基于物联网的电力网络安全感知处理系统
阅读说明：本技术 基于物联网的电力网络安全感知处理系统 (Power network security perception processing system based on Internet of things ) 是由 李圆智 马金辉 高博 赵龙 王璨 陈伟 吴俊� 胡浩 毛旬 欧阳亨威 王为臻 于 2021-09-17 设计创作，主要内容包括：本发明公开了基于物联网的电力网络安全感知处理系统,涉及安全感知处理技术领域,解决了现有技术中电力网络运行过程中无法准确感知安全问题的技术问题,对电力网络内部进行分析,防止存在内部人员泄露数据以及设备数据丢失的现象,从根本减缓安全感知处理的工作强度,也间接提高了电力网络的运营效率；判定电力网络控制是否安全合格,减少电力网络控制异常,导致安全处理效率降低,同时降低了电力网络的运行效率,从而降低用户的使用质量,增加工作人员的工作强度；将设备进行分网管控,防止网络遭受入侵导致所有设备异常运行,容易造成大面积停电,导致区域管理强度增加,众多电力支持的安全设备无法运行造成公共财产安全受到威胁。(The invention discloses a power network security perception processing system based on the Internet of things, which relates to the technical field of security perception processing, solves the technical problem that the security cannot be accurately perceived in the operation process of a power network in the prior art, analyzes the interior of the power network, prevents the phenomena of data leakage of internal personnel and equipment data loss, radically slows down the working strength of security perception processing, and indirectly improves the operation efficiency of the power network; whether the power network control is safe and qualified is judged, the power network control abnormity is reduced, the safety processing efficiency is reduced, and the operation efficiency of the power network is reduced, so that the use quality of a user is reduced, and the working intensity of workers is increased; carry out the branch net management and control with equipment, prevent that the network from suffering the invasion and leading to all equipment abnormal operation, cause the large tracts of land to have a power failure easily, lead to regional management intensity to increase, the unable operation of security equipment that numerous electric power supported causes public property safety to receive the threat.)
技术领域
本发明涉及安全感知处理技术领域，具体为基于物联网的电力网络安全感知处理系统。
背景技术
电力物联网是物联网在电力行业的具体表现形式和应用落地，通过将电力用户及其设备、电网企业及其设备、发电企业及其设备、供应商及其设备，以及人和物连接起来，产生共享数据，为用户、电网、发电、供应商和政府社会服务，以电网为枢纽，发挥平台和共享作用，为全行业和更多市场主体发展创造更大机遇，提供价值服务。作为落实建设能源互联网，加快新型数字基础设施建设的核心任务，建设电力物联网势不可挡。
但是在现有技术中，无法对电力网络内部进行检测，导致电力网络的安全性得不到保障，同时无法对电力网络内设备进行分网管控，导致各个区域存在大面积停电的风险，降低了用户的使用质量；此外，无法对电力网络运行及对应运行场景进行分析，导致违规操作无法准确审核，造成电力网络的运行效率降低。
针对上述的技术缺陷，现提出一种解决方案。
发明内容
本发明的目的就在于提出基于物联网的电力网络安全感知处理系统，对电力网络内部进行分析，防止存在内部人员泄露数据以及设备数据丢失的现象，提高了电力网络的安全性能，从根本减缓安全感知处理的工作强度，也间接提高了电力网络的运营效率；判定电力网络控制是否安全合格，减少电力网络控制异常，导致安全处理效率降低，同时降低了电力网络的运行效率，从而降低用户的使用质量，增加工作人员的工作强度；将设备进行分网管控，防止网络遭受入侵导致所有设备异常运行，容易造成大面积停电，导致区域管理强度增加，众多电力支持的安全设备无法运行造成公共财产安全受到威胁。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
基于物联网的电力网络安全感知处理系统，包括安全感知处理平台，安全感知处理平台内设置有网络端和应用端，网络端内设置有服务器，服务器通讯连接有资产安全分析单元、设备调控单元以及控制安全分析单元；应用端内设置有控制器，控制器通讯连接有区域数据分析单元、违规分析单元以及运输检测单元；
网络端用于对电力网络的脉络网络进行分析，服务器生成资产安全分析信号并将资产安全分析信号发送至资产安全分析单元；资产安全分析单元用于对电力网络内人员组成和设备构造进行分析，从而对电力网络内部进行分析；通过控制安全分析单元对电力网络的控制进行分析，判定电力网络控制是否安全合格；通过设备调控单元对设备控制进行分析，从而将设备进行分网管控；
应用端用于对电力网络中电力运输进行分析，控制器生成区域数据分析信号并将区域数据分析信号发送至区域数据分析单元，通过区域数据分析单元对各个控制子区域的用电环境进行分析；通过违规分析单元对各个控制子区域电力网络运行进行分析；通过运输检测单元对运输存在异常的控制子区域内电线进行分析，判断电线是否存在问题。
进一步地，资产安全分析单元的安全分析过程如下：
采集到电力网络涉及的工作人员，并将其标记为i，i为正整数，采集到电力网络涉及工作人员的平均工作年限，并将电力网络涉及工作人员的平均工作年限标记为NXi；采集到工作年限内工作人员工作失误的次数，并将在工作年限内工作人员工作失误的次数标记为CSi；
通过分析采集到电力网络涉及工作人员的安全分析系数Xi；
采集到电力网络涉及的工作设备，并将其标记为o，o为正整数，采集到电力网络涉及工作设备的平均使用年限，并将电力网络涉及工作设备的平均使用年限标记为SYo，采集到平均使用年限内电力网络涉及工作设备的平均每天运行时长和平均每天运行频率，并将平均使用年限内电力网络涉及工作设备的平均每天运行时长和平均每天运行频率分别标记为SCo和PLo；
通过分析获取到电力网络涉及工作设备的安全分析系数Zi；
将工作人员的安全分析系数Xi和工作设备的安全分析系数Zi分别与工作人员安全分析系数阈值和工作设备安全分析系数阈值进行比较：
若工作人员的安全分析系数Xi≥工作人员安全分析系数阈值，且工作设备的安全分析系数Zi＜工作设备安全分析系数阈值，则判定资产安全分析合格，生成资产安全合格信号，并将资产安全合格信号发送至服务器；
若工作人员的安全分析系数Xi＜工作人员安全分析系数阈值，或者工作设备的安全分析系数Zi≥工作设备安全分析系数阈值，则判定资产安全分析不合格，生成资产安全不合格信号，并将资产安全不合格信号发送至服务器。
进一步地，控制安全分析单元的安全分析过程如下：
设置控制安全分析时间，并对控制安全分析时间内电力网络运行进行监测，采集到电力网络的控制次数，并将其标记为u，u为大于1的自然数；
采集到控制安全分析时间内电力网络控制时间差值和控制电力差值，并将控制安全分析时间内电力网络控制时间差值和控制电力差值分别标记为CZu和DLu；将控制安全分析时间内电力网络控制时间差值和控制电力差值分别控制时间差值阈值和控制电力差值阈值进行比较：
若控制安全分析时间内电力网络控制时间差值和控制电力差值均大于对应阈值，则判定电力网络的控制安全分析合格，生成控制安全分析合格信号并将控制安全分析合格信号发送至服务器；
若控制安全分析时间内电力网络控制时间差值和控制电力差值任一数值小于对应阈值，则判定电力网络的控制安全分析不合格，生成控制安全分析不合格信号并将控制安全分析不合格信号发送至服务器。
进一步地，设备调控单元的调控过程如下：
采集到电力网络控制区域，并将电力网络控制区域划分为若干个控制子区域，采集到各个控制子区域内的电流量值，若控制子区域对应电流量值大于电流量值阈值，则判定对应控制子区域超负载，并将对应控制子区域标记为超负载区域，采集到超负载区域内的电网服务器进行分网管控。
进一步地，区域数据分析单元的分析过程如下：
将各个控制子区域标记为u，u为大于1的自然数，采集到各个控制子区域的气温峰值和平均气温浮动值，并将各个控制子区域的气温峰值和平均气温浮动值分别标记为QWFu和PWFu；通过分析获取到各个控制子区域的环境数据分析系数WXu；
采集到各个控制子区域的居民增长数量和工厂增长数量，并将各个控制子区域的居民增长数量和工厂增长数量分别标记为JZZu和GZCu；通过分析获取到各个控制子区域的人为数据分析系数RWu；将控制子区域的环境数据分析系数WXu和控制子区域的人为数据分析系数RWu发送至违规分析单元。
进一步地，违规分析单元的分析过程如下：
实时采集到控制子区域的电流量值，当电流量值呈增长趋势且出现电流量峰值时，对环境数据分析系数和人为数据分析系数进行分析，若环境数据分析系数和人为数据分析系数任一数值大于对应阈值，则判定电力网络内违规操作概率低，生成低概率违规信号并将低概率违规信号发送至控制器；若环境数据分析系数和人为数据分析系数均小于对应阈值，则判定电力网络内违规操作概率高，生成高概率违规信号并将高概率违规信号发送至控制器；
当电流量值呈增长趋势且未出现电流量峰值时，若环境数据分析系数和人为数据分析系数均小于对应阈值，则判定运输存在异常，生成运输检测信号并将运输检测信号发送至运输检测单元。
进一步地，运输检测单元的分析过程如下：
采集到各个控制子区域内相邻支点对应电线长度和各个控制子区域内电线周边环境的平均风力值，并将各个控制子区域内相邻支点对应电线长度和各个控制子区域内电线周边环境的平均风力值分别与对应阈值进行比较：
若各个控制子区域内相邻支点对应电线长度和各个控制子区域内电线周边环境的平均风力值均小于对应阈值，则判定对应控制子区域内电线检测正常，生成电线检测合格信号并将电线检测合格信号发送至控制器；相邻支点对应电线长度表示为相邻电线杆之间的电线长度；
若各个控制子区域内相邻支点对应电线长度和各个控制子区域内电线周边环境的平均风力值任一数值大于对应阈值，则判定对应控制子区域内电线检测异常，生成电线检测不合格信号并将电线检测不合格信号发送至控制器。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明中，对电力网络内部进行分析，防止存在内部人员泄露数据以及设备数据丢失的现象，提高了电力网络的安全性能，从根本减缓安全感知处理的工作强度，也间接提高了电力网络的运营效率；判定电力网络控制是否安全合格，减少电力网络控制异常，导致安全处理效率降低，同时降低了电力网络的运行效率，从而降低用户的使用质量，增加工作人员的工作强度；
2、本发明中，将设备进行分网管控，防止网络遭受入侵导致所有设备异常运行，容易造成大面积停电，导致区域管理强度增加，众多电力支持的安全设备无法运行造成公共财产安全受到威胁；对各个控制子区域电力网络运行进行分析，防止出现数值采集有误，同时也避免违规操作影响电力网络的运行。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的原理框图。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，基于物联网的电力网络安全感知处理系统，包括安全感知处理平台，安全感知处理平台内设置有网络端和应用端，网络端内设置有服务器，服务器通讯连接有资产安全分析单元、设备调控单元以及控制安全分析单元；应用端内设置有控制器，控制器通讯连接有区域数据分析单元、违规分析单元以及运输检测单元；
网络端用于对电力网络的脉络网络进行分析，脉络网络表示为电网的人员组成，设备构造以及网络控制，服务器生成资产安全分析信号并将资产安全分析信号发送至资产安全分析单元；
资产安全分析单元用于对电力网络内人员组成和设备构造进行分析，从而对电力网络内部进行分析，防止存在内部人员泄露数据以及设备数据丢失的现象，提高了电力网络的安全性能，从根本减缓安全感知处理的工作强度，也间接提高了电力网络的运营效率，具体安全分析过程如下：
采集到电力网络涉及的工作人员，并将其标记为i，i为正整数，采集到电力网络涉及工作人员的平均工作年限，并将电力网络涉及工作人员的平均工作年限标记为NXi；采集到工作年限内工作人员工作失误的次数，并将在工作年限内工作人员工作失误的次数标记为CSi；
通过公式采集到电力网络涉及工作人员的安全分析系数Xi，其中，a1和a2均为预设比例系数，且a1＞a2＞0，工作人员的安全分析系数是将电力网络涉及工作人员的参数进行归一化处理得到一个用于判定工作人员安全分析合格概率的数值；通过公式可得平均工作年限越大，工作失误的次数越小，工作人员的安全分析系数越大，表示工作人员安全分析合格概率越大；
采集到电力网络涉及的工作设备，并将其标记为o，o为正整数，采集到电力网络涉及工作设备的平均使用年限，并将电力网络涉及工作设备的平均使用年限标记为SYo，采集到平均使用年限内电力网络涉及工作设备的平均每天运行时长和平均每天运行频率，并将平均使用年限内电力网络涉及工作设备的平均每天运行时长和平均每天运行频率分别标记为SCo和PLo；电力网络涉及工作设备包括变压器、断路器以及数据储存硬盘等电力网络运转需要的设备；
通过公式获取到电力网络涉及工作设备的安全分析系数Zi，其中，a3、a4以及a5均为预设比例系数，且a3＞a4＞a5＞0，β为误差修正因子，取值为1.33；工作设备的安全分析系数是将电力网络涉及工作设备的参数进行归一化处理得到一个用于判定工作设备安全分析合格概率的数值；通过公式可得平均使用年限、平均每天运行时长以及平均每天运行频率越大，工作人员的安全分析系数越大，表示工作人员安全分析合格概率越小；
将工作人员的安全分析系数Xi和工作设备的安全分析系数Zi分别与工作人员安全分析系数阈值和工作设备安全分析系数阈值进行比较：
若工作人员的安全分析系数Xi≥工作人员安全分析系数阈值，且工作设备的安全分析系数Zi＜工作设备安全分析系数阈值，则判定资产安全分析合格，生成资产安全合格信号，并将资产安全合格信号发送至服务器；
若工作人员的安全分析系数Xi＜工作人员安全分析系数阈值，或者工作设备的安全分析系数Zi≥工作设备安全分析系数阈值，则判定资产安全分析不合格，生成资产安全不合格信号，并将资产安全不合格信号发送至服务器；
服务器接收到资产安全合格信号后，生成控制安全分析信号并将控制安全分析信号发送至控制安全分析单元，控制安全分析单元用于对电力网络的控制进行分析，判定电力网络控制是否安全合格，减少电力网络控制异常，导致安全处理效率降低，同时降低了电力网络的运行效率，从而降低用户的使用质量，增加工作人员的工作强度，具体安全分析过程如下：
设置控制安全分析时间，并对控制安全分析时间内电力网络运行进行监测，采集到电力网络的控制次数，并将其标记为u，u为大于1的自然数；
采集到控制安全分析时间内电力网络控制时间差值和控制电力差值，并将控制安全分析时间内电力网络控制时间差值和控制电力差值分别标记为CZu和DLu；电力网络控制时间差值表示为电力网络在运行控制过程中，控制指令生成时刻与电力得到控制时刻的时间差值，控制电力差值表示为控制指令对应控制电量与实际电力网络内流动电量的差值；
将控制安全分析时间内电力网络控制时间差值和控制电力差值分别控制时间差值阈值和控制电力差值阈值进行比较：
若控制安全分析时间内电力网络控制时间差值和控制电力差值均大于对应阈值，则判定电力网络的控制安全分析合格，生成控制安全分析合格信号并将控制安全分析合格信号发送至服务器；
若控制安全分析时间内电力网络控制时间差值和控制电力差值任一数值小于对应阈值，则判定电力网络的控制安全分析不合格，生成控制安全分析不合格信号并将控制安全分析不合格信号发送至服务器；
服务器接收到控制安全分析合格信号后，生成设备调控信号并将设备调控信号发送至设备调控单元，设备调控单元用于对设备控制进行分析，从而将设备进行分网管控，防止网络遭受入侵导致所有设备异常运行，容易造成大面积停电，导致区域管理强度增加，众多电力支持的安全设备无法运行造成公共财产安全受到威胁，具体调控过程如下：
采集到电力网络控制区域，并将电力网络控制区域划分为若干个控制子区域，采集到各个控制子区域内的电流量值，若控制子区域对应电流量值大于电流量值阈值，则判定对应控制子区域超负载，并将对应控制子区域标记为超负载区域，采集到超负载区域内的电网服务器进行分网管控，分网管控表示为单个超负载区域内同一输送电路涉及由若干个电网服务器分段控制，并各个电力服务器连接不同局域网，防止单一网络入侵导致整个电路瘫痪；
应用端用于对电力网络中电力运输进行分析，控制器生成区域数据分析信号并将区域数据分析信号发送至区域数据分析单元，区域数据分析单元用于对各个控制子区域的用电环境进行分析，对各个控制子区域进行划分，采集到电力网络数据分析的基准，具体分析过程如下：
将各个控制子区域标记为u，u为大于1的自然数，采集到各个控制子区域的气温峰值和平均气温浮动值，并将各个控制子区域的气温峰值和平均气温浮动值分别标记为QWFu和PWFu；通过公式获取到各个控制子区域的环境数据分析系数WXu，其中，f1和f2均为预设比例系数，且f1＞f2＞0；
采集到各个控制子区域的居民增长数量和工厂增长数量，并将各个控制子区域的居民增长数量和工厂增长数量分别标记为JZZu和GZCu；通过公式RWu＝(JZZu×f3+GZCu×f4)2获取到各个控制子区域的人为数据分析系数RWu；其中，f3和f4均为预设比例系数，且f3＞f4＞0；
将控制子区域的环境数据分析系数WXu和控制子区域的人为数据分析系数RWu发送至违规分析单元；
违规分析单元用于对各个控制子区域电力网络运行进行分析，防止出现数值采集有误，同时也避免违规操作影响电力网络的运行，违规操作包括大型设备超时运行和短接电表等违规操作，具体分析过程如下：
实时采集到控制子区域的电流量值，当电流量值呈增长趋势且出现电流量峰值时，对环境数据分析系数和人为数据分析系数进行分析，若环境数据分析系数和人为数据分析系数任一数值大于对应阈值，则判定电力网络内违规操作概率低，生成低概率违规信号并将低概率违规信号发送至控制器；若环境数据分析系数和人为数据分析系数均小于对应阈值，则判定电力网络内违规操作概率高，生成高概率违规信号并将高概率违规信号发送至控制器；
当电流量值呈增长趋势且未出现电流量峰值时，若环境数据分析系数和人为数据分析系数均小于对应阈值，则判定运输存在异常，生成运输检测信号并将运输检测信号发送至运输检测单元；
运输检测单元接收到运输检测信号后，对运输存在异常的控制子区域内电线进行分析，判断电线是否存在问题，对电力网络数据分析进行验证，防止出现电线运输存在异常，导致电力网络运行效率低下，具体分析过程如下：
采集到各个控制子区域内相邻支点对应电线长度和各个控制子区域内电线周边环境的平均风力值，并将各个控制子区域内相邻支点对应电线长度和各个控制子区域内电线周边环境的平均风力值分别与对应阈值进行比较：
若各个控制子区域内相邻支点对应电线长度和各个控制子区域内电线周边环境的平均风力值均小于对应阈值，则判定对应控制子区域内电线检测正常，生成电线检测合格信号并将电线检测合格信号发送至控制器；相邻支点对应电线长度表示为相邻电线杆之间的电线长度；
若各个控制子区域内相邻支点对应电线长度和各个控制子区域内电线周边环境的平均风力值任一数值大于对应阈值，则判定对应控制子区域内电线检测异常，生成电线检测不合格信号并将电线检测不合格信号发送至控制器。
本发明工作原理：基于物联网的电力网络安全感知处理系统，在工作时，通过网络端对电力网络的脉络网络进行分析，服务器生成资产安全分析信号并将资产安全分析信号发送至资产安全分析单元；通过资产安全分析单元对电力网络内人员组成和设备构造进行分析，从而对电力网络内部进行分析；通过控制安全分析单元对电力网络的控制进行分析，判定电力网络控制是否安全合格；通过设备调控单元对设备控制进行分析，从而将设备进行分网管控；
通过应用端对电力网络中电力运输进行分析，控制器生成区域数据分析信号并将区域数据分析信号发送至区域数据分析单元，通过区域数据分析单元对各个控制子区域的用电环境进行分析；通过违规分析单元对各个控制子区域电力网络运行进行分析；通过运输检测单元对运输存在异常的控制子区域内电线进行分析，判断电线是否存在问题。
上述公式均是去量纲取其数值计算，公式是由采集大量数据进行软件模拟得到最近真实情况的一个公式，公式中的预设参数由本领域的技术人员根据实际情况进行设置。
以上内容仅仅是对本发明结构所做的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
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