电力移动作业终端逻辑信息自适应跟踪系统设计

王登峰，陈银江，张军喜，李夫海，李学斌，侯永宁

（1.国网宁夏电力有限公司，宁夏 银川 750001；2.北京中电普华信息技术有限公司，北京 100000）

在电力作业网络中，移动终端负责将逻辑信息参量由核心主机转运至下级电网设备之中，由于移动作业体系的执行具有较强的灵活性，所以在转运电网信息的过程中，不需电力主机、终端节点等应用设备元件的配合[1]。在硬件方面，电力移动作业终端包含输入部件、中央处理器、输出部件、存储器元件等多个应用结构，可以按照电力网络布局形式调节电量信号传输行为，从而使得网络主机对于电信号参量的敏感性感应能力得到保障；软件方面，电力移动作业终端的连接则必须借助多种不同的开放性应用平台。由于终端体系内电量信号的传输形式并不固定，所以整个电力作业网络始终具有较强的应用灵活性[2]。

对于电网主机而言，随着电信号累积量的增大，主机元件的实时处理速率会呈现出明显下降的变化趋势，在此情况下，电网主机很难对数据信息参量的传输行为进行约束，这也是导致电力作业跟踪执行指令可行性不断下降的主要原因[3]。传统分散控制系统在物联网框架的基础上，借助交互运行主机，记录电力作业的实时执行状态，再根据电网逻辑信息的量化输入与输出配比关系，制定控制执行指令[4]。然而该系统在提升电网逻辑信息处理速度方面的应用能力有限，并不能实现对电力作业的及时跟踪与处理。为解决上述问题，设计新型的电力移动作业终端逻辑信息自适应跟踪系统，并根据对比实验结果，分析该系统的实际应用能力。

1 自适应跟踪系统硬件设计

1.1 电力供应电路

电力供应电路是自适应跟踪系统中唯一的电量信号输出装置，可以接收电网高压输出端向外反馈的电力作业信息，并可以借助电阻元件，实现对传输电信号的变压处理，从而使其自身的电量水平能够适应多种不同的电力移动作业环境[5]。电力供应电路结构简图如图1 所示。完整的电力供应电路至少应包含两个电容设备（如图1 中的C1与C2）和两个调压结构（如图1 中的VT1 与VT2），在电阻R的作用下，电容设备、调压结构所能承载的电压水平越高，整个电力供应电路对于电力移动作业终端的驱动作用能力也就越强。

图1 电力供应电路结构简图

在电力供应电路中，MIC 设备负责对电力作业逻辑信息参量进行整合处理，并可以按照电阻R的连接阻值水平，分配电网主机输出的电量信号[6]。

1.2 作业终端平台

电网作业终端平台负责执行电信号审核、逻辑信息参量分辨、电量信号数据采集三项处理任务，可以在Scapy 芯片、QT 框架、GDA 电信号处理器等多个应用元件的支持下，制定与电力移动作业终端相关的自适应跟踪执行指令[7]。具体的电网作业终端平台组成结构如图2 所示。

图2 作业终端平台组成结构

Scapy 芯片、QT 框架作为一个完整的单元型附属模块，在电网作业终端平台中，负责对电信号参量进行审核处理[8]；电量信息数据库、GDA 电信号处理器则负责辨别电网逻辑信息参量，能够为电力移动作业终端提供大量的可参考信息；IEC 芯片负责采集电量信号数据，可以根据待处理逻辑信息参量的传输形式判断自适应跟踪执行指令的可行性价值。

1.3 逻辑信息处理模块

在电力移动作业终端逻辑信息自适应跟踪系统中，逻辑信息处理模块所属的连接等级相对较低，可以在接收电网作业终端平台输出的电信号参量的同时，更改已存储逻辑信息文件的排列形式，从而使得系统执行主机能够对这些信息参量进行及时调取与处理[9-10]。

逻辑信息处理模块的具体执行能力如下：

1）更改逻辑信息在电力移动作业终端的存储形式，避免待处理电量信号对已处理信息参量造成覆盖性影响；

2）闭合电力移动作业终端的外部负载接口，避免待处理逻辑信息参量出现外泄；

3）建立电力移动作业终端与系统跟踪处理主机之间的逻辑连接关系，为电网信息参量提供稳定的传输环境。

2 自适应跟踪系统软件设计

2.1 移动作业节点部署

由于电网逻辑信息的储量水平极大，所以电力移动作业节点的数量级水平也必须相对较大[11-12]。式（1）为移动作业节点定义表达式：

其中，a1,a2,…,an表示n个不同的电力移动作业节点定义参量，χ1,χ2,…,χn表示不同的电网信号标记系数，ΔD表示电力逻辑信息的单位累积量，s1,s2,…,sn表示不同的电力作用指标，k1,k2,…,kn表示不同的移动行为向量。

在式（1）的基础上，设f表示电力移动作业终端节点联结系数，g1、g2表示两个不相等的部署参量。电力移动作业节点部署表达式为：

为使电网自适应跟踪执行指令更符合实际应用需求，在求解移动作业节点部署表达式时，要求n个电力移动作业节点定义参量的取值结果不能完全相等。

2.2 跟踪指令执行流程

在已知电力移动作业节点部署条件的情况下，系统主机可以根据电网逻辑信息分离结果，对待执行指令文件进行提取，并可以遵循自适应判别原则，衡量当前所运行指令是否满足跟踪处理电信号参量的实际应用需求[13-14]。完整的跟踪指令执行流程如图3 所示。

图3 跟踪指令执行流程

对于电力移动作业终端逻辑信息的处理，要求系统主机所制定的跟踪执行指令文件必须满足自适应调试系数的求解表达式。

2.3 自适应调试系数

自适应调试系数也叫自适应感应系数，在电力移动作业终端中，该项指标参量的取值能够影响系统主机对于电力逻辑信息的处理能力[15]。在制定跟踪执行指令的过程中，自适应调试系数的取值结果越大，系统主机对于电力逻辑信息的处理能力也就越强，此时起始跟踪节点与目标跟踪节点之间的物理距离也就越大，主机元件对于待处理逻辑信息参量的容纳能力也就越强[16]。设e表示电力逻辑信息跟踪处置参量的初始赋值，表示电网逻辑信息参量在单位时间内的传输均值，λ表示自适应判别参量，表示一个随机选取的逻辑参量特征，γ表示初始调试权限，ϕ表示电力移动作业终端对于电网逻辑信息的容纳系数。联立上述物理量，可将自适应调试系数求解表达式定义为：

按照已知的参量指标计算结果，对各级硬件设备结构进行调试，从而完成电力移动作业终端逻辑信息自适应跟踪系统的设计与应用。

3 实例分析

3.1 实验准备

通过人工调试的方式，确保电力移动作业终端的运动稳定性，如图4 所示。分别利用实验组、对照组应用系统，对处于稳定状态的电力移动作业终端进行控制，记录在既定实验时间内（实验以60 min 作为既定实验时长）相关实验指标的数值变化情况，其中实验组采用新型电力移动作业终端逻辑信息自适应跟踪系统，对照组采用传统分散控制系统。为保证实验结果的公平性，除所采用处理系统类型不同外，实验组、对照组其他实验干扰条件始终保持一致。

图4 电力移动作业终端调试

表1所示为实验所选择实验元件的名称及型号。

表1 实验设备选型

实验分两部分进行，首先应用实验组系统对实验主机进行控制，记录实验组变量数据；然后应用对照组系统对实验主机进行控制，记录对照组变量数据；最后对比所得数据，总结实验数据的变化规律。

3.2 数据分析与总结

在电力信息输出总量不发生改变的情况下，电网主机对于逻辑信息的处理速度可以用来描述主机元件对于电力作业跟踪处理的及时性程度。一般情况下，电网主机对于逻辑信息的处理速度越快，主机元件对于电力作业的跟踪与处理也就越及时；反之，则表示跟踪处理指令的滞后性较强。

表2、表3 反映了实验组、对照组处理速度指标的数值变化情况。

表2 逻辑信息处理速率（第一次实验数值记录）

表3 逻辑信息处理速率（第二次实验数值记录）

分析表2、3 可知，实验组处理速度指标保持不断增大的数值变化状态，在第二次实验过程中，当实验时间等于60 min 时，实验组处理速度指标取得最大值8.96 Mb/s。对照组处理速度指标则保持先稳定、再持续增大的数值变化状态，在第一次实验过程中，当实验时间等于60 min 时，对照组处理速度指标取得最大值6.85 Mb/s，与实验组最大值相比，下降了2.11 Mb/s。

综合上述实验研究结果可知，设计的新型自适应跟踪系统能够大幅促进电网主机对于逻辑信息的处理速度，在实现电力作业的及时跟踪与处理方面具有较强的实用性能力。

4 结束语

与分散控制系统相比，新型自适应跟踪系统在电力供应电路的支持下，重新规划作业终端平台与逻辑信息处理模块之间的连接关系，根据移动作业节点部署原则，完善跟踪指令执行流程，从而实现对自适应调试系数的准确推导。实验结果表明，随着这种新型跟踪系统的应用，电力主机对于电网逻辑信息的处理速度极值接近9.0 Mb/s，能够促进主机元件对于电力作业的及时跟踪与处理，符合实际应用需求。