文摘

现有的电网使用SMS (SMSAS)报警系统是复杂的和存在一些问题,如数据传输的延迟高,可靠性低,和糟糕的经济。为解决这些问题,本文提出一种WeChat-based系统虚拟私有云环境下实现实时监测和报警的电网运行状态(wma)。wma,微信迷你程序采用(买理财产品买),它使用Https协议专用的数据通道,设置在买理财产品买和web API来加密数据内容,以确保数据的完整性。结合虚拟私有云技术,硬件资源虚拟化,和拟议的系统灾难恢复能力强,大大提高了系统的灵活性和可靠性。与SMSAS相比,我们的模拟表明,时间从发送到接收提议中的信息系统从4.9秒减少到172毫秒,延迟降低了28次。相反,提出系统的可靠性高达99.9971%,年度失败时间是15.24分钟,这是380倍SMSAS低于96.51小时。该系统已经在广西Lipu电力系统中实现,中国。一年以上稳定运行表明,该系统的安全、可靠、灵活、方便的为未来的应用程序和一个光明的前景。

1。介绍

目前,智能电网已成为电力行业的未来发展方向1]。作为智能电网的重要组成部分,电网报警系统(pga)用作建议系统运营商有关问题的操作条件(2]。此外,运营商运行控制过程可以利用所提供的信息作出纠正措施(3]。然而,随着越来越多的电网中的信息和移动技术的不断普及4),操作和监视的电网发展走向信息化5]。现有的pga挑战应对日益复杂的电网的实时传输和可靠性。鉴于上述问题,相关学者进行了一系列的研究。

在[6),模糊匹配方法,单事件推理和multievent推理方法用于推理和判断报警信息。在[7),诱导的时态推理算法用于快速识别和分类的报警信息,如打破警报,异常警报,和失踪的警报,取得了良好的效果。基于时间约束网络,一个新的分析模型对报警处理时间信息被考虑在8]。分析模块的功能就是找出事件导致警报和报告估计当这些事件发生时和识别异常或缺失的警报。在[9),开发一个在线智能alarm-processing系统不仅可以确定故障或扰动导致还缺失或假警报以及假警报的原因。在[10,11),具体的报警系统采用风力涡轮机和特高压直流输电。在[12,13),一个严格的异常检测方案和方法设计提出报警死区宽度。然而,系统和方法提出了在上面的引用都是运行在本地服务器上,受地理因素和硬件和软件架构,因此这些系统和方法很难适应未来智能电网的发展需求。除此之外,大多数的无线通信应用的电网基于短信服务(SMS (14])传输协议。例如,作者在15)建立了一个系统来获取远程电信号等配电变压器的电压、电流、功率,温度和监控节点通过短信发送这些值。系统提供了一个坚实的基础对于负荷预测和故障修复,但也有不可避免的断断续续的延迟。在[16),同时充电的问题,大量的插件电动汽车(17)将导致电网超载在一天的特定时间。短信是用来实现电网的智能控制插件电动汽车充电时,经济实用。然而,短消息传递进行力所能及,和服务质量(QoS (18,19)协议。当网络超载或阻塞时,网络不能有效地操作。换句话说,它不能保证需要多长时间到达收件人的消息,并不能确保消息是否已经成功地交付(20.]。总之,传统pga在本地服务器上运行有一定的局限性。SMSAS使用SMS短生命周期。pga的移动应用迫切需要一种新的解决方案,和买理财产品买了一个历史性的时刻。买理财产品买属于微信的生态系统。微信是中国最重要的社交软件,类似于Facebook在美国。2018年第四季度,微信覆盖超过94%的智能手机在中国,每月1098 .8万活跃用户,包括200多个国家以及超过20种语言(21]。微信在中国有很大的影响。

近年来,在电力系统领域,云计算技术的应用研究也在进行中。将智能电网集成到云计算有着光明的应用前景[22]。的作者(23- - - - - -25)提出了三个相应的基于云计算技术的解决方案来解决智能电网的严峻挑战大数据处理和取得优秀的成果。杨et al。26)提出了一种虚拟私有云的电力调度自动化系统(VPC-PDAS)和把它放到操作在实际的电力系统。结果表明,该系统是安全的,可靠和经济。马等。27]提到ISO新英格兰(ISO-NE)启动一个试点项目,探索云计算的可行性和实现电力系统的仿真。研究表明,云计算可以满足各种计算在电力系统规划需要在一个高度可靠、灵活、方便的方式在不影响网络安全和数据隐私。

因此,本文提出一种WeChat-based系统电网运行的实时监控和报警状态的虚拟私有云环境下基于实时功率数据和移动技术和云计算技术结合起来。

有三重的贡献:(1)提出了一种新的架构的pga基于微信和云计算技术,可以弥补这些缺点现有的pga基于SMS:数据传输的延迟高、可靠性低、经济。(2)数据传输的延迟,提出了系统的可靠性和SMSAS详细计算和分析。结果表明,一年一度的故障提出系统的时间是15.24分钟,大约380倍SMSAS低于96.51小时。并提出了系统的数据传输的延迟是172毫秒,28倍SMSAS低于4.9秒。(3)据我们所知,这是第一篇论文运用微信电力系统最先进的社交媒体平台。本文提供了一个实用和有效的解决方案为移动应用程序的复杂系统。和该系统已经应用于实际的工业和操作有很大的效果。

本文的其余部分组织如下:部分2描述了买理财产品买的优点。节3新架构的电网报警系统提出了基于微信和云计算技术,包括建筑设计和建筑的内容。部分4计算和分析现有和拟议的系统的性能。部分5描述了实现和详细提出系统的优势和应用在实际的电力系统。最后,部分6本文总结道。

2。微信迷你项目的优越性

目前,应用类型可分为网络应用,混合应用程序和本地应用。本机应用程序具有完整功能和最好的用户体验28]。不同于本地应用,买理财产品买一个新的轻量级应用程序开发模式,它使用JavaScript来实现逻辑函数和WXML wxs,共同执行表示层功能。可以使用买理财产品买不安装使用定义的组件本身。和买理财产品买很小的内存。每个买理财产品买不超过1 MB,但它有一个用户体验的竞争对手甚至超过本地应用。表1给买理财产品买的比较和本地应用。

因此,买理财产品买的优点可以总结如下:(1)具有成本效益的开发和维护:买理财产品买有一个很短的开发周期,减少开发人力投资,不需要下载和安装,和更短的营销道路。买理财产品买的成本低于本地应用。相反,版本更新不需要下载并安装。开发人员提交新版本后批准,微信公众平台版本云推可以实现。用户可以通过重载买理财产品买完整的版本更新。(2)跨平台:本机应用程序需要开发适应不同操作系统的多个版本。相比之下,买理财产品买只能适应各种操作系统通过开发一个版本在微信平台上,因为买理财产品买可以编译相应的可运行组件相关平台的利用本身定义的组件。(3)占用更少的内存:买理财产品买不需要安装和与微信共享内存。占用的内存空间被忽视,这大大压缩内存,释放手机空间,提高了手机的性能。(4)保护用户隐私:本地应用涉及很多窥探用户隐私的行为,比如让用户短信记录、通话记录、通讯录列表。相比之下,买理财产品买没有监视用户隐私的行为,保证个人信息的安全,因为买理财产品买微信平台上运行,由微信限制和监管。

总之,买理财产品买优于本地应用,具有无可比拟的优势超过其他应用程序类型的性能和安全性。本文使用买理财产品买作为客户端可以解决传统的报警系统所面临的一系列问题,实现移动应用程序。

3所示。的wma的内容

传统的报警系统的问题而言,WeChat-based系统电网运行的实时监控和报警状态提出了本文和应用于一个实际的电力系统。提出系统的框架如图1。

如图1,该系统体系结构分为三个部分:调度VPC,报警买理财产品买,网络通信机制。

3.1。调度VPC

VPC是一个安全、灵活、高性能的基于云计算的专用网络。用户可以快速构建一个孤立的私人网络环境在云上通过VPC满足高安全性的要求。和VPC有三个显著特点:(我)网络虚拟化:VPC可以构建虚拟网络的基础上,基于叠加技术的物理网络。(2)VPC之间完全的隔离:VXLAN协议是用来隔离每个VPC网络。和双层逻辑隔离vpc可以保证,并不能直接进行沟通。(3)可定制的网络环境:VPC可以定制的IP地址范围,网段,网关路由表,计划和管理网络的需求。

鉴于VPC的优点,与应用服务器部署调度VPC wma和VPC-based电力调度自动化系统(VPC-PDAS)提出了文献[26]。wma继承VPC-PDAS的安全并能满足电网的安全保护需求。的wma来自VPC-PDAS的报警数据。VPC-PDAS和报警买理财产品买客户端连接通过专用数据接口的web API的wma处理和转发相关的报警数据。图2显示了web API之间的数据交互,VPC-PDAS,报警买理财产品买客户端。

如图2在web API,主体是Http控制器,控制器执行实时数据交互VPC-PDAS和过滤器和分类从VPC-PDAS获得报警信息。当闹钟买理财产品买客户端发起一个请求数据控制器的Get方法Http请求方法,控制器返回的JSON (29日类型的报警数据。

3.2。报警买理财产品买客户

采用设计闹钟买理财产品买客户端,米娜买理财产品买的技术架构,和买理财产品买的功能是由模块和实现层。

3.2.1之上。闹钟买理财产品买的技术架构

米娜继承自MVVM [30.)(model-view-viewmodel)和低耦合的优点,可重用性,独立开发,页面可测试性。如图3米娜是分为三个部分:视图层,应用服务层,和原生层。(我)视图层:WXML和wxs视图层的开发语言。前者建立页面的基本视图结构,而后者控制页面的演讲风格。买理财产品买的所有功能页面呈现给用户可以实现在这一层,如用户登录页面和报警信息显示页面。(2)应用服务层:这是米娜的服务中心。使用JavaScript,呈现的页面、页面交互,及相关数据处理实现通过加载和运行异步线程分别基于微信。(3)原生层:它包含微信功能,文件存储,网络请求,等基本功能组件,并提供数据管理、网络通信,路由应用程序生命周期管理和页面。JSBridge的原生层负责之间的连接视图层和应用服务层。应用服务层通知数据的视图层和触发器更改页面更新;视图层通知触发的事件为业务处理应用程序服务层。

3.2.2。买理财产品买功能模块化的警报

闹钟买理财产品买基于米娜架构分为四个模块,包括买理财产品买UI,网络请求模块,业务模块和数据处理模块。此外,报警买理财产品买也有全球异常处理和权限控制。报警的功能模块化买理财产品买图所示4。(我)买理财产品买UI: WXML wxs,并适当地使用JavaScript和图标来实现页面的基本结构。(2)网络请求模块:买理财产品买的web API和各种接口是用来初始化数据请求利用wx。微信的请求组件。(3)业务模块:负责显示和报警买理财产品买的管理页面,包括用户管理、信息识别,计时器,信息循环滚动显示,彩色显示器的信息,和其他业务功能。(iv)数据处理模块:负责所有警报买理财产品买的基本数据处理,如功率损耗计算、信息分解和组合,本地数据阅读和写作,和自定义函数。(v)异常处理:这提供了业务异常处理模块和数据模块、控制和处理非法输入程序中防止发生未知错误,并使报警买理财产品买的运行更稳定。(vi)权限控制:这提供了更细粒度的权限控制网络请求模块,业务模块和数据处理模块。用户只允许访问授权资源,确保信息的安全。

3.2.3。的wma的通信机制

的wma如图的通信机制5。

如图5闹钟买理财产品买之外,wma的沟通分为两个部分:(1)当闹钟买理财产品买开始第一次初始化请求需要CDN(启动31日(内容分发网络),CDN会返回相应的程序包来完成资源的下载。(2)闹钟买理财产品买与调度通信通过SSLVPN VPC [32)通道。SSLVPN,闹钟买理财产品买启动一个网络数据请求调度VPC的天气。请求组件和web API返回的JSON数据分组后捕捉网络请求。

在报警买理财产品买,JSBridge用于从应用服务层通信视图层的单向数据绑定,从视图层和应用服务层以事件的形式绑定。

4所示。的wma和SMSAS之间的性能比较

4.1。延迟比较

以下4.4.1。最低短信传输延迟的理论价值

短信传播通过专用控制信道(DCCH),这是一个点对点的双向控制通道,包括独立的专用控制信道(SDCCH),控制相关的快速通道(FACCH)和相关的控制通道缓慢(囊)。短信是SDCCH交付或囊;囊时使用信道忙,和SDCCH信道空闲时使用。手机用户的空闲模式对于大多数一天的使用时间,数据的传输延迟和空闲模式低于在繁忙的模式。比较更具代表性,空闲模式的传输延迟进行了分析。SDCCH结构在空闲模式可以分为两种类型,包括SDCCH / 8和SDCCH / 433),如图6,在那里DSDCCH,一个囊,B广播控制信道(BCCH),C小区广播频道(CBCH),N是空的,ABCD四个促发脉冲,和一个吗N意味着一个窄脉冲是空的。

短消息的最大字节容量是140个字节。在传输期间,它终于变成了251字节后层封装。51 SDCCH框架包含了两个重复的帧,即51时分多址(TDMA)框架,和一个TDMA帧持续时间是4.615毫秒。SDCCH可以携带多达23上信息的字节数,所以251/23 = 11 SDCCH帧需要从上层251字节的数据单位。

如图6(一)SDCCH分为八子信道,SDCCH0-SDCCH7,重复周期的通道是51帧,因此最短的时间内发送251字节SDCCH / 8结构

如图6 (b)SDCCH分为四子信道,SDCCH0-SDCCH4,重复周期的通道是102帧,因此最短的时间内发送251字节SDCCH / 8结构

总之,14-byte短消息至少需要2.6或5.178年代交付通过SDCCH SDCCH的拥塞率和短消息队列等待时间的短消息服务中心(SMSC)被忽略。

4.1.2。实际测量的传输延迟

提出之间做个比较系统和SMSAS公平,本文使用网络短信进行测试。数据源的web短信是一样的,的wma, VPC-PDAS。短信接收模块和买理财产品买电脑客户端安装在相同的本地计算机连接到手机无线接收报警信息传播从云端计算机和记录报警信息时发送和接收的时间。测量的延迟的区别是两倍以上。

测试时间从9点到放送,并生成警报消息,每9分钟共有100,10点到下午两点,20:00的高峰时间是23点传输网络。的总时间为每个消息传输到检测到移动终端。测试完成连续30天。特定的时间分布数据所示7和8。

图7显示100年一天,测试的时间分布和图8显示了3000年的时间分布测试连续30天。两的时间分布的比例很小,表明测试是合理的和测试数据。SMSAS的实际测试数据之间的详细比较和wma和手机短信传播的理论价值图所示9。

如图9,的wma的实际测试延迟远小于实际测试延迟和理论SMSAS延迟。wma的平均延迟时间是172 ms。而SMSAS 4.9年代的平均延迟,平均延迟降低至少28倍。

4.2。可靠性比较

当SMSAS发送报警信息,报警信息需要发送到SMSC排队,最后通过网络发送给指定的用户。和wma直接发送到网络发起请求的用户通过网络没有任何中间过程。为了方便,简化网络结构SMSAS和wma如图10。

本文利用全状态枚举法来分析网络结构的可靠性。以SMSAS为例。SMSAS有五个实际节点的网络结构和一个虚拟节点。这些节点之间的关系可以由以下关系矩阵表示: 其中“0”表示两个节点之间没有频道和“1”意味着两个节点之间的通信是可能的。

当传输信息从SMSAS移动终端节点(从节点1到6),有三种情况下的信息传输失败:节点1岛,形成一个信息节点6形成一个信息岛,岛和节点1和6形成一个信息,和矩阵对应的关系方程,分别为: 在哪里可以“0”或“1。“假设类型的信息群岛之间的节点,对应的概率是( )。假设一个单通道的可靠性和节点和 ,分别。网络结构的可靠性SMSAS和wma可以表示为

SMSAS网络结构 ,根据矩阵(4)- (6), , ,和估计是

同样,的wma网络结构, , , ,和估计是

4.2.1。准备的计算

所有的无向网络中链接都可以转化为两个平行和reverse-directed链接,和两个链接也可以认为是独立变量,如图11。

如图11,一个通道的可靠性可以通过分别计算的可靠性的上行和下行通道。计算上行和下行的可靠性,本文采用路径损耗模型开发的IEEE802.16工作组(34]。IEEE802.16工作组将路径损耗模型划分为三类:A、B和C,根据不同的地理环境。具体模型如下: 在哪里是两个节点之间的实际距离; ; 在米波长;和 , ,和特征如下。

的路径损耗指数是一个高斯随机变量在宏单元的人口在每个地形类别。它可以写成 在哪里基站天线高度的米。的值一个,b,c如表所示2。

与副载波频率相关的数据吗 。和的值是

是与接收天线相关的数据。和的值是 或 在哪里在米接收天线高度。IEEE802.16路径损耗模型的仿真曲线如图12。

除了路径损耗模型的时态特征通道也受到水稻分布。水稻分布的概率密度函数 在哪里是信号的峰值振幅,是多路径振幅,是零级贝塞尔函数。和水稻分布的累积分布函数定义如下: 在哪里是Marcum问功能和是信号的因素,可以计算(35] 在哪里 ; ;当 , ; 是季节性因素;是高度的因素;和波束宽度的因素,因素定义如下:

路径计算稀释的损失率水稻分布的矩生成函数: 在哪里是干扰因素, (signal-to-interference-plus-noise比 ),和保护的吗 。

上行和下行的失败率可以通过各自的和从以下方程:

两个节点之间的链路失效率

总之,

假设节点1和节点2之间的距离的wma网络体系结构是500米。的干扰来源节点1是1200从节点1和节点2的干扰来源1000远离节点2。根据方程(13)- (27), 。

4.2.2。的计算

的计算可以相当于主站系统的可靠性的计算SMSAS和wma。和主站系统的可靠性SMSAS和wma可以分析的全概率公式。

现有SMSAS由前端机,SCADA服务器和GSM调制解调器。前端机和SCADA服务器属于传统的pda的主站系统,并且每个包含两个平行机实现冗余,保证系统的可靠性。GSM调制解调器的作用是队列报警消息,然后将它们发送到指定用户序列通过短信。SMSAS的可靠性框图如图13。

拟议的wma由弹性计算服务(ECS)关系数据库服务(RDS)和web API系列。ECS和RDS计算机集群机制,可灵活地根据系统需求扩大。的前提下的并联米服务器,他们可以承受的异常情况服务器。两者的结合构成VPC-PDAS主站系统。web API ECS上运行。它可以自动扩展实例和ECS与RDS ECS。因此,web API和VPC-PDAS主站系统可以相当于一系列关系。的wma的可靠性框图如图14。

主站系统的可靠性可以代表的可用性系统的(36,37]: 的,平均无故障时间平均故障间隔时间,MTTR平均修复时间,失败率,是修复率。和可以估计(每年8760个小时)

系统有两个不同部分的系列,故障率和修复率可以表示为

的系统,( )部件串联等效变换后,故障率和修复率可以估计

的系统,并行连接相同的部件,故障率和修复率可以估计

根据性能测试服务(PTS) (38和应用程序实时监控服务(武器)39阿里巴巴云计算有限公司提供的)测试有限公司(https://www.alibabacloud.com),相关的前端机的可靠性参数,SCADA服务器,RDS, ECS, web API和GSM调制解调器如表所示3。

数据显示13和14、表3和方程(29日)- (36),让米= 2,的wma的故障率和修复率和SMSAS可以计算如下:

的wma和SMSAS可以用上述计算结果为方程(28):

最后,SMSAS的可靠性和可获得的wma根据方程(7)- (12), , ,和 :

每年在8760小时的前提下,一年一度的wma和SMSAS故障时间

wma可靠性高达99.9971%,年度失败时间是15.24分钟,这是380倍SMSAS低于96.51小时。

总之,wma优于SMSAS,两者之间的性能差异表所示4。

5。的wma的实现和运行效果

在中国提出系统运行在阿里云。ECS配置Windows Server 2016 R2标准,基于16 gb罗,和RDS配置是Microsoft SQL Server 2008 R2,基于8 gb罗,100 gb的存储空间。的wma的实现包括两个部分:web API和警报买理财产品买。具体实施方法如下。

5.1。Web API的实现

web API的实现包含以下步骤:步骤1:使用Visual Studio 2017 ASP。NET based on C#, the Http controller is created to realize the function of alarm data processing.步骤2:SSL数字证书颁发的国际数字证书颁发机构(CA)调度VPC部署。步骤3:使用Internet信息服务(IIS)发布的web API在网络上,网络的数据传输方法API是作为Https协议实现。步骤4:Https-based web API URL被绑定到微信的服务器域名控制背景,和SSLVPN远程安全访问通道建立web API和移动设备。第五步:运行web API的ECS绑定到服务器负载均衡器(SLB),交通分配给多个ECS实例,应用程序的外部服务功能系统扩展,提高应用系统的可用性。

5.2。报警买理财产品买的实现

用微信的web开发人员工具版本1.02,报警买理财产品买的实现包括以下步骤:步骤1:申请微信官方网站的独特的标识和识别APPID腾讯和绑定这APPID买理财产品买项目。步骤2:确定警报买理财产品买的技术架构,详细的节3。步骤3:模块化的功能报警买理财产品买,详细的部分3。步骤4:结合WXML + wxs + JavaScript,编写代码,实现每个模块的功能。步骤5:程序编译后,扫描的快速响应代码预览手机以确保它可以正常运行在移动终端上。第六步:功能测试完成后没有任何错误,提交闹钟买理财产品买腾讯审核和发布。通过评审后,报警买理财产品买可用于常规搜索。

5.3。的wma的手术效果

wma页面有两个功能:用户登录页面和报警。

5.3.1。用户登录页面

确保电网的安全数据,用户登录功能了,如图15。

用户登录页面具有以下特点:输入用户名和密码后,点击登录,页面启动一个网络请求查询验证web API。在数据传输的过程中,输入密码隐藏在后台和由MD5加密模式,确保用户密码的安全。如果web API返回的数据显示,用户名和密码都是正确的,用户名和密码存储在手机的饼干,这避免了这个问题,用户需要输入个人用户信息很多次,提示用户输入正确跳转到下一个功能页面。

上述特点的具体效果如图16。

5.3.2。报警页面

报警页面是不允许执行,直到用户登录页面验证成功。一开始,警报页面将启动一个查询请求最新的报警信息通过SSLVPN web API。收到请求后,web API与RDS交互通过ECS并返回原来的报警数据报警买理财产品买。警报页面将分裂和合并这些原始数据和绑定的前端页面。最后,将显示在实时的报警信息。

的wma可以实现跨平台的操作,如图17和18分别显示的操作影响的wma运行在苹果IOS和谷歌Android系统。

如数据所示17和18报警信息具有以下特点:检查报警信息来自电网中重要的断路器。这些断路器的故障将导致一定的经济损失当地电网。报警信息标注准确时间序列,第二层次是准确的。调度员可以知道故障发生时的具体时间,并采取相应的措施。报警信息通过颜色区分断路器的状态。脱扣是红色,最后是绿色的。它避免了调度员误读警报信息,给电网带来不必要的损失。警报信息分为时间尺度。当天警报信息的边框颜色是蓝色的,其余的时间的边框颜色是灰色,这提高了调度员的工作效率。报警信息包括每日电力恢复和功率损耗。在此基础上,调度员不仅可以知道带来的经济损失和福利断路器跳闸和关闭乍一看还判断断路器故障的影响程度在电网和选择最深的影响程度的故障修复。

6。结论

摘要WeChat-based系统电网运行的实时监控和报警状态的虚拟私有云环境下。首先,系统的模型组件(如买理财产品买,SSLVPN, VPC构造。然后,wma的延迟和SMSAS压力测试的测试通过。此外,全状态枚举法和改进的路径损耗模型是用来计算的wma的可靠性。和结果表明,该系统是特别优秀的不仅的延迟也在可靠性方面。该系统满足电力系统的安全保护要求在网络数据传输的安全性和可靠性,实现广西Lipu电力系统,中国。一年以上稳定运行表明,该系统的安全、可靠、灵活、方便的为未来的应用程序和一个光明的前景。

数据可用性

使用的数据来支持本研究的发现可以从相应的作者。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。