基于調(diào)控大數(shù)據(jù)的電網(wǎng)態(tài)勢(shì)感知技術(shù)研究

劉 雷，劉 洋，楊大春，劉國(guó)瑞

（國(guó)網(wǎng)山西省電力公司，太原 030000）

采用大數(shù)據(jù)挖掘的思想，對(duì)海量調(diào)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行提取、分析、處理后采用數(shù)據(jù)挖掘方法去分析，整合各類歷史及實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，為調(diào)度工作提供態(tài)勢(shì)感知能力，為電網(wǎng)調(diào)度員提供電網(wǎng)在不同狀態(tài)下的最優(yōu)決策，提高供電的可靠性。

1 研究現(xiàn)狀

目前電力大數(shù)據(jù)的研究還在理論研究階段，將其應(yīng)用于實(shí)際電網(wǎng)運(yùn)行中并指導(dǎo)實(shí)踐的成果較少。2013年3月，《中國(guó)電力大數(shù)據(jù)發(fā)展白皮書》的發(fā)布標(biāo)志著我國(guó)電力大數(shù)據(jù)研究的開端。白皮書主要探討了我國(guó)電力大數(shù)據(jù)的發(fā)展背景，提出電力大數(shù)據(jù)的定義與特征，指出電力大數(shù)據(jù)的關(guān)鍵技術(shù)，分析電力大數(shù)據(jù)的應(yīng)用前景。電力大數(shù)據(jù)將促進(jìn)電力行業(yè)的能源變革進(jìn)程的快速發(fā)展，成為實(shí)現(xiàn)能源綠色可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)。

目前的研究主要集中在電力大數(shù)據(jù)的關(guān)鍵技術(shù)研究和應(yīng)用場(chǎng)景分析研究，將電網(wǎng)業(yè)務(wù)和大數(shù)據(jù)技術(shù)相結(jié)合的實(shí)例分析比較少，因此在電力系統(tǒng)中的實(shí)際應(yīng)用較少。

電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)中產(chǎn)生的大數(shù)據(jù)具有典型大數(shù)據(jù)的特征，有效獲取大數(shù)據(jù)中的潛在知識(shí)對(duì)電力系統(tǒng)規(guī)劃、運(yùn)行等有重大意義。因此，電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)大數(shù)據(jù)尤其對(duì)電網(wǎng)可靠、穩(wěn)定、安全運(yùn)行至關(guān)重要的海量告警信息而言，必將為電網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警和管控領(lǐng)域帶來(lái)新的機(jī)遇與解決方案。

2 態(tài)勢(shì)感知技術(shù)的設(shè)計(jì)理念

通過(guò)電網(wǎng)運(yùn)行的海量數(shù)據(jù)獲知設(shè)備運(yùn)行狀況，實(shí)現(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行的全過(guò)程狀態(tài)監(jiān)測(cè)，保障電力系統(tǒng)的穩(wěn)定、可靠運(yùn)行。

一是設(shè)備監(jiān)視實(shí)現(xiàn)沉浸式感知，全景互動(dòng)展示變電站、電廠設(shè)備的物理分布情況及運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)設(shè)備的立體化監(jiān)視、可視化解剖、全視角狀態(tài)模擬、路徑漫游體驗(yàn)等功能，徹底改變了目前的二維圖形、文字報(bào)文式監(jiān)視模式；

二是多維海量數(shù)據(jù)全過(guò)程應(yīng)用，對(duì)大電網(wǎng)調(diào)控運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行深化挖掘，進(jìn)行多維度、多元化分析，輔助調(diào)控人員對(duì)監(jiān)控信息進(jìn)行事前風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警、事中趨勢(shì)分析、異常處置及事后分析評(píng)估；

三是實(shí)現(xiàn)故障線路快速定位，通過(guò)與智能電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)聯(lián)動(dòng)，甄別故障線路是否在“三跨”區(qū)段，提高故障處理的針對(duì)性。

經(jīng)測(cè)算，項(xiàng)目實(shí)施后，可有效減少設(shè)備停運(yùn)時(shí)間和檢修次數(shù)，降低運(yùn)維人員現(xiàn)場(chǎng)出動(dòng)頻次，降低“三跨”線路故障對(duì)高鐵、公路的影響，防止發(fā)生因“三跨”線路故障而導(dǎo)致的較大公共安全和電網(wǎng)安全事件。

3 主要技術(shù)手段

3.1 實(shí)現(xiàn)虛擬到站巡視

通過(guò)運(yùn)用MR技術(shù)（Mix Reality，混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)），將物理實(shí)體與各類信息融合在一起，產(chǎn)生身臨其境的實(shí)景環(huán)境，將設(shè)備虛擬模型與設(shè)備物理參數(shù)、智能電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)、輸變電在線監(jiān)測(cè)，在線安全分析等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)關(guān)聯(lián)，提高調(diào)控員對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的感知度。

3.2 有效防范和化解電網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)

通過(guò)大規(guī)模并行處理、電網(wǎng)數(shù)據(jù)挖掘、云平臺(tái)計(jì)算等大數(shù)據(jù)技術(shù)，以設(shè)備監(jiān)控四遙信息、二次設(shè)備在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)等電網(wǎng)實(shí)時(shí)運(yùn)行信息為基礎(chǔ)，匯聚設(shè)備臺(tái)賬、歷史缺陷、狀態(tài)檢修周期、各類規(guī)程要求等基礎(chǔ)管理數(shù)據(jù)和工業(yè)視頻、氣象系統(tǒng)、在線安全分析等技術(shù)支持系統(tǒng)輔助信息等多維海量數(shù)據(jù)，由計(jì)算機(jī)對(duì)海量數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)對(duì)比解析，得出客觀結(jié)果，輔助調(diào)控人員快速?zèng)Q策。

3.3 實(shí)現(xiàn)故障坐標(biāo)精準(zhǔn)定位

以海量數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，運(yùn)用態(tài)勢(shì)感知技術(shù)特有的安全風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別能力，通過(guò)與智能電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)，從全局視角提升對(duì)安全威脅的發(fā)現(xiàn)識(shí)別、理解分析、響應(yīng)處置能力。

4 技術(shù)可預(yù)見(jiàn)成效及市場(chǎng)前景

一是減少設(shè)備停運(yùn)時(shí)間和檢修次數(shù)。通過(guò)電網(wǎng)運(yùn)行設(shè)備的海量數(shù)據(jù)態(tài)勢(shì)感知，結(jié)合設(shè)備歷史故障數(shù)據(jù)及臺(tái)賬缺陷信息，在線診斷設(shè)備健康狀況。例如：通過(guò)運(yùn)行態(tài)勢(shì)感知XX站500千伏XXI線5073-1刀閘SF6氣室漏氣接近閉鎖值，檢修人員及時(shí)到站進(jìn)行了帶電補(bǔ)氣，有效減少了設(shè)備停運(yùn)時(shí)間。經(jīng)測(cè)算，減少主網(wǎng)設(shè)備停運(yùn)時(shí)間共計(jì)約120小時(shí)，年平均減少設(shè)備檢修次數(shù)約3次。

二是降低運(yùn)維人員現(xiàn)場(chǎng)出動(dòng)頻次。在無(wú)人或少人值守的站點(diǎn)，通過(guò)態(tài)勢(shì)感知診斷技術(shù)對(duì)全網(wǎng)設(shè)備進(jìn)行精益化巡視。經(jīng)測(cè)算，在惡劣天氣下，運(yùn)維人員出動(dòng)特巡次數(shù)預(yù)計(jì)由10次下降至3次；重大活動(dòng)保電期間，運(yùn)維人員到站特巡次數(shù)預(yù)計(jì)由15次下降至5次。

三是降低“三跨”線路故障對(duì)高鐵、公路的影響；重點(diǎn)監(jiān)視“三跨”線路，避免線路在“三跨”點(diǎn)發(fā)生倒塔、斷線、絕緣子掉串等事故。經(jīng)測(cè)算，年均減少線路故障后查線公里數(shù)約300公里。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文提出的基于調(diào)控大數(shù)據(jù)的電網(wǎng)態(tài)勢(shì)感知技術(shù)在理論上能夠?qū)崿F(xiàn)電網(wǎng)大數(shù)據(jù)與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的有效融合，為電網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警提供一定的決策依據(jù)，能夠提高電網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)管控能力，有助于電網(wǎng)可靠、安全和穩(wěn)定運(yùn)行。但是，由于目前的大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用在調(diào)控系統(tǒng)還在理論研究階段，本文提出的基于大數(shù)據(jù)的態(tài)勢(shì)感知技術(shù)存在進(jìn)一步優(yōu)化和完善的潛力。