許元斌

（國(guó)網(wǎng)信通億力科技有限責(zé)任公司 福建 福州　350003）

基于電力大數(shù)據(jù)的多源異構(gòu)參數(shù)融合方法的研究與應(yīng)用

許元斌

（國(guó)網(wǎng)信通億力科技有限責(zé)任公司 福建 福州350003）

針對(duì)電網(wǎng)大數(shù)據(jù)時(shí)代普遍存在的"一個(gè)電網(wǎng)，多套參數(shù)"的問題，文中提出一種基于電力大數(shù)據(jù)的多源異構(gòu)參數(shù)融合方法，通過電網(wǎng)各專業(yè)部門、各級(jí)調(diào)度中心的不同參數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行縱向和橫向的參數(shù)融合技術(shù)消除多源電網(wǎng)間的數(shù)據(jù)參數(shù)差異。本數(shù)據(jù)融合方法可克服傳統(tǒng)的采用參數(shù)辨識(shí)與估計(jì)方法的缺陷，提高數(shù)據(jù)融合效率、縮小數(shù)據(jù)模型差異以滿足電網(wǎng)調(diào)度中心運(yùn)行實(shí)際需求。

大數(shù)據(jù)；電網(wǎng)參數(shù)；簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議；多源異構(gòu)數(shù)據(jù)融合

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展與國(guó)家基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的推進(jìn)，電網(wǎng)規(guī)模急劇擴(kuò)大，電網(wǎng)數(shù)據(jù)越來越密集。電網(wǎng)數(shù)據(jù)由模型、參數(shù)、量測(cè)數(shù)據(jù)等部分，電網(wǎng)參數(shù)在電網(wǎng)狀態(tài)估計(jì)中起著基礎(chǔ)性作用。電網(wǎng)調(diào)度中心自動(dòng)化、運(yùn)行方式、繼電保護(hù)等各部門專業(yè)由于獨(dú)立構(gòu)建各自的數(shù)據(jù)庫，各自擁有獨(dú)立的數(shù)據(jù)模型，各自的數(shù)據(jù)采用不同類型、編碼規(guī)則的數(shù)據(jù)模型存儲(chǔ)，導(dǎo)致多元電網(wǎng)運(yùn)行參數(shù)不一致，無法共享參數(shù)信息，互相辨識(shí)數(shù)據(jù)，缺乏彼此協(xié)同機(jī)制與一致性，出現(xiàn)了“一個(gè)電網(wǎng)，多套參數(shù)”的嚴(yán)峻問題［1-4］。

針對(duì)上述的問題，本文提出一種基于電力大數(shù)據(jù)的多源異構(gòu)參數(shù)融合方法。本方法在充分獲取不同部門數(shù)據(jù)模型參數(shù)信息互相識(shí)別的基礎(chǔ)上，基于最小平法差加權(quán)方法，進(jìn)行縱向和橫向的參數(shù)融合技術(shù)消除多源電網(wǎng)間的數(shù)據(jù)參數(shù)差異［5-6］。本數(shù)據(jù)融合方法能克服傳統(tǒng)采用參數(shù)辨識(shí)與估計(jì)方法的缺陷，提高數(shù)據(jù)融合效率、縮小數(shù)據(jù)模型差異以滿足電網(wǎng)調(diào)度中心運(yùn)行實(shí)際需求。

1　數(shù)據(jù)融合方法

在電網(wǎng)調(diào)度中心信息化建設(shè)過程中，由于各部門專業(yè)、各級(jí)調(diào)度中心業(yè)務(wù)系統(tǒng)建設(shè)和實(shí)施數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的階段性、技術(shù)性以及其他經(jīng)濟(jì)和人為因素等因素影響，導(dǎo)致電網(wǎng)數(shù)據(jù)在發(fā)展過程中積累了大量采用不同存儲(chǔ)方式、不同數(shù)據(jù)模型、不同編碼規(guī)則的電網(wǎng)參數(shù)，這些數(shù)據(jù)既有簡(jiǎn)單的文件數(shù)據(jù)庫，也有復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫，其構(gòu)成了電網(wǎng)的異構(gòu)數(shù)據(jù)源。電網(wǎng)參數(shù)具有多源化、異構(gòu)化、一致性差等鮮明特點(diǎn)［7-8］。在進(jìn)行電網(wǎng)參數(shù)融合時(shí)，需采用橫向、縱向融合兩步保證數(shù)據(jù)融合的有機(jī)進(jìn)行。具體原理如圖1所示。

圖1　電網(wǎng)多源異構(gòu)參數(shù)融合示意圖

1.1縱向參數(shù)融合

縱向參數(shù)融合是指消除同一部門專業(yè)（自動(dòng)化、運(yùn)行方式、繼電保護(hù)）在不同級(jí)別的電網(wǎng)調(diào)度中心設(shè)備上的參數(shù)差異。3個(gè)部門專業(yè)通過各自不同級(jí)別的縱向融合實(shí)現(xiàn)參數(shù)的縱向統(tǒng)一［9］。具體步驟包括：

1）參數(shù)獲取。通過統(tǒng)一的Web Service接口獲取各個(gè)來源的電網(wǎng)參數(shù)。已自動(dòng)化專業(yè)部門為例：通過獲得上下兩級(jí)調(diào)度中心的自動(dòng)化專業(yè)CIM文件，進(jìn)行解析。這是針對(duì)多源

其中 Xt，i、Xb，i、分別是上下兩級(jí)第 i個(gè)參數(shù)的參數(shù)值，?Xi是上下兩級(jí)的參數(shù)的均值。由于電網(wǎng)參數(shù)的復(fù)雜性，在不同系統(tǒng)中參數(shù)存在不同的表達(dá)形式，如有名值、銘牌值、標(biāo)幺值等，在進(jìn)行縱向融合時(shí)，文中統(tǒng)一采取有名值［10-11］。當(dāng)不同形式的表達(dá)形式存在時(shí)，需根據(jù)相應(yīng)規(guī)則先化為有名值，以消除數(shù)據(jù)表達(dá)形式對(duì)參數(shù)融合結(jié)果的影響。

1.2橫向參數(shù)融合

橫向參數(shù)融合與縱向融合類似同樣包括兩個(gè)步驟，與縱向參數(shù)融合不同的是橫向數(shù)據(jù)融合是指對(duì)于同一級(jí)別調(diào)度中心3個(gè)不同專業(yè)部門之間的參數(shù)融合。由于在縱向參數(shù)融合的第一步已采取了Web Service接口獲取各個(gè)來源的電網(wǎng)參數(shù)，消除了數(shù)據(jù)參數(shù)的異構(gòu)性，這保證了不同專業(yè)部門間的數(shù)據(jù)融合［12］。接著進(jìn)行專業(yè)參數(shù)匹配與參數(shù)差異分析。異構(gòu)參數(shù)中的“多源”進(jìn)行融合。

2）專業(yè)參數(shù)匹配與參數(shù)差異分析。通過參數(shù)中的對(duì)象名稱進(jìn)行匹配，實(shí)現(xiàn)不同專業(yè)設(shè)備與各自參數(shù)的匹配。同時(shí)，引入縱向參數(shù)差異度來衡量不同級(jí)別相同專業(yè)的參數(shù)差異性。記Dv，i為第i個(gè)參數(shù)的參數(shù)差異度

2　數(shù)據(jù)融合方法實(shí)現(xiàn)

2.1SNMP技術(shù)

文中在進(jìn)行電網(wǎng)參數(shù)融合時(shí)采用SNMP協(xié)議獲取電網(wǎng)參數(shù)。簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議SNMP（Simple Network Management Protocol）是由互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)組IETF（Internet Engineering Task Force）定義的基于簡(jiǎn)單網(wǎng)關(guān)監(jiān)視協(xié)議的，專門用于網(wǎng)絡(luò)管理的一組應(yīng)用層協(xié)議。利用SNMP構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)管理工作站對(duì)于電網(wǎng)中設(shè)備的遠(yuǎn)程管理，實(shí)現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)的監(jiān)視、參數(shù)的修改及緊急事件的安全預(yù)警等［13］。采用SNMP構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)管理的一般系統(tǒng)模型，如圖2所示［3］。

圖2　基于SNMP協(xié)議的電網(wǎng)管理體系結(jié)構(gòu)

SNMP采用的是客戶機(jī)/服務(wù)器模式，即常說的代理/管理站模型。通過管理站（主代理）與SNMP代理（網(wǎng)管代理）之間的交互，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的管理與維護(hù)。網(wǎng)管代理通過管理信息庫（MIB）查詢各個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的狀態(tài)，向管理站通過SNMP協(xié)議完成設(shè)備信息的交付。

設(shè)備中的被管理對(duì)象在管理信息庫（MIB）中采用ASN.1 （Abstract Syntax Notification 1）抽象語法描述語言。在管理站和代理中也實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的MIB對(duì)象，由此使得交互的過程中雙方彼此的數(shù)據(jù)可互相識(shí)別，保證通信有效進(jìn)行［14-15］。一次管理操作包括：網(wǎng)管代理識(shí)別管理站（主代理）向網(wǎng)管代理請(qǐng)求的MIB中定義的數(shù)據(jù)，然后將各網(wǎng)絡(luò)設(shè)備提供的設(shè)備狀態(tài)或參數(shù)轉(zhuǎn)換成MIB格式，返還給主代理。本系統(tǒng)建立的MIB如圖3所示，在訪問時(shí)采用中序遍歷二叉樹的方法進(jìn)行遍歷。

圖3　MIB管理信息庫結(jié)構(gòu)

SNMP中包括：Get-Request、Get-Response、Get-Next-Request、Set-Request和Trap5種消息類型。5種協(xié)議均采用UDP協(xié)議封裝。

1）Get-Request？、Get-Next-Request與 Get-Response。Get-Request用于管理站向網(wǎng)管代理獲得網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的設(shè)備信息；Get-Next-Request用于網(wǎng)管設(shè)備采用字典順序獲取下一個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的信息；Get-Response是上述消息的響應(yīng)。

2）Set-Request？。管理站采用Set-Request對(duì)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程配置與賦值。

3）Trap。網(wǎng)管代理使用Trap向管理站發(fā)送如接口UP/ DOWN，IP地址更改等非請(qǐng)求消息。

2.2工程應(yīng)用

本方法應(yīng)用于某電力調(diào)度中心，電網(wǎng)調(diào)度中心借助本參數(shù)融合方法不斷核查步調(diào)整電網(wǎng)參數(shù)數(shù)據(jù)模型，發(fā)現(xiàn)了有問題的參數(shù)2 905個(gè)，有效處理2 600余。通過本方法的應(yīng)用，自動(dòng)化、繼電中心等電網(wǎng)專業(yè)部門變壓器、交流線路電阻電抗等參數(shù)差異度逐漸減小，同時(shí)相似度高的參數(shù)比重增加，參數(shù)質(zhì)量改善明顯。下圖是該調(diào)度中心2011年11月以后的大模型狀態(tài)估計(jì)遙測(cè)的合格率。從圖中可看到，參數(shù)質(zhì)量的優(yōu)化對(duì)電網(wǎng)狀態(tài)估計(jì)結(jié)果有明顯的改善。

圖4　大模型狀態(tài)估計(jì)遙測(cè)的合格率趨勢(shì)圖

3　結(jié)束語

基于電力大數(shù)據(jù)的多源異構(gòu)參數(shù)融合方法通過實(shí)際的工程運(yùn)用，在電網(wǎng)調(diào)度中心發(fā)揮了重要作用，有力的證明了電網(wǎng)大數(shù)據(jù)時(shí)代數(shù)據(jù)融合的重要性。針對(duì)現(xiàn)在電網(wǎng)中普遍存在的“一個(gè)電網(wǎng)，多套參數(shù)”的問題，本文提出了多源異構(gòu)參數(shù)融合方法，進(jìn)行縱向和橫向的參數(shù)融合技術(shù)消除多源電網(wǎng)間的數(shù)據(jù)參數(shù)差異。本數(shù)據(jù)融合方法能克服傳統(tǒng)采用參數(shù)辨識(shí)與估計(jì)方法的缺陷，伴隨著電網(wǎng)參數(shù)質(zhì)量改善，電網(wǎng)狀態(tài)估計(jì)的結(jié)果也得到了有效改善。

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Research and application of fusion method of multi-source heterogeneous data based on large power parameters

XU Yuan-bin
（State Grid ICT Billion of Technology Co.，Ltd.，F(xiàn)uzhou 350003，China）

In order to satisfy the problem of“a grid，multiple sets of parameters”，theresearch and application of fusion method of multi-source heterogeneous data based on large power parameters，eliminating the differences between power grid data sources.The data fusion method can be overcome by using the method of parameter identification and estimation of the defects of the traditional.

big data；gridparameter；SNMP；heterogeneous data fusion

TP311

A

1674-6236（2016）14-0014-03

2016-02-25稿件編號(hào)：201602140

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（60372042）

許元斌（1970-），男，福建龍巖人，碩士，高級(jí)工程師。研究方向：計(jì)算機(jī)技術(shù)、電力信息化。