電子信息技術(shù)在電力自動化系統(tǒng)中的應(yīng)用

余桂華

[摘? ? 要]選取電力自動化系統(tǒng)作為研究對象，研究與其相關(guān)的電子信息技術(shù)應(yīng)用問題。概述了電力自動化系統(tǒng)，剖析了電力自動化系統(tǒng)信息集成技術(shù)，并以此為基礎(chǔ)，對電子信息技術(shù)在變電站自動化中的應(yīng)用及在調(diào)度自動化中的應(yīng)用進(jìn)行了討論。

[關(guān)鍵詞]電子信息技術(shù);電力自動化系統(tǒng);應(yīng)用研究

[中圖分類號]TM76 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號]2095–6487（21）04–0–03

Research on the Application of Electronic Information Technology

in Electric Power Automation System

Yu Gui-hua

[Abstract]The electric power automation system is selected as the research object， and the related electronic information technology application problems are studied. In the specific discussion， the power automation system is outlined， and the power automation system information integration technology is analyzed. Based on this， the application of electronic information technology in substation automation and dispatching automation are discussed.

[Keywords]electronic information technology; power automation system; application research

在互聯(lián)網(wǎng)+電力自動化系統(tǒng)改革中，電力企業(yè)建立了以電力產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計(jì)、電力基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、輸配電自動技術(shù)應(yīng)用、電力產(chǎn)品營銷、電力配網(wǎng)搶修等為主要內(nèi)容的電力自動化系統(tǒng)。從當(dāng)前的應(yīng)用實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)看，電子信息技術(shù)在電力自動化系統(tǒng)各個構(gòu)成環(huán)節(jié)獲得了較為廣泛的應(yīng)用，尤其是在電力系統(tǒng)通信技術(shù)、電氣自動化控制技術(shù)、人工智能技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、云計(jì)算技術(shù)的綜合應(yīng)用下，極大地提升了電力自動化系統(tǒng)的智能化水平。

1 電力自動化系統(tǒng)

電力自動化系統(tǒng)，主要由設(shè)備、通信、信息管理系統(tǒng)構(gòu)成，其中涉及到發(fā)電、輸電、配電、用電設(shè)備四大要素?，F(xiàn)階段構(gòu)建的基本結(jié)構(gòu)以各類電氣設(shè)備為準(zhǔn)，通過電力產(chǎn)品生產(chǎn)制造各項(xiàng)構(gòu)成要素，匹配傳感器系統(tǒng)，實(shí)施自動化監(jiān)測、故障診斷、在線處理、配網(wǎng)搶修等工作。由于電力自動化系統(tǒng)的重點(diǎn)集中于監(jiān)測方面，因此，需要構(gòu)建總體監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)中主要劃分為設(shè)備層（現(xiàn)場設(shè)備層）、控制層、信息層。在設(shè)備層主要以現(xiàn)場總線將各類設(shè)備連接到控制層的網(wǎng)絡(luò)模塊、SCADA、OPC數(shù)據(jù)服務(wù)器，然后，將其與Internet數(shù)據(jù)網(wǎng)監(jiān)測站、報警服務(wù)器、歷史數(shù)據(jù)服務(wù)器進(jìn)行通信關(guān)聯(lián)，形成控制層。再通過Internet數(shù)據(jù)網(wǎng)、OPC/XML/DA，完成控制層與信息層Web瀏覽器、MIS、以太網(wǎng)的通信連接，從而構(gòu)建內(nèi)容完整的監(jiān)控系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)[3]。需要注意的是，在三層結(jié)構(gòu)之外，需要配置以Internet為中心的網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)系統(tǒng)，如圖1所示。

2 電力自動化系統(tǒng)中的信息集成技術(shù)

2.1 數(shù)據(jù)集成系統(tǒng)框架設(shè)計(jì)

在電力企業(yè)信息化集成關(guān)鍵技術(shù)中，主要是針對多項(xiàng)問題實(shí)施處理，包括數(shù)據(jù)獲取、數(shù)據(jù)抽取、數(shù)據(jù)整合、數(shù)據(jù)分析等。若從整體上對各類數(shù)據(jù)功能進(jìn)行系統(tǒng)性管理，使其在整體上實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的一體化集成應(yīng)用，則需要從數(shù)據(jù)模式異構(gòu)缺陷進(jìn)行分析，進(jìn)而通過業(yè)務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)集成需求，設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)集成系統(tǒng)框架。

根據(jù)搭建的數(shù)據(jù)集成系統(tǒng)框架，在數(shù)據(jù)獲取方面就能夠通過爬蟲程序編輯對其采集到的查詢表單進(jìn)行優(yōu)化處理，利用Web數(shù)據(jù)庫連接的接口實(shí)施分析，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)爬取本地數(shù)據(jù)庫目標(biāo)。在數(shù)據(jù)抽取方面則可以利用包裝器設(shè)置，根據(jù)用戶感興趣數(shù)據(jù)，在精準(zhǔn)定位的限定條件上，使半結(jié)構(gòu)化、非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)獲得抽取與轉(zhuǎn)換，進(jìn)而按照結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)完成數(shù)據(jù)存儲，而且，其中的頁面數(shù)據(jù)標(biāo)注也能夠針對同一領(lǐng)域不同站點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一處理。在數(shù)據(jù)整合方面則只需要根據(jù)重復(fù)記錄檢測與數(shù)據(jù)融合方式針對同一實(shí)體同類信息進(jìn)行重復(fù)記錄檢測和合并處理，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。在數(shù)據(jù)分析方面則能夠利用數(shù)據(jù)獲取、數(shù)據(jù)抽取、數(shù)據(jù)整合實(shí)現(xiàn)的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，利用云計(jì)算或中心數(shù)據(jù)處理方法，實(shí)現(xiàn)對所有結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的綜合分析，并根據(jù)預(yù)測結(jié)果將其通過多路徑方式分發(fā)到數(shù)據(jù)應(yīng)用終端等，如圖2所示。

2.2 以數(shù)據(jù)獲取關(guān)鍵技術(shù)為例

當(dāng)前的數(shù)據(jù)獲取過程中，采用基于高頻率查詢詞采集率模型，能夠根據(jù)高頻率列表進(jìn)行一些評估計(jì)算，從而根據(jù)新數(shù)據(jù)獲取率選擇一些詞匯。簡單講，就是針對關(guān)鍵詞進(jìn)行頻率統(tǒng)計(jì)與分析，若其與新數(shù)據(jù)庫中的相關(guān)范例詞匯發(fā)生對應(yīng)或重復(fù)，就可以直接進(jìn)行采集和獲取。目前對于同一文本屬性的采樣，通常會應(yīng)用多個特征自動構(gòu)造訓(xùn)練樣本，在訓(xùn)練方法層面多以多元線性回歸法為主，能夠構(gòu)建出相對完善的基于高頻率查詢詞采集率模型，而且根據(jù)模型迭代與數(shù)據(jù)覆蓋可以在其應(yīng)用中以自動化更新的方式逐步提升其應(yīng)用效用。

在現(xiàn)階段電力企業(yè)數(shù)據(jù)集成中的數(shù)據(jù)獲取可以分為兩個階段加以實(shí)現(xiàn)。第一階段主要通過基于高頻率的查詢詞采新率模型構(gòu)建實(shí)現(xiàn);第二階段則通過網(wǎng)站數(shù)據(jù)庫獲取完成。整個數(shù)據(jù)獲取過程中第一階段與第二階段存在關(guān)聯(lián)性，而與第一階段的樣本或范例設(shè)置方案相比，第二階段中的網(wǎng)站數(shù)據(jù)庫獲取則利用了第一階段的模型，能夠在其基礎(chǔ)上對網(wǎng)站數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進(jìn)行獲取。比如，在查詢列表提交后，就能夠通過有效數(shù)據(jù)的查詢詞選擇，進(jìn)行重新提交，此時，就能夠通過網(wǎng)站W(wǎng)eb數(shù)據(jù)庫對比，或者查詢的方式，在結(jié)果頁面實(shí)現(xiàn)對記錄存儲在本地數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)抽取。在數(shù)據(jù)獲取效率提升方面，則可以利用Map/Reduce進(jìn)行操作，如圖3所示。

2.3 以數(shù)據(jù)抽取和重復(fù)記錄檢測為例

與數(shù)據(jù)獲取關(guān)鍵技術(shù)相比，數(shù)據(jù)抽取包裝器構(gòu)建和重復(fù)記錄檢測相對簡單。比如，基于自底向上方法的使用，就能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)抽取包裝器構(gòu)建，具體抽取過程中則可以借助頁面提取與語義標(biāo)注加以實(shí)現(xiàn)?，F(xiàn)階段領(lǐng)域模型演化與更新中，可以利用支持向量機(jī)方法（SVM），完成實(shí)體模式關(guān)系動態(tài)更新。而實(shí)體間的關(guān)系則可以根據(jù)數(shù)據(jù)與目標(biāo)頁面的視覺信息加以實(shí)現(xiàn)。目前采用的健壯性評估方法、構(gòu)建方法可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)抽取包裝器健壯性的提升。并且在重復(fù)記錄檢測環(huán)節(jié)可實(shí)現(xiàn)無監(jiān)督學(xué)習(xí)的自動化重復(fù)記錄檢測。如分塊/索引、獲取比較向量、獲取訓(xùn)練樣本、比較向量分類。

3 電子信息技術(shù)在電力自動化系統(tǒng)中的應(yīng)用

3.1 在變電站自動化系統(tǒng)中的應(yīng)用

在電力自動化系統(tǒng)中，對于變電站自動化系統(tǒng)建設(shè)十分重要。目前，可以根據(jù)電子信息技術(shù)對二次設(shè)備進(jìn)行全面的數(shù)據(jù)監(jiān)測，實(shí)時上傳采集到的各類信息，并對此類信息進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，從而完成變電站自動化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)搭建工作，提升對該系統(tǒng)的管理效力。

例如，在變壓器智能化應(yīng)用中，主要是通過在增加智能化組件加以實(shí)現(xiàn)。其中包括對其運(yùn)營狀態(tài)的可視化、自主化、網(wǎng)絡(luò)化。由于變壓器屬于基礎(chǔ)運(yùn)行設(shè)備，因此在智能化轉(zhuǎn)變中的功能特征，主要以解決過程層與間隔層之間的功能連接為主，包括計(jì)量功能、保護(hù)功能、監(jiān)測功能、控制功能等。從結(jié)構(gòu)方面看，IED總數(shù)能夠獲得有效縮減，而資源方面的智能組件可以通過組屏方式達(dá)到資源節(jié)約目標(biāo)，因此變壓器智能化的綜合特征鮮明，其智能組件在通訊方式支持方面也能夠滿足MMS與GOOSE標(biāo)準(zhǔn)要求，因此，在多功能實(shí)現(xiàn)與監(jiān)控通訊實(shí)時同步方面優(yōu)勢相對明顯。當(dāng)前一次設(shè)備智能化技術(shù)在變壓器中的智能化應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)表明，變壓器中的主體IED-監(jiān)測IED、測溫IED-局部IED均有一定的獨(dú)立特性，因此，建議采用單獨(dú)設(shè)備安裝方案，這樣在一體化建模與集成方面可以有效發(fā)揮其功能的多元化。

3.2 以電力調(diào)度自動化中的應(yīng)用為例

電力自動化重在解決電力需求側(cè)與電力供給側(cè)之間的信息不對稱問題，使二者之間形成數(shù)據(jù)交互，優(yōu)化電力調(diào)度方案。當(dāng)前使用的眾多電力調(diào)度自動化方案中，SOA架構(gòu)相對普遍，如圖4所示。該架構(gòu)屬于一體化的圖模數(shù)系統(tǒng)，能夠在客戶端、服務(wù)代理、電力調(diào)度中心之間形成一個密切對應(yīng)的關(guān)系。從而使圖形服務(wù)、模型服務(wù)、數(shù)據(jù)服務(wù)滿足客戶端用戶的各類用電需求。例如，當(dāng)前使用的配網(wǎng)搶修平臺中，以O(shè)racle、SQL Server等作為應(yīng)用軟件，優(yōu)化了配網(wǎng)搶修指揮平臺的界面與各項(xiàng)業(yè)務(wù)，運(yùn)用配網(wǎng)搶修數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)了各項(xiàng)數(shù)據(jù)資源的采集、傳輸、統(tǒng)計(jì)、分析、預(yù)測、分發(fā)，從而建立了界面層+業(yè)務(wù)邏輯層+數(shù)據(jù)訪問層的三層基本架構(gòu)。從應(yīng)用角度分析，目前采用的PMS系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對實(shí)時數(shù)據(jù)的獲取，并增強(qiáng)系統(tǒng)內(nèi)數(shù)據(jù)共享，為其資源調(diào)度提供了重要的功能支撐。

4 結(jié)束語

在我國制造業(yè)向著智造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級實(shí)踐中，電力能源作為基礎(chǔ)能源，獲得了快速發(fā)展，當(dāng)前城市電網(wǎng)、農(nóng)村電網(wǎng)的改造工程已經(jīng)進(jìn)入關(guān)鍵時期，其中牽涉到系統(tǒng)性的配網(wǎng)自動化、變電站自動化，以及電力調(diào)度自動化的全面升級轉(zhuǎn)型。尤其在我國構(gòu)建的全球電力輸配送網(wǎng)絡(luò)戰(zhàn)略下，本土市場的電力自動化系統(tǒng)升級工作的推進(jìn)，極有利于在全球同業(yè)競爭中。輸配電技術(shù)已經(jīng)領(lǐng)先的條件下，快速推進(jìn)同業(yè)質(zhì)量體系管理標(biāo)準(zhǔn)的建設(shè)工作，從而提高我國電力事業(yè)在同行業(yè)價值鏈上的可營利空間。

參考文獻(xiàn)

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