奚超超 王 軍 晏 騰

（ 國(guó)網(wǎng)安徽省電力有限公司宣城供電公司，安徽 宣城242000）

國(guó)網(wǎng)安徽省電力有限公司科技項(xiàng)目資助： 為了更好地利用SCADA、OMS、PMS、電能量等系統(tǒng)中的電網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)，對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行整合分析，并實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)資源共享。 開(kāi)展基于大數(shù)據(jù)的調(diào)控運(yùn)行數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)研究，從電力設(shè)備運(yùn)行的海量歷史數(shù)據(jù)中，挖掘出設(shè)備運(yùn)行的歷史規(guī)律和參數(shù)間的關(guān)聯(lián)關(guān)系等有價(jià)值的信息， 根據(jù)設(shè)備運(yùn)行的歷史規(guī)律分析當(dāng)前設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)， 以不斷加強(qiáng)對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行情況的診斷分析能力， 為電網(wǎng)運(yùn)行及發(fā)展規(guī)劃提供更有力的數(shù)據(jù)支撐，進(jìn)一步保證電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定、可靠運(yùn)行。

1 需求分析

基于大數(shù)據(jù)的調(diào)控運(yùn)行數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)分別接入日常工作所需的SCADA 系統(tǒng)、OMS 系統(tǒng)、PMS 系統(tǒng)及電能量系統(tǒng)等電網(wǎng)主要常用系統(tǒng)，并以系統(tǒng)為一個(gè)大單位，以設(shè)備類(lèi)型為一個(gè)小單位，對(duì)電網(wǎng)間所有設(shè)備進(jìn)行分類(lèi)，以模塊化圖形展示。通過(guò)自動(dòng)采集SCADA系統(tǒng)一次設(shè)備臺(tái)帳數(shù)據(jù)、PMS 系統(tǒng)一次設(shè)備臺(tái)帳數(shù)據(jù)、電能質(zhì)量臺(tái)帳及表計(jì)數(shù)據(jù)、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)，依托互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)分析技術(shù)手段， 從設(shè)備運(yùn)行的海量歷史數(shù)據(jù)中分析出設(shè)備的各種運(yùn)行工況及參數(shù)關(guān)聯(lián)關(guān)系建立狀態(tài)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)模型，在設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中更準(zhǔn)確、更靈敏地發(fā)現(xiàn)設(shè)備的異常變化， 從而比DCS 和人工點(diǎn)檢更早的發(fā)現(xiàn)設(shè)備問(wèn)題， 實(shí)現(xiàn)自動(dòng)判定設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)及電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)評(píng)估的功能。 通過(guò)項(xiàng)目的開(kāi)展，達(dá)到快速、高效判定設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，并為其提供完整信息畫(huà)像，以及其和其影響電網(wǎng)一致率評(píng)分的工作環(huán)節(jié)，及時(shí)進(jìn)行整改，提升電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，易于推廣使用。

其過(guò)程如下：a.臺(tái)賬數(shù)據(jù)采集：以系統(tǒng)為一個(gè)大單位，定時(shí)自動(dòng)采集SCADA 系統(tǒng)一次設(shè)備臺(tái)帳數(shù)據(jù)、PMS 系統(tǒng)一次設(shè)備臺(tái)帳數(shù)據(jù)、電能質(zhì)量臺(tái)帳等設(shè)備臺(tái)賬信息，建立臺(tái)賬間關(guān)聯(lián)關(guān)系；采集設(shè)備的在各個(gè)系統(tǒng)間的運(yùn)行數(shù)據(jù)（ 遙測(cè)、遙信信息），并將信息存儲(chǔ)至本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)。 b.數(shù)據(jù)精細(xì)化梳理及挖掘分析：針對(duì)從SCADA、OMS、PMS 等系統(tǒng)中采集的各類(lèi)數(shù)據(jù)信息，進(jìn)行可用性篩選、邏輯分析，打通各系統(tǒng)間壁壘，挖掘數(shù)據(jù)間關(guān)聯(lián)關(guān)系，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)化、脈絡(luò)化及完整性展現(xiàn)。 c.數(shù)據(jù)建模：將設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)的所有歷史數(shù)據(jù)，對(duì)應(yīng)的狀態(tài)點(diǎn)均映射到一個(gè)狀態(tài)空間中，基于此中的邊界點(diǎn)，構(gòu)造外接的超球，便能夠包括歷史數(shù)據(jù)中的全部正常工作狀態(tài)點(diǎn)，即為設(shè)備對(duì)象模型。 d.域格化設(shè)備狀態(tài)評(píng)估：針對(duì)常規(guī)管理系統(tǒng)多樣、數(shù)據(jù)零散、數(shù)據(jù)源不統(tǒng)一的情況，本項(xiàng)目中提出根據(jù)區(qū)域所屬關(guān)系劃分的評(píng)估機(jī)制， 通過(guò)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)模型融合各個(gè)系統(tǒng)間日常管理數(shù)據(jù)等進(jìn)行評(píng)分， 完成由設(shè)備評(píng)估到變電站評(píng)估再到各區(qū)域供電性能評(píng)估，進(jìn)而達(dá)到了對(duì)整個(gè)宣城電網(wǎng)的供電趨勢(shì)進(jìn)行有效、快速、精確評(píng)估的效果。 e.電網(wǎng)負(fù)荷與線路負(fù)荷綜合分析技術(shù)：當(dāng)電網(wǎng)最大負(fù)荷出現(xiàn)時(shí)，及時(shí)有效的分析線路負(fù)荷和負(fù)載率，利用大數(shù)據(jù)相關(guān)性系數(shù)算法，擬合電網(wǎng)最大負(fù)荷與線路負(fù)荷的相關(guān)性，發(fā)現(xiàn)潛在的關(guān)聯(lián)度，實(shí)現(xiàn)綜合分析預(yù)警。f.系統(tǒng)對(duì)宣城電網(wǎng)評(píng)估結(jié)果實(shí)現(xiàn)了細(xì)粒度化展示，對(duì)影響其評(píng)估結(jié)果的各項(xiàng)評(píng)估指標(biāo)進(jìn)行量化處理，從告警狀態(tài)、負(fù)荷狀態(tài)、設(shè)備物理狀態(tài)、設(shè)備利用率狀態(tài)四個(gè)維度入手，對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃處理，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)可追溯的精細(xì)化處理，對(duì)整個(gè)電網(wǎng)的狀態(tài)趨勢(shì)進(jìn)行全面監(jiān)測(cè)。 g.根據(jù)統(tǒng)計(jì)分析的有功/無(wú)功/越限/負(fù)載等關(guān)鍵性運(yùn)行數(shù)據(jù)，支持自定義條件篩選、報(bào)表格式進(jìn)行結(jié)果導(dǎo)出，供工作人員進(jìn)行數(shù)據(jù)整理及異常分析使用。通過(guò)基于大數(shù)據(jù)的調(diào)控運(yùn)行數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)的建設(shè)， 利用大數(shù)技術(shù)深入挖掘數(shù)據(jù)間關(guān)聯(lián)關(guān)系，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)化管理，同時(shí)對(duì)調(diào)控運(yùn)行監(jiān)控指標(biāo)性數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，實(shí)現(xiàn)建立一個(gè)數(shù)據(jù)全面、自動(dòng)分析和評(píng)估預(yù)警的管理平臺(tái)。

圖1 系統(tǒng)架構(gòu)圖

2 系統(tǒng)架構(gòu)

2.1 總體架構(gòu)。 如圖1 所示，系統(tǒng)采取多層分布式技術(shù)架構(gòu)，從技術(shù)和功能實(shí)現(xiàn)上將整個(gè)系統(tǒng)架構(gòu)分為： 外部數(shù)據(jù)層、 數(shù)據(jù)接入層、數(shù)據(jù)層、服務(wù)層與應(yīng)用層。 外部數(shù)據(jù)層：主要從前置采集機(jī)采集SCADA/OMS/PMS/電能量等系統(tǒng)中的一次設(shè)備臺(tái)帳數(shù)據(jù)、 負(fù)荷數(shù)據(jù)、電能量一次設(shè)備臺(tái)賬數(shù)據(jù)、表計(jì)數(shù)據(jù)、PMS 一次設(shè)備臺(tái)帳數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)接入層：包括數(shù)據(jù)抽取服務(wù)、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換服務(wù)和數(shù)據(jù)質(zhì)量校檢服務(wù)，分別獲取外部的數(shù)據(jù)，和對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗、質(zhì)量校檢，自動(dòng)判斷數(shù)據(jù)的正確性并轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)特定的數(shù)據(jù)格式。 數(shù)據(jù)層：存儲(chǔ)了系統(tǒng)的所有數(shù)據(jù)，主要包括抽取來(lái)的原始外部數(shù)據(jù)；被清洗、質(zhì)量校檢、轉(zhuǎn)換后的模型數(shù)據(jù)；系統(tǒng)自動(dòng)生成設(shè)備間聯(lián)動(dòng)數(shù)據(jù)；支撐系統(tǒng)運(yùn)行的配置數(shù)據(jù)；另外，除保存原始的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)外，將通過(guò)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分析服務(wù)對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行的計(jì)算數(shù)據(jù)，用于業(yè)務(wù)應(yīng)用功能。 數(shù)據(jù)處理層：為承載業(yè)務(wù)應(yīng)用功能所需的基礎(chǔ)服務(wù)，包括基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)管理服務(wù)；對(duì)設(shè)備臺(tái)帳數(shù)據(jù)、負(fù)荷數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)；按照預(yù)先設(shè)定好的模板進(jìn)行。業(yè)務(wù)應(yīng)用層：提供設(shè)備臺(tái)賬管理/設(shè)備狀態(tài)分析/電網(wǎng)負(fù)荷檢測(cè)/風(fēng)險(xiǎn)趨勢(shì)預(yù)警/異常設(shè)備分析等業(yè)務(wù)功能。

2.2 物理架構(gòu)。 平臺(tái)物理部署架構(gòu)如圖2 所示。

圖2 物理部署架構(gòu)圖

系統(tǒng)部署在電力安全網(wǎng)絡(luò)三區(qū)， 調(diào)度設(shè)備運(yùn)維人員和系統(tǒng)管理人員通過(guò)電力內(nèi)網(wǎng)訪問(wèn)管理系統(tǒng)。 a.數(shù)據(jù)采集安全防護(hù)。 從采集命令執(zhí)行、采集數(shù)據(jù)傳輸至數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，設(shè)置了多層的保護(hù)措施，防止帳號(hào)、口令等敏感信息泄露，造成系統(tǒng)安全隱患。b.采集過(guò)程全紀(jì)錄。

資源設(shè)備系統(tǒng)上的采集無(wú)論人工/自動(dòng)均需通過(guò)統(tǒng)一采集程序執(zhí)行指令，所有指令執(zhí)行過(guò)程均記錄，且非法指令可攔截，采集過(guò)程可回放、查詢。c.傳輸安全防護(hù)。采集信息在傳輸?shù)倪^(guò)程中數(shù)據(jù)均采用國(guó)密SM2 加密技術(shù)進(jìn)行處理，防止信息攔截，泄露。d.存儲(chǔ)安全防護(hù)。 采集的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)篩選最終采用加密的形式保存在數(shù)據(jù)庫(kù)中（ 數(shù)據(jù)庫(kù)中不保存口令信息）。

3 總結(jié)與展望

通過(guò)本系統(tǒng)的實(shí)施，減少了傳統(tǒng)的跨部門(mén)協(xié)調(diào)作業(yè)方式，降低了公司的人力資源成本，提高了調(diào)度人員日常的工作效率；通過(guò)自動(dòng)分析設(shè)備使用率、電網(wǎng)負(fù)荷、檢修執(zhí)行率、事故異常原因、風(fēng)險(xiǎn)趨勢(shì)、設(shè)備狀態(tài)等，為調(diào)度人員對(duì)電力調(diào)度作出了重要的輔助參考，減少了電力調(diào)度在出現(xiàn)問(wèn)題后的現(xiàn)場(chǎng)核查工作量， 大大提高了電力調(diào)度的可靠性和工作效率；根據(jù)跨平臺(tái)的大數(shù)據(jù)統(tǒng)一分析，可以形象的體現(xiàn)出工作待提高項(xiàng)， 為展開(kāi)針對(duì)性的工作規(guī)劃提供了數(shù)據(jù)保障，極大的提高了風(fēng)險(xiǎn)性預(yù)知，加強(qiáng)了安全防范措施。