基于报文识别的变电站安全多方式深度监测技术

王磊

（国网盐城供电公司，江苏盐城 224000）

报文识别是一种基于数据包处理的信息深度检测技术，可针对不同的网络应用层荷载对象，进行不同程度的检索处理，再通过查询报文有效荷载条件的方式，确定一个数据包组织的应用合法性。根据数据类型的不同，一类报文结构体通常可对应多个不同的应用信息模式，且随着数据传输总量的增加，这些物理信息参量可在核心监测主机中不断堆积，直至达到数据库组织的额定存储上限条件[1-2]。通常情况下，待处理的数据参量越多，最终所获得的报文识别结果也就越复杂，反之则越简单。

传统ZigBee 技术手段在各级队列结构体的支持下，可将散乱分布的信息参量聚集起来，再按照识别主体的不同，对其进行分类处理，最终获取符合实用需求的报文信息。但在变电站实用监测过程中，这种方法很难实现对传输电子的全局化利用。为解决上述问题，引入报文识别原理，提出一种新型变电站安全多方式深度监测方法，通过防线部署、多级子队列建立等处理流程，完成对一次设备的建模处理，再通过设计对照实验的方式，突出说明该方法的实际应用价值。

1 基于报文识别的变电站安全风险分析

基于报文识别的变电站安全风险分析是新型深度监测方法搭建的基础处理环节，具体操作分析流程如下。

1.1 防线部署

防线部署是降低变电站所面临安全风险的必要处理环节，可通过确定信宿位置的方式，建立主机与待监测对象之间的理论联系，再借助传输信道，将所有应用电子传输至既定功能模块之中。在此过程中，报文信源始终保持绝对完整的输出状态，且随传输电子量的不断增加，与之相关的数据库存储能力也会持续上升，直至已应用的电子条件能够与多级报文子队列完全匹配[3-4]。简单来说，基于报文识别的变电站安全防线部署由三部分组成，其中数据风险对应电量结构体的信宿主体，传播风险对应电量结构体的信道主体，入侵风险对应电量结构体的信源主体。在各项传输服务的作用下，各级部署结构之间始终保持着相互独立的应用连接关系。基于报文识别的变电站防线部署形式如图1 所示。

图1 基于报文识别的变电站防线部署形式

1.2 关键性交换技术

基于报文识别的关键性交换技术包含信息控制、流量控制两大基本类型。其中，信息控制是指在既定电子传输环境下，随着变电站安全执行方式的增多，个别节点处所面临的电量监测深度也会不断增加，但二者之间始终存在一定的影响限制关系，即电量监测深度的实际最大值，始终不会超过主机数据库所面临的信息存储极限值[5-6]。流量控制是基于报文识别原理的变电站关键部署防护措施，可在多级子队列及各级防线结构体的共同作用下，判定已存储报文的有效性。通常情况下，只有常规报文能够满足变电站的安全多方式深度监测需求，而异常报文必须借助信道组织，传输至变电站组织之外。

1.3 多级子队列

多级子队列是对待识别报文数据覆盖范围的核心限定条件，在整个电子传输周期内，始终受到应用电流量与应用电压量的直接影响。应用电流量也叫最大电流传输量，是与变电站安全应用能力直接相关的物理限制条件，通常情况下，在一个电子传输周期内，变电功能模块所承担的应用电流量越大，电子所具备的传输动量等级也就越高[7-8]。应用电压量也叫最大电压传输量，可限制变电站功能模块的执行变动能力。随电子传输路径的延长，参与报文识别的一次电力设备总量也会逐渐增加，与此同时，将会带动各级结构体所承担应用电压实值的增加，而应用电压量条件的存在，可在避免上述情况的同时，实现对监测电子的统一调度。设U0代表应用电压量实值，I0代表应用电流量实值，T代表电子传输周期，联立上述物理量，可将基于报文识别的多级子队列定义为：

其中，P1、P2分别代表两个不同的应用电子量信息，Pn代表处?于任意位置n处的应用电子量信息，代表所有应用电子量信息的平均值条件。

2 变电站安全多方式深度监测方法

在变电站安全风险分析条件的基础上，按照一次设备建模、站内信息采集、功能模块设计的处理流程，完成基于报文识别的变电站安全多方式深度监测方法的顺利应用。

2.1 一次设备建模

一次设备建模是对变电站深度监测环境的统一调度与规划，可按照待识别报文所属空间范围，确定在绝对安全的情况下，每个应用电子量可至的最远传输距离，再分别计数每个节点距离与中心节点之间的物理作用区间，以用于后续的站内信息统计处理[9-10]。若不考虑其他外界干扰条件，待建模的一次设备结构体数量越多，最终得到的物理模型覆盖范围也就越广泛。设ε0代表报文识别的最小范围条件，ε1代表报文识别的最大范围条件，在该物理区间内，待传输应用电子的实际数量越多，与之相关的变电站多方式监测深度值也就越大。若以μ˙代表传输应用电子的实际数量值，联立式（1），可将变电站的一次设备建模条件表示为：

2.2 站内信息采集

站内信息采集可根据报文识别对象的不同，分为变压器监测、局部电流监测、铁芯电量监测等多个流程，且随着待传输电子总量的提升，每个应用环节所需处理的电流与电压数值也会发生改变[11-12]。以变压器安全多方式监测为例，在实际操作周期一直保持为1 小时的情况下，待采集的站内信息可在监测数据库中大量堆积，直至单位时间内的电子消耗量达到理想数值处置条件[13]。设λmax代表站内信息的最大存储系数，λmin代表站内信息的最小存储系数，Q代表基于报文识别的变电站数据安全化查找条件，联立式（2），可将站内信息采集表达式定义为：

其中，d代表变电站安全数据的深度监测系数，ξ代表实用监测常量，A代表报文识别的应用权限，fˉ代表电子常量的既定规划均值。

2.3 功能模块设计

功能模块设计是基于报文识别的变电站安全多方式深度监测方法搭建的末尾处理环节，可将已存储的报文信息划分成多个应用结构主体，再分别将其传输至既定结构组织之中，以保证后续深度监测指令的顺利实施[14-15]。简单来说，功能模块在变电站中相当于待识别报文的集中存储机构，可在各级电子信息的支持下，记录应用电量的实际传输行为，并将这些数据信息以表单的形式，反馈回核心监测主机中。在不考虑其他外界条件的情况下，参与变电站深度监测的功能模块数量越多，最终得到的实际处置结果越真实，反之则越虚假。为保证报文识别结果的真实性，变电站传输电子不会在特定功能模块中停留过长时间，整个传输过程也始终保持相对较强的应用完整性[16]。设ζ代表变电站功能模块的初始计数条件，u′代表既定的多方式电子执行条件，联立式（3），可将变电站功能模块表达式定义为：

3 应用性检测

为验证基于报文识别的变电站安全多方式深度监测方法的实际应用能力，设计如下对比实验。选取电子输出能力较强的变电设备作为实验应用元件，分别以搭载新型深度监测方法和传统ZigBee 技术手段的计算机结构体作为实验组、对照组记录主机，在相同实验环境下，分析各项电子应用指标的具体变化情况。变电应用设备如图2 所示。

图2 变电应用设备

已知UDP 指标能够反映传输电子的实际应用效率，通常情况下，前者的指标数值越大，后者的应用效率也就越高，反之则越低。传输电子实际应用效率如表1 所示。该表反映了实验组、对照组UDP 指标的具体变化情况。

表1 传输电子实际应用效率

分析表1可知，理想状态下的UDP 指标除个别数值外，基本始终保持稳定。实验组UDP 指标则一直保持不断上升的变化趋势，在达到最大值90%后，开始逐渐趋于稳定。对照组UDP指标则始终保持下降、上升交替出现的变化趋势，全局最大值仅达到55%，与实验组极值相比，下降了35%。综上可知，随着基于报文识别的变电站安全多方式深度监测方法的应用，UDP 指标水平确实出现了一定幅度的提升，对传输电子实际应用效率的增强，起到适当的促进作用。

监测主机所承担的直流电压能反映智能变电站的运行行为是否正常，通常情况下，当电压数值超过300 V 时，变电站就会出现非正常运行状态。表2 记录了实验组、对照组直流电压的实际数值情况。监测主机所承担的直流电压如表2 所示。

分析表2 可知，理想状态下监测主机所承担的直流电压始终保持稳定。实验组监测主机所承担的直流电压基本保持稳定，全局最大值仅达到275 V，与理想极值相比，下降了13 V。对照组监测主机所承担的直流电压则一直保持小幅度上升的变化趋势，全局最大值达到302 V，可使变电站陷入非正常运行状态之中。综上可知，随着基于报文识别的变电站安全多方式深度监测方法的应用，监测主机所承担的直流电压开始明显下降，有效避免变电站非正常运行行为的出现。

表2 监测主机所承担的直流电压

4 结束语

与传统ZigBee技术手段相比，新型变电站安全多方式深度监测方法在报文识别原理的支持下，可同步实现站内信息采集与一次设备建模，不仅能够实现功能模块的连接与设计，还可以完成对已部署防线的初步监测。实际应用结果表明，电子应用效率的增强能够带动监测主机所承担直流电压的不断下降，可实现对智能变电站正常运行行为的有效保障。