數(shù)據(jù)流技術(shù)在電網(wǎng)自動(dòng)化中的應(yīng)用

馮麗，曹碩，蘭志超

國(guó)網(wǎng)遼寧省電力有限公司鐵嶺供電公司

數(shù)據(jù)流技術(shù)在電網(wǎng)自動(dòng)化中的應(yīng)用

馮麗，曹碩，蘭志超

國(guó)網(wǎng)遼寧省電力有限公司鐵嶺供電公司

信息技術(shù)的快速發(fā)展對(duì)數(shù)據(jù)的質(zhì)量及加工處理技術(shù)要求越來(lái)越高，為了進(jìn)一步推動(dòng)信息技術(shù)的發(fā)展，數(shù)據(jù)流技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。數(shù)據(jù)流技術(shù)能實(shí)現(xiàn)對(duì)巨大量數(shù)據(jù)的在線分析處理及在線決策。電網(wǎng)系統(tǒng)十分復(fù)雜，而且在控制與管理的過(guò)程中，稍有不慎就極易發(fā)生不安全事故，所以在電網(wǎng)中合理的應(yīng)用數(shù)據(jù)流技術(shù)，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的自動(dòng)化控制與管理是本文研究的重點(diǎn)內(nèi)容。重要從三個(gè)方面入手：數(shù)據(jù)流技術(shù)簡(jiǎn)介，現(xiàn)階段電網(wǎng)自動(dòng)化的狀況，數(shù)據(jù)流技術(shù)在電網(wǎng)自動(dòng)化中的應(yīng)用實(shí)例及分析

數(shù)據(jù)流技術(shù)；電網(wǎng)自動(dòng)化；應(yīng)用

電網(wǎng)的自動(dòng)化控制技術(shù)就是要實(shí)現(xiàn)在無(wú)人工操作時(shí)，電力系統(tǒng)能根據(jù)某一指令自動(dòng)、智能的對(duì)電力網(wǎng)系統(tǒng)出現(xiàn)的一些狀況作出反應(yīng)，及時(shí)自動(dòng)處理或發(fā)出智能警報(bào)。電網(wǎng)自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)主要有三個(gè)步驟：首先是傳感與測(cè)量技術(shù)獲取數(shù)據(jù)信息；其次是數(shù)據(jù)流技術(shù)對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行實(shí)時(shí)分析與處理并進(jìn)行在線決策；最后就是由決策信息形成對(duì)電網(wǎng)的控制指令，對(duì)出現(xiàn)的異常狀況及時(shí)智能自動(dòng)化處理。

1 數(shù)據(jù)流技術(shù)簡(jiǎn)介

數(shù)據(jù)流技術(shù)是信息技術(shù)取得突破性進(jìn)展的產(chǎn)物，它在數(shù)據(jù)信息處理及實(shí)現(xiàn)大型機(jī)械系統(tǒng)的智能化方面發(fā)揮著重要作用，研究數(shù)據(jù)流技術(shù)是合理利用它，使其價(jià)值翻倍的基礎(chǔ)。

1.1 數(shù)據(jù)流

通信領(lǐng)域中的數(shù)據(jù)流是指?jìng)鬏斨兴褂玫男畔⒌臄?shù)字編碼信號(hào)序列，現(xiàn)在廣義的數(shù)據(jù)流是只能以事先規(guī)定好的順序被讀取一次的數(shù)據(jù)的一個(gè)序列。數(shù)據(jù)流的主要特征是：數(shù)據(jù)到達(dá)速率快，短時(shí)間內(nèi)會(huì)有大量的數(shù)據(jù)需要處理，此時(shí)對(duì)輸入輸出設(shè)備和處理器的負(fù)擔(dān)非常大，所以處理數(shù)據(jù)流時(shí)盡可能選擇比較簡(jiǎn)單的辦法；數(shù)據(jù)有廣闊的范圍，即數(shù)據(jù)的取值范圍廣，數(shù)量大，如數(shù)據(jù)流可能來(lái)源于電話號(hào)碼，地域經(jīng)緯度，人的特征數(shù)量，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，銀行卡號(hào)等等。數(shù)據(jù)流的數(shù)據(jù)屬性容量大，維度高，常和時(shí)間聯(lián)系在一起，所以硬盤(pán)和內(nèi)存無(wú)法完整的保存這些數(shù)據(jù)信息，只能在數(shù)據(jù)到達(dá)時(shí)讀取一次；數(shù)據(jù)持續(xù)到達(dá)，就是說(shuō)數(shù)據(jù)流的數(shù)據(jù)是每時(shí)每刻持續(xù)不斷的到達(dá)的，那么數(shù)據(jù)流的數(shù)據(jù)就是無(wú)窮的，所以處理和查詢的數(shù)據(jù)流結(jié)果都不是最終結(jié)果，它是隨著后續(xù)到達(dá)的數(shù)據(jù)而不斷更新的。

1.2 數(shù)據(jù)流技術(shù)

充分利用數(shù)據(jù)流的特性，使其向著人類需求的方向發(fā)展從而形成數(shù)據(jù)流技術(shù)，研究人員制作了數(shù)據(jù)流系統(tǒng)，用來(lái)規(guī)范管理數(shù)據(jù)流形式展現(xiàn)的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)流系統(tǒng)與普通的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)相比，其優(yōu)點(diǎn)是對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的瞬時(shí)查詢后，不用人為操作，而是系統(tǒng)主動(dòng)的持續(xù)執(zhí)行，查詢結(jié)果隨著數(shù)據(jù)流元素的變化而更新，同時(shí)根據(jù)不同的執(zhí)行輸出觸發(fā)指定的操作。數(shù)據(jù)流系統(tǒng)中的類似數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)化查詢語(yǔ)言的查詢方法稱之為類結(jié)構(gòu)化查詢語(yǔ)言，簡(jiǎn)稱SQL，SQL可以準(zhǔn)確分析系統(tǒng)提供的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，而后根據(jù)分析處理結(jié)果觸發(fā)適當(dāng)?shù)脑O(shè)定好的處理方案，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)許多難以人為控制的系統(tǒng)的自動(dòng)化。這就是數(shù)據(jù)流技術(shù)的一種展現(xiàn)形式。

2 現(xiàn)階段電網(wǎng)自動(dòng)化的狀況

現(xiàn)階段電力系統(tǒng)主要采用數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，但由于數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)分析數(shù)據(jù)處于被動(dòng)狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)自動(dòng)化的難度相當(dāng)大。

2.1 數(shù)據(jù)庫(kù)模式下的電網(wǎng)智能化

數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)是目前電力企業(yè)智能化管理數(shù)據(jù)的主要途徑，數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的電網(wǎng)智能化過(guò)程分為三個(gè)步驟，一，數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)信息；二，數(shù)據(jù)輸入數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，系統(tǒng)管理已生成的歷史數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)；三，將數(shù)據(jù)通過(guò)連接口輸出給訪問(wèn)者，適當(dāng)?shù)脑O(shè)置警報(bào)系統(tǒng)，與數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)產(chǎn)生聯(lián)系，來(lái)實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)系統(tǒng)的智能化。這種方法在一定程度上優(yōu)化了電網(wǎng)的管控，但達(dá)不到電網(wǎng)自動(dòng)化的要求，數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)需要對(duì)可能出現(xiàn)的所有情況預(yù)設(shè)定處理程序，來(lái)驅(qū)動(dòng)報(bào)警裝置，這在實(shí)際操作中難以實(shí)現(xiàn)。所以數(shù)據(jù)庫(kù)模式下的電網(wǎng)只能實(shí)現(xiàn)智能化，而不能進(jìn)行自動(dòng)化管理控制。

2.2 電網(wǎng)自動(dòng)化

科學(xué)總是在人類無(wú)止境的追求中得以快速發(fā)展，電網(wǎng)智能化的研究與應(yīng)用讓研究人員萌發(fā)電網(wǎng)自動(dòng)化管控的想法，在電網(wǎng)智能化的基礎(chǔ)上，需要信息技術(shù)來(lái)支撐自動(dòng)化系統(tǒng)的搭建與完善。電網(wǎng)自動(dòng)化控制需要一種能實(shí)時(shí)分析在線數(shù)據(jù)，并在線決策驅(qū)動(dòng)相應(yīng)外部某一功能的執(zhí)行，于是數(shù)據(jù)流技術(shù)在人們迫切的期待中應(yīng)運(yùn)而生，逐步推動(dòng)電網(wǎng)的自動(dòng)化控制。數(shù)據(jù)流技術(shù)在電網(wǎng)中的應(yīng)用降低了電網(wǎng)管理控制的成本，提高了電網(wǎng)控制的綜合效益。

3 數(shù)據(jù)流技術(shù)在電網(wǎng)自動(dòng)化中的應(yīng)用實(shí)例及分析

數(shù)據(jù)流技術(shù)有其自身優(yōu)于其他技術(shù)的特點(diǎn)，電力企業(yè)目前的管控難度大，急需要信息技術(shù)的支持來(lái)實(shí)現(xiàn)其自動(dòng)化管控，這時(shí)將數(shù)據(jù)流技術(shù)引入電力系統(tǒng)的管控當(dāng)中，不但是對(duì)數(shù)據(jù)流技術(shù)的進(jìn)一步完善，而且強(qiáng)有力的推動(dòng)了電網(wǎng)自動(dòng)化的進(jìn)程。

3.1 實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)自動(dòng)化的閉環(huán)過(guò)程

實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)自動(dòng)化首先要有傳感與測(cè)量技術(shù)搜集電網(wǎng)的實(shí)時(shí)狀態(tài)信息，然后將這些實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳入數(shù)據(jù)流系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)流系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行在線分析處理并在線決策，最后輸出決策信息驅(qū)動(dòng)控制指令，做出相應(yīng)的反應(yīng)動(dòng)作，這就是電網(wǎng)自動(dòng)化閉環(huán)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的整個(gè)過(guò)程，無(wú)需人工參與，簡(jiǎn)單，且能準(zhǔn)確監(jiān)控電網(wǎng)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)狀態(tài)。

3.2 應(yīng)用實(shí)例與分析

在數(shù)據(jù)流系統(tǒng)中注冊(cè)具體的SQL持續(xù)查詢語(yǔ)句就能實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)系統(tǒng)某一具體方面的自動(dòng)化管控，如在輸變電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控測(cè)試系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)以下兩種功能：其一，當(dāng)導(dǎo)電溫度高于180攝氏度時(shí)，系統(tǒng)發(fā)出警報(bào)，并輸出此時(shí)對(duì)應(yīng)導(dǎo)線的信息，如高溫導(dǎo)線編號(hào)及導(dǎo)線的實(shí)際溫度等。其二，是在持續(xù)60秒時(shí)間內(nèi)，所有導(dǎo)線的溫度極差超過(guò)20攝氏度，則發(fā)出警報(bào)，并在顯示器上顯示最高溫度導(dǎo)線的編號(hào)和最低溫度的導(dǎo)線編號(hào)。具體的SQL持續(xù)查詢語(yǔ)句包含設(shè)備號(hào)，設(shè)備類型，測(cè)量量及測(cè)量類型等四個(gè)屬性。以上是數(shù)據(jù)流系統(tǒng)利用用戶提供的數(shù)據(jù)做實(shí)事數(shù)據(jù)的在線分析處理，然后及時(shí)觸發(fā)特設(shè)的制定操作，屬于查詢接口層面的實(shí)例。當(dāng)查詢接口持續(xù)查詢無(wú)誤時(shí)，持續(xù)查詢會(huì)被映射為查詢網(wǎng)絡(luò)。查詢網(wǎng)絡(luò)與查詢接口相比可以處理更為復(fù)雜的持續(xù)查詢，查詢結(jié)果隨著輸入數(shù)據(jù)流的變化而變化，此時(shí)，數(shù)據(jù)流技術(shù)會(huì)以增量的方式實(shí)施更新查詢結(jié)果，并執(zhí)行指定的操作。至此，電網(wǎng)自動(dòng)化得以實(shí)現(xiàn)。

4 總結(jié)

隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)據(jù)流技術(shù)在電網(wǎng)中的應(yīng)用技術(shù)將更加成熟，國(guó)家電網(wǎng)有望向特高電壓網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的互動(dòng)化、自動(dòng)化、信息化的智能電網(wǎng)方向發(fā)展。要實(shí)現(xiàn)這一戰(zhàn)略性的目標(biāo)，還需要數(shù)據(jù)信息工作者和電網(wǎng)管控工作者密切配合，共同努力，設(shè)計(jì)并搭建出架構(gòu)更適合現(xiàn)代電網(wǎng)智能化要求的數(shù)據(jù)流技術(shù)支持下的電網(wǎng)。

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