基于物联网技术的分布式配电网运维智能终端系统

徐 超

（国网江苏省电力有限公司阜宁县供电分公司，江苏 盐城 224000）

0 引 言

随着社会和科技的发展，配网的结构配置整体呈现出日渐复杂的趋势，对应的规模也逐渐扩大[1]。受电网公司“三集五大”管理模式转变的影响，配电运检的专业工作性质发生了质的改变，由传统的“被动抢修”转变为现阶段的“主动运维”[2,3]。这一转变要求电网运维工作的服务进一步精益化。在此基础上，通过分析配网运维工作的执行情况发现，配网存在网架基础比较薄弱的问题，对应的自动化水平相对较低[4,5]。为最大限度满足人们的用电需求，设计更加智能化的配电网运维系统十分必要。这不仅可以降低各行各业在停电故障下遭受的经济损失，而且能够保障配网的安全稳定运行。基于该背景，提出基于物联网技术的分布式配电网运维智能终端系统设计研究，并通过对比测试的方式，分析验证设计系统的运行性能。

1 硬件设计

1.1 终端安全管理EDR

为保障设计的系统的安全性，搭载深信服终端安全管理端点检测与响应（Endpoint Detection and Response，EDR）硬件。深信服终端安全管理EDR片载aServer-E-1800，可以实现多超融合基础架构（Hyper Converged Infrastructure，HCI）集群的管理运维工作，提供了可靠中心、安全中心、监控中心以及纳管第三方资源等高级运维功能，具备稳定可靠、性能优异、安全有效以及智能便捷的特点。同时，aServer-E-1800能够适配X86和进阶精简指令集机器（Advanced RISC Machine，ARM）底层架构，进一步提供持续演进能力，可为数字化转型的分布式配电网运行数据分析提供先进的基础设施方案。因此，深信服信创EDR的高级威胁检测能力能够通过在端侧与应用层建立交互信息，持续监测和采集分布式配电网的运行数据，并通过融合攻击信标（Indicators of Attack，IOA）+攻陷信标（Indicators of Compromise，IOC）技术融合，结合分布式配电网的真实运行环境，在实现入侵场景重现的基础上综合分析采集的数据，提升攻击研判精准度。此外，深信服终端安全管理EDR具备良好的联动闭环响应能力。深信服终端安全管理EDR响应机制，如图1所示。

图1 深信服终端安全管理EDR响应机制

结合图1可以看出，深信服终端安全管理EDR可以与态势感知平台和应用程序防火墙（Application Firewal，AF）建立深度联动关系，从而实现网端两侧数据交互的目的，最大限度提升检测的精准度。同时，在网络侧，深信服终端安全管理EDR可以结合端侧威胁检测日志进行父子进程链举证，联动EDR在端侧实现闭环响应。

1.2 边缘网关装置

设计的分布式配电网运维智能终端系统的基础是物联网技术，其中强大的边缘网关装置是保障物联网技术充分发挥作用的关键。因此，文章将强大的DSGW-290边缘计算网关作为系统的硬件装置之一。DSGW-290边缘计算网关的ARM为四核Cortex-A55，能够支持最高8 GB双通道、64 bits的低功耗双倍数据速率（Low Power Double Data Rate 4，LPDDR4）内存的运行需求，同时搭配128 GB高速嵌入式多媒体卡（embedded Multi Media Card，eMMC），使得网关边缘计算能力更加稳定。在性能方面，DSGW-290支持物联网边缘实时响应、快速连接、智能应用以及安全防护，可以有效降低分布式配电网运维智能终端系统在云端的计算工作量。在连接方面，DSGW-290支持多种协议可靠连接网络。具体的DSGW-290连接设置，如表1所示。

表1 DSGW-290连接设置

2 软件设计

2.1 系统运行逻辑设计

设计的分布式配电网运维智能终端系统的运行逻辑，如图2所示。从图2可以看出，系统主要通过用户接口实现用户交互，对应的系统模块可以分为3部分，分别为检修事件、消息通告以及系统设置模块。

图2 分布式配电网运维智能终端系统运行逻辑

检修事件模块提供的服务的计算公式为

式中：R为检修事件模块提供的服务；r为检修申请服务；d为检修删除服务；s为检修详情服务；q为专家审批服务；w为文件管理服务，包括文件上传和文件导出。

消息通告服务的设置的计算公式为

式中：T为消息通告模块提供的服务；t1为告警管理服务；t2为邮件告警服务；t3为消息通告服务；t4为定时任务服务。需要注意，为实现对分布式配电网的有效管理，设置告警信息由检修事件的非法任务时间产生，并使用kafka队列触发邮件告警。

系统设置模块的服务设置可以分为3个部分，分别为添加用户服务、用户权限管理服务以及项目配置服务。其中：添加用户服务的主要作用是满足系统增添新用户时的应用需求；权限管理服务的主要作用是满足系统修改用户权限信息时的应用需求；项目配置服务的主要作用是配置项目信息与对应的配电网设备。

2.2 基于物联网技术的系统进程设计

在设计分布式配电网运维智能终端系统进程时，文章引入物联网技术。具体的分布式配电网运维智能终端系统运行进程，如图3所示。从图3可以看出，设计的分布式配电网运维智能终端系统进程主要分为4个部分，分别为运行在Web端的进程、运行在App端的进程、基于SpringBoot后端的java进程以及数据库进程。其中：Web和App进程是系统与外界进行信息交互的接口；后端进程接收对应的请求后，建立与数据库之间的交互关系；java进程在tomcat上运行，主要作用是对请求作出响应；数据库进程主要运行MySQL数据库服务，作用是响应来自前端的数据访问请求。

图3 分布式配电网运维智能终端系统运行进程

3 系统测试

3.1 测试环境

实际运行过程中，受配电网实际数据规模总量和连续性的影响，运维系统的数据读取成功率较低。为解决该问题，分别将响应时间、访问间隔时间、数据访问量以及接口并发连接数作为自变量设置不同的测试环境，以数据读取成功率作为因变量，测试不同系统的运行性能。其中，具体的测试环境设置情况如表2所示。

表2 测试环境设置

以表2的数据信息为基础，分别测试设计系统与文献[3]和文献[4]设计系统的数据读取成功率。

3.2 测试结果与分析

结合3.1章节设置的测试环境，分别统计不同系统最终数据读取成功率情况，得到的数据结果如表3所示。结合表3的测试结果分析不同系统的运行性能，以响应时间为核心，观察整体的测试结果。可以发现，3个系统的数据读取成功率均呈现出随着响应时间的延长而逐渐提高的趋势。与文献[3]系统和文献[4]系统相比，设计系统的测试结果中，数据读取成功率始终稳定在98.24%以上。相同响应时间下，数据读取成功率的最大变化幅度仅为0.70个百分点（响应时间为300 ms时），最小变化幅度为0.21个百分点（响应时间为500 ms时），整体测试结果中的数据读取成功率最大值达到了99.26%（测试组7），分别高于文献[3]系统和文献[4]系统0.12个百分点和0.35个百分点，最小值也达到了98.24%（测试组3），分别高于文献[3]系统和文献[4]系统0.62个百分点和0.35个百分点。

表3 不同系统数据读取成功率对比表

4 结 论

目前，配网管理模式虽然能够在模拟环境中实现对配网故障状态的自动化检测和识别，但是在实际的配电网环境中，在提高抢修效率方面发挥的作用效果并不明显。基于该背景，提出基于物联网技术的分布式配电网运维智能终端系统，结合分布式配电网自身的属性特征和运维管理需求展开具体设计，以提高运维系统的运行性能。