基于大数据的电力监控系统网络安全监测系统设计

基于大数据的电力监控系统网络安全监测系统设计

赵倩 ,李志明

国网新疆电力有限公司阿克苏供电公司  新疆 阿克苏 843000

摘要：电力是中国最重要的基础能源设施之一，电力行业成为了关系国计民生的重要行业。在中国领域范围内已经实现电网的全覆盖，满足各个地区居民对电力的需求。随着电网覆盖范围的扩大，相关的电力问题频发，电力问题主要包括偷电、漏电等，严重时可能导致大面积停电。为了保证电力的稳定运行，开发并应用了电力监控系统。该系统以计算机、通信设备、测控单元为硬件支持，为电网以及电力设备运行数据的采集以及远程控制提供基础平台，在辅助电力企业消除电力孤岛的情况下，降低监测控制成本，提高电力生产效率。

关键词:大数据技术;电力监控系统;网络安全;监测系统

引言

在电网调控实现智能化、自动化和一体化的同时，电网调控运行安全风险也在不断增加，电网调控一旦出现问题，既会影响电力的正常供应，给生产生活带来不便，又会增加电力企业的经济损失，因此，为及时发现电网运行中出现的故障和风险，电网调控运行安全风险在线监控尤为重要。

1电力监控系统网络安全监测系统的重要性

根据电力监控系统的定义可以看出，该系统在一定程度上直接决定了电力的生产质量和稳定程度，因此电力监控系统的运行安全逐渐受到工作人员的重视。电力监控硬件系统中的通信设备构成了系统网络，若系统网络出现安全问题会直接对系统的监测与控制精度产生负面影响，间接地降低电力稳定性。为了解决上述问题，研究了电力监控系统中的网络安全设计监测系统。从国际市场的研究现状来看，国外的网络安全意识更强，起步更早，因此关于网络安全监测系统得出的研究成果更多。中国虽起步较晚，但近些年在网络技术快速发展的背景下，也推出了部分应用价值较高的监测系统。综合国内外的所有研究成就，目前发展较为成熟的系统包括:基于入侵检测的网络安全监测系统、基于BP神经网络的监测系统以及基于网络生命频谱的监测系统。然而在实际的应用工作中发现，上述传统的网络安全监测系统与电力监控系统之间存在一定的适配问题，且在运行过程中存在监测范围小、监测精度低等问题，为此引入大数据及其相关技术。

2系统整体结构

以人工智能为基础，结合现代化设备功能、合理配电装置以及不同数据运行下的配电模式，设计电网调控运行安全风险在线监控系统，系统整体结构如图1所示。系统被分为三部分，其一是分布在无线服务区的监测装置外网组件，其采用状态监测及相应故障处理算法，根据从配电线路监测终端传送过来的数据信息，实行故障逻辑判断，并利用反向隔离装置传送监测数据和故障判断结果给配电自动化通信前置机器;其二是分布在控制安全区的监测装置内网组件拓扑，其采用配电网自动化输出线路，利用正向隔离装置，将故障判断结果信息文件输送给监测装置外网组件，防止配电网监测装置双重维护;其三是监测装置外网组件，其利用反向隔离装置将数据信息传送给监测装置维护服务器进行处理，并将处理结果通过正向隔离装置传回到监测装置外网组件。

3大数据的电力监控系统网络安全监测系统设计

3.1网络路由处理器

在网络路由处理器体系结构中，选择MIPS体系结构作为路由器监控系统的核心处理器结构。MIPS架构CPU具有成本低、运行稳定、性价比高等优点。MIPS有32位和64位2个不同的指令集，满足了开发者的需求;MIPS采用了多核发射技术，将闲置的处理单元分离出来，虚拟出另一个处理核心，从而避免处理单元闲置;同时，MIPS还增加了系统的扩展能力。最终，MIPS也是一个基于Linux的开放源码嵌入式系统架构，可以定制编译监控系统的内核。基于路由器频率范围为2．4GHz，最高传输速率为300Mbps，以及10/100MbpsWAN和LAN口等设计指标，路由器芯片型号，选择ＲTL8196D作为路由器监控系统的核心处理器芯片。ＲTL8196和其他路由器芯片一样，都是网卡芯片，具有丰富的通信接口。按主频可以分为B、C、D、E等几个层次。其中，ＲTL8196B主频为330MHz，ＲTL9196C主频为400MHz，选择的ＲTL8196D主频为620MHz，保证设备具有较快的数据处理能力。

3.2监控数据收发器

监控数据的Socket收发器以数据结构体为基础,通过服务器端与手机终端的连接进行数据的传输处理,从而实现对实时数据的监控、认证以及传输等处理。智能电网实时数据主要是依靠监控传感器的监控性能、本身特点、电路的监控电力以及监控时间等因素来决定的。由于获取的智能电网监控数据量较大,且对数据的大小有明确规定,会对数据的监控、认证以及传输造成一定的困难。因此,本文设计以数据结构体的形式为基础,对监控的实时数据进行分类,利用数据本身类型进行分包和收发,再由监控服务器端以数据结构体的形式向用户终端发送实时数据,最后由用户终端在接收到实时数据后对其进行解析、组合、拆分、提取、计算及判断。监测平台利用监控数据的监控传感器采集实时数据类型,并通过监控服务器对用户终端传输实时数据,从而实现传输控制协议通信连接。用户终端接收到的实时数据以单链表形式存储在用户终端的缓冲区中。当系统更新数据获取到新的实时数据,并将其传输到用户终端时,用户终端的系统会将更新的数据自动覆盖以往的相关数据,从而减少数据收发器的存储空间占用,实现对智能电网的安全运维管理。

3.3硬件设计

针对本文监测系统当中的网络数据传输设备，本文选用PCMHJA2030型号综合复用数据传输设备作为系统硬件核心结构。该型号综合复用网络数据传输设备在运行过程中的功耗为155W，带宽为2Mbps，接口为E1类型，传输距离为40km，电源为220V。利用该型号网络数据传输设备可实现对网络运行过程中各类数据资源的有线和无线传输。根据数据传输之间的距离，可通过改变数据接口的方式或结合传输协议的方式实现对数据的就地和远程传输。考虑到网络环境当中数据量十分庞大，因此需要引入一种存储能力更强的服务器作为本文系统的数据库服务器基于这一需要，本文选用ThinkSystemSR658型号IBM服务器作为系统的数据库服务器。ThinkSystemSR658型号IBM服务器的技术指标包括：硬盘接口类型为SAS、标配硬盘容量超过5000GB、内部包含两块250GB15KRPM热插拔磁盘、内部配备12个小型SFF或8个SFF（可选）硬盘架数配置。该型号服务器采用2U双路机架式结构，适用于网络应用平台的搭建，可实现数据库搭建、虚拟化应用、文件存储等更多功能。在实际运行过程中，该型号服务器内部引入了ECC技术，可以确保本文异常监测系统在运行过程中上位机不会出现蓝屏死机现象，以此确保系统整体运行的稳定。

结束语

为及时发现电网运行中出现的故障和安全隐患，本文设计了基于人工智能的电网调控运行安全风险在线监控系统。本系统的实际应用使电网结构得以不断完善，监控质量不断提升，且运行效率较高，可更加全面、安全、可靠地监控电网调控运行安全风险。

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