基于VoIP 技术的一体化电力调度自动控制系统设计

吴 蓉，朱婷婷，赵 璐，秦 璐

（国网孟津县供电公司，河南 洛阳 471100）

VoIP 技术是基于语音传输思想的语音通话处理方法，可借助网际IP 协议促成多媒体会议与语音通话关系的形成，从而实现对互联网通信环境的合理维护。VoIP 技术通过既定的语音压缩算法，执行语音数据的编码与处理，并可在TCP/IP 标准的作用下，更改语音数据的实际传输形式[1]。在大多数情况下，若语音数据可借助IP 网络进入接收目的地，客户端主机则可将这些语音信息全部串联起来，且随着解压处理指令的执行，语音信号可被全部恢复成原来的传输形式，从而实现互联网语音互传的目的。

在电网运行环境中，电力调度作为电力传输管理的中间控制环节，可在调节电量运输能力的同时，实现对电力数据一体化能力的有效控制[2-3]。文献[4]设计基于数据挖掘技术的电力调度系统，通过构建电力调度信息流模型，利用模糊质心加权方法，分类识别电力调度信息，对聚簇特征量进行提取，挖掘电力调度大数据。该系统基于Hybrid 开发模式设计，加载电力调度算法，采用MySQL 数据库，结合动态链接方式，实现电力调度。该系统的负载均衡性较好，然而该系统并不能完全适应电量数据的持续累积需求，易导致电网运行能力的不断下降。为解决该问题，文中设计基于VoIP 技术的一体化电力调度自动控制系统，在Hadoop 调度框架的支持下，连接一体化数据操作平台，再借助数字签名机制，对相关电力数据进行编译与打包处理。

1 系统硬件设计

电力调度自动控制系统的硬件执行环境由Hadoop 调度框架、一体化数据操作平台、管理控制模块三部分共同组成，具体搭建方法如下。

1.1 Hadoop调度框架

Hadoop 调度框架管理一体化电力控制系统中的电量传输行为，再借助Disk 平台，将这些电力数据反馈至其他硬件设备结构元件之中。HDFS Client、NameNode、Secondary NameNode 作为三类不同的连接节点，可在统筹一体化电力调度数据的同时，将未完全消耗的信息参量存储于系统数据库主机之中[5]。随待传输电力调度数据总量的增大，底层自动控制节点的接入数量也会逐渐增大，但由于一体化数据操作平台的存在，这些数据信息参量可在Disk平台结构的作用下，通过恢复传输电量的方式，使得系统内的一体化电子控制需求得到满足，一方面控制电量数据的实际传输速度；另一方面也可实现对电量调度行为的有效区分。Hadoop 调度框架结构如图1 所示。

图1 Hadoop调度框架结构图

1.2 一体化数据操作平台

一体化数据操作平台同时包含系统中心数据库与备份数据库，可在加工电力数据的同时，对电网环境中的相关调度信息进行建模处理，再通过跟进一体化供应服务的方式，实现对外部传输数据的有效控制[6]。在Hadoop 调度框架的作用下，待采集的一体化电力数据可直接存储于系统中心数据库主机中，而随着自动控制指令的实施，这些已生成长久记忆的信息参量可直接由中心数据库传输至底层备份数据库主机之中。在此过程中，一体化供应服务可直接作用于所有系统硬件设备结构，在辅助系统电力数据加工行为的同时，完善现有的调度数据建模标准，从而使得系统环境中的电量数据控制需求得到较好满足[7-8]。一体化数据操作平台如图2 所示。

图2 一体化数据操作平台示意图

1.3 管理控制模块

管理控制模块负责对一体化电力调度数据进行整合与处理，再通过已生成的电力数据服务行为，实现对已存储数据传输能力的精准解析。整个管理控制模块由电力数据服务、调度控制管理、数据监控、传输能力分析四部分共同组成[9-10]。其中，调度控制管理同时负载电网设备管理、一体化能力管理、调度能力协调等多项服务行为，且在一体化数据操作平台结构的作用下，Hadoop 调度框架可对系统管理控制模块下达直接作用指令。在此过程中，管理控制模块的传输能力会得到不断促进，一方面避免电力调度数据的连续堆积；另一方面也可实现对电网运行能力的有效保护。管理控制模块结构如图3所示。

图3 管理控制模块结构

2 系统软件设计

在各级硬件执行结构的支持下，按照编码地址转换、数字签名机制设置、电力数据编译与打包的处理流程，完成系统的软件执行环境搭建，两相结合，实现基于VoIP 技术一体化电力调度自动控制系统设计。

2.1 编码地址转换

在VoIP 技术支持下，一体化电力调度自动控制系统可根据电量数据的编码长度，将其原始传输地址更改成新型连接形式，且转换后的编码地址不但标注电量调度数据的实际传输位置，也对电网主机所负载的电子信号水平进行了统一描述。由于第三方编码接口的存在，电量调度数据编码地址的原始信息参量只能存在于电网物理层之中，且随之电子传输数据总量的增大，编码地址所处位置也会逐渐发生改变，直至转换映射条件能够完全满足系统环境中的实际电子量控制需求[11-12]。设rmin代表最小的目标电量传输地址源码值，rmax代表最大的目标电量传输地址源码值，代表既定编码时刻的电流特征值水平，联立上述物理量，可将电力调度数据的编码地址转换条件定义为：

式中，p代表原定的电量数据编码长度值，代表单位时间内的电力调度数据传输均值，ΔT代表电力调度数据的单位编码时长。

2.2 数字签名机制

数字签名可为一体化电力调度自动控制系统提供电力数据传输所需的信息保障协议，并可根据VoIP 技术的具体应用需求，将完成编码地址转换的信息参量存储于系统数据库主机之中，从而实现对电力调度数据的分析与查询。在编码地址转换原理的作用下，电力调度数据的数字签名可在私有密钥与公有密钥之间来回选择，直至所有电力数据信息都能得到与之匹配的调度控制节点。数字签名机制的存在就是为了保障一体化电力数据的调度稳定性，在整个传输过程中，电力数据信息的总量越大，系统主机所具备的编码控制能力也就越强[13-14]。设U1、U2分别代表两个不同的电信号压力强度数值，联立式（1），可将电力调度控制系统的数字签名机制表示为：

式中，f代表电力调度数据的传输特征值参量，d代表VoIP 技术的调度作用系数，k代表电量数据的一体化作用系数。

2.3 电力数据编译与打包

电力数据编译可在已知数字签名机制条件的基础上，将相关电量信息数据整合成全新的传输形式，并可借助编译源码，更改这些信息文件的传输目的地，从而使得电力系统中的控制应用需求得到较好满足。电力数据打包则是对电量信息文件的重新整合，可将散乱分布的电力调度数据整合成包状传输形式，从而满足VoIP 技术权限[15-16]。在编译与打包过程中，一体化电力调度数据的最大传输速率只能达到vmax，在极限传输条件下，自动控制系统能够负担大量的电力数据传输行为，从而完善现有的一体化电量调度环境。联立式（2），可将电力数据编译结果表示为：

式中，c0代表一体化电力调度数据的下限处理权限，cn代表一体化电力调度数据的上限处理权限，n代表基于VoIP 技术的自动控制系数，代表电力调度数据的应用行为向量。至此，实现各项物理系数的计算与处理，在VoIP 技术的支持下，完成一体化电力调度自动控制系统的设计。

3 实用能力测试

搭建图4 所示一体化电力调度环境，按需连接电力调度服务器与电量自愈环网，将实验组系统、对照组系统分别与两台配置相同的IF620 设备主机相连，其中实验组主机搭载基于VoIP 技术的一体化电力调度自动控制系统，对照组主机搭载文献[4]基于数据挖掘技术的控制系统。

图4 一体化电力调度环境

RPS 系数反映了控制主机对于已累计电量数据的调度与疏散能力，随电力数据累积量的增大，RPS系数值越大，代表控制主机对于已累计电量数据的调度与疏散能力越强，反之则越弱。实验组、对照组RPS 系数的具体数值变化情况如表1 所示。

表1 RPS系数值对比

分析表1 可知，在整个实验过程中，实验组RPS系数一直呈现不断上升的数值变化状态，然而实验后期的数值上升幅度明显小于实验前期，且实验中期出现了一段时间相对稳定的数值存在状态。对照组RPS 系数则在阶段性下降状态后，开始呈现明显上升的数值变化趋势，然而整个实验过程中的平均数值水平始终相对较低，远不能与实验组数值相比。

LID 系数描述了电力调度主机对于电网运行能力的保障作用强度，在累计电量数据的作用下，可认为LID 系数值越大，电力调度主机对于电网运行能力的保障作用强度越大。详细实验数值结果如表2所示。

分析表2 可知，实验组LID 系数在小幅数值下降状态后，开始逐渐呈现不断上升的数值变化趋势，整个实验过程中的最大数值结果达到了88.7%。对照组LID 系数则在连续数值上升变化之后，开始呈现不断下降的数值变化状态，整个实验过程中的最大数值结果仅能达到47.6%，与实验组最大值相比，下降了41.1%。

表2 LID系数值对比

综上可知，应用基于VoIP 技术的一体化电力调度自动控制系统后，RPS 系数、LID 系数均出现了明显上升的数值变化状态，不仅解决了电量数据过度堆积的问题，也为电网运行能力提供了较强的应用保障。

4 结束语

在Hadoop 调度框架的作用下，VoIP 技术可为一体化数据操作平台提供更为广阔的执行空间，且由于管理控制模块的存在，编码地址转换结果可联合数字签名机制，对电力数据进行编译与打包处理。对比实验结果显示，RPS 系数值与LID 系数值的增大，加强了控制主机对于已累计电量数据的调度与疏散能力，从而使得应用电网的实际运行能力得到较好保障，与基于数据挖掘技术的控制系统相比，具备更强的应用可行性。