多源電力信息融合的電力數(shù)據(jù)集中控制系統(tǒng)

孫剛　于洋　鄭文欣　夏立磊　張健

摘要：隨著狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)的發(fā)展和電網(wǎng)各種自動(dòng)化信息應(yīng)用系統(tǒng)的交互關(guān)聯(lián)，使得電力設(shè)備數(shù)據(jù)呈現(xiàn)出數(shù)據(jù)規(guī)模龐大、更新速度快、多源異構(gòu)和價(jià)值密度低等特點(diǎn)，完全符合大數(shù)據(jù)的所有特征，是典型的大數(shù)據(jù)。在電力設(shè)備大數(shù)據(jù)爆炸式增長(zhǎng)的新形勢(shì)下，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理技術(shù)遇到瓶頸，不能滿(mǎn)足從海量數(shù)據(jù)中快速獲取知識(shí)與信息的分析需求，電力設(shè)備大數(shù)據(jù)融合是電力行業(yè)信息化、智能化發(fā)展的必然要求。

關(guān)鍵詞：多源信息、物聯(lián)網(wǎng)、電力系統(tǒng)

引言

國(guó)家電網(wǎng)公司提出″三型兩網(wǎng)″建設(shè)，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)是關(guān)鍵其一，″泛在″+″物聯(lián)″網(wǎng)絡(luò)智能化最終的體現(xiàn)方式。實(shí)現(xiàn)″泛在物聯(lián)″主要途徑依靠傳感網(wǎng)，傳感器似監(jiān)控器隨身跟蹤設(shè)備的運(yùn)行情況，并通過(guò)交叉型通信網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)匯總分析，實(shí)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行信息的離散采集和集中處理。為了更加全面的、精準(zhǔn)的預(yù)估設(shè)備下一步運(yùn)行狀態(tài)，應(yīng)對(duì)現(xiàn)有數(shù)據(jù)融合、關(guān)聯(lián)分析。

隨著現(xiàn)今電力系統(tǒng)智能化不斷升級(jí)改造，電力大數(shù)據(jù)的數(shù)量及種類(lèi)已開(kāi)始呈現(xiàn)出爆炸式的增長(zhǎng)趨勢(shì)，中國(guó)電網(wǎng)發(fā)展已經(jīng)邁入大數(shù)據(jù)的時(shí)代。而如何在雜亂無(wú)章的數(shù)據(jù)堆中迅速收集并整理出有用信息，是目前電力系統(tǒng)建設(shè)面臨的巨大挑戰(zhàn)。數(shù)據(jù)提取及海量數(shù)據(jù)如何存儲(chǔ)。海量數(shù)據(jù)如何在巨大體積量的情況下保證數(shù)據(jù)質(zhì)量，保障數(shù)據(jù)的高質(zhì)量是數(shù)據(jù)處理分析、做出精確決策的首要前提。電力大數(shù)據(jù)因其體積量具大且數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對(duì)存儲(chǔ)環(huán)境及硬件條件有更嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)要求，面對(duì)類(lèi)型多樣的海量數(shù)據(jù)，需要合適的技術(shù)手段作為數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和處理地基礎(chǔ)。本文主要針對(duì)其中的數(shù)據(jù)融合技術(shù)展開(kāi)系統(tǒng)研究，結(jié)構(gòu)不統(tǒng)一的數(shù)據(jù)如何能夠達(dá)到數(shù)據(jù)融合，并為我們做出策略的同時(shí)提供有效的信息輔助，這在電力系統(tǒng)中依然是目前面臨的困難和挑戰(zhàn)。

原理和功能介紹

集中控制系統(tǒng)包括現(xiàn)場(chǎng)變電主站、分布于現(xiàn)場(chǎng)變電主站的N個(gè)遠(yuǎn)程終端單元、與N個(gè)遠(yuǎn)程終端單元?jiǎng)討B(tài)分組對(duì)應(yīng)的M個(gè)邊緣計(jì)算終端以及多源信息融合模塊。遠(yuǎn)程終端單元是一種針對(duì)通信距離較長(zhǎng)和工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境惡劣而設(shè)計(jì)的具有模塊化結(jié)構(gòu)的、特殊的計(jì)算機(jī)測(cè)控單元，它將末端檢測(cè)儀表和執(zhí)行機(jī)構(gòu)與遠(yuǎn)程調(diào)控中心的主計(jì)算機(jī)連接起來(lái)，具有遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集、控制和通信功能，能接收主計(jì)算機(jī)的操作指令，控制末端的執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作。

邊緣計(jì)算終端是可以在本地執(zhí)行邊緣計(jì)算的終端。分布于現(xiàn)場(chǎng)變電主站的N個(gè)遠(yuǎn)程終端單元均包括多種不同類(lèi)型的數(shù)據(jù)傳感器，每個(gè)遠(yuǎn)程終端單元用于采集現(xiàn)場(chǎng)變電主站的至少一個(gè)設(shè)備的多種傳感數(shù)據(jù)，多種傳感數(shù)據(jù)包括靜態(tài)開(kāi)關(guān)量數(shù)據(jù)SK、動(dòng)態(tài)電氣量數(shù)據(jù)DE 以及暫態(tài)電氣量數(shù)據(jù)Ze。N個(gè)遠(yuǎn)程終端單元被分為M組，每一組至少包括兩個(gè)遠(yuǎn)程終端單元，M個(gè)邊緣計(jì)算終端與M組遠(yuǎn)程終端單元?jiǎng)討B(tài)的通信連接，邊緣計(jì)算終端配置本地?cái)?shù)據(jù)類(lèi)型識(shí)別引擎，數(shù)據(jù)類(lèi)型識(shí)別引擎用于識(shí)別傳感數(shù)據(jù)的類(lèi)型。

在初始狀態(tài)下，將N個(gè)遠(yuǎn)程終端單元平均分為M組，每個(gè)邊緣計(jì)算終端均具有各自獨(dú)立的本地緩沖存儲(chǔ)隊(duì)列、本地緩沖存儲(chǔ)隊(duì)列以及本地緩沖存儲(chǔ)隊(duì)列，多種信息數(shù)據(jù)輸入端口包括靜態(tài)開(kāi)關(guān)量數(shù)據(jù)輸入端口、動(dòng)態(tài)電氣量數(shù)據(jù)輸入端口以及暫態(tài)電氣量數(shù)據(jù)輸入端口。分組控制單元與本地緩沖存儲(chǔ)隊(duì)列以及信息數(shù)據(jù)輸入端口通信，基于本地緩沖存儲(chǔ)隊(duì)列以及信息數(shù)據(jù)輸入端口通信的反饋信號(hào)，調(diào)節(jié)N個(gè)遠(yuǎn)程終端單元與M個(gè)邊緣計(jì)算終端的分組對(duì)應(yīng)關(guān)系，每一個(gè)分組中的每個(gè)遠(yuǎn)程終端單元通過(guò)多種不同類(lèi)型的數(shù)據(jù)傳感器，采集多種傳感數(shù)據(jù)之后，將其發(fā)送至該分組對(duì)應(yīng)的邊緣計(jì)算終端。邊緣計(jì)算終端調(diào)用本地?cái)?shù)據(jù)類(lèi)型識(shí)別引擎識(shí)別多種傳感數(shù)據(jù)的類(lèi)型后，根據(jù)識(shí)別出的傳感數(shù)據(jù)類(lèi)型對(duì)其進(jìn)行分類(lèi)后，存儲(chǔ)到本地緩沖存儲(chǔ)隊(duì)列，多源信息數(shù)據(jù)融合模塊的信息數(shù)據(jù)輸入端口從本地緩沖存儲(chǔ)隊(duì)列中獲取傳感數(shù)據(jù)。

項(xiàng)目?jī)?yōu)勢(shì)

多源信息數(shù)據(jù)融合模塊包括多種信息數(shù)據(jù)輸入端口，每種信息數(shù)據(jù)輸入端口包括數(shù)據(jù)相似度計(jì)算模塊，基于數(shù)據(jù)相似度計(jì)算模塊的相似度輸出結(jié)果，多源信息數(shù)據(jù)融合模塊完成多種信息數(shù)據(jù)輸入端口輸入的信息數(shù)據(jù)的融合。該系統(tǒng)針對(duì)不同類(lèi)型的異構(gòu)源數(shù)據(jù)，采用動(dòng)態(tài)匹配邊緣計(jì)算終端的方法，自適應(yīng)的執(zhí)行數(shù)據(jù)處理過(guò)程，進(jìn)而能夠?qū)崟r(shí)的實(shí)現(xiàn)多源電力信息融合，用于后續(xù)的電力系統(tǒng)分析，例如系統(tǒng)故障診斷。

項(xiàng)目取得的效益

多源電力信息融合的電力數(shù)據(jù)集中控制系統(tǒng)具有自愈、互動(dòng)、優(yōu)化、兼容和集成特征，可以實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)備間的信息化和互動(dòng)化。在智能電網(wǎng)的框架下應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是智能電網(wǎng)由系統(tǒng)智能化向電力物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備智能化的延伸。電力物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備全景信息具有多源高度異構(gòu)的特征，在數(shù)據(jù)聚合過(guò)程中必須解決數(shù)據(jù)的多源異構(gòu)問(wèn)題。多源信息融合在電力大數(shù)據(jù)研究中扮演著重要角色，它可以把屬于研究對(duì)象來(lái)自多方面的數(shù)據(jù)信息融合在一起，實(shí)現(xiàn)對(duì)雜亂無(wú)章的電網(wǎng)數(shù)據(jù)整理并得出關(guān)于研究對(duì)象更詳細(xì)、全面的分析。并且依靠大數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、處理技術(shù)的成熟發(fā)展，為電力大數(shù)據(jù)多源信息融合的研究提供了新的機(jī)遇。

項(xiàng)目推廣應(yīng)用情況

多源電力信息融合的電力數(shù)據(jù)集中控制系統(tǒng)集中大數(shù)據(jù)各項(xiàng)技術(shù)能夠處理海量冗余的數(shù)據(jù)，通過(guò)分析挖掘?qū)﹄娏ο到y(tǒng)生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)起決定性作用的信息數(shù)據(jù)。同時(shí)依靠相關(guān)技術(shù)，在對(duì)信息量進(jìn)行精簡(jiǎn)的同時(shí)仍要保證精確提取大部分?jǐn)?shù)據(jù)的特征，不僅從數(shù)量上對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行極大的減少，提升了數(shù)據(jù)處理效率還能夠迅速對(duì)電網(wǎng)安全可靠運(yùn)行提供更有利的決策及建議，提高配電網(wǎng)的工作質(zhì)量，具有良好的推廣應(yīng)用價(jià)值，可在全國(guó)范圍內(nèi)推廣。

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