基于調控云的智能電網海量運行數據深層次檢測技術

溫濤

【摘 要】隨著電力系統的迅速發展，電力系統的結構和運行方式日趨復雜。電網狀態估計作為高級應用軟件各種功能模塊的重要平臺，其指標成為了同業對標的一項關鍵指標。特別是信息化時代的到來，對大數據的依賴越來越高，電網調控系統作為電網數據的匯集中心也越來越重要，而目前遠程終端單元采集、通道狀況、設備參數設置、電網系統運行方式、硬件平臺、軟件本身等多種原因均會影響電網調控數據質量，而有的數據問題并沒有告警信息，從而不能及時被發現。

【關鍵詞】電網；狀態估計；調控數據

引言

隨著智能電網建設工作的深入開展，中國電網已經發展成為世界上電壓等級最高、技術水平最先進、資源配置能力最強的智能電網，電網的形態成為高度統一的有機整體。近年來，電網規模越來越大，穩定特性日益復雜，復雜程度越來越高，電網運行特性發生重大變化，送受端、交直流緊耦合，這對電網調度駕馭大電網、進行大范圍資源優化配置的能力提出了新的、更高的要求。云計算作為國家戰略新興產業，極大地推動了信息化的發展，國家電網有限公司“十三五”信息化規劃明確了云計算的建設方向、路線和總體規劃，云計算建設正在穩步推進中。調度業務的現實需求與云計算的解決方案，存在很大程度的契合度，亟需開展面向調度業務的企業級云的研究與建設工作。目前調控信息數據來源于智能電網調度技術支持系統（簡稱D5000）、生產管理系統（簡稱PMS）、調度管理系統（簡稱OMS）3大系統?，F有的各個系統缺乏運行信息的統一規范標準，數據分散、相關關聯程度不高，系統間信息交互能力有限，自動化程度不高，數據共享困難。國分、分省縱向互聯是通過小郵件方式實現信息共享，但存在丟失文件，數據傳輸不穩定，易被覆蓋等問題。為了滿足國、分、省調控信息共享的新要求，解決上述調控領域目前存在的問題，秉承“數據共享、業務協同、責任分區、界面統一”的原則，提出了基于調控云的電網調控數據信息共享的方案。首先介紹調控云的建設情況，基于調控云對調控數據信息在設備命名、記錄規范、結構存儲上進行規范，對調控數據進行結構化管理；然后闡述了基于調控云平臺采用Kafka消息中心實現信息共享與業務協同的原理；最后介紹實際的應用案例。

1調控數據結構化管理

調控云軟件架構按照云計算典型分層設計自下而上進行層次劃分，包括IaaS層、PaaS層和SaaS層，并配置云安全防護功能。調控云平臺服務層（PaaS）集成了調控云的核心組件，支撐應用運行所需的軟件運行環境，相關工具與服務。數據云平臺是調控云各類應用的基礎，為調控云高級應用提供基礎數據和電網模型，圖3為平臺服務層總體結構。模型數據能夠在數據的采集與匯聚、存儲及使用與展示等多個方面對數據進行管理。模型數據支持關系數據庫、列式數據庫、實時數據庫和MPP數據庫，對結構化、半結構化、非結構化實時數據和非實時數據提供分布式存儲與統一訪問功能，支持多種類型的存儲及訪問方式進行數據存儲中的業務數據操作，并提供統一數據服務，實現數據訪問請求的處理。（1）關系數據庫：按照行進行存儲，關系數據庫擅長隨機讀操作，不適合用于大數據，主要用于數據訪問實時性不高的場合，例如電網模型數據和統計信息等。（2）列式數據庫：數據表中同一列或相關列的數據會被組織存儲在一起，這樣既減少了查詢操作時的I/O，也便于壓縮，從而節省存儲空間。列式存儲適合于較低延遲的讀寫訪問、高并發的訪問請求。基于列存儲的數據存儲與管理裝載速度快、易于壓縮、易于做聚合分析，適宜于大數據規模下的統計、分析等應用功能。（3）分布式實時數據庫：基于內存進行存儲，支持對實時數據的快速存儲和訪問，具備數據表的分片與多副本機制，提供高速的本地訪問接口、遠方服務訪問接口，支持數據關系描述和檢索，主要用于存儲電網運行的實時信息。（4）MPP數據庫：采用sharednothing架構（MPP），數據根據數據庫模型和應用特點劃分到各個節點上，每臺數據節點通過專用網絡或者商業通用網絡互相連接，彼此協同計算，作為整體提供數據庫服務。通過將數據分布到多個節點上來實現規模數據的存儲，通過并行查詢處理來提高查詢性能。MPP數據庫具有完全的可伸縮性、高可用、高性能、資源共享等優勢。

2 基于調控云的電網調控數據信息共享的措施

2.1 完善電網運行的模式，降低運行調控風險

在城市和農村電網調控運行時，會存在一定的風險，只有熟練掌握電網運行的模式，根據電網運行中各種信息的反饋，及時對風險進行處理。既要對已經發生的風險進行處理，也包括對未發生的隱形風險進行有效防范。我們可以嘗試設置計算機技術對未發生的風險進行可發生性概率預測，提前制定處理方案。技術人員通過電網調控管理系統對電力輸電設備中變壓器、電纜、開關等運行狀態進行監測。在城市與農村電網風險調控中，主變電路超載運行、備用電不足、電壓超限等風險是常出現的風險，可以著重進行風險評估預測。

2.2 強化組織保障，完善設備管理制度

為保障電網調控數據采集準確率完整率工作持續有效開展，進一步健全了設備管理制度。一方面完善供應商管理制度，項目組根據變電站設備的實際運行情況及供應商給出的設備理論壽命進行統計分析，并預測故障情況，以確保設備始終在正確的壽命范圍內工作；另一方面，與運維檢修人員加強溝通聯系，及時反饋數據異常情況給相關人員，方便排查故障裝備和故障類型，高效的完成設備檢修工作，及時更正數據，給調控數據準確率的提升提供保障和基礎。在各部門有效溝通的基礎前提下，針對圖形修改或運行方式更改流程開展多部門聯合會簽模式，確保信息流轉的順暢，保證相關部門對信息的掌握和了解更充分。

2.3 提升各專業部門人員技能，有效支撐工作開展

為確保工作開展質量，采用集中授課、現場指導等多種形式開展培訓工作。要實現數據質量的提升，調度和監控部門人員需全面掌握主站系統的基本使用和操作步驟；自動化運維人員也同時需要具備主站系統全面維護的相關知識。公司通過編制教程，對相關操作流程進行說明，并采取逐一過關的方式，要求參加培訓人員每人在現場進行兩三次PAS狀態估計調試，消除數據缺陷，確保培訓質量。同時積極組織人員參加省公司培訓，加強與兄弟單位交流，提高公司參與調控數據及狀態估計數據工作的思想認識水平和業務技能水平，充分調動和發揮公司各級人員的工作責任心和主動性，為提升系統深化應用水平做好支撐。

3 結語

總之，良好的安全風險管控機制和降低電力安全的最直接有效的手段，這要求我們電力行業技術人員要足夠重視電網調控風險管控工作，對安全風險要實時保持警惕，不斷加強自己業務知識和能力，實現對電網調控運行中安全風險的有效把控，保證電力行業造福于人。

參考文獻：

[1]楊笑宇，龐鄭寧，樊啟俊，等.基于電力調度工作流構建運行管理的互聯互通框架[J].電力系統自動化，2015，39（01）：177-182.

[2]張炳峰.電力調度自動化系統高級應用軟件（PAS）的應用維護討論[J].電工技術，2016（24）：123～124.

（作者單位：國網太原供電公司）