第11章 電氣測(cè)試技術(shù)新發(fā)展

第11章電氣測(cè)試技術(shù)新發(fā)展概述

動(dòng)態(tài)誤差修正技術(shù)傳感器自評(píng)估技術(shù)

多傳感器數(shù)據(jù)融合技術(shù)虛擬測(cè)試技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)智能云技術(shù)大數(shù)據(jù)內(nèi)容提綱厚德弘毅博學(xué)篤行第1頁(yè)第一部分概述厚德弘毅博學(xué)篤行第2頁(yè)隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，智能測(cè)試將是未來(lái)的發(fā)展潮流，智能測(cè)試通常有四種實(shí)現(xiàn)方式，即智能傳感器、智能儀表、虛擬儀器和智能測(cè)試系統(tǒng)。實(shí)際上，前三種只要聯(lián)網(wǎng)，都能成為智能測(cè)試系統(tǒng)的組成部分。智能測(cè)試系統(tǒng)由于采用先進(jìn)的信息化技術(shù)，可以充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)內(nèi)存量大、運(yùn)算速度快的特點(diǎn)，利用信息處理方法實(shí)現(xiàn)測(cè)試技術(shù)的高度智能化。智能測(cè)試的實(shí)現(xiàn)在各個(gè)環(huán)節(jié)上都需要大量新技術(shù)的支撐。厚德弘毅博學(xué)篤行第3頁(yè)電氣測(cè)試技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)隨著現(xiàn)代技術(shù)的不斷進(jìn)步，電氣測(cè)試技術(shù)要求精度更高、速度更快、功能更強(qiáng)、范圍更大。未來(lái)電氣測(cè)試技術(shù)的發(fā)展主要體現(xiàn)在四個(gè)方面:測(cè)試精度更高速度更快功能更強(qiáng)融合一切最新科技成果

厚德弘毅博學(xué)篤行第4頁(yè)現(xiàn)代電氣測(cè)試技術(shù)中傳感器的發(fā)展方向

隨著現(xiàn)代測(cè)試技術(shù)手段的發(fā)展和變頻技術(shù)的應(yīng)用，傳統(tǒng)的電氣測(cè)試設(shè)備已不能滿足變頻線路電氣參數(shù)測(cè)試的要求。另外人們對(duì)行業(yè)安全性和可靠性的要求也越來(lái)越高，因此要對(duì)電氣設(shè)備的監(jiān)測(cè)高度重視。在電氣設(shè)備的監(jiān)測(cè)過(guò)程中，電子傳感器發(fā)揮著非常重要的作用，它的主要優(yōu)點(diǎn)是使用期限長(zhǎng)、運(yùn)行穩(wěn)定、無(wú)活動(dòng)出點(diǎn)、高分辨率、高靈敏度且重復(fù)性和線性度較好。主要缺點(diǎn)是頻率響應(yīng)低，不適用于快速動(dòng)態(tài)場(chǎng)合，而且要利用轉(zhuǎn)換電路才能輸出電量。厚德弘毅博學(xué)篤行第5頁(yè)智能電氣測(cè)試技術(shù)

智能電氣測(cè)試系統(tǒng)采用先進(jìn)的信息化技術(shù)，可以充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)內(nèi)存容量大、運(yùn)算速度快的特點(diǎn)，利用知識(shí)處理方法實(shí)現(xiàn)測(cè)試技術(shù)的高度智能化。厚德弘毅博學(xué)篤行第6頁(yè)第二部分動(dòng)態(tài)誤差修正技術(shù)厚德弘毅博學(xué)篤行第7頁(yè)動(dòng)態(tài)測(cè)量誤差及其理論

近年來(lái)，光電、數(shù)字化、微處理、自動(dòng)化等技術(shù)的廣泛應(yīng)用以及智能化測(cè)試、柔性測(cè)試、計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試等技術(shù)的發(fā)展，各種動(dòng)態(tài)測(cè)量數(shù)據(jù)處理方法層出不窮，使動(dòng)態(tài)測(cè)量誤差理論得到了相應(yīng)的發(fā)展，取得了一定的成果：動(dòng)態(tài)測(cè)量數(shù)據(jù)處理方法層出不窮。主要有譜分析、回歸分析、時(shí)序分析、濾波分析、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、小波變換、遺傳算法等。動(dòng)態(tài)測(cè)量誤差分離與修正技術(shù)。由于計(jì)算機(jī)的普及，誤差分離與修正技術(shù)得到了新的提升，不僅使理論得到了進(jìn)一步的補(bǔ)充而且它不再停留在理論計(jì)算階段。而是與計(jì)算機(jī)相結(jié)合，應(yīng)用在實(shí)際的生產(chǎn)線上并進(jìn)行實(shí)時(shí)誤差分離與修正。動(dòng)態(tài)測(cè)量誤差評(píng)定。動(dòng)態(tài)測(cè)量誤差評(píng)定一直是各國(guó)研究機(jī)構(gòu)和學(xué)者研究的重點(diǎn)，現(xiàn)已提出了若干評(píng)定指標(biāo)，如均值函數(shù)、方差函數(shù)、自相關(guān)函數(shù)或自協(xié)方差函數(shù)等。全系統(tǒng)動(dòng)態(tài)精度理論概念的提出。它從全面分析系統(tǒng)內(nèi)部各組成結(jié)構(gòu)和外部干擾因素入手，使輸入輸出之間的“黑箱”即實(shí)際系統(tǒng)盡可能“白化”或“固化”，便于采用傳遞鏈函數(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的傳遞函數(shù)方法來(lái)研究。厚德弘毅博學(xué)篤行第8頁(yè)第三部分傳感器自評(píng)估技術(shù)厚德弘毅博學(xué)篤行第9頁(yè)傳感器自評(píng)估模式

通常一個(gè)具有自評(píng)估功能的傳感器，需要考慮原始數(shù)據(jù)、測(cè)量值、輔助信號(hào)和設(shè)備專(zhuān)用測(cè)試的結(jié)果，首先傳感器對(duì)自身的狀態(tài)和性能做一個(gè)內(nèi)部評(píng)估，得到一個(gè)診斷狀態(tài)。由此產(chǎn)生了有效測(cè)量數(shù)據(jù)(validatedmeasurementvalue，簡(jiǎn)稱(chēng)VMV)，即當(dāng)前測(cè)量值的最佳估計(jì)和有效度指數(shù)。

有效度指數(shù)由兩部分組成：不確定度(validateduncertainty，簡(jiǎn)稱(chēng)VU)和測(cè)量值狀態(tài)(measurementvaluestatus，簡(jiǎn)稱(chēng)MVS)。測(cè)量值狀態(tài)反映了測(cè)量值是否是“活的”數(shù)據(jù)和故障的持續(xù)時(shí)間。若故障發(fā)生，VMV被校正到傳感器的最佳性能，當(dāng)原始數(shù)據(jù)不能用或者完全停止時(shí)，用過(guò)去的測(cè)量值推算出VMV。被評(píng)估的不確定度是與VMV有關(guān)的不確定度，它給出對(duì)于測(cè)量真值的置信區(qū)間。VU考慮到所有可能的誤差源，包含噪聲、測(cè)量方法和故障校正的策略。測(cè)量值狀態(tài)是一個(gè)離散值形式的標(biāo)志，表明VMV被計(jì)算的情況。厚德弘毅博學(xué)篤行第10頁(yè)在線性能評(píng)估指標(biāo)的確定

傳感器的性能指標(biāo)是表征傳感器工作特性的特征數(shù)據(jù)，是衡量傳感器性能優(yōu)劣的依據(jù)，可分為靜態(tài)指標(biāo)和動(dòng)態(tài)指標(biāo)。

對(duì)于傳感器而言，其測(cè)量值的不確定度主要來(lái)源有：

①傳感器本身的固有特性（如靈敏度、鑒別力、死區(qū)、分辨力及穩(wěn)定性等）；

②外部影響因素（如外部干擾噪聲、被測(cè)量重復(fù)觀測(cè)值的隨機(jī)誤差等）。厚德弘毅博學(xué)篤行第11頁(yè)基于小波分析和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的性能評(píng)估原理厚德弘毅博學(xué)篤行第12頁(yè)火力發(fā)電廠中熱電偶的應(yīng)用舉例

熱電偶是火力發(fā)電廠最常用的測(cè)溫元件，通常放在汽輪機(jī)底部的熱井中，參數(shù)測(cè)量直接影響機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。熱電偶盡管結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，因其在苛刻的環(huán)境中工作，所以使用的過(guò)程中仍然會(huì)產(chǎn)生較大測(cè)量誤差。一般智能化的熱電偶具備基本的診斷能力，如診斷電壓過(guò)低和開(kāi)路故障。這些故障狀態(tài)變化劇烈，比較容易檢測(cè)和診斷，而嚴(yán)重的是與熱井有關(guān)的故障。厚德弘毅博學(xué)篤行第13頁(yè)第四部分多傳感器數(shù)據(jù)融合技術(shù)厚德弘毅博學(xué)篤行第14頁(yè)數(shù)據(jù)融合技術(shù)概念厚德弘毅博學(xué)篤行第15頁(yè)（1）智能輔助系統(tǒng)管控功能結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)融合在廠用變電站智能輔助系統(tǒng)管控平臺(tái)中的應(yīng)用實(shí)例

在廠用變電站智能輔助系統(tǒng)管控平臺(tái)中對(duì)數(shù)據(jù)融合技術(shù)進(jìn)行研究和應(yīng)用，目的是消除對(duì)設(shè)備狀態(tài)測(cè)量數(shù)據(jù)中的不確定性，并實(shí)現(xiàn)對(duì)故障目標(biāo)的識(shí)別與分類(lèi)。主要研究?jī)?nèi)容包括：根據(jù)各種傳感器采集的數(shù)據(jù)在時(shí)間和模式上的不同，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換進(jìn)而實(shí)現(xiàn)一致性的信息顯示；通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)，保證數(shù)據(jù)之間的相關(guān)性，避免數(shù)據(jù)干擾，控制和降低計(jì)算復(fù)雜性；對(duì)多傳感器的觀測(cè)結(jié)果分析、補(bǔ)充、取舍、修改和決策計(jì)算，并生成融合計(jì)算結(jié)果；根據(jù)融合計(jì)算的結(jié)果，進(jìn)行態(tài)勢(shì)評(píng)估，實(shí)現(xiàn)對(duì)結(jié)果的直觀顯示和對(duì)設(shè)備狀態(tài)趨勢(shì)的判斷。厚德弘毅博學(xué)篤行第16頁(yè)智能管控平臺(tái)功能體系圖厚德弘毅博學(xué)篤行第17頁(yè)（2）數(shù)據(jù)融合整體結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)融合系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)圖厚德弘毅博學(xué)篤行第18頁(yè)第五部分虛擬測(cè)試技術(shù)厚德弘毅博學(xué)篤行第19頁(yè)基于虛擬儀器的虛擬測(cè)試技術(shù)

虛擬儀器是具有虛擬儀器面板的個(gè)人計(jì)算機(jī)測(cè)量?jī)x器，它將計(jì)算機(jī)資源與儀器硬件、數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)結(jié)合，在系統(tǒng)內(nèi)共享軟硬件資源，既有普通儀器的功能，又有一般儀器所沒(méi)有的特殊功能?，F(xiàn)在國(guó)內(nèi)絕大部分文獻(xiàn)資料上所說(shuō)的“虛擬測(cè)試技術(shù)”是指利用虛擬儀器技術(shù)來(lái)進(jìn)行測(cè)試工作，而國(guó)外文獻(xiàn)中此類(lèi)測(cè)試一般直接稱(chēng)為“虛擬儀器”(VirtualInstrument，簡(jiǎn)稱(chēng)VI）。利用VI思想建立的測(cè)試系統(tǒng)提高了測(cè)量精度、測(cè)量速度，減少了開(kāi)關(guān)、電纜，系統(tǒng)易擴(kuò)充、易修改，使得測(cè)試系統(tǒng)體積小、靈活方便、成本低、效率高，因而得到了廣泛的應(yīng)用。厚德弘毅博學(xué)篤行第20頁(yè)基于虛擬現(xiàn)實(shí)的虛擬測(cè)試技術(shù)虛擬現(xiàn)實(shí)(VirtualReality，簡(jiǎn)稱(chēng)VR)是指綜合利用計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)和各種顯示和控制等接口設(shè)備，在計(jì)算機(jī)上生成的、可交互的三維環(huán)境中提供沉浸感覺(jué)的技術(shù)。VR系統(tǒng)包含操作者、機(jī)器及人機(jī)接口三個(gè)基本要素，其中機(jī)器用來(lái)生成用戶能與之交互的虛擬環(huán)境的計(jì)算機(jī)，人機(jī)接口是指將虛擬環(huán)境與操作者連接起來(lái)的傳感與控制裝置。和其他的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)相比，VR系統(tǒng)可提供實(shí)時(shí)交互性操作、三維視覺(jué)空間和多通道（視、聽(tīng)、觸、味等）的人機(jī)界面。VR技術(shù)克服了傳統(tǒng)的人機(jī)接口方式的弊端，將會(huì)改變?nèi)祟?lèi)獲取信息的方式，提高人機(jī)之間的和諧程度，代表了人機(jī)接口方式的最新發(fā)展方向。厚德弘毅博學(xué)篤行第21頁(yè)基于軟件仿真的虛擬測(cè)試技術(shù)

虛擬測(cè)試(V-Test)是美國(guó)空軍懷特試驗(yàn)室生產(chǎn)技術(shù)管理局的基金計(jì)劃。V-Test即開(kāi)發(fā)滿足檢測(cè)器獨(dú)立測(cè)試要求的設(shè)計(jì)、捕獲、仿真的軟件工具和方法，并提供虛擬測(cè)試所需要的被測(cè)單元模板和檢測(cè)器資源描述信息。借助于V-Test，測(cè)試人員在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段就可以介入設(shè)計(jì)過(guò)程，提出改進(jìn)產(chǎn)品可測(cè)試性的建議，并在設(shè)計(jì)模型的基礎(chǔ)上進(jìn)行測(cè)試仿真。這不僅可以節(jié)省產(chǎn)品開(kāi)發(fā)時(shí)間，也提高了測(cè)試質(zhì)量。

虛擬測(cè)試工作臺(tái)(VirtualTestBench，簡(jiǎn)稱(chēng)VTB)應(yīng)用較廣，可以將用不同語(yǔ)言建立的模型集成到一個(gè)仿真環(huán)境，通過(guò)軟件仿真來(lái)為復(fù)雜系統(tǒng)提供全面的設(shè)計(jì)和支持，也可用于可測(cè)試性分析和電路的故障診斷。此種虛擬測(cè)試的成功取決于測(cè)試軟件和配套的硬件及對(duì)被測(cè)芯片的快速、精確、全面的建模。厚德弘毅博學(xué)篤行第22頁(yè)基于虛擬儀器的變電站電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的實(shí)例（1）系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)厚德弘毅博學(xué)篤行第23頁(yè)（2）數(shù)據(jù)采集

檢測(cè)終端主要由面向儀器設(shè)備的信號(hào)調(diào)理擴(kuò)展(SignalConditioningExtensionsforInstrumentation，簡(jiǎn)稱(chēng)SCXI)信號(hào)調(diào)理器、PCI數(shù)據(jù)采集卡、工控機(jī)構(gòu)成。檢測(cè)終端的硬件結(jié)構(gòu)示意（3）數(shù)據(jù)分析

程序開(kāi)發(fā)是在LabVIEW平臺(tái)上完成的，設(shè)計(jì)的檢測(cè)終端具備強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力，可以對(duì)電壓偏差、頻率偏差、電網(wǎng)諧波、三相不平衡、電壓波動(dòng)與閃變、電壓暫降等電能質(zhì)量指標(biāo)進(jìn)行詳細(xì)計(jì)算分析，并將分析結(jié)果進(jìn)行存儲(chǔ)。第24頁(yè)厚德弘毅博學(xué)篤行厚德弘毅博學(xué)篤行第25頁(yè)第六部分物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)厚德弘毅博學(xué)篤行第26頁(yè)物聯(lián)網(wǎng)定義及其特征物聯(lián)網(wǎng)是指通過(guò)射頻識(shí)別(RadioFrequencyIdentification，簡(jiǎn)稱(chēng)RFID)、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來(lái)，進(jìn)行信息交換和通訊，以實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。

這種定義有兩層意思：第一，物聯(lián)網(wǎng)的核心和基礎(chǔ)仍然是互聯(lián)網(wǎng)。第二，其用戶端延伸和擴(kuò)展到了任何物品與物品之間，進(jìn)行信息交換和通訊。

物聯(lián)網(wǎng)的特征主要體現(xiàn)在全面感知、可靠傳輸和智能處理三個(gè)方面。

全面感知是對(duì)物的生存狀態(tài)和環(huán)境信息實(shí)時(shí)感知，包括近距離感知（通過(guò)傳感器感知物理量）、遠(yuǎn)距離感知（通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳遞感知信息）和雙向感知。

可靠傳輸就是以互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)，對(duì)需要聯(lián)網(wǎng)的物提供互聯(lián)互通的網(wǎng)絡(luò)，隨時(shí)隨地進(jìn)行可靠的信息交互、信息反饋、自動(dòng)化控制和智能自治管理。

智能處理利用云計(jì)算技術(shù)，對(duì)感知數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行分析處理，評(píng)估物的生存狀態(tài)和環(huán)境改變，對(duì)物實(shí)施相應(yīng)的控制策略，進(jìn)行信息施救，并對(duì)信息施救效果進(jìn)行評(píng)估。第27頁(yè)厚德弘毅博學(xué)篤行厚德弘毅博學(xué)篤行第28頁(yè)物聯(lián)網(wǎng)的分層結(jié)構(gòu)

物聯(lián)網(wǎng)從架構(gòu)上可分成感知層、傳輸層和應(yīng)用層三部分。

感知層是最底層，由傳感器及傳感器網(wǎng)絡(luò)組成。傳感器用來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集并實(shí)現(xiàn)控制，傳感器網(wǎng)絡(luò)是由使用傳感器的器件組成，在空間上呈分布式的無(wú)線自治網(wǎng)絡(luò)，其中每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)都具有傳感器、微處理器以及通信單元，節(jié)點(diǎn)之間通過(guò)通訊聯(lián)絡(luò)組成網(wǎng)絡(luò)，共同協(xié)作來(lái)監(jiān)測(cè)各種物理量和事件。

傳輸層是中間層，由各種私有網(wǎng)絡(luò)、互聯(lián)網(wǎng)、有線和無(wú)線通信網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)等組成，負(fù)責(zé)傳遞和處理感知層獲取的信息。傳輸層由接入單元和接入網(wǎng)絡(luò)組成。接入單元從感知層獲取數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)發(fā)送到接入單元，是連接感知層的網(wǎng)橋?，F(xiàn)有的傳輸層技術(shù)主要有：PSTN技術(shù)、有線寬帶技術(shù)、移動(dòng)通信技術(shù)、WiFi通信技術(shù)及各種終端技術(shù)。應(yīng)用層是最上層，主要完成數(shù)據(jù)的管理和處理，包括物聯(lián)網(wǎng)中間件及物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用兩部分。厚德弘毅博學(xué)篤行第29頁(yè)智能電網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng)

目前，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能電網(wǎng)中的典型應(yīng)用主要包括以下幾個(gè)方面：（1）電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)。在發(fā)、輸、變電環(huán)節(jié)中，通過(guò)各種傳感器終端對(duì)重要設(shè)備、輸電線路的關(guān)鍵狀態(tài)信息進(jìn)行采集，并對(duì)獲取數(shù)據(jù)進(jìn)行智能評(píng)估與診斷。（2）智能巡檢系統(tǒng)。主要用于指導(dǎo)變電站中巡檢人員執(zhí)行規(guī)范化的巡檢流程。（3）電力資產(chǎn)全壽命周期管理。通過(guò)對(duì)電力設(shè)備上部署RFID標(biāo)簽，對(duì)資產(chǎn)進(jìn)行身份管理、狀態(tài)檢測(cè)、全壽命周期管理，提升管理水平。（4）用電信息釆集系統(tǒng)。通過(guò)智能電表對(duì)用電量進(jìn)行實(shí)時(shí)釆集、計(jì)量，并分析用戶用電情況。（5）電動(dòng)汽車(chē)輔助管理系統(tǒng)。主要實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車(chē)、電池、充電站三者的智能感知及互動(dòng)，資源的統(tǒng)一配置和優(yōu)質(zhì)高效的服務(wù)。厚德弘毅博學(xué)篤行第30頁(yè)物聯(lián)網(wǎng)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用舉例

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能電網(wǎng)中具有廣闊的應(yīng)用空間，能夠全方位的提高智能電網(wǎng)發(fā)、輸、變、配、用等各個(gè)環(huán)節(jié)的信息感知深度和廣度，實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)的信息化和智能化。（1）發(fā)電環(huán)節(jié)。（2）輸電環(huán)節(jié)。（3）變電環(huán)節(jié)。（4）配電環(huán)節(jié)。（5）用電環(huán)節(jié)。厚德弘毅博學(xué)篤行第31頁(yè)第七部分智能云技術(shù)厚德弘毅博學(xué)篤行第32頁(yè)云計(jì)算基本原理“云計(jì)算”比較普遍的定義為：云計(jì)算是分布式處理、并行處理和網(wǎng)格計(jì)算的發(fā)展，或者說(shuō)是這些計(jì)算機(jī)科學(xué)概念的商業(yè)實(shí)現(xiàn)，是基于網(wǎng)絡(luò)的超級(jí)計(jì)算模式。云計(jì)算是虛擬化、效用計(jì)算、基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)、平臺(tái)即服務(wù)、軟件即服務(wù)等概念混合演進(jìn)并躍升的結(jié)果。

基本原理是通過(guò)使計(jì)算任務(wù)分布在大量的分布式計(jì)算機(jī)上，而非本地計(jì)算機(jī)或遠(yuǎn)程服務(wù)器中，企業(yè)數(shù)據(jù)中心的運(yùn)行將與互聯(lián)網(wǎng)更相似。第33頁(yè)電力系統(tǒng)智能云

中國(guó)現(xiàn)有電力系統(tǒng)的特點(diǎn)是電網(wǎng)分布的地域特征不同，網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)不同。電網(wǎng)的電氣特點(diǎn)是將電網(wǎng)劃分成多個(gè)子網(wǎng)，各子網(wǎng)的調(diào)度、運(yùn)行、監(jiān)控、保護(hù)、輸配、營(yíng)銷(xiāo)由各子網(wǎng)中心負(fù)責(zé)，各中心擁有并維護(hù)著所轄電網(wǎng)的詳細(xì)參數(shù)。各網(wǎng)絡(luò)都針對(duì)所轄區(qū)域內(nèi)的電網(wǎng)建立了較為詳細(xì)的電力系統(tǒng)模型，而對(duì)相鄰電網(wǎng)的模型則在一定程度上進(jìn)行簡(jiǎn)化和等值，并在此系統(tǒng)模型的基礎(chǔ)上進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真，為電力調(diào)度、運(yùn)行、監(jiān)控、保護(hù)、輸配電、營(yíng)銷(xiāo)提供重要依據(jù)。這種簡(jiǎn)化等值的方法克服了由于中國(guó)地域遼闊而導(dǎo)致電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)資源廣域分布所帶來(lái)的數(shù)據(jù)難以收集的困難，降低了系統(tǒng)仿真的復(fù)雜程度，但是簡(jiǎn)化等值模型的適用范圍有限，智能云能較好地解決這一問(wèn)題。厚德弘毅博學(xué)篤行智能云的智能組成環(huán)節(jié)第34頁(yè)厚德弘毅博學(xué)篤行厚德弘毅博學(xué)篤行第35頁(yè)基于智能云的數(shù)字化變電站的應(yīng)用實(shí)例

電力系統(tǒng)數(shù)字化變電站是由一次設(shè)備和二次設(shè)備分層構(gòu)建，建立在IEC61850通信規(guī)范基礎(chǔ)上的現(xiàn)代化變電站，能夠?qū)崿F(xiàn)變電站內(nèi)電氣設(shè)備間信息共享和互操作的現(xiàn)代化變電站。由于數(shù)字化變電站和智能云的特點(diǎn)，兩者相結(jié)合可以實(shí)現(xiàn)基于智能云的電力系統(tǒng)數(shù)字化變電站?；谥悄茉频臄?shù)字化變電站分層分布結(jié)構(gòu)示意圖第36頁(yè)厚德弘毅博學(xué)篤行厚德弘毅博學(xué)篤行第37頁(yè)第八部分大數(shù)據(jù)厚德弘毅博學(xué)篤行第38頁(yè)大數(shù)據(jù)概念

在物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的推動(dòng)下，數(shù)據(jù)發(fā)生了“大爆炸”，其規(guī)模呈幾何級(jí)上升，已跨入以ZB為基本單位的大數(shù)據(jù)時(shí)代，“開(kāi)采”大數(shù)據(jù)以挖掘其內(nèi)部蘊(yùn)藏的“富礦”成為研究焦點(diǎn)。大數(shù)據(jù)是指無(wú)法用現(xiàn)有的軟件工具提取、存儲(chǔ)、搜索、共享、分析和處理的海量的、復(fù)雜的數(shù)據(jù)集合。

大數(shù)據(jù)具有4V特征（即規(guī)模性Volume、多樣性Variety、價(jià)值性Value和高速性Velocity），強(qiáng)調(diào)跨領(lǐng)域、多類(lèi)型數(shù)據(jù)的融合與利用，其以云計(jì)算為基礎(chǔ)，在理論

研究和實(shí)際應(yīng)用方面涉及一系列軟硬件技術(shù)。電力大數(shù)據(jù)技術(shù)是大數(shù)據(jù)在電力行業(yè)的應(yīng)用和發(fā)展，包括有分布式存儲(chǔ)、并行計(jì)算，以及各種分析算法等組件，并充分吸收電力系統(tǒng)云計(jì)算的先進(jìn)成果。最終數(shù)據(jù)技術(shù)將在電力系統(tǒng)全面應(yīng)用，是電力系統(tǒng)各子領(lǐng)域出發(fā)的研究和實(shí)踐是必經(jīng)之路。事實(shí)上，大數(shù)據(jù)的含義也在不斷演變中，正是在與各類(lèi)實(shí)際問(wèn)題的互動(dòng)過(guò)程中，才真正具有活力。厚德弘毅博學(xué)篤行第39頁(yè)大數(shù)據(jù)測(cè)試方法

Hadoop是目前最熱門(mén)的大數(shù)據(jù)處理架構(gòu)，其數(shù)據(jù)處理架構(gòu)及其測(cè)試要點(diǎn)如下圖所示。Hadoop數(shù)據(jù)處理架構(gòu)及其測(cè)試要點(diǎn)厚德弘毅博學(xué)篤行第40頁(yè)（1）功能性測(cè)試下面從功能性測(cè)試和非功能性測(cè)試兩方面來(lái)說(shuō)明大數(shù)據(jù)測(cè)試方法。

大數(shù)據(jù)功能主要涉及系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)面向大數(shù)據(jù)分析應(yīng)用的POSIXAPI系統(tǒng)，包括文件讀取與訪問(wèn)控制、元數(shù)據(jù)操作、鎖操作等功能。功能測(cè)試包括以下四個(gè)階段：1）數(shù)據(jù)導(dǎo)入/預(yù)處理驗(yàn)證階段根據(jù)具體的應(yīng)用背景和業(yè)務(wù)需求，各種數(shù)據(jù)源如網(wǎng)絡(luò)日志、物聯(lián)網(wǎng)、社會(huì)網(wǎng)絡(luò)及互聯(lián)網(wǎng)文本和文件等被按需加載到HDFS中待處理。在這個(gè)過(guò)程可能會(huì)由于不正確或不復(fù)制、存儲(chǔ)而導(dǎo)致的錯(cuò)誤數(shù)據(jù)，對(duì)于這種情況，可以采用以下方式進(jìn)行測(cè)試：①將輸入數(shù)據(jù)文件與源系統(tǒng)文件進(jìn)行比較，從而保證數(shù)據(jù)的正確獲得；②驗(yàn)證數(shù)據(jù)需求，保證獲得正確的數(shù)據(jù)；③驗(yàn)證文件被正確地加載進(jìn)HDFS，且被分割，復(fù)制到不同的數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)中。厚德弘毅博學(xué)篤行第41頁(yè)2）MapReduce數(shù)據(jù)輸出驗(yàn)證階段

當(dāng)數(shù)據(jù)加載進(jìn)HDFS后，MapReduce開(kāi)始對(duì)來(lái)自不同數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。在這個(gè)過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)MapReduce處理過(guò)程中的編碼問(wèn)題，如在單一節(jié)點(diǎn)上運(yùn)行正確，在多個(gè)節(jié)點(diǎn)上運(yùn)行不正確的問(wèn)題，包括不正確的聚合、節(jié)點(diǎn)配置、輸出格式等。針對(duì)于這個(gè)階段的問(wèn)題，可以采用以下驗(yàn)證手段：①

驗(yàn)證數(shù)據(jù)是否處理正常完成，輸出文件是否正常得到；②

在單個(gè)節(jié)點(diǎn)上驗(yàn)證大數(shù)據(jù)的業(yè)務(wù)邏輯，進(jìn)而在多節(jié)點(diǎn)上進(jìn)行同樣的驗(yàn)證；③

驗(yàn)證MapReduce處理過(guò)程的key/value對(duì)是否正確生成；④

在reduce過(guò)程結(jié)束后驗(yàn)證數(shù)據(jù)的聚集合并是否正確；⑤

通過(guò)源文件驗(yàn)證輸出數(shù)據(jù)來(lái)保證數(shù)據(jù)處理正確完成；⑥

按照大數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)所需，驗(yàn)證輸出數(shù)據(jù)文件格式是否符合要求。3）驗(yàn)證大數(shù)據(jù)ETL(數(shù)據(jù)提取、轉(zhuǎn)換和加載)到數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)

當(dāng)MapReduce過(guò)程結(jié)束后，產(chǎn)生的數(shù)據(jù)輸出文件將被按需移至數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)或者其他的事務(wù)型系統(tǒng)。在這個(gè)過(guò)程中，可能會(huì)由于不正確地應(yīng)用轉(zhuǎn)換規(guī)則，從HDFS中提取的數(shù)據(jù)不完全而帶來(lái)問(wèn)題。針對(duì)于這個(gè)階段的問(wèn)題可以采用以下驗(yàn)證手段：①

驗(yàn)證轉(zhuǎn)換規(guī)則是否正確應(yīng)用；②

通過(guò)比較目標(biāo)數(shù)據(jù)和HDFS文件數(shù)據(jù)來(lái)驗(yàn)證是否有數(shù)據(jù)損壞；③

驗(yàn)證目標(biāo)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)加載是否成功；④

驗(yàn)證目標(biāo)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)完整性。4）驗(yàn)證分析報(bào)告

從數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)或者Hive中得到的數(shù)據(jù)，可以通過(guò)報(bào)表工具得到分析報(bào)告。這個(gè)過(guò)程可能會(huì)產(chǎn)生報(bào)表定義不能達(dá)到要求的問(wèn)題；在這個(gè)過(guò)程中可以通過(guò)查詢(xún)來(lái)驗(yàn)證報(bào)表是否滿足業(yè)務(wù)要求。第42頁(yè)厚德弘毅博學(xué)篤行（2）非功能性測(cè)試

由于大數(shù)據(jù)面向具體行業(yè)的應(yīng)用，除了功能性測(cè)試，在整個(gè)大數(shù)據(jù)處理框架下還需要進(jìn)行非功能性測(cè)試，如性能測(cè)試、容錯(cuò)測(cè)試等。非功能測(cè)試中應(yīng)該保證以下幾項(xiàng)測(cè)試：1）性能測(cè)試

性能是評(píng)估一個(gè)大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)的最為關(guān)鍵維度，大數(shù)據(jù)系統(tǒng)性能主要包括吞吐量、任務(wù)完工時(shí)間、內(nèi)存利用率等多個(gè)指標(biāo)，可以反映大數(shù)據(jù)分析平臺(tái)的處理能力、資源利用能力等性能?？梢酝ㄟ^(guò)Hadoop性能監(jiān)控器來(lái)監(jiān)測(cè)運(yùn)行狀態(tài)性能指標(biāo)和瓶頸問(wèn)題，性能測(cè)試采用自動(dòng)化方式進(jìn)行，測(cè)試系統(tǒng)在不同負(fù)載情況下的性能。2）容錯(cuò)性測(cè)試

可以從部分失效中自動(dòng)恢復(fù)，而且不會(huì)嚴(yán)重地影響整體性能。特別地，當(dāng)故障發(fā)生時(shí)，大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)應(yīng)該在恢復(fù)的同時(shí)繼續(xù)以可接受的方式進(jìn)行操作，在發(fā)生錯(cuò)誤時(shí)某種程度上可以繼續(xù)操作。需要根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景來(lái)設(shè)計(jì)解決方案和具體部署，然后手動(dòng)進(jìn)行測(cè)試。第43頁(yè)厚德弘毅博學(xué)篤行厚德弘毅博學(xué)篤行第44頁(yè)3）可用性測(cè)試

高可用性已經(jīng)是大數(shù)據(jù)分析不可或缺的特性之一，可以保證數(shù)據(jù)應(yīng)用業(yè)務(wù)的連續(xù)性。大數(shù)據(jù)高可用性對(duì)很多應(yīng)用非常關(guān)鍵，需要嚴(yán)格進(jìn)行測(cè)試和驗(yàn)證。這部分測(cè)試以手動(dòng)方式進(jìn)行。4）擴(kuò)展性測(cè)試

文件系統(tǒng)擴(kuò)展性測(cè)試主要包括測(cè)試系統(tǒng)的彈性擴(kuò)展能力（擴(kuò)展與回縮兩方面）以及擴(kuò)展系統(tǒng)帶來(lái)的性能影響，驗(yàn)證是否具有線性擴(kuò)展能力。這部分測(cè)試也是以手動(dòng)方式進(jìn)行。5）穩(wěn)定性測(cè)試

穩(wěn)定性測(cè)試