数据驱动下的电力运行监控指标建模研究

数据驱动下的电力运行监控指标建模研究

侯登山 唐霄

国网阜阳供电公司 236017

摘要：随着大数据技术的不断突破和发展，电网监控呈现一体化发展趋势，具有多源、高维、异构等特征。电力运行监控一方面需要实现过程信息高效汇集和智能化分析调控，另一方面需要提高监控人员对电网运行状态的实时把控感知能力。本文通过对现在电力运行监控数据进行分析，并根据运行指标规范建立模型，研究监控数据源和数据范围的现状和存在的问题，并为电力运行监控从数据方面提出解决思路和方法。

关键词：电力运行；指标体系；数据分析

随着大数据信息化的不断发展突破，电力行业数据信息处理技术日益成为支撑电力安全、稳定、运行的重要方面，对提高事故处理和运行控制具有重要作用。当前电网监控数据呈现出多源、高维、先验、异构的特点，实现了数据采集、分析、共享等多种监控应用系统建设^[1]。在电力行业享有大数据带来的便利的同时，也需要考虑到在电网规模不断扩大的情况下，电力运行监控数据传输对巨大信息量处理的要求。并且由于目前电网运行的应用和系统种类较多，导致监控数据运行存放在不同设备中，相互之间的数据交互和共享机制不够健全，容易造成信息丢失，此外还需要对这些分布在不同系统中的监控数据进行二次处理分类汇总，工作量大，对此通过数据源、编码的统一规范，并进一步构建大数据下的电力运行监控指标监控模型，实现多系统下监控数据互通和关联，形成事前异常趋势预警，事中快速处置和事后闭环分析的管理模式^[2]。

1监控指标及监控数据

1.1监控运行指标体系

当前我国电力运行监控指标主要包括电压指标、频率指标、负荷指标、潮流指标、环境指标、备用指标、ACE指标等七类，其中电压指标中需要对电压幅值、分布、稳定性进行监测；频率则是对电网稳定运行的频率范围进行控制；负荷指标是判断系统运行稳定性的重要数据；潮流指标对输电线路和变压器等设备过载、越限等情况进行监测分析；环境指标是对恶劣天气和意外情况等威胁电网安全运行因素进行监测，并提供解决方案；ACE指标是评估发电量和系统负荷之间的关系指数，对稳定频率具有重要参考价值。根据功能可以将各类指标分为三个等级，即主类、子类、基础类。由于电网发展的需求，建立了各项指标综合应用体系，同时也由此产生了监控数据不够清晰，各个指标数据彼此优先级不明确，重复冗余数据较多的问题，对后期数据分析处理带来较大困难。

1.2监控数据

监控数据来源渠道包括了电网系统监控、设备运行监测信息、输变电在线监控信息以及从OMS系统、气象监测系统、雷电监测系统、监控视频、GIS系统等传入的信息数据，这些信息彼此存在不同的系统中，例如OMS系统信息是离线生成，其他系统无法直接调用，造成监控信息相互封闭独立。部分系统可以通过数据关联规则来实现数据交互，但是由于不同系统的关联规则也有所不同，以及在数据交互时带来的解析定位、内存占用等问题，难以满足对所有监控数据的统一管理需求，因此必须对各个系统之间的关联规则进行统一规范^[3]。

2构建模型

监控数据的关联不仅仅需要构建统一的关联规则，由于各个设备之间存在不同的数据存储形式，还需要全面规范数据源。同时，原有的监控系统对数据信息的处理较为单一，不适应多个系统监控数据录入处理，这就需要构建新型监控数据模型，更好的支持大数据分析。并且在监控数据来源和存储方式的不断发展，数据类型也不断丰富，图形图像和视频监控信息数据不断增多且对电网稳定运行发挥重要作用，因此，新型模型的构建不仅需要对数据进行统一管理，还需要对数据结构和存储方式进行全方面的升级。

2.1关联方法

首先根据电力设备监控数据的来源和应用进行系统分类，以面向对象方式构建以电厂为总线，一次设备、二次设备以及输电状态监测设备为模块的监控网络，通过这种关联关系，实现对每一个节点的监控数据进行查看和调用，为数据管理和分析提供便利条件。其次是对现有监控指标进行优化和整合，增加对监控智能操作和自动化数据处理的规则，实现实时运行系统和管理系统数据和指标的深度融合。

2.2数据模型

公共模型是通过元数据思想进行建模，在原有的监控系统结构中以各个设备信息元数据进行关联，实现统一模型的接入与管理。模型内部包括了设备台账、故障、维修、环境监控、电网运行状态、操作信息、在线监测等数据。通过元数据保证了各个设备之间的监控数据，能够无障碍接入系统，并建立一一对应的映射关系，同时还支持系统模型之间的数据更新和实时对比，公共模型能够满足人们对大数据分析、计算和处理，提高了工作效率^[4]。

2.3应用模型

监控数据应用模型是对外提供数据分析功能的数据平台，内部利用大数据对不同设备和不同种类业务进行整合和数据关联，功能包括：（1）全景展示，实现了监控设备展示、监控业务展示、在线实时监控展示、监控数据分析展示。（2）智能检索，实现名称和参数查找检索。（3）故障预警和处理，对电力设备运行进行预警评估，并根据监控信息分析故障等级，给出备用方案。（4）统计分析，对设备运行以及历史数据进行分析，建立趋势曲线，为指导设备健康稳定运行提供参考。应用模型具有许多优点，首先应用模型是数据上层平台，对涉及到的数据可以直接通过数据库和模型库来进行调用，快速完成访问和展示，其次应用模型只关注业务逻辑和功能，只对数据存储和计算进行资源消耗，提高了系统运行效率。

3结语

电网监控大数据研究还处于起步发展阶段，面对具有海量、异构、多维、先验等特征的监控大数据，仍需要不断进行研究和探索，优化系统和应用服务，以提高数据质量和管理，本文首先分析监控数据指标体系以及各个系统之间的数据关联方法，采用元数据思想构建了公共模型，基于业务需要构建了应用模型，为实现多系统下大数据分析提供了基础和条件。

参考文献：

[1]何健平.电力信息系统监控水平提升及指标体系完善概述[J].科学与信息化,2019,(35):21,26.

[2]马宁.水电站大坝运行安全监控指标分类分级[J].商品与质量,2018,(36):260-261.

[3]王国贤,程成.基于Python的低压配变运行指标自动化监控的实现[J].机电信息,2019,(36):168-169.

[4]王哲,赵新.电力配网自动化系统的运行监控安全保护探微[J].环球市场,2019,(5):117.