1.電力通信平臺的設(shè)計目標(biāo)
智能電網(wǎng)中，電力通信可以分為內(nèi)部通信與外部通信兩種。其中前者是指通信系統(tǒng)內(nèi)部進(jìn)行信息溝通和交互，通信內(nèi)容主要是通信設(shè)備工作參數(shù)、運行狀況以及屬性等方面信息；外部通信主要是指依托通信系統(tǒng)實現(xiàn)電力控制系統(tǒng)內(nèi)部通信，主要用于檢測電力系統(tǒng)運行狀態(tài)、用戶使用電力設(shè)備情況等，通過控制中心向各電力設(shè)備發(fā)送操作指令。隨著電網(wǎng)建設(shè)不斷發(fā)展，電網(wǎng)中發(fā)電設(shè)備種類日益多樣化，電力通信協(xié)議快速更新。在電網(wǎng)內(nèi)外部通信過程中，要同時兼容多種通信方式并記錄和存儲大數(shù)據(jù)通信信息，以為電力系統(tǒng)管理決策提供可靠參考依據(jù)。根據(jù)上述分析，可以明確電力通信平臺設(shè)計總體目標(biāo)：
?。?）數(shù)據(jù)分類、存儲能力。電力通信系統(tǒng)傳輸?shù)母鞣N信息包括了電力設(shè)備運行狀態(tài)和工況參數(shù)，通過對上述數(shù)據(jù)進(jìn)行分類和存儲，可以提高電力系統(tǒng)通信數(shù)據(jù)開發(fā)利用水平，為開展電力系統(tǒng)控制和決策提供可靠參考依據(jù)。
?。?）兼容不同通信協(xié)議的能力。隨著智能電網(wǎng)不斷發(fā)展和壯大，電力通信系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)備型號和種類日益多樣化，通信協(xié)議類別也逐漸增加，為了保證電力通信正常開展，電力通信平臺必須具備多種通信協(xié)議兼容能力。
?。?）與數(shù)據(jù)中心對接的能力。電力數(shù)據(jù)中心包含了電力系統(tǒng)運行所有設(shè)備、人員工作參數(shù)和數(shù)據(jù)信息，同時還配置了多種計算機(jī)軟件系統(tǒng)，實現(xiàn)對電力數(shù)據(jù)的分析和利用。進(jìn)入到大數(shù)據(jù)時代，數(shù)據(jù)中心是十分關(guān)鍵的配套系統(tǒng)。因此，電力通信系統(tǒng)必須要與電力數(shù)據(jù)中心保持良好的銜接和溝通，這是實現(xiàn)電力系統(tǒng)通信目標(biāo)的重要保障。
2.電力通信平臺總體框架設(shè)計
結(jié)合當(dāng)前電力系統(tǒng)通信發(fā)展需要和技術(shù)條件，本文在傳統(tǒng)電力通信系統(tǒng)機(jī)構(gòu)基礎(chǔ)上，添加了一些新的功能模塊，設(shè)計了一套新的電力通信平臺框架（具體可見圖1）。從圖1中可以看出，該框架主要包含以下幾個模塊：通信決策模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、協(xié)議適配模塊、數(shù)據(jù)分離與處理模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊。
圖1電力通信平臺內(nèi)部功能模塊組成
在圖2中，我們給出了各功能模塊之間的工作流程關(guān)系。在信號接收階段，A/D轉(zhuǎn)換模塊將模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，并發(fā)送協(xié)議適配模塊，后者確定對應(yīng)哪一種通信協(xié)議，同時接受通信信號和數(shù)據(jù)，再傳送給對應(yīng)的受控系統(tǒng)。與此同時，數(shù)據(jù)分離與存儲模塊將傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行分離和分類處理，在傳送給數(shù)據(jù)存儲模塊，后者再將分類號的數(shù)據(jù)傳送給數(shù)據(jù)中心，這就是一個完成的通信過程。
圖2電力通信系統(tǒng)功能模塊工作流程圖
3.電力通信平臺的模塊設(shè)計
通過上述分析可以反向，電力通信平臺中比較重要的模塊有：協(xié)議適配模塊、通信決策模塊以及數(shù)據(jù)分離與存儲模塊，接下來，本文將重點介紹以上幾個模塊設(shè)計要點和工作原理。
3.1協(xié)議適配模塊
協(xié)議適配模塊主要功能是根據(jù)通信信號和內(nèi)容，選擇合適的信息傳輸協(xié)議，同時負(fù)責(zé)不同協(xié)議相互切換。協(xié)議適配模塊中配置了一個協(xié)議寄存器，其中存儲了多種通信協(xié)議，從而可以同時兼容多種通信協(xié)議，通過分析消息格式和屬性，自動匹配正確的通信協(xié)議。另外，協(xié)議適配模塊還帶有一個通信應(yīng)答器，其與協(xié)議寄存器中的模板共同生成一個試探消息，并將其發(fā)送給通信對象，如果通信對象在規(guī)定時限內(nèi)做出了反應(yīng)，則可以判斷協(xié)議是正確的，否則，要重新選擇新的通信協(xié)議，不斷重復(fù)上述操作可以確定正確的通信協(xié)議，如果不能得到正確的響應(yīng)，則向管理員發(fā)送錯誤提示。
3.2數(shù)據(jù)分離與存儲模塊
數(shù)據(jù)分離和存儲模塊主要功能是分析通信數(shù)據(jù)，對其進(jìn)行分類并存儲，為數(shù)據(jù)中心進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)掘做好準(zhǔn)備。數(shù)據(jù)分離和存儲模塊嵌入在電力通信系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接收部分，并負(fù)責(zé)復(fù)制通信傳輸數(shù)據(jù)。其主要工作流程如下：數(shù)據(jù)識別、數(shù)據(jù)分類、數(shù)據(jù)去噪聲和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。
數(shù)據(jù)識別是指對通信數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和識別，根據(jù)數(shù)據(jù)類型和通信協(xié)議選擇合適的數(shù)據(jù)接收器處理，再提出相應(yīng)的分析結(jié)果。在進(jìn)行上述操作過程中，首先要通過協(xié)議適配模塊來獲取當(dāng)前使用的協(xié)議信息，并確定數(shù)據(jù)接收器類型。
數(shù)據(jù)分類是指根據(jù)數(shù)據(jù)類型進(jìn)行分類，將電力系統(tǒng)運行參數(shù)和數(shù)據(jù)分為不同類型，例如電網(wǎng)負(fù)荷數(shù)據(jù)、電力設(shè)備運行數(shù)據(jù)、電費審計數(shù)據(jù)等，為后續(xù)數(shù)據(jù)分析組好準(zhǔn)備。在電力系統(tǒng)通信過程中，其采用的數(shù)據(jù)格式和協(xié)議，都必須要保證一定是通信對等體均能夠識別的。已分類的數(shù)據(jù)存入到對應(yīng)的數(shù)據(jù)寄存器中，以提高后續(xù)數(shù)據(jù)開發(fā)利用水平。
數(shù)據(jù)去噪聲是指為了提高數(shù)據(jù)真實性、可用性和穩(wěn)定性，將一些不必要的內(nèi)容剔除掉。在電力系統(tǒng)通信過程中，可能會遇到各種干擾和噪聲，從而影響通信質(zhì)量和穩(wěn)定。如果將所有通信數(shù)據(jù)都接受并存儲起來，提交給上層系統(tǒng)，可能會對系統(tǒng)決策產(chǎn)生不良影響。因此，在對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和存儲之前，要作去噪聲處理，以提高通信數(shù)據(jù)真實性和可靠性。在這個過程中，要針對不同類型數(shù)據(jù)采取有針對性的去噪聲方法，其主要原理是提取每種數(shù)據(jù)統(tǒng)計特征，將與之偏離最大的內(nèi)容剔除掉，將可信性較大的數(shù)據(jù)保留并存儲。
數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換是指將接收到的初始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為可存儲的標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)。在存儲過程中，針對不同類型數(shù)據(jù)設(shè)計存儲庫，每一類數(shù)據(jù)庫都采用不同的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)模式，這些數(shù)據(jù)屬性就是數(shù)據(jù)鍵值，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換之前首先要分析初始數(shù)據(jù)的屬性特征，并將這些屬性對應(yīng)到數(shù)據(jù)條目的鍵值，以建立一個完整的數(shù)據(jù)條目。數(shù)據(jù)必須要經(jīng)過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換才能夠存儲和利用，因此，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊是數(shù)據(jù)接受和存儲的重要平臺。
3.3通信決策模塊
通信決策模塊主要有兩種功能和作用，具體可見圖3。①它能夠根據(jù)現(xiàn)行通信需要，確定通信協(xié)議、路徑、方式等，保證通信活動順利進(jìn)行；②該模塊可以執(zhí)行通信數(shù)據(jù)分析和挖掘功能，監(jiān)測通信鏈路的運行狀態(tài)和設(shè)備工況情況，以對通信系統(tǒng)進(jìn)行實時跟蹤和監(jiān)控，避免出現(xiàn)各種突發(fā)意外情況。在電力系統(tǒng)運行過程中，有多種電力設(shè)備同時運行，并產(chǎn)生了多種格式的監(jiān)測數(shù)據(jù)和信息，例如設(shè)備負(fù)荷情況、工作參數(shù)、傳感器監(jiān)測結(jié)果等，上述數(shù)據(jù)具有即時性、不穩(wěn)定性等特點。因此在通信過程中要協(xié)調(diào)不同通信數(shù)據(jù)傳輸關(guān)系，保證數(shù)據(jù)傳輸完整、高效進(jìn)行。
圖3通信決策模塊結(jié)構(gòu)示意圖
電力通信平臺中存在多種通信協(xié)議和方式，例如IEC101、CDT，專用通信線路和電力線通信等，每一種通信協(xié)議占用的資源各不相同，同時每一種通信協(xié)議通信質(zhì)量存在較大差異；但是通信鏈路對通信過程的影響最為突出，不同通信鏈路在傳輸速率、時滯性、抗干擾性等方面存在較大差異。因此，要針對具體通信環(huán)境選擇合適的通信協(xié)議和方式，一方面要保證在通信繁忙時期，重要通信數(shù)據(jù)順利傳輸；另一方面，要保證通信服務(wù)穩(wěn)定、高效和經(jīng)濟(jì)。針對具體數(shù)據(jù)類型和種類，采用正確的傳輸方式和通信協(xié)議。
通信決策模塊中還攜帶了通信信息數(shù)據(jù)庫，該數(shù)據(jù)庫不僅包含通信傳輸信息，同時還將通信鏈路、環(huán)境、信令、用戶等信息覆蓋在內(nèi)。因此，通信決策模塊可以對通信需求、通信環(huán)境進(jìn)行全面分析。同時可以制定通信決策規(guī)則，在使用過程中利用該模塊監(jiān)測和提取實時通信數(shù)據(jù)和規(guī)則，靈活選擇通信協(xié)議和方式，確保通信過程通暢、穩(wěn)定和高校。
4.結(jié)束語
本文結(jié)合當(dāng)前智能電網(wǎng)通信發(fā)展趨勢，設(shè)計了面向大數(shù)據(jù)的電力通信平臺的總體框架，對面向大數(shù)據(jù)電力通信平臺功能模塊進(jìn)行了具體分析和討論，為促進(jìn)電力系統(tǒng)通信平臺建設(shè)提供有益參考。
