
的数量;()节点号不为,却无法搜索到电源点的拓扑模型相匹配一致未出现异常一致
-
设备;()线路上成环的设备及数量;()未确定电拓扑模型相匹配一致未出现异常一致
源点的电网设备;()一个电源点下全部未变压设联络开关状
拓扑模型相匹配一致一致
备内同电源点电压有所差异的设备等。态信息异常
拓扑模型相匹配一致未出现异常一致
实验分析
分析表得到,采用本文方法校核配电线路分
实验为测试本文提出的基于元数据的电网通段开关数量上涨条件下线路拓扑模型是否一致,结
信资源数据校核方法的有效性,以我国某市电网为果显示次实验中除出现一次拓扑模型不匹配现
研究对象,在系列终端上采用本文校核方象外,其余均表现为拓扑模型相匹配;校核结果与
PDZ
法进行电网通信资源校核,结果如下所示。实际情况完全一致。采用本文方法校核配电线路出
万方数据
计算技术与自动化年月
现故障条件下线路是否出现异常,结果显示次致,说明本文方法能够有效校核电网通信资源数
实验中,除一次馈线维护范围异常和一次联络开据,并补全数据,使数据完整。
关状态信息异常外,其余均表现为未出现异常;
核结果与实际情况完全一致。实验结果表明本文为验证本方法的校核精度,采用三种不同校核
方法能够有效检测电网通信资源数据的有效性与方法对研究对象通信资源条数据进行报
一致性。错,对比不同校核方法的报错率,结果如表所示。
.电网通信资源数据校核表不同校核方法的校核精度
利用网络捕包获取实验对象通信资源中某基于上下
基于负载
节点馈线某时刻三项电压、电流和有功功率和有功电压等级
关键本文方法历史数据
,并采用本文方法对捕获的数据进数据量测
电量等交互数据性错的校核方法
校核目标的校核方法
行校核,结果如表所示。误数
报错误报报错误报报错误报
表研究对象某节点馈线某时刻实测值与校核数据量个
/数量数量数量数量数量数量
类节点三项电压三项电流有功功有功电个个个个个个
/V/A//////
型编码率量
abcabc/W/W电网下馈线设备名称
电网各系统设备内
无电压等级的设备
电网各系统中配电
网母线、开关和
变压器设备
没有同母线
相连的设备
任意端同设备
交相连的馈线段
互没有同馈线段
数相连的主网负载
据
电源点构成
值
环网的数量
线路上成环的
设备及数量
未确定电源点
的电网设备
分析表得到,本方法的关键性错误报错率均
在以上,最高达到,且误报率为;而
%%%
基于负载历史数据的校核方法报错率仅在左
校
%
核右,但误报情况较为严重,而基于上下电压等级数
数据测量的校核方法报错率稍低于基于负载历史数
据
据的校核方法,但误报率与其相比下降幅度较为显
著。对比之下可知本方法的校核精度显著高于两种
由表可知,实验对象各节点中,节点、节
对比方法。
点和节点的交互数据存在量测不相容问题,
.校核效果对比
采用本文方法对这三个节点的各项数据进行校核,实验为验证本方法的校核效果,对比研究对象
校核得到的数据同基于负载历史数据的电网通信中个电厂采用本方法后的交易电量,对比结果如
资源数据校核方法和基于上下电压等级数据量测图所示。
的电网通信资源数据校核方法得到的校核数据一
万方数据
第卷第期刘晴等:基于元数据的电网通信资源数据校核方法
能配电网通信优化研究[]电子测量与仪器学
采用本文方法前WSNQoSJ.
报,,():
采用本文方法后-.
.[]龙苏岩,徐亮,徐骏,等基于元数据组扩展技术的电能结算
..
..方法研究与应用[]电网技术,,():
.J.-.
..[]陈连杰,韩冰,赵家庆,等利用自动成图的配电网模型拓扑
..
.校核技术及实现[]电力系统自动化,,():
J.-.
[]韩冰,韩韬,陈连杰,等配电网主站网络模型校核方法设计
..
与实现[]电力系统自动化,,():
J.-.
[]李向荣,李帅,王国辉,等基于有限元数据交会的部件毁伤
.
评估方法研究[]北京理工大学学报,,():
J.-.
[]易建亮,陈志广,肖侬,等基于代理的并行文件系统元数据
.
优化与实现[]计算机研究与发展,,():
J.-.
[],,
电厂编号
theassessmentmodelbasedonroughsetattributereductionin
图电厂交易电量[]
,,():
Protection&Control-.
由图可知,采用本方法后研究对象的五个电[]张传成,许丹,戴赛,等基于特征时段提取的月度发电计划
.
厂交易电量均有不同程度的增长,增长比例分别为与安全校核模型[]电网技术,,():
J.-.
[]汤伟,刘路登,杨可军基于静态多点校核和在线监测的输电
、、、和。其中号.
.%.%.%.%.%线路动态增容方法研究与应用[]电网与清洁能源,
电厂交易电量的增长幅度最为显著,说明其在未使J.
,():
用本方法前受电网通信资源数据混乱问题影响严-.
[],,,
重。
量。wide-areamessagebusbasedonelectricpowerdispatchingdata
[],,
():
-.
结论[]王笑雪,徐弢,王成山,等基于的主动配电网分布式电
.MAS
压控制[]中国电机工程学报,,():
J.-.
[]赵蓓蓓,郭秀锐,程水源,等基于统计回归的高分辨率工业
随着电网规模的扩大,电网通信资源越来越复.
源排放大气常规污染物排放清单建立与校核方法[]安全
杂,对其的管理也越来越困难,导致电网通信资源J.
与环境学报,,():
数据内出现越来越多的问题,影响电网通信质量。-.
[]杜然,黄秋兰,阚文枭,等基于算法的可扩展高性能元
基于此,
数据存储环设计[]计算机工程,,():
核方法,构建多层次的交互模型校核工具,从信息J.-.
[],,,
层、-
tainersbasedonalow-powersensornetworkandanon-Invasive
进行校核。将本方法应用在我国某市的电网中,结[]
acquisitionsystemformanagementandtrackingofgoodsJ.
果验证了本方法的可行性。,,
IEEETransactionsonIntelligentTransportationSystems
():
PP-.
[]张全贵,李志强,蔡丰,等融合元数据及隐式反馈信息的多
参考文献.
层次联合学****推荐方法[]计算机应用研究,,():
J.
[]王君洪,陈跃东,陈孟元基于马尔科夫链的模糊认知图在智
.-.
万方数据