配電自動(dòng)化終端運(yùn)行狀態(tài)大數(shù)據(jù)在線評(píng)價(jià)研究

陳垠錕 黃明

摘要：隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，人們生活質(zhì)量隨之提高。在這樣的發(fā)展背景下，智能電網(wǎng)在發(fā)展過程中，對(duì)電力網(wǎng)自動(dòng)化水平提出了更高的要求。自動(dòng)化終端的相關(guān)設(shè)備在電力網(wǎng)的應(yīng)用中，直接決定著電力網(wǎng)的自動(dòng)化水平。因此，在電力網(wǎng)的運(yùn)行過程中，一定要?jiǎng)?chuàng)新應(yīng)用自動(dòng)化終端設(shè)備，不斷提高電力網(wǎng)的自動(dòng)化水準(zhǔn)。配電自動(dòng)化終端的安全穩(wěn)定運(yùn)行，對(duì)配電網(wǎng)的可靠性有重要影響。為實(shí)現(xiàn)對(duì)配電自動(dòng)化終端運(yùn)行狀態(tài)在線評(píng)價(jià)，提出一種基于大數(shù)據(jù)平臺(tái)的在線評(píng)價(jià)方法。

關(guān)鍵詞：配電;自動(dòng)化終端;大數(shù)據(jù);在線評(píng)價(jià)

引言

智能配電網(wǎng)作為堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的重要組成部分，其安全穩(wěn)定運(yùn)行直接影響電力用戶的供電可靠性。配電自動(dòng)化終端作為智能配電網(wǎng)的關(guān)鍵設(shè)備，包括站所終端、饋線終端、配電變壓器終端及故障指示器等4類，主要用于配電網(wǎng)重要設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)的采集、調(diào)節(jié)與控制。因此，配電自動(dòng)化終端本身的運(yùn)行可靠性對(duì)配電網(wǎng)的安全穩(wěn)定起到關(guān)鍵作用，有必要對(duì)配電自動(dòng)化終端展開狀態(tài)評(píng)價(jià)。

1自動(dòng)化終端設(shè)備在電力網(wǎng)中的發(fā)展

隨著工業(yè)的不斷發(fā)展以及人們生活水平的提升，我國(guó)整體對(duì)電能的需求越來越高，促使著電力自動(dòng)化進(jìn)程不斷擴(kuò)大發(fā)展。在現(xiàn)如今電力網(wǎng)發(fā)展中，自動(dòng)化進(jìn)程主要分成三個(gè)有效階段。首先，電力網(wǎng)中應(yīng)用的自動(dòng)化終端設(shè)備，以開關(guān)設(shè)備為主，這是第一個(gè)發(fā)展階段，自動(dòng)化功能還不夠健全。其次，通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和衛(wèi)星通信系統(tǒng)，以及饋線的終端單元等，構(gòu)建成為自動(dòng)化終端設(shè)備，這是自動(dòng)化的第二階段。最后，運(yùn)用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)構(gòu)建自動(dòng)化操作系統(tǒng)，這是電力網(wǎng)自動(dòng)化發(fā)展的第三階段。目前，我國(guó)電力自動(dòng)化發(fā)展正處于第三階段。在這個(gè)階段中，配電自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)了地理信息的定位，擁有智能化監(jiān)控系統(tǒng)，還能對(duì)電力網(wǎng)展開實(shí)時(shí)檢測(cè)，這使得電力網(wǎng)運(yùn)行更加穩(wěn)健、更為高效。

2自動(dòng)化終端設(shè)備的基本構(gòu)成

2.1中心監(jiān)控單元

中心監(jiān)控單元是自動(dòng)化終端設(shè)備中非常重要的組成部分，其構(gòu)成的結(jié)構(gòu)不算復(fù)雜，由組網(wǎng)交換器，數(shù)據(jù)庫(kù)，路由器以及服務(wù)器等構(gòu)成。其在電力網(wǎng)自動(dòng)化設(shè)備中，屬于核心部分的元件。在其使用過程中，可以及時(shí)快速的檢查出終端設(shè)備存在的故障問題，然后準(zhǔn)確計(jì)算出設(shè)備在運(yùn)行時(shí)的功率，輸入相關(guān)模擬量之后，就可以展開遠(yuǎn)程通信。不過現(xiàn)在所使用的中心監(jiān)控單元多運(yùn)用平臺(tái)化設(shè)計(jì)，需要對(duì)其輸入量、輸出量和通信的接口等，不斷進(jìn)行優(yōu)化處理。

2.2人機(jī)接口的電路

維護(hù)并且輔助電力網(wǎng)自動(dòng)化終端設(shè)備的工作，主要由人機(jī)接口電路有效完成。整個(gè)運(yùn)作使用過程中，人機(jī)接口電路元件，可以非常清楚地顯示出自動(dòng)化終端的功率以及電壓電流等數(shù)據(jù)，對(duì)這些數(shù)據(jù)有效掌握，才能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)設(shè)備，一旦出現(xiàn)故障，能夠及時(shí)處理。同時(shí)，如果在自動(dòng)化終端設(shè)備中安裝此元件，能夠提升設(shè)備的整體運(yùn)行效率，還能夠有效減少設(shè)備的維修成本，不斷提升電力網(wǎng)自動(dòng)化水準(zhǔn)。

2.3操控的回路

在電力網(wǎng)的饋線自動(dòng)化終端中，操控回路是非常重要的?；芈返目刂七^程中，一般會(huì)有專門的人工操作開關(guān)，然后對(duì)規(guī)定的位置做出明顯的標(biāo)識(shí)。有助于工作人員正確找到開關(guān)的位置，使工作人員及時(shí)掌握回路控制狀況。在安裝自動(dòng)化終端之后，可以實(shí)現(xiàn)高效率的監(jiān)控。

2.4電源回路

在電力網(wǎng)自動(dòng)化終端設(shè)備應(yīng)用中，電源回路是提供直流電的元件。應(yīng)用電源回路過程中，能夠保障終端設(shè)備的多樣化發(fā)展，使直流電源的配送更為及時(shí)、有效。如果在工作過程中，外部的電源中斷，電源回路是能夠迅速啟動(dòng)備用電源，可以有效恢復(fù)電路。在設(shè)計(jì)FTU線路過程中，會(huì)先行通過電壓互感器自動(dòng)化設(shè)備，然后得到電壓的取樣信號(hào)，有效為饋線終端設(shè)備提供電源，并且配有蓄電池，這種方式可以給予設(shè)備源源不斷的高質(zhì)量電源。

3配電自動(dòng)化終端運(yùn)行狀態(tài)大數(shù)據(jù)在線評(píng)價(jià)

3.1數(shù)據(jù)集成

數(shù)據(jù)集成將不同來源的數(shù)據(jù)按照統(tǒng)一的規(guī)范及格式進(jìn)行存儲(chǔ)，實(shí)現(xiàn)異構(gòu)數(shù)據(jù)源間的信息共享。當(dāng)然，CIM/XML的轉(zhuǎn)換效率存在一定問題，也可利用改進(jìn)的CIM/E模式提高轉(zhuǎn)換效率。本平臺(tái)建立配電自動(dòng)化精益化運(yùn)維管控模塊，實(shí)現(xiàn)終端在線評(píng)價(jià)，主要利用生產(chǎn)管理系統(tǒng)、能量管理系統(tǒng)、配電自動(dòng)化系統(tǒng)、用電采集系統(tǒng)、營(yíng)銷業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)、通信網(wǎng)管系統(tǒng)等多源數(shù)據(jù)，采用CIM/XML模型完成數(shù)據(jù)集成，實(shí)現(xiàn)不同系統(tǒng)間信息交互。平臺(tái)以配電自動(dòng)化終端為主體，應(yīng)用配電自動(dòng)化信息交換總線和企業(yè)服務(wù)總線，集成無線/光纖通信網(wǎng)管系統(tǒng)、配電自動(dòng)化系統(tǒng)等配電自動(dòng)化運(yùn)維相關(guān)系統(tǒng)信息，采用基于短距離及定向數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)的通信機(jī)制及安全控制策略，實(shí)現(xiàn)靜態(tài)、動(dòng)態(tài)、準(zhǔn)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的交互，從而實(shí)現(xiàn)配電自動(dòng)化終端運(yùn)行狀態(tài)的在線分析與維護(hù)。

3.2數(shù)據(jù)存儲(chǔ)

大數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)必須考慮兩方面的問題，即數(shù)據(jù)格式及數(shù)據(jù)量級(jí)。存儲(chǔ)數(shù)據(jù)量級(jí)取決于數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)所在磁盤陣列的硬盤量級(jí)，一般可達(dá)到TB級(jí)。當(dāng)單次查詢讀寫的數(shù)據(jù)較小時(shí)，關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)能夠以較快的速度完成任務(wù)，但當(dāng)單次讀寫數(shù)據(jù)量級(jí)較大時(shí)，則運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)。隨著配電網(wǎng)大數(shù)據(jù)的不斷增長(zhǎng)，關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)難以滿足PB級(jí)海量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與訪問要求，同時(shí)也無法存儲(chǔ)音頻、視頻、圖片等非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，因此可利用基于Hadoop的云計(jì)算平臺(tái)解決大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及大規(guī)模數(shù)據(jù)分析的問題。

3.3數(shù)據(jù)預(yù)處理

由于原始數(shù)據(jù)在記錄、存儲(chǔ)等過程中存在冗余或缺損的問題，必須在數(shù)據(jù)挖掘之前進(jìn)行數(shù)據(jù)清理，即數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)技術(shù)（ETL）。從數(shù)據(jù)庫(kù)中利用統(tǒng)一接口技術(shù)按一定規(guī)則抽取數(shù)據(jù)，也可抽取文件數(shù)據(jù)，并根據(jù)具體業(yè)務(wù)需求以及目標(biāo)數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)模型的要求，將數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，去除數(shù)據(jù)噪聲，修正缺損數(shù)據(jù)，通過系列拆分匯總，形成多維度、多粒度的分析型數(shù)據(jù)，最后利用數(shù)據(jù)加載工具或應(yīng)用程序接口編程將處理后的數(shù)據(jù)加載到數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)中，以供后續(xù)數(shù)據(jù)挖掘。

3.4數(shù)據(jù)挖掘

根據(jù)不同業(yè)務(wù)需求，可利用不同機(jī)器學(xué)習(xí)算法進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘。針對(duì)配電自動(dòng)化終端狀態(tài)評(píng)價(jià)，可利用關(guān)聯(lián)規(guī)則算法找出與終端運(yùn)行狀態(tài)相關(guān)的狀態(tài)指標(biāo)，利用層次分析法對(duì)指標(biāo)進(jìn)行賦權(quán)，從而建立配電自動(dòng)化終端狀態(tài)評(píng)價(jià)體系。

3.5數(shù)據(jù)可視化

可視化技術(shù)是大數(shù)據(jù)分析的重要手段，主要利用圖表、曲線、餅圖等直觀表現(xiàn)形式展現(xiàn)數(shù)據(jù)內(nèi)涵及變化趨勢(shì)，以供電網(wǎng)業(yè)務(wù)分析人員及時(shí)掌握電網(wǎng)動(dòng)態(tài)。在電力系統(tǒng)中，也可將時(shí)間與空間相結(jié)合，通過實(shí)際地理背景圖與時(shí)間序列數(shù)據(jù)相融合，直觀展現(xiàn)電網(wǎng)潮流分布及運(yùn)行情況。對(duì)于配電自動(dòng)化終端在線評(píng)價(jià)，可利用JavaScript結(jié)合HTML5可視化技術(shù)進(jìn)行網(wǎng)頁開發(fā)，從而在Web端實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)可視化。當(dāng)然，一些商用的可視化工具也日趨成熟，如Tableau、QlikView等，能更為便捷地實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)可視化。

結(jié)束語

為實(shí)現(xiàn)配電自動(dòng)化終端運(yùn)行狀態(tài)在線評(píng)價(jià)，本文提出了一種基于大數(shù)據(jù)平臺(tái)的狀態(tài)評(píng)價(jià)方法，建立了配電自動(dòng)化終端運(yùn)行狀態(tài)大數(shù)據(jù)在線評(píng)價(jià)平臺(tái)框架，分別從數(shù)據(jù)集成、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)預(yù)處理、數(shù)據(jù)挖掘、數(shù)據(jù)可視化角度介紹了大數(shù)據(jù)平臺(tái)的處理流程，利用關(guān)聯(lián)規(guī)則及層次分析法建立了配電自動(dòng)化終端狀態(tài)評(píng)價(jià)體系，并結(jié)合JavaScript及HTML5網(wǎng)頁編程技術(shù)實(shí)現(xiàn)了基于Web端的終端在線評(píng)價(jià)。

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