摘要：电网的安全可靠运行是国民经济持续健康稳定发展的基础。供电系统是保障全社会各部门正常运行和人民群众安居乐业的动力源和生命线，一旦电网发生重特大事故，供电系统受到严重损害，将会造成重大的社会损失和经济损失。
2013年，哈密—郑州特高压直流投运后，新疆电网跨入特高压交直流混联新阶段，随之而来的是新疆电网安全运行难度和压力的增大。新疆电网现已实现750kV变电站调度集中监控，新的电网运行模式对电网监控系统的功能实现提出了更高的要求。
关键词：特高压；调控；一体数据；系统建设
目前，新疆电力调控中心对于电网运行监控信息的智能分析与风险预警能力相对薄弱，从监控系统现状来看，监控员只能被动接受信号，面对近乎海量的信号，不能及时发现设备潜在的异常。如何对监控信息分类、分层、分级并智能分析评估，及时发现并对异常、事故及潜在缺陷风险预警，提前防范和化解电网运行风险，确保电网及设备的安全稳定运行，是整个调控业务当前面临的主要问题。
1 系统设计的关键问题探讨
特高压交直流联网下调控一体数据分析与辅助决策系统运行依托大量的基础数据和复杂的多维分析计算，建设该系统存在数据采集、数据存储、数据分析、数据展示等技术问题。
1）数据采集数据量大：基于IEC 61970 系列标准基础数据接入，通过D5000、PMS、OMS基础数据信息共享，通过D5000平台采集监控信号，特别是在调度自动化领域，各主要的厂商及产品均提供了对IEC61970的CIM支持，并进行了互操作测试。这些成果为特高压交直流联网下调控一体数据分析与辅助决策系统所需的数据处理中心提供了必要的标准化基础和实践经验。
2）海量数据存储困难：特高压交直流联网下调控一体数据分析与辅助决策系统需要集成调控专业、自动化专业、设备监控专业、系统运行专业、调度计划专业等相关专业应用系统的大量基础数据和业务数据，而且需要长期保存。近几年来，海量数据存储技术得到了迅速发展，存储设备容量越来越大，数据存取效率越来越高，数据仓库技术越来越成熟，为特高压交直流联网下调控一体数据分析与辅助决策系统构建调度数据中心提供的强大的技术支持。
3）数据分析要求复杂：监控有效信号过滤条件设置的不合理、名称定义的不规范等，都将直接影响监控人员对事故异常的准确性判断。特高压交直流联网下调控一体数据分析与辅助决策系统的研究与应用将辅助监控人员合理规范设置信号名称、正确有效过滤无效信号的干扰，为监控人员发现、判断、分析信号异常起到事半功倍的作用。
4）数据展示多样化：通过丰富多彩的图表展示多维分析依赖于各种信号指标的制订，科学的设置指标数据有赖于在单项指标基础上设置合理的权重系数，该权重系数反映了不同指标在综合指数计算中所占的百分比，并刻画了各指标之间的相对重要程度，将直接影响综合评价结果、关系到综合评价结果的可信程度，因而，权重系数的科学设置是特高压交直流联网下调控一体数据分析与辅助决策系统的关键难点与核心问题。
2 系统主要功能点设计
2.1多维、多源监控运行数据智能分析
2.1.1创新制作计算模型
基于全网告警信息，按变电站、告警类型、时间进行多层次、多维度的统计分析，辅助调控分析人员完成告警信息号统计表、频发信号统计表、遥控操作统计表、集中监控变电站监控告警信息情况、设备缺陷情况、集中监控变电站监控信息统计等专业管理及业务分析。
同时，结合设备台账数据、设备家族性缺陷以及设备实际运行工况等监控信息，创新制作出一套监控信息对比分析的计算模型，用于对监控信息数据的分析计算。
1）计算模型需要有一定的理论基础。理论基础需要经过科学化的实践和数据的有力论证。
2）计算模型要具备科学性、合理性。
3）计算模型需要经过大量的数据检测及论证。
4）计算结果需要合理性、准确率高，能为监控信息的数据挖掘提供有力支持。
在系统技术支持方面：
1）支持对计算模型进行系统建模，设置模型的计算流程，提升建模灵活度，方便对计算模型的扩展修改。
2）支持对计算模型的每个环节进行输入参数设定、计算时间要求及产生物设置等，达到对计算模型的灵活设置。
3）数据计算分析采用实时分析和离线分析两种方案进行，对时效性要求较高的采用实时分析方案，对时效性要求较弱的采用离线分析方案。
4）采用数据内存分析机制，提升实时分析效率。内存分析机制是将热点数据常驻内存之中，从而取得非常快速的分析能力。
2.1.2计算模型的信息筛选和初步分析
1）实时调整监控方式,减少冗余信号干扰，设置重要潮流断面、监视设备超越限值。由于设备的自身缺陷而严禁在远方操作开关,应挂警示牌进行遥控闭锁。
2）采用“在线信号实时诊断+后台信息综合分析”的初步分析模型,加强信号分析管理,优化信号分析。根据实时接收的监控数据,及时分析电网和设备的运行状态、故障和保护动作行为以及开关跳闸情况,判断一、二次设备的缺陷和发展趋势，自动对在线信号分析中出现的问题提供技术支持,评价信息分析的处理结果。
3）开展设备“四遥”信息点表的数字化录入，完成告警直传信息与“光字牌”信息的元素化转变，利用信息的关键元素的点位方式，达到信息的唯一化原则及快速识别定位功能。通过信息筛选与对比，实现自动传动及异常情况下信息自动比对、纠错功能，提高信息核对效率，规避人员实时运行时的信息遗漏，及时发现信号中断、阻塞、漏报等情况。
2.1.3计算模型的智能分析
监控信号智能分析方向
1）基于计算模型，按照小时、日、周、月对监控信息进行周期性对比分析及状态评价。
2）基于计算模型，结合D5000实时数据及故障录波系统，在事故发生时对事故信息进行实时采集并综合提示。并根据电网实际运行特点及断面限额情况，提醒监控重点及预控措施。
3）基于信息的元素化设置，结合历史数据和实时信息的对比分析，实现对信息的完整性与正确性的快速定位，并利用数据分析据结果的规律集，实现对设备层级及变电站层级的评价打分。
系统对监控信号智能分析的技术支持
1）智能分析的基础是计算模型要分析的数据对象，因而对计算模型所需的数据对象的抽取技术是决定智能分析质量和效率的关键第一步，特高压交直流联网下调控一体数据分析与辅助决策系统研究及应用首先对要分析的数据对象进行抽取及清洗转换，加载到分析预判数据容器，形成元数据。抽取目的是将分散、零乱、标准不统一的数据整合到一起，为智能分析提供规范化、高质量的数据依据。
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2）智能分析采用“黑盒流水式”方式进行智能分析，即不断地为计算模型提供数据对象，不断地生成分析结果，从而减少了数据准备时间，提升了分析速度。在目前，数据抽取技术主要采用全量和增量两种方式。由于特高压交直流联网下调控一体数据分析与辅助决策系统研究及应用对分析预判的实时性要求较高及分析频率较快，所以在进行智能分析时将用到更多的抽取方式为增量抽取，保证分析实时性、高效性。
2.1.4智能分析结果矩阵式存储
将分析的结果按照使用规范分类存储,根据信息数据的关联分析、分类分析、特异群分析和演变分析等多维度数据挖掘，将平台采集筛选后的数据分为直接信息、间接信息、过程信息、结果信息四类，再按照信息类型、电压等级、设备类型进行二层面区分。并为每个信息进行时间标注，从而形成信息集，利用信息单位时间内发生频次、同类型设备同时间内发生频次等判别因素将信息集转化为规律集，按照矩阵方式排列，为系统中各类高级应用提供定位提取服务。
2.2建立变电站运行风险评估体系
基于电力调度监控数据平台，搭建变电站运行风险评估体系，提升调控一体化预警预控水平。按照从风险辨识到风险评估，最终实现风险控制的体系设计思路，借助数据平台信息的有力支撑，实现对变电站实时运行状况的时间区间、地理区间、结构区间的风险评估。
2.2.1调控信号风险定级
现行的调控信息定级标准是对设备类型及信号内容进行分类定级，并没有对相同类别的信号按照信号的过程量、信号的紧迫性及可能造成的结果进行风险定级，调控人员只能凭借经验进行判断从大量信息中得出有价值的信息，无法对异常信息进行预判及评估，只能通过现场人员实地检查汇报得出结论。调控信号的风险定级是通过将合并后的信号与告警直传信息、信号合并规则、信息处置手册相结合，准确提供所报出的监控信息实际含义及可能性发展结果，对调控信息在现有定级标准的基础上按照设备所属间隔重要性、状态信号发展结果、设备异常影响范围等进行风险定级，实现对同类信号的分级处置。同时系统具有灵活的风险定级方式，并可设定各级别的界定条件。系统支持调控信号级别的自动计算分配。异常信息还应具备跟踪功能，即：
1）异常信号报出后，可以将该光字触发的时间及同一时间出现的相关告警直传信息按时间倒序排列进行显示。
2）如果异常光字信息已启动相关处理流程，系统跟踪该光字及告警信息的持续时间、复归情况并及时提醒调控人员。
2.2.2数据分层对比与展示
利用一、二次设备信号的采集、分类，对不同的变电站不同的设备、不同的信号类型进行分析对比。大致分为以下几个层次：
1）对比同一厂站同一设备各类信号指定周期发生的次数。
2）对比同一厂站同一设备前日与昨日、上一周与本周、上一月与本月等指定不同时间跨度的各类信号发生次数。
3）对比同一厂站不同设备同一信号指定周期内发生次数。
4）对比不同厂站同一类型设备各类信号指定周期内发生次数。
5）对比不同厂站同一类型设备同一信号指定周期内发生次数。
6）对比不同厂站同一制造厂家生产的设备各类信号指定周期发生次数。
7）对比不同厂站同一制造厂家生产的设备同一信号指定周期发生次数。
通过分层对比的方式实现多维度、多元化、可视化展示分层对比过程及结果。若对比结果如出现异常，需进行告警提示，并推送详细对比过程及结果。对比过程及结果需要存档，方便调阅。存档方式可采用数据库存档和文件存档等多种方式。
同时，数据的统计应完整、可靠，重复考虑到统一时间多个同类信号同时报出的情况。即有属于该光字信息的告警直传报出时，不论光字是否重复点亮，都应进行统计并记录时间、内容等信息，以备查询。
2.2.3数据动态告警提示及预控措施
变电站运行风险评估体系根据信号风险定级与数据分层对比，通过数据动态告警提示机制，实现对告警提示机制进行灵活设置。同时提供灵活制定的对分析结果、预控措施。
1）对比和分析结果如出现异常，需进行告警提示，并推送详细对比过程、结果及建议预控措施。
2）通过对告警直传信息、光子牌信息、通道信息的采集，按照信息分类进行归纳储存。并与数据库中的信息点表进行逐一核对，筛选正确报出信息、误报信息、漏报信息、危急类信息、严重类信息、一般类信息。并结合开关设备运行状态，进行设备运行危险性评估。
3）结合设备历史异常、缺陷等情况，当同类设备出现与历史异
常缺陷发生时的情况吻合时，需进行告警提示，并推送详细分析过程、结果及建议预控措施。
4）结合计划工作、设备缺陷、天气预警等综合信息，为变电站运行状态、风险等级进行短期和长期预测，并提出相应预控措施。
最终，通过图形化的展示提醒、弹出提示框文字展示提醒、颜色区分闪烁提醒等方式，实现提前判断电网故障发生节点，有效遏制隐患发生及扩大，保障全网设备的安全可靠运行。
2.3建立监控运行智能分析体系及专家知识库
基于监控数据分析和调控一体化运行辅助决策平台的智能分析结果，将抽取结果结合多维途径信息，建立监控运行智能分析体系及专家知识库。
1）结合变电站监控典型信息表，将监控信息合并、释义进行分析和关联同构，并与实时信息相结合，形成监控智能分析专家库，实现监控信息标准化、智能化应用。
2）结合D5000实时数据及故障录波系统，在事故发生时对事故信息进行实时采集并综合提示，依据对比分析计算从大量事故告警信息中快速提取重要信息，并根据电网实际运行特点及断面限额情况，提醒监控重点及预控措施，最大限度发挥调控一体化成效。同时，通过运行积累，结合监控信息数据挖掘技术，从现有的运行系统获取所有重要信息源，综合历史资料形成数据专家库，进行设备运行状态趋势和风险概率分析，建立全网监控信息处置策略库，辅助监控员快速、正确完成信息处置。
3）通过对电压等级、设备类型对一次设备、二次设备的遥测、遥信、遥控信息表进结构化管理，实现对新建工程设备监控信息表的自动配置生成，提高设备监控信息接入工作效率和工作质量。通过新建工程设备监控信息管理流程实现从设计、施工、调试、验收、传动、投入到归档等专业环节的流程化、规范化、标准化管理。
3 结语
本文简要探讨了利用新疆电力调控中心现有自动化系统监控数据，设计调控一体数据分析和辅助决策系统，缓解特高压交直流联网对新疆电网安全运行监控带来的压力和困难，减少监控人员的工作量，提高监控业务的速度和质量的方法，以期能够更好的对电网危险点做到预警预控，减少事故情况下调控人员响应时间，提升事故处置效率，保证复杂电网环境下的电网运行安全。
作者简介
李永光（1975-），男，新疆，中级工程师，研究方向为电力系统自动化。
论文作者:李永光,马晓磊,于湘涛,汪凯威,李修军
论文发表刊物:《电力设备》2017年第19期
论文发表时间:2017/11/20
标签：信息论文; 数据论文; 信号论文; 设备论文; 电网论文; 系统论文; 变电站论文; 《电力设备》2017年第19期论文;