大数据驱动下的变电站二次设备状态监测系统研究
这是一篇关于变电站二次设备,大数据,深度学习,状态监测,故障定位的论文, 主要内容为随着变电站继电保护技术的日益成熟,变电站二次系统中连接各级设备的大量电缆被通信光纤链路所取代,数字信号代替传统模拟信号,实现了变电站二次系统的信息一体化。变电站二次系统状态监测数据呈现出数据规模大、结构多变、类型多元化等特点。早期变电站二次系统运维检修手段依靠人工对报文解析的告警信号进行故障判断,因此难以形成高效、精确的状态监测与故障定位决策。为了解决变电站二次监测大数据中特征量难提取、故障源难定位,故障排查时间较长等问题,本论文在国网四川电力科学院“变电站继电保护自动测试技术研究”项目支持下,对该课题展开研究学习。首先提出对变电站二次设备告警信号进行分类,在大量实际运维经验及国家电网技术规范约束条件基础上、分析梳理了变电站二次系统告警信息与故障输出类型之间的映射关系,目的在于运维人员能更清晰认识告警信号与故障模式之间的逻辑关系,更好地了解变电站二次系统整体架构,提高故障测试定位效率;其次,针对变电站二次系统中光纤通信链路故障告警的报警机制,提出一种基于图论的光纤链路通信故障定位系统算法,实现变电站二次系统中光纤通信链路的模块优化,减少核心算法输入与数据加载平台负荷,提高变电站二次状态监测及故障定位系统的效率;最后,针对难以直接溯源的复合型告警信息提出了一种在大数据技术驱动下,基于深度学习理论的变电站二次设备状态监测及故障定位算法。以RNN(Recurrent Neural Network RNN)循环神经网络模型作为深度学习分类器模型来进行数据特征的自动提取、分类、预测等,根据反向传播的误差不断优化网络参数。本算法能够在多故障类型上达到90.4%的综合故障定位准确率,相比于以往变电站二次设备依靠人工检修的低效率检修模式,极大的提高了变电站二次设备状态监测系统的运维效率。通过四川彝乡首座集成式变电站的后台监测数据的样本数据证明了RNN循环神经网络算法在变电站二次设备状态监测及故障定位系统中能够实现对故障类型做出准确的预测,验证了本文设计方法的有效性和可行性。
基于过程挖掘的服务运行正确性验证技术研究
这是一篇关于过程挖掘,一致性分析,运行监控,微服务架构,故障定位的论文, 主要内容为随着互联网的高速发展,互联网应用的业务需求不断变化和更新,单一应用逐渐显露瓶颈,微服务架构的优势开始展现。微服务架构系统由诸多子服务构成,有着低耦合、开发环境独立、部署环境独立、扩展性高等优点,各个服务执行的正确性决定了系统能否有效地响应请求和产生价值。随着业务的扩展,大型微服务架构系统往往能拆分出上千个子服务,必然会产生复杂的链路调用,链路梳理工作非常困难。服务具有长期在线运行、频繁变更演化和动态复杂交互等特点,给服务运行过程的实时运行监控、及时验证和故障定位带来了困难,增加了服务运行正确性验证的复杂性。本文主要对当前微服务架构存在的问题进行分析,提出了一种基于过程挖掘的服务运行正确性验证技术。本文的主要工作如下:(1)针对微服务系统的运行正确性验证问题,提出了一种基于过程挖掘的验证方法,主要包括服务运行过程发现、服务运行故障定位和服务运行正确性验证等活动,能够在线监测微服务系统运行的情况,在执行过程中出现的调用失败和调用乱序两类常见故障进行定位,并进行利用一致性分析技术来验证服务运行的正确性,获得服务效率、服务安全和服务简洁三方面的量化结果。(2)基于本文的服务运行正确性验证方法设计和实现了服务运行正确性验证系统SCV(Service correctness verification system),能够支持服务的日志管理、模型挖掘、故障定位和指标计算等功能。(3)针对本文故障定位和正确性验证的方法和工具,利用8个开源微服务项目作为检测目标,应用SCV系统进行故障定位和正确性验证,检验故障定位能力和验证结果准确性,并分析不同日志情况对系统性能的影响。实验结果表明,本文的故障定位技术能定位到85%以上的故障,并在较大规模的执行过程上也具有实用的性能指标;正确性验证结果能够正确反映服务系统的状态,服务安全指标、服务效率指标和服务简洁指标的相对高低,能够有效用于判断不同服务运行过程之间的故障程度、执行效率和冗余情况的相对严重性。
电力电缆故障定位监测系统的设计与实现
这是一篇关于电力电缆,故障定位,故障监测,Java Web技术的论文, 主要内容为由于电力电缆在电力系统中的重要性,电力企业均投入了大量的人力物力进行电缆故障的巡检及处置。但是随着电力系统的不断扩大,人工巡检工作模式无法很好应对电力电缆地域布局范围广、运行可靠性标准高的要求。所以,电力企业需要通过信息技术等研发和部署能够进行远程自动化的故障定位监测的工具或系统。本文对某公司的电力电缆故障定位监测系统进行了详细设计与实现,采用合理可靠的监测装置进行现场部署,并利用Java Web技术对系统的软件服务进行设计和开发,达到了公司的预期目标。在具体研究工作中,首先对系统的相关技术及电气原理进行了简要介绍。其次,对系统的业务背景及总体目标进行考察,提出系统的硬件需求、数据通信需求、Web服务需求及性能需求。第三,基于系统的需求分析,对系统进行概要设计,从总体角度设计系统的网络拓扑架构和软件功能模型,考察系统的数据库技术方案。第四,按照系统的硬件、数据通信及软件功能划分,对系统的硬件拓扑结构进行设计,明确硬件选型及接线方式;对系统的数据通信功能进行详细设计,包括现场的数据上报功能及Web服务器的后台数据接收功能;对系统的Web服务功能进行设计,将其划分为基础信息管理、历史数据管理、实时监测管理3个模块,设计对应的类结构、功能时序流程等,并对其进行编码实现。最后,对系统进行测试分析,包括硬件测试、数据通信测试、Web服务测试及性能测试,验证系统的开发成果。系统的应用效果达到了公司的预期目标,能够通过软硬件结合的方式实现电力电缆的故障远程实时监测与报警,从而提高公司的电缆运维管理效率与质量。对于其他电力企业而言,系统的技术方案也具有较高的参考价值。
基于EPON+EOC的综合网络拓扑管理系统的设计与实现
这是一篇关于EOC,EPON,SNMP,网络管理,分层显示,拓扑发现,故障定位的论文, 主要内容为EPON是一种在无源光网络上应用以太网技术的宽带接入手段,而EOC技术作为用户接入手段能够兼顾现有广电网络中同轴电缆资源,有效地利用了现有资源,因此两者的结合被认为是最适合于广电网络进行双向和数字化改造的方案。随着改造的深入,EPON+EOC网络中的设备越来越多以及网络结构越来越复杂,这时一个功能齐全的网络管理系统是必不可少的。拓扑管理是网络管理系统的重要组成部分,它能以拓扑图的形式向网络管理者直观地呈现网络的拓扑结构以及设备状态。但是,目前,绝大部分EPON+EOC网络中的EPON设备与EOC设备还没有实现统一的管理,都是各自进行。为此,本文对EPON+EOC综合网络拓扑管理系统进行了设计与开发。主要完成了以下三个方面的工作： 1、通过对EPON技术、EOC技术、综合网络拓扑管理系统的功能需求、数据库以及SNMP开发包的分析,进行了综合网络拓扑管理系统的总体设计、自动拓扑发现模块的设计、拓扑故障定位模块的设计、网络拓扑分层和故障设备的显示模块的设计以及数据库的设计。自动拓扑发现模块的设计分成两个部分：EPON设备的自动拓扑发现模块的设计和EOC设备的自动拓扑发现模块的设计。对拓扑故障定位模块的设计,通过对基于历史关联进行设备故障定位方式、以及事件驱动的基于关联推理的故障定位方式的分析,提出了一种适用于EPON+EOC网络的故障定位方式。对数据库的设计,本文采用功能强大的Oracle作为管理系统的数据库。 2、根据设计方案,利用Windows7操作系统下的开发工具MyEclipse、Web服务器Tomcat、拓扑图生成插件Twaver以及SNMP开发包SNMP4J等,对综合网络拓扑管理系统进行了实现。自动拓扑发现模块的实现分为拓扑数据的采集和数据源的生成。拓扑故障定位模块的实现分为基于历史关联进行设备故障定位方式与事件驱动的基于关联推理的故障定位方式的实现。网络拓扑分层和故障设备的显示模块的实现包含了分层显示、以及分层显示与故障定位模块的交互。利用Hibernate实现Oracle数据库的持久化。 3、为了验证所设计实现的综合网络拓扑管理系统的性能,利用杭州初灵所生产的EPON和EOC设备搭建了实验网络,然后,对设计的对综合网络拓扑管理系统分别进行了自动拓扑发现模块的功能与拓扑分层显示的测试,以及拓扑故障定位模块的功能与故障定位显示的测试,测试结果表明,综合网络拓扑管理系统性能稳定,网络中的EPON设备与EOC设备实现了统一的管理,达到了设计目标。
鄂尔多斯配电网馈线自动化智能故障定位技术研究
这是一篇关于配电网,馈线自动化,故障定位,故障隔离的论文, 主要内容为配电网馈线故障定位是配电自动化的一个重要内容,对提高供电可靠性有很大影响。配电网分布广阔,分支繁多,给故障定位带来一定的难度,尤其是馈线单相接地故障,很难实现有效定位。因此,对配电网馈线自动定位方法及其实现设备的研究具有重要的工程实际意义。本文首先介绍了馈线自动化及智能故障定位和隔离技术的研究现状。然后对馈线自动化系统及故障隔离和定位的原理进行概述,分析了配电网故障定位与隔离的整体步骤。并介绍了通信信息支撑技术与鄂尔多斯配电网概况及其需求分析；然而使用传统的故障定位方法有可能发生通信网络故障时无法正常运行的情况,针对这项不足,提出了改进型故障定位方法,并依此结合鄂尔多斯配电网络对故障定位方案进行了设计。使其在有通信信道和无通信信道时均可实现自动故障定位,避免了现有馈线故障定位方法过于依赖通信系统的缺点。此外,对馈线通信系统的信息流架构进行了分析阐述,分别对馈线终端和主站后台与GPRS的接入方案进行描述,并在充分建立电气设备高频模型以及三相电力线路传输模型的基础上,提出基于鄂尔多斯配电网拓扑的通信系统模型,从电路和通信规约两方面进行了设计,提高馈线通信系统的可靠性。基于故障诊断定位及其隔离技术,形成配电网故障定位隔离机制,通过对注入信号频率、信号注入点的选择,以及信号注入柜的实现,提升故障定位的准确性,从而保证故障隔离的有效性；为解决配网中的故障检测定位问题提供可行方案,形成全面的故障定位系统设计实施方案。
故障指示器系统中的中心站故障定位算法研究
这是一篇关于中心站,故障定位,离散Fréchet距离,故障指示器,曲线相似度的论文, 主要内容为随着电力系统在人们的生产生活中扮演者越来越重要的角色,配电自动化是作为电力系统中的重要组成部分,面临着更大的挑战。电力部门对配电网故障定位自动化强度要求越来越高。而造成电网出现可靠性问题的核心点就是线路故障定位。传统的故障定位在故障检测、检测手段等方面都存在技术缺陷,只能依靠人工巡线的方式查找故障点。这种方式具有投入人员多、处理时间长的特点,对人力、物力以及财力等方面都造成很大浪费。为了减少线路损害而造成的各项损失,故障定位成为整个系统中必不可少的一个环节。本文介绍了配电线路故障定位系统的架构及原理以及其中所涉及的网络技术和通信协议。主要分析现有中心站故障定位系统中算法存在的不足,结合配电网自动化的发展现状,以暂态录波型故障指示器为基础,选择在中心站使用离散Fréchet距离算法进行故障定位,最终将故障定位转化为比较曲线相似度的问题。常用的比较曲线相似度的算法包括欧氏距离、Hausdorff距离和离散Fréchet距离。本文对三种算法进行了具体的描述,通过统计法确定三种算法在故障定位过程中的阈值。论文还通过MATLAB工具进行仿真,利用三种常用的曲线相似度算法计算录波得到的三相电流计算得到零序电流波形,最终得到三种算法下的相似度,对比证明了离散Fréchet距离的优越性。基于离散Fréchet距离算法设计故障定位的流程以及拓扑结构,通过改变线圈的位置和方向模拟实际中可能出现的各种接地故障测试结果的准确性。最终将该算法应用到中心站的后台软件部分实现故障定位功能,证明该算法在故障定位系统中的可行性。
面向分布式网络化系统的故障定位方法研究与实现
这是一篇关于分布式系统,智能运维,故障定位,学件平台的论文, 主要内容为随着云计算、边缘计算飞速发展,以微服务、新一代通信网络等技术为承载的分布式信息网络架构被广泛应用于互联网、电信等领域。分布式信息网络系统具有可靠性高、扩展能力强、资源共享、高性能等特点,成为当前信息通信系统必不可少的基础设施。然而,分布式系统拓扑复杂、节点间关联性强的特性也为其有效运维提出了挑战。当系统性能出现劣化或故障发生时,在复杂的网络拓扑中定位故障根因成为系统运维人员的重要需求,依靠运维工程师的经验排查和定位故障的方式具有极大局限性,已不适应当前复杂分布式系统的应用场景。智能运维技术(Artificial Intelligence for IT Operations,AIOps)为面向分布式系统的故障根因定位提供了非常有效的手段,也成为了研究热点之一。然而由于具有复杂的网络拓扑结构,系统中的故障传播现象频频出现。但现有方法忽略了节点间故障传播对定位的影响,缺少对传播行为的解释。而且,因不同场景下的故障机理和数据等情况不同,仅聚焦于单一场景下的研究,难以保证灵活性与复用性。本课题聚焦于分布式网络化系统的故障定位方法研究与实现,主要研究成果如下:1.针对解释节点间故障传播行为的挑战,本文提出了一种基于加权故障传播图的故障定位算法框架(Root Cause Analysis based on Weighted Fault Propagation Graph,WFPG-RCA)。在基于真实网络拓扑和故障期间的运维数据构建出故障传播图后,利用从多模态运维数据中挖掘的故障根因信息,赋予图中节点、有向边权重及物理意义,并通过根源影响力排序算法确定故障根源。最后,通过定位结果和传播图中边权重对故障传播行为做出一定的解释。实验结果表明WFPG-RCA方法在微服务、电商平台、承载网场景数据集中的定位准确率均优于其他基线方法,在实现精准定位的同时,兼具可解释性。2.针对不同场景下的故障定位方法灵活性差、复用性低的问题,本文设计实现了一个面向故障定位的运维学件平台。除了基础的数据管理功能,本平台引入多种故障定位算法以满足运维工程师在不同场景下的故障定位需求。同时,基于学件的思想对故障定位算法开放可调参数,并以图表+报告的形式展示不同参数下的结果以增强用户对定位学件的理解。此外,模型库的加入便于运维人员管理、优化模型,使得模型具备可演进的能力。最后,基于多场景的测试样例以及实际使用体验测试验证平台的实用性与稳定性,以保障平台的正常使用。
面向微服务的运维监控系统的设计与实现
这是一篇关于云监控,服务治理,调用链追踪,故障定位的论文, 主要内容为随着企业云平台的快速发展,微服务以其解耦易扩展的特性,广泛应用于平台服务组件设计,而云平台服务组件多采用分布式部署,系统功能往往由不同节点上的服务组件相互协调共同实现。当大量的外部请求进入云平台时,请求在不同的组件间流动,一旦出现问题,难以定位故障位置,并且随着组件数量激增,组件依赖趋于复杂化,服务依赖的梳理和云平台的监控与优化也变的十分困难。因此迫切需要一个运维监控系统来实现对云平台中节点与服务组件的全面监控,便于定位系统故障与优化组件性能。针对云平台请求故障定位难、服务依赖梳理难和云平台监控与优化难等问题,本文设计并实现面向微服务的运维监控系统用于解决上述问题。论文首先介绍了课题的研究背景,并结合企业实际业务场景,对用户需求进行梳理,进一步完成系统的功能与性能需求分析,确定系统的设计目标。在查阅分析大量文献的基础上,本文基于微服务架构给出了运维监控系统的整体架构。系统基于MVC设计模式,采用B/S系统架构,使用Spark Streaming对监控数据流进行实时处理,持久层选用Mysql存储实时监控数据,HBase存储全量调用数据。随后,设计并实现了系统的五个核心功能模块:统一监控、故障定位、服务分析、健康检查和系统管理,模块之间以REST方式进行通信,实现高内聚与低耦合。文中对五个功能模块的设计与实现进行了详细的说明,重点阐述了服务日志结构设计思路以及算法处理流程。为了提高监控数据的实时性,系统引入流处理技术实时处理监控数据。五个功能模块相互协作,最终实现了对云平台节点与服务组件的全面监控。为了实现探针性能低开销目标,本文提出了基于应用节点服务调用频率动态调节采样率的算法,并将算法成功应用到监控系统中。最后从系统的功能测试、跟踪模块性能测试以及探针低开销性能测试三个方面对面向微服务的运维监控系统进行了实际的检验与测试。功能测试表明,系统的设计满足了企业云平台的监控需求,系统功能完善,各种功能均可正常使用;性能测试表明,系统具有一定的稳定性和抗压能力,同时自适应采样算法的设计与应用有效降低了探针性能开销,实现了探针低开销的目标。
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