基于元数据的电网通信资源数据校核方法

张永强

摘  要：随着智能化技术的发展，智能电网已成为未来电力领域的重要发展方向，而通信技术在智能电网中也正发挥出越来越重要的作用，国内外许多国家都致力于探索和研究智能电网通信工程中的关键技术，以便为智能电网通信工程的发展进行更好地指导与规划。多层次校核内的信息层校核将XSD推荐标准作为元数据实施驱动，利用XSD校核引擎实现信息校核;模型层校核将元数据模型内同公共信息模型OWL描述的本体文件作为元数据，校核电网通信网络各系统资源信息内提取的RDF格式模型实例;数据层校核以元数据模型内拓扑规则元数据作为校核依据，校核电网各系统中常见的孤岛、内外环等拓扑结构问题。实验结果表明：所提方法能有效验证电网通信资源数据的一致性、有效性和完整性，且校核精度较高达95%以上。

关键词：元数据;电网通信;数据校核方法

1元数据的电网通信重要性

伴随信息化时代到来，电力系统生产、运作与管理与电力数据网之间存在较大关联性，电力数据网自简单数据传输载体变成各类信息系统使用的加载平台。电网通信元数据非常庞大，将全部资源放置同一个数据库里是不可实现的，所以人们将外界资源设成电网通信元数据库系统外延，研究出虚拟数据库技术，虚拟数据库（VirtualDatabasre，VDB）可对海量、各式各样元数据源完成透明访问，把全部Intemet数据变成一种单独、规范的数据库。智能电网通信系统技术属于目前电力企业开展经营活动时常用的一项技术，应用效果非常好且价值高，需要供电局在后期的经营发展中广泛应用该技术。智能电网通信系统技术内容主要包括：首先无线网技术，此项技术在应用过程中可以对部分地方无法有效应用光纤技术的缺陷进行有效地解决，从而借助无线网技术，促使诸多偏远山区也可以正常用电，人们可以享受到优质的通信服务。以此使用标准SQL语言，便能够将虚拟数据库里各种类型数据源运行同样的通信功能。本文设计一种基于虚拟数据库的电网通信元数据模型，以期高效管理、调用电网通信元数据。

2元数据的电网通信资源数据校核方法

2.1电网通信资源数据捕获

利用网络捕包得到电网通信资源数据过程中主要采用FPGA，其利用逻辑单元阵列概念，内部包含可配置逻辑模块、输入输出模块与内部连线三个主要部分，各逻辑并行执行同时处理不同任务。获取电网通信资源数据时，FPGA定制数字电路，可开启所有过滤与触发作用的全线速率，在此条件下不间断捕获8个Gbit/s链接或4个10Gbit/s链接，可确保捕获的电网通信资源数据不出现遗漏现象。捕获电网通信资源数据后，将数据传输至磁盘列阵内实施存储，便于后期数据校核。电网通信资源数据实时校核过程中，可随时提取网络捕包得到电网通信资源数，形成实时校核图、统计数据图表以及报警等。

2.2模型层校核

以信息模型角度出发的校核即为模型层校核，其主要目的是校核交互信息模型语法格式的兼容性和语义是否相同。模型层校核工具以本体理论为基础，将元数据模型内同公共信息模型OWL（WebOntologyLanguage，网络本体语言）描述的本体文件作为元数据，校核电网通信网络各系统资源信息内提取的RDF格式模型实例。以校核RDF语法格式为基础，利用JEXA推理机校核RDF格式文档内不同元素的三元组，确定其同OWL描述语义有所差异处。

2.3交互式智能电网通信数据校核方法

本文所设计的交互式智能电网通信分为四个阶段：电流波形采样、电力特征值转换、动态电力特征值间隔选取和电气设备负载识别。当电气设备接入智能电表后，电表会将其测量的原始电力数据上传到物联网。IoT網关将原始数据转换成17个电力特征值，然后上传到云服务器并与存储的数据进行比较。云服务器将评估电子设备类别的潜在候选项，并从网关获取该设备的有用电力特征值。网关和云服务器之间的交互通信重复进行直到存储一定程度的设备识别率。为了准确捕捉瞬态电流波形并避免不同的电源频率，根据电压提取波形，所提取的电流信息是单个交流正弦波的值。

3电网通信架构

3.1虚拟数据库技术

虚拟数据库技术是随着科技进步诞生的数据集成技术，虚拟数据库技术是数据库技术与计算机网络共同应用而形成的新型技术。虚拟数据库技术的总体架构。虚拟数据库技术保存数据方式与数据仓库法较为相同，仍将数据保存于不同的异构数据源中，但体系结构与数据仓库法并不相同，虚拟数据库技术由不同的输出模式共同组成全局系统，而输出模式通过各参与库提供，虚拟数据库技术收集各输出模式的数据源，并将数据源结构化最终融合，获取全局模式，利用最终获取的全局模式通过关系型数据库界面呈现至应用程序开发者。虚拟数据库技术中仅存在不同模式，通过不同模式最终获取的全局模式存储后发送至各参与库的映射中，电力通信系统通过各个映射存储与获取不同参与库中的数据，通过结构化查询语言实现，各模块提交的结构化查询语言需要通过全局模式解析后转化至不同数据源的查询语句片段，最终发送至数据源实现数据查询，将查询后的数据融合后发送至使用者，使用者可获取与单个数据源无关的所需数据。

3.2业务数据融合技术

电网通信业务数据融合技术主要是采用虚拟数据库技术将电力通信系统中三个模块的数据和文件服务器中数据有效融合。虚拟数据库实际意义是各模块数据的物理存储层面仍存在同构不同质的各模块中，但虚拟层面为统一整体，采用虚拟数据技术的电网通信业务数据融合技术的体系结构;当电力通信系统中需要抽取数据时，数据请求信号通过虚拟系统控制器发出;数据请求信号发送至数据请求抽取模块后，抽取数据虚拟系统元数据集合中的数据请求后，数据分发路由模块接收抽取结果后通过解析获取有效路由分发路径。

3.3配电

供电局进行日常经营期间的配电工作时，需要对智能电网通信系统技术涉及的内容多进行研究分析，之后结合工作开展的需要，做好智能配电网通信系统构建工作，确保电网供配电工作取得理想的结果。具体在配电工作当中进行智能电网通信系统技术应用时，可以采用下列技术进行应用，即电力线载波技术，该技术在应用过程中需要进行电力线缆的架设施工。

结束语

随着电网规模的扩大，电网通信资源越来越复杂，对其的管理也越来越困难，导致电网通信资源数据内出现越来越多的问题，影响电网通信质量。目前较为成熟电网通信元数据共享模型存在3类：联邦数据库、中间件技术、数据仓库。本文使用基于数据仓库的电网通信元数据集成形式，建立基于虚拟数据库的电网通信元数据模型。并制定模型运作机制，其中包含了基于HDFS的元数据管理准则、基于“发布-订阅”的电网通信元数据分发方案、基于HBase的电网通信元数据共享运作方案以及虚拟数据库构建方案。基于此，提出了基于元数据的电网通信资源数据校核方法，构建多层次的交互模型校核工具，从信息层、模型层和数据层三个层面对电网通信资源数据进行校核。将本方法应用在我国某市的电网中，结果验证了本方法的可行性。

参考文献

[1] 李向荣，李帅，王国辉，等.基于有限元数据交会的部件电网通信评估方法研究[J].北京理工大学学报，2017（4）：430-431.