智能變電站設備大數據存儲與并行處理改進

羅 成

（廣東電網有限責任公司佛山供電局，廣東 佛山528000）

1 智能變電站設備大數據工作流程

1.1 Hadoop基礎上的系統架構

基于Hadoop大數據平臺通過提供流計算、內存計算、批量計算、云計算等多種分布式計算技術滿足智能變電站在不同時效性下的計算需求。其中流計算和云計算支持實時處理，內存計算支持交互性分析，批量計算支持海量數據的離線分析，具體作用如圖1所示。

圖1 智能變電站設備大數據存儲系統架構

1.2 智能變電站大數據的存儲

智能電網想要安全有效地運行，需要實時關注變電站的運行數據和各設備的運行狀態。其中，影響智能電網實時監控的最大問題是海量數據的傳輸和存儲問題。在智能變電站系統中，可以使用分布式存儲技術來提高系統的存儲效率，同時可以在一定程度上減少數據的傳輸量。分布式文件系統可以將海量數據進行存儲，在很大程度上節約了變電站的運行成本，同時在存儲數據上又具有良好的性能，智能變電站大數據存儲，如圖2所示。

圖2 智能變電站大數據存儲

1.3 大數據的分析與挖掘

大數據技術在智能變電站中起到的主要作用是將存儲的數據轉化為供變電站運行的有效信息。大數據存儲和分析技術可以幫助找出有助于系統運行的海量數據和信息的規律等，可以為變電站決策人員提供更加便捷的方式來解決問題，如利用大數據的實時監測功能，實現了電力設備的動態故障診斷。系統的大數據存儲功能在進行數據的預處理之后，還會進一步挖掘這些數據的頻繁模式以及其他相關聯的方面等，由此而建立數據的分類和分級，在尋找大數據的關聯性。例如，當變電站發生自然災害（雷擊）、認為破壞等情況時，可以利用大數據尋找的規律進行及時的分類，然后做出相應的處理措施，在很大程度上提高了變電站的容錯率和工作效率[2]。

2 智能變電站設備大數據存儲與并行處理改進措施

2.1 建立站端集中式分層網絡架構

智能變電站的數據監測樂意根據過程層的檢測裝置進行變化，在此基礎上可以進行個單元監測，通過各子ⅠED集中到相應主ⅠED（匯控柜），同一類型的多種子ⅠED都可以匯集到同一個主ⅠED。因此，在系統內部只需要為每一類設備建設一個主ⅠED即可，它可以實現多臺同類設備的共同使用，實現系統設備的數據采集、在線監測、數據傳輸等。

2.2 在線監測綜合處理單元

傳統的變電站監測存在數據通信不合理的現象，因此在智能變電器系統中引入了在線監測綜合處理單元，目的是為了更好地檢測系統設備的各種情況。在線監測綜合處理單元的服務對象是系統的各類設備，它們在接收到在線監測單元發送的命令時，可以自動采集相關信息，然后對數據信息進行進一步加工處理，幫助系統實現標準化數據通信。

2.3 統一數據歸集及增加深度處理

在智能變電站系統中想要對監測數據進行判斷，需要進一步結合設備運行數據，該數據通常由綜合處理單元統從變電站綜合自動化系統獲取[3]。其中，綜合處理單元的數據可以與其他個監測系統的數據進行互換和交流，實現了數據資源的共享。

智能變電站系統監測裝置的安裝需要根據國家相關的規定（ⅠEC 61850標準的和非ⅠEC 61850標準）進行建立，其中建模標準需按照ⅠEC 61850標準來進行。

檢測系統在ⅠEC 61850的基礎上，可以通過數據傳輸運輸到系統設備的中心級檢測平臺，同該系統支持遠程維護。

可以實現在變電站內與故障錄波裝置等系統的接口。同時，在大數據存儲和挖掘等基礎上可以對系統的關聯信息進行深度處理。并在以上技術的基礎上進行各種優化，以達到提高系統在線監測的智能化水平。

2.4 基于FPGA和DSP的并行結構IED

想要進一步分析變電站的綜合參數，需要對智能變電站設備（變壓器局部放電、套管電容、斷路器開斷電流等）進行分析和運算。再根據相關的運行參數來提高數據總線技術抗干擾能力，以此達到智能變電站運算速度與并行處理技術的要求。文章在FPGA（現場可編程門陣列）和DSP（數字信號處理器）的基礎上進行了智能變電站硬件結果并行處理技術，以達到對變電設備綜合參數在線無縫采樣與分析的目的。

4 結束語

隨著智能變電站發展出現的一系列技術也開始受到重視（在線監測與診斷技術），該技術在智能變電站系統安全運行方面起到了重要的作用。智能變電站系統通過對大數據存儲、通信網格標準化、信息采集共享等進行研究，為智能變電站的安全運行及大數據存儲建立保障，實現系統的實時監測與數據的統一歸集，為智能變電站設備更加科學、高效的運行做出保障[4]。