大數(shù)據(jù)輔助技術(shù)在智能變電站一鍵順控系統(tǒng)中的應(yīng)用研究

摘要：在升級改造“無人值守變電站”這一目標(biāo)下，提出改造、建設(shè)智能變電站一鍵順控系統(tǒng)，以全面推動變電站運維數(shù)字化轉(zhuǎn)型、促進(jìn)變電站高效可持續(xù)發(fā)展、提高變電站智能化管理水平。隨著相關(guān)技術(shù)、大量設(shè)備的引入，變電站數(shù)據(jù)量呈現(xiàn)突增。其數(shù)據(jù)體量大、價值密度低、噪聲冗余等造成數(shù)據(jù)層傳輸壓力大，且數(shù)據(jù)安全存在威脅。首先，對一鍵順控系統(tǒng)做出了相關(guān)介紹，指出順控系統(tǒng)應(yīng)用目前存在的問題，引入解決相關(guān)問題的針對性技術(shù)；其次，詳細(xì)分析數(shù)據(jù)融合技術(shù)，對其在電力行業(yè)中的應(yīng)用作了具體闡述；最后，簡單總結(jié)數(shù)據(jù)融合技術(shù)在一鍵順控系統(tǒng)中的應(yīng)用與面臨的挑戰(zhàn)，并對智能變電站一鍵順控系統(tǒng)的未來發(fā)展做出展望。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)融合；一鍵順控；大數(shù)據(jù)輔助技術(shù)；智能變電站

ResearchontheApplicationofBigDataAssistedTechnology

intheOneKeySequentialControlSystemofIntelligentSubstation

WangCheng*ZhangZhengPeiQianwenWangZhenlongWeiZheng

StateGridGansuBaiyinPowerSupplyCompanyGansuBaiyin730900

Abstract：Underthegoalofupgradingandtransformingthe"unmannedvaluebasedtransformationstation"，proposethe"oneclicksmoothcontrol"systemoftransformationandconstructionofasmartsubstation，tocomprehensivelypromotethedigitaltransformationoftheoperationandmaintenanceofthesubstation，promotetheefficientandsustainabledevelopmentofpowerstations，improvetheintelligentizationofthesubstation，Managementlevel.Withtheintroductionofrelatedtechnologiesandalargeamountofequipment，theamountofdatafromthesubstationhasincreased.Itsdatavolume，lowvaluedensity，noiseredundancy，etc.Datalayertransmissionpressureislarge，anddatasecurityisthreatened.Firstofall，arelatedintroductiontotheoneclicksmoothcontrolsystempointedoutthatthecurrentproblemsintheapplicationofthesmoothcontrolsystemhaveintroducedthetargetedtechnologiestosolverelatedproblems.Specificexplanation;finally，simplysummarizetheapplicationandchallengesofdatafusiontechnologyintheoneclicksmoothcontrolsystem，andlookforwardtothefuturedevelopmentoftheoneclicksmoothcontrolsystemofthesmartsubstation.

Keywords：datafusion；onekeysequentialcontrol；bigdataassistedtechnology；intelligentsubstation

智能變電站采用先進(jìn)、可靠、集成、低碳、環(huán)保的智能設(shè)備，其視覺終端以全站信息數(shù)字化、通信平臺網(wǎng)絡(luò)化、信息共享標(biāo)準(zhǔn)化為基本要求，自動完成信息采集、測量、控制、保護(hù)、計量和監(jiān)測等基本功能。智能變電站支持對電網(wǎng)的實時自動控制、智能調(diào)節(jié)、在線分析決策和協(xié)同互動，并可監(jiān)測變電站區(qū)域內(nèi)的場景實況，利于信息的有效獲取，進(jìn)而提升變電站運行的可靠性，構(gòu)建更加安全的電網(wǎng)系統(tǒng)。

目前智能變電站呈現(xiàn)接入設(shè)備數(shù)量增多、變電站規(guī)模增大的趨勢，這使得人工現(xiàn)場倒閘操作的復(fù)雜性、危險性增加［13］。

對此，智能變電站提出一鍵順控系統(tǒng)（OneKeySequentialControlSystem，OKSCS），可以在確保操作人員人身安全的情況下，實現(xiàn)傳統(tǒng)人工逐項操作向計算機(jī)遠(yuǎn)程自動操作轉(zhuǎn)變。該系統(tǒng)可有效減少人工倒閘誤操作、漏操作，避免因此引起的設(shè)備損壞、大規(guī)模停電，提升對變電站設(shè)備的智能控制水平，優(yōu)化變電站設(shè)備的運行性能［45］。

隨著電網(wǎng)智能化、一鍵順控技術(shù)的深入發(fā)展，電力行業(yè)動態(tài)、氣象信息、工商用戶等跨行業(yè)數(shù)據(jù)（多源異構(gòu)數(shù)據(jù)）激增。其數(shù)據(jù)體量巨大、價值密度低、數(shù)據(jù)類型繁多，往往存在大量噪聲、冗余，浪費存儲空間、減緩數(shù)據(jù)傳輸、顯著降低電網(wǎng)可靠性、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性和安全性，存在一定的安全威脅。

因此，本文將從智能變電站一鍵順控系統(tǒng)出發(fā)，歸納一鍵順控的基本概念、順控系統(tǒng)的平臺構(gòu)架、順控操作流程及順控操作中仍存在的一些技術(shù)問題，探討解決問題的方法，并對未來智能變電站一鍵順控的發(fā)展做出展望。

1智能變電站一鍵順控系統(tǒng)

1.1一鍵順控技術(shù)基本概述

電力系統(tǒng)迅速發(fā)展，自動化水平逐漸提高，電網(wǎng)檢修及運行方式的調(diào)整越來越頻繁，調(diào)度員每日需制定的操作票數(shù)量增多，這對變電站操作管理水平提出了更高的要求。

人工操作的重復(fù)性工作多，同一操作任務(wù)，每次操作需重復(fù)執(zhí)行全部相同流程，所有操作需人員現(xiàn)場執(zhí)行、確認(rèn)。而變電站二次設(shè)備軟壓板數(shù)量多，不同軟壓板由不同廠家命名、描述，人工判別時易發(fā)生誤操作、漏操作。這將導(dǎo)致人力資源浪費，并且時間成本高、效率低下，尤其在惡劣天氣、復(fù)雜環(huán)境下操作，加大了人工的操作難度與操作風(fēng)險。調(diào)度操作中原有的人工或微機(jī)擬票方式已無法滿足調(diào)度運行管理由經(jīng)驗型向邏輯型、智能型提升的要求［1，4，67］。

為此引入一鍵順控技術(shù)，一鍵順控是將大量煩瑣的現(xiàn)場人工倒閘操作轉(zhuǎn)移到遠(yuǎn)方調(diào)度端或本地變電站內(nèi)的監(jiān)控主機(jī)上進(jìn)行。當(dāng)變電站監(jiān)控主機(jī)接收到從集控主站或本地后臺發(fā)出的上級調(diào)度指令后，根據(jù)具體指令及當(dāng)前一次設(shè)備、二次設(shè)備的運行狀態(tài)，智能生成相應(yīng)的順控操作票。在滿足設(shè)備初始條件、“指紋+口令”雙重權(quán)限驗證、操作票模擬預(yù)演、五防邏輯校驗等要求后，通過計算機(jī)執(zhí)行一鍵順控操作，讀取操作票中每一步的操作內(nèi)容。由監(jiān)控主機(jī)依次向站內(nèi)保護(hù)/測控裝置發(fā)出遙控指令，同時進(jìn)行操作票單步防誤校核，校核結(jié)果滿足，再進(jìn)行下一步指令操作，直到操作票所有步驟執(zhí)行完成。

一鍵順控使得擬票及倒閘操作快速便捷、有效降低運維作業(yè)風(fēng)險及成本、加強(qiáng)了運維人員對設(shè)備的管控能力。

1.2一鍵順控系統(tǒng)的平臺構(gòu)架

變電站內(nèi)部署監(jiān)控主機(jī)、獨立智能防誤主機(jī)、Ⅰ區(qū)運檢網(wǎng)關(guān)機(jī)，一鍵順控平臺總體架構(gòu)如圖1所示。獨立智能防誤主機(jī)與監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)置防誤邏輯實現(xiàn)雙套防誤校核。Ⅰ區(qū)運檢網(wǎng)關(guān)機(jī)前端配置縱向加密裝置及路由器，實現(xiàn)遠(yuǎn)方數(shù)據(jù)的安全接入，為遠(yuǎn)程一鍵順控提供操作通道［12，5，8］。

1.2.1監(jiān)控系統(tǒng)

監(jiān)控主機(jī)通過雙網(wǎng)冗余接入Ⅰ區(qū)站控層網(wǎng)1jKugjpEfo2nBzzNkMWyTA==絡(luò)，從站控層網(wǎng)絡(luò)上采集、處理一次設(shè)備和二次設(shè)備運行狀態(tài)、實時電氣測量值、電網(wǎng)異常指示等信息，具備站內(nèi)設(shè)備的一鍵順控、防誤閉鎖、運行監(jiān)視、操作與控制等功能。

I區(qū)運檢網(wǎng)關(guān)機(jī)對變電站實時數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、處理、遠(yuǎn)傳，與監(jiān)控主機(jī)交互一鍵順控信息，轉(zhuǎn)發(fā)一鍵順控指令、上傳執(zhí)行結(jié)果。

獨立智能防誤主機(jī)具備面向全站設(shè)備的操作閉鎖功能，與監(jiān)控主機(jī)交互防誤安全信息，為一鍵順控操作提供模擬預(yù)演、全項/單項操作項目防誤校核等功能。

1.2.2一次設(shè)備

斷路器和隔離開關(guān)具備遙控操作功能，位置信號采集采用“位置遙信+數(shù)據(jù)遙測或視頻監(jiān)控確認(rèn)”判據(jù)［1，4，6］。

母線和各間隔裝設(shè)三相電壓互感器或具備遙信功能的三相帶電顯示裝置。

斷路器以位置遙信作為位置確認(rèn)的主要判據(jù)，采用分/合雙位置輔助接點，其位置遙信判斷邏輯如圖2所示。

隔離開關(guān)主要利用視頻裝置實現(xiàn)現(xiàn)場確認(rèn)。在隔離開關(guān)區(qū)域安裝攝像頭或無人機(jī)巡檢，采集隔離開關(guān)動作數(shù)據(jù)，分析隔離開關(guān)運行狀態(tài)，判斷其分合閘位置是否滿足順控操作的安全要求，如圖3所示［710］。

1.2.3監(jiān)控主機(jī)與各裝置交互流程

監(jiān)控主機(jī)發(fā)起變電站一鍵順控操作交互流程，與間隔層裝置交互信息。

監(jiān)控主機(jī)通過站控層網(wǎng)絡(luò)采集變電站實時數(shù)據(jù)下發(fā)控制信息，與運檢網(wǎng)關(guān)機(jī)通信傳輸一鍵順控數(shù)據(jù)，與防誤主機(jī)通信傳輸防誤數(shù)據(jù)，如圖4所示［1113］。

監(jiān)控主機(jī)在控制每一個操作項目執(zhí)行前，與輔助設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)通信，發(fā)出遙控操作聯(lián)動信號，進(jìn)行攝像頭聯(lián)動，傳輸一次設(shè)備狀態(tài)、測量信息等數(shù)據(jù)［1213］。

1.3一鍵順控操作的執(zhí)行

1.3.1變電站設(shè)備狀態(tài)的確定

變電站一次設(shè)備、二次設(shè)備所處的狀態(tài)分為運行狀態(tài)、熱備用狀態(tài)、冷備用狀態(tài)及檢修狀態(tài)（斷路器檢修狀態(tài)和線路檢修狀態(tài)）。設(shè)備狀態(tài)的確定是一鍵順控操作的必要條件，其根據(jù)設(shè)備位置、操作/儲能空氣開關(guān)位置、儲能狀態(tài)以及保護(hù)狀態(tài)等信息來定義。通過各位置傳感器、狀態(tài)采集器、高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)、紅外熱像儀、巡檢機(jī)器人等采集并傳輸變電站的實時設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)［8，14］。

1.3.2斷路器/隔離開關(guān)位置雙確認(rèn)

以斷路器雙確認(rèn)判據(jù)為例，位置遙信作為主要判據(jù)，采用分/合雙位置輔助接點。遙測量提供輔助判據(jù)，采用三相電流、三相電壓或三相帶電顯示裝置信號。其中，三相電流取自本間隔電流互感器，三相電壓取自本間隔電壓互感器或母線電壓互感器。

斷路器位置雙確認(rèn)邏輯如圖5所示。當(dāng)斷路器位置遙信由合變?yōu)榉郑覞M足“三相電流由有流變無流、母線三相電壓由有壓變無壓/母線三相帶電顯示裝置信號由有電變無電、間隔三相電壓由有壓變無壓/間隔三相帶電顯示裝置信號由有電變無電”中的任一條件，則確認(rèn)斷路器已分開［46，1213］。

1.3.3一鍵順控操作票的生成

一鍵順控操作票包括操作對象、當(dāng)前設(shè)備態(tài)、目標(biāo)設(shè)備態(tài)、操作任務(wù)名稱、操作項目、操作條件、目標(biāo)狀態(tài)等項目。由監(jiān)控主機(jī)實時接收和執(zhí)行本地及遠(yuǎn)方下發(fā)的一鍵順控指令，根據(jù)典型操作票庫，完成一鍵順控操作票的生成、修改、刪除、存儲和管理任務(wù)［23，6，12，15］。然后完成操作票的模擬預(yù)演、指令執(zhí)行、防誤校核及操作日志記錄，并上傳執(zhí)行結(jié)果。

1.3.4操作票模擬預(yù)演與指令執(zhí)行

一鍵順控操作票需經(jīng)監(jiān)控主機(jī)與獨立智能防誤主機(jī)內(nèi)置模擬預(yù)演，以此確認(rèn)操作邏輯的正確性、可行性與安全性。

操作票的指令執(zhí)行全過程如圖6所示，全部環(huán)節(jié)成功完成后方可確認(rèn)操作票指令執(zhí)行完畢［3，1113，15］。

1.4一鍵順控系統(tǒng)的其他功能與特點

一鍵順控系統(tǒng)具備操作記錄功能，可記錄一鍵順控指令源、操作用戶身份、操作起始/結(jié)束時間、每步操作時長、每項操作的時間間隔、每步操作內(nèi)容等信息，為預(yù)測故障、定位故障、診斷故障提供數(shù)據(jù)支持。同時，操作記錄可提供查詢功能，但無法修改、刪除記錄。一鍵順控技術(shù)使得變電站可以從容應(yīng)對各類突發(fā)事件，未來發(fā)展前景十分廣闊。

2一鍵順控系統(tǒng)仍存在的問題

2.1數(shù)據(jù)傳輸效率低，系統(tǒng)響應(yīng)時間長

由于變電站接入通信設(shè)備增多，隔離開關(guān)及斷路器“雙確認(rèn)”裝置增加，圖像監(jiān)控系統(tǒng)大量接入，獨立智能防誤主機(jī)與監(jiān)控主機(jī)的雙套安全防誤校核系統(tǒng)的投入，使得變電站數(shù)據(jù)冗余增多、數(shù)據(jù)重復(fù)、數(shù)據(jù)噪聲增多。譬如現(xiàn)有的通信網(wǎng)絡(luò)帶寬可能無法承受監(jiān)控系統(tǒng)高清攝像頭的視頻流，造成數(shù)據(jù)堵塞，進(jìn)而導(dǎo)致通信網(wǎng)絡(luò)的癱瘓。在用戶請求數(shù)量較多時，系統(tǒng)響應(yīng)時間長。若一次設(shè)備、二次設(shè)備實時狀態(tài)信息更新延遲，將導(dǎo)致操作票單步校核、執(zhí)行時間增長，無法滿足順控系統(tǒng)的快速響應(yīng)性能要求。

2.2數(shù)據(jù)質(zhì)量與數(shù)據(jù)精確度低

目前變電站各傳感器測得的設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)量龐大、復(fù)雜，采用雙確認(rèn)判據(jù)的隔離開關(guān)、斷路器等設(shè)備會出現(xiàn)數(shù)據(jù)重復(fù)、異常、錯誤、缺失、結(jié)構(gòu)錯配等問題。其中采用高清攝像頭監(jiān)控作為輔助判據(jù)時，由于攝像機(jī)固定，會產(chǎn)生一些監(jiān)控死角，在惡劣天氣/環(huán)境下設(shè)備清晰度、可見度降低，影響設(shè)備位置狀態(tài)的判斷。且不同測量設(shè)備在信號的接收、傳輸、處理等工作上有不同的誤差問題，這會造成系統(tǒng)判斷、決策失誤，對后續(xù)操作產(chǎn)生影響，降低順控功能的可靠性、準(zhǔn)確性。

2.3缺少對設(shè)備故障的預(yù)測、預(yù)警及診斷

基于變電站設(shè)備的歷史運行狀態(tài)數(shù)據(jù)、電氣參數(shù)數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)、智能巡檢所測設(shè)備外部損耗數(shù)據(jù)等，對智能變電站設(shè)備進(jìn)行狀態(tài)評價，對運行環(huán)境進(jìn)行綜合模擬。分析變電站設(shè)備各狀態(tài)量的變化，評估設(shè)備退化的嚴(yán)重程度，進(jìn)行及時準(zhǔn)確的狀態(tài)評估、預(yù)測，對設(shè)備異常狀況進(jìn)行預(yù)警、告警，記錄故障時空日志、診斷故障成因。實現(xiàn)變電站短期時空數(shù)據(jù)的預(yù)測，以及變電站整體運行環(huán)境的綜合感知。目前變電站仍需加強(qiáng)對設(shè)備故障問題的識別、定位、診斷，確保監(jiān)測內(nèi)容的完整性、準(zhǔn)確性。

2.4測控裝置缺少冗余備用

當(dāng)測控裝置因故障被切除后，需要一段時間才能投入工作，此時需冗余備用測控設(shè)備接入，保證變電站設(shè)備運行狀況的連續(xù)監(jiān)控、安全運行［9］。

2.5設(shè)備狀態(tài)確認(rèn)需更可靠、智能

在單次一鍵順控流程結(jié)束后，為保證下一次執(zhí)行過程的安全穩(wěn)定，變電站工作人員需到現(xiàn)場對電氣設(shè)備的位置、狀態(tài)再次進(jìn)行核對和檢測。這影響了智能變電站一鍵順控操作系統(tǒng)問題的發(fā)現(xiàn)和阻礙了系統(tǒng)性能的穩(wěn)固提升。

2.6數(shù)據(jù)交換協(xié)議不統(tǒng)一

信息通信技術(shù)不斷發(fā)展、更新迭代，不同設(shè)備產(chǎn)自不同企業(yè)和制造商。在工業(yè)領(lǐng)域中，大多系統(tǒng)采用2×2互聯(lián)協(xié)議轉(zhuǎn)換方法，實際應(yīng)用中，每種產(chǎn)品或設(shè)備都采用獨立的數(shù)據(jù)交換協(xié)議。數(shù)據(jù)交換協(xié)議可以由各自的生產(chǎn)者起草，也可以通過修改公共協(xié)議形成。現(xiàn)有的變電站系統(tǒng)協(xié)議轉(zhuǎn)換器只能轉(zhuǎn)換兩個協(xié)議，或者配置過程相當(dāng)煩瑣，給數(shù)據(jù)解析過程帶來不便。在構(gòu)造組成復(fù)雜的變電站中，這種信息交換方式會帶來很多不便，同時花費極大維護(hù)成本。

2.7擬票系統(tǒng)需要更智能化

目前順控系統(tǒng)操作票庫采用“源端維護(hù)、數(shù)據(jù)共享”策略，部署在變電站監(jiān)控主機(jī)，可實現(xiàn)圖形開票、導(dǎo)入典型操作票成票、狀態(tài)成票、人工手工開票。同時可根據(jù)操作對象、當(dāng)前設(shè)備態(tài)、目標(biāo)設(shè)備態(tài)，生成、修改、檢驗、刪除、確定唯一的操作票。

實際運行中，設(shè)備停電檢修及同一設(shè)備的停、送電操作具有固定性、重復(fù)性。為便捷變電站操作票的制定，可結(jié)合歷史上級調(diào)度指令、歷史生成操作票、典型操作票庫，進(jìn)行操作票生成行為的深度學(xué)習(xí)、機(jī)器學(xué)習(xí)，對每日需生成的操作票進(jìn)行預(yù)測、預(yù)制。同時，當(dāng)變電站設(shè)備出現(xiàn)即發(fā)故障，操作票庫需進(jìn)行智能分析，及時、合理生成應(yīng)急操作票方案，調(diào)整設(shè)備運行狀態(tài)。避免因工作人員專業(yè)素養(yǎng)、應(yīng)變能力的差異，導(dǎo)致誤操作、漏操作、編寫錯誤且不合邏輯的操作票，避免造成良好設(shè)備損壞、浪費安全校核時間、大面積停電等事故［2，4，13，15］。

2.8注重變電站順控操作數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?/p>

國家強(qiáng)調(diào)加大力度“保護(hù)電力數(shù)據(jù)安全”，防止外來信息攻擊、不良數(shù)據(jù)干擾、虛假數(shù)據(jù)注入攻擊，防止因數(shù)據(jù)安全漏洞導(dǎo)致的設(shè)備損壞、供電事故等。需分析傳感器、監(jiān)控設(shè)備提供數(shù)據(jù)的時空特征，鑒別虛假、干擾、攻擊信息，進(jìn)而記錄攻擊時間和攻擊地址，需要保留證據(jù)，提高變電站數(shù)據(jù)傳輸、指令交流安全級別，應(yīng)對一切外來信息威脅。

2.9合理進(jìn)行變電站一鍵順控系統(tǒng)的改造

一鍵順控系統(tǒng)的改造包括監(jiān)控系統(tǒng)改造、一次設(shè)備改造、雙確認(rèn)改造，實現(xiàn)變電站主設(shè)備狀態(tài)轉(zhuǎn)換。需切實考慮電力經(jīng)濟(jì)、設(shè)備維護(hù)經(jīng)濟(jì)等，合理進(jìn)行智能變電站一鍵順控系統(tǒng)的升級、改造［1112，1416］。

3解決相關(guān)問題的針對性技術(shù)

3.1數(shù)據(jù)融合技術(shù)

多源數(shù)據(jù)融合技術(shù)指將多個傳感器或其他類型信息源的數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總、關(guān)聯(lián)、整合、分析、評估，對某一事件進(jìn)行短時預(yù)測，提高對某一目標(biāo)檢測及特征估計的精度，實現(xiàn)情境感知，獲得對受限空間的全方位描述。

數(shù)據(jù)融合通常有以下三步驟［1718］：

（1）不同類型數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)，確定多源數(shù)據(jù)反映同一目標(biāo)；

（2）綜合各方數(shù)據(jù)對同一目標(biāo)進(jìn)行檢測、估計、預(yù)測；

（3）給定數(shù)據(jù)源的環(huán)境狀態(tài)，合理分配數(shù)據(jù)采集/處理源，降低操作、運維成本。

3.2安全通信技術(shù)

智能電網(wǎng)通信系統(tǒng)主要包含分布式發(fā)電單元、輸電單元、配網(wǎng)單元和用戶單元，涵蓋操作單元、電力市場、供應(yīng)商等。高效數(shù)據(jù)融合通信技術(shù)可完成數(shù)據(jù)中心、通信子站與電網(wǎng)終端的高效互聯(lián)，滿足電網(wǎng)系統(tǒng)大量設(shè)備接入和數(shù)據(jù)高速分析需求。同時采用信息加密技術(shù)，保障智能電網(wǎng)數(shù)據(jù)安全傳輸、融合［1920］。

3.3機(jī)器、深度學(xué)習(xí)技術(shù)

機(jī)器學(xué)習(xí)是通過對經(jīng)驗自動改進(jìn)的計算機(jī)算法，在經(jīng)驗學(xué)習(xí)中改善具體算法性能。深度學(xué)習(xí)是學(xué)習(xí)樣本數(shù)據(jù)的內(nèi)在規(guī)律和表示層次，讓機(jī)器像人一樣模仿視聽、具有分析、學(xué)習(xí)能力，在學(xué)習(xí)過程中獲得相關(guān)信息，提升對文字、圖像、聲音等數(shù)據(jù)的識別能力，可以解決很多復(fù)雜的模式識別難題。

智能變電站接收調(diào)度中心下發(fā)的調(diào)度指令后，利用深度學(xué)習(xí)對典型操作票生成規(guī)則、指令與操作內(nèi)容的對應(yīng)關(guān)系、順控操作安全原則進(jìn)行學(xué)習(xí)，依據(jù)設(shè)備狀態(tài)變化以及設(shè)備操作原則，建立一鍵順控操作票智能生成模型。

3.4圖像識別分析技術(shù)

在智能變電站一鍵順控操作中，通過圖像識別算法識別電氣設(shè)備狀態(tài)。以變電站隔離開關(guān)刀閘的開/合狀態(tài)為例，對隔離開關(guān)刀閘的實時監(jiān)控圖像進(jìn)行處理，得到反映刀閘位置的信息，再利用圖像分析算法判斷其位置信息的有效性、真實性。將圖像識別結(jié)果作為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行刀閘開/合操作，監(jiān)視、跟蹤設(shè)備，避免誤操作。該方法能提高刀閘開/合狀態(tài)切換的效率、安全性，也能提高一鍵順控的可靠性。通過遠(yuǎn)程巡檢，減少運維人員的工作量，提高調(diào)度、控制一體化水平，保障電網(wǎng)的穩(wěn)定與安全［10，21］。

4數(shù)據(jù)融合

目前，跨行業(yè)數(shù)據(jù)量激增，如氣象、交通、電力、工商等，存在大量具有分散性、多樣性、隨機(jī)性、復(fù)雜性和關(guān)聯(lián)性的多源異構(gòu)數(shù)據(jù)［22］。現(xiàn)階段跨類型數(shù)據(jù)分析技術(shù)薄弱，狀態(tài)量間的關(guān)聯(lián)分析挖掘能力不足，仍以知識邏輯為主導(dǎo)的單一狀態(tài)數(shù)據(jù)分析為主。跨領(lǐng)域、多維度、長時間的多維數(shù)據(jù)綜合分析與運維研判能力缺失，相關(guān)技術(shù)實用化、智慧化程度較低，前后端融合薄弱。因此需對多源異構(gòu)數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，提高數(shù)據(jù)有效利用率與數(shù)據(jù)精度/質(zhì)量，打破跨行業(yè)技術(shù)應(yīng)用壁壘，實現(xiàn)時間與空間上的信息共享和信息互補，為目標(biāo)對象的全面準(zhǔn)確認(rèn)知提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)［1718，2325］。

本文從5個方面詳細(xì)介紹數(shù)據(jù)融合技術(shù)。

4.1多源數(shù)據(jù)融合的框架、流程及層級

數(shù)據(jù)融合包括數(shù)據(jù)級融合、特征級融合、決策級融合。新型電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)融合層級的選擇需綜合考慮數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)形式、融合精度要求、數(shù)據(jù)層通信能力、數(shù)據(jù)實時性要求、融合成本及后臺計算機(jī)數(shù)據(jù)處理能力等。

數(shù)據(jù)級融合：最低層次的融合，如圖7所示，對不同種類傳感器中的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理，建立融合模型，提取數(shù)據(jù)的時間特征和空間特征，判斷融合后數(shù)據(jù)的屬性是否滿足融合需求。數(shù)據(jù)級融合對原始信息保留度最大、數(shù)據(jù)損失最小、數(shù)據(jù)計算量巨大、傳輸時間/處理時間冗長，且要求數(shù)據(jù)為多源同構(gòu)，僅適用于特定場景。

特征級融合：屬于中間層次的融合，如圖8所示，提取表征數(shù)據(jù)基本屬性的主要特征，對不同特征進(jìn)行融合，獲得對目標(biāo)的統(tǒng)一解釋。數(shù)據(jù)庫中豐富的數(shù)據(jù)同步、信息共享可支持特征級融合，有效對數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮，可處理異構(gòu)數(shù)據(jù)，但也損失一定有效信息。

決策級融合：融合層次最高，如圖9所示。以具體決策問題作為出發(fā)點，按照可信度評價指標(biāo)對多源數(shù)據(jù)重排，獨立感知、分析、集成處理數(shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)后，融合最有價值的信息得到最終決策結(jié)果。可以進(jìn)行異構(gòu)數(shù)據(jù)融合，數(shù)據(jù)損失量大，但計算量小、速度快，對不同系統(tǒng)具有較高抗干擾能力。

4.2常用數(shù)據(jù)融合算法概述

電力多源數(shù)據(jù)融合涉及的關(guān)鍵技術(shù)大致分為概率與統(tǒng)計、估計理論、信息論及人工智能算法四大類，數(shù)據(jù)融合關(guān)鍵技術(shù)如圖10所示［17，22，2529］。

實現(xiàn)數(shù)據(jù)融合的關(guān)鍵是使用數(shù)據(jù)處理算法協(xié)調(diào)所有傳感器/各數(shù)據(jù)源產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，將有效數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，進(jìn)而獲得目標(biāo)所需、高質(zhì)量、更有利用價值的信息。無論哪種算法，必須滿足一個基本要求，即具有魯棒性和并行處理的能力，以適應(yīng)數(shù)據(jù)信息的多樣性和復(fù)雜性。

4.3數(shù)據(jù)融合技術(shù)在電力行業(yè)中的應(yīng)用

4.3.1電網(wǎng)電力防災(zāi)

電網(wǎng)電壓暫降現(xiàn)象易造成用戶設(shè)備異常運行，產(chǎn)生巨大經(jīng)濟(jì)損失。傳統(tǒng)電能質(zhì)量監(jiān)測平臺、電壓暫降分析平臺僅依靠電壓暫降監(jiān)測數(shù)據(jù)，平臺功能受限。

為解決傳統(tǒng)系統(tǒng)重監(jiān)測、少應(yīng)用、無互動等問題，目前已構(gòu)建基于多源數(shù)據(jù)融合的省級電網(wǎng)電壓暫降互動平臺。通過建立母線關(guān)聯(lián)映射表和全網(wǎng)暫降特征庫實現(xiàn)多源數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)和特征提取，融合電壓暫降仿真數(shù)據(jù)與監(jiān)測數(shù)據(jù)，實現(xiàn)全網(wǎng)電壓暫降嚴(yán)重程度評估與風(fēng)險預(yù)警。以歷史暫降事件的暫降幅值為訓(xùn)練樣本，以已安裝監(jiān)測終端的數(shù)量為樣本維度，使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練暫降源定位模型，實現(xiàn)暫降現(xiàn)象即時感知與暫降源快速定位［30］。

可構(gòu)建以供電公司為樞紐、敏感用戶與治理產(chǎn)商協(xié)同的信息共享平臺，完善平臺輔助治理決策、暫降信息交互等功能，提供“事前預(yù)警防控、事時感知安撫、事后治理引導(dǎo)”。

4.3.2電動汽車

電動汽車由于其低碳、環(huán)保，近年來得到快速發(fā)展。但由于土地資源有限，大部分城市面臨巨大的公共快速充電設(shè)施需求，電動汽車可能會面臨有樁無車、有車無樁的供需失衡問題。

目前有學(xué)者采用數(shù)據(jù)融合，分析與挖掘電動汽車用戶的出行充電行為和城市充電樁未來建設(shè)規(guī)劃［31］。對車輛用戶充電需求產(chǎn)生與充電站選擇過程進(jìn)行建模，建立城市能源交通融合網(wǎng)絡(luò)仿真架構(gòu)，重構(gòu)、仿真海量用戶行為，評估城市目前充電樁建設(shè)情況，構(gòu)建了高效、多重目標(biāo)的未來充電設(shè)施擴(kuò)展規(guī)劃體系，有效服務(wù)電動汽車的快速發(fā)展。

4.3.3新能源電源出力預(yù)測與配置

石油能源逐漸枯竭，新型綠色環(huán)保、可再生能源得到廣泛研究、運用。風(fēng)能、太陽能、潮汐能的顯著特點是受自然環(huán)境影響呈現(xiàn)時段性、波動性、間歇性、不確定性，以集中電站形式或大規(guī)模分散形式接入電網(wǎng)均會對電力調(diào)度規(guī)劃、電網(wǎng)安全運行帶來不利影響。

對新能源電源出力進(jìn)行有效準(zhǔn)確預(yù)測，有利于提高風(fēng)能、太陽能、潮汐能的使用率，降低限電率。影響風(fēng)電、潮汐、光伏出力的主要因素是天氣因素，如風(fēng)力發(fā)電中的風(fēng)速、溫度，潮汐發(fā)電中的漲潮/退潮時間、海水沖力，光伏發(fā)電中的太陽輻射強(qiáng)度、組件溫度、環(huán)境溫度等。在各項數(shù)據(jù)歸一化后，將影響因素與歷史出力數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，對新能源電源出力進(jìn)行準(zhǔn)確短時預(yù)測。

為促進(jìn)新能源電力的消納，提升新型電力系統(tǒng)的運行效益，需要綜合考慮各方經(jīng)濟(jì)效益、運行要求、碳排放要求。對新能源電力公司的發(fā)電能力、發(fā)電時段、發(fā)電效率等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、分析、融合。進(jìn)行新能源發(fā)電的宏觀調(diào)控，將新能源電源的間歇性對電網(wǎng)的沖擊降至最低，實現(xiàn)新能源發(fā)電與傳統(tǒng)發(fā)電方式的高效互補［1718］。

4.3.4電力產(chǎn)出與交易

為提升電力企業(yè)的服務(wù)質(zhì)量，服務(wù)系統(tǒng)需及時與電力生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行電力資源的信息交互。融合電力系統(tǒng)海量數(shù)據(jù)資源，對客戶短期用電量進(jìn)行預(yù)測，提高電力數(shù)據(jù)實時利用率，根據(jù)用戶需求精準(zhǔn)、快速地進(jìn)行響應(yīng)、服務(wù)，節(jié)省電力企業(yè)的運維成本，提高電力企業(yè)客服服務(wù)水平。

在新能源電力交易輔助決策過程中，一方面要考慮電價、成本、安全、環(huán)境等方面因素，另一方面要考慮發(fā)電側(cè)的實際情況。當(dāng)前新能源電力交易決策方案輸出時間長，所選交易方案并非最佳方案。首先，引入多源數(shù)據(jù)融合，通過安全、應(yīng)用、數(shù)據(jù)、技術(shù)、物理架構(gòu)的設(shè)計，完成對輔助決策系統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)的構(gòu)建，提取電力交易數(shù)據(jù)及相關(guān)影響因素，完成購電方案的輔助編制。其次，對電力交易實時信息進(jìn)行跟蹤、展示，可輸出最佳交易輔助決策方案，促進(jìn)新能源電力交易服務(wù)質(zhì)量的提升［17，32］。

推動綠色電力、“雙碳”發(fā)展，電網(wǎng)企業(yè)與國家開展電碳指數(shù)、電碳生態(tài)地圖等研究。電碳指數(shù)為每耗電1kW·h對應(yīng)的碳排放量，其數(shù)值的核算需要融合電網(wǎng)及各行業(yè)企業(yè)的多方數(shù)據(jù)。準(zhǔn)確核算電碳指數(shù)是引導(dǎo)用戶節(jié)約用電、電力低碳生產(chǎn)、消費清潔能源、降低碳排放的基礎(chǔ)。為了推動電力系統(tǒng)低碳化改革，電力系統(tǒng)碳計量需進(jìn)一步擴(kuò)展至線路側(cè)和負(fù)荷側(cè)，實現(xiàn)電力系統(tǒng)全環(huán)節(jié)碳排放責(zé)任分?jǐn)偅治鎏寂欧欧植家?guī)律，實現(xiàn)碳流準(zhǔn)確追蹤和定位，完善電碳交易市場建設(shè)，促進(jìn)電力低碳發(fā)展。

4.3.5負(fù)荷預(yù)測

新型電力系統(tǒng)與天然氣系統(tǒng)、熱力系統(tǒng)等耦合緊密，綜合能源系統(tǒng)的發(fā)展為新型電力系統(tǒng)的管理運行提供豐富數(shù)據(jù)。實時、準(zhǔn)確、可靠的多元負(fù)荷預(yù)測已成為新型電力系統(tǒng)能源交易、優(yōu)化調(diào)度前的關(guān)鍵，是能量管理系統(tǒng)的重要組成部分。

冷、熱、電、氣等多元負(fù)荷具有時空特性，空間上受天氣、市場等因素影響，時間上與節(jié)氣、節(jié)假日、歷史數(shù)據(jù)密切相關(guān)。綜合考慮各負(fù)荷間的耦合關(guān)系以及外界條件對多元負(fù)荷的影響，把握各類負(fù)荷的波動規(guī)律，建立智能、準(zhǔn)確的負(fù)荷預(yù)測模型。

負(fù)荷預(yù)測分為傳統(tǒng)時間序列法/回歸分析法和機(jī)器學(xué)習(xí)法。傳統(tǒng)法需建立精確數(shù)學(xué)模型，在復(fù)雜負(fù)荷預(yù)測上應(yīng)用難度大；機(jī)器學(xué)習(xí)法無需精確數(shù)學(xué)模型，可通過多層映射，學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)中的抽象特征，預(yù)測子任務(wù)，再根據(jù)多任務(wù)學(xué)習(xí)對多元負(fù)荷間的耦合信息進(jìn)行學(xué)習(xí)得出綜合預(yù)測，預(yù)測精度高、實時性好［17，33］。

4.3.6電網(wǎng)故障監(jiān)測、預(yù)測與定位

隨著特高壓交直流互聯(lián)大電網(wǎng)的推進(jìn)，電網(wǎng)間的電氣耦合性加強(qiáng)，自然災(zāi)害對電力設(shè)備造成的危害更加強(qiáng)烈，顯著增加電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行的難度。

電網(wǎng)現(xiàn)有故障告警功能存在數(shù)據(jù)源單一、告警準(zhǔn)確率低等問題。將電網(wǎng)歷史運行數(shù)據(jù)融合外部氣象數(shù)據(jù)，將預(yù)警目標(biāo)從單故障風(fēng)險延拓到群發(fā)性故障風(fēng)險，將變電主站與智能告警系統(tǒng)進(jìn)行信息交互和數(shù)據(jù)共享，建立“告警可信度、數(shù)據(jù)有效性”雙重組合判斷機(jī)制。對多個告警數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮、融合、過濾、綜合分析，可提升電網(wǎng)故障正確報出率和告警準(zhǔn)確率，實現(xiàn)對電網(wǎng)的在線監(jiān)視、控制、分析、智能預(yù)警。使電網(wǎng)的安全防御理念由“事后防御、被動防御”轉(zhuǎn)變?yōu)椤疤崆邦A(yù)防、主動預(yù)防”。

電網(wǎng)輸電線路分布范圍廣、線路多且長，對于野外站點，一直由運維人員定期到現(xiàn)場檢查設(shè)備運行狀態(tài)，浪費大量資源且無法精確監(jiān)測故障。在輸電線路上部署大量傳感器，實時采集輸電線路信息，傳感器節(jié)點密度大時，容易造成數(shù)據(jù)傳輸堵塞、數(shù)據(jù)冗余增多、異常數(shù)據(jù)增多等問題，采用數(shù)據(jù)融合，對各節(jié)點數(shù)據(jù)去除冗余、提取關(guān)鍵信息，進(jìn)行數(shù)據(jù)壓縮，保證線路監(jiān)測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，提高線路數(shù)據(jù)的傳輸速度。

對于分布式電源較多的配電網(wǎng)絡(luò)，其故障定位尤其困難。可結(jié)合數(shù)據(jù)融合與智能分析算法，考慮配電網(wǎng)拓?fù)浼s束、潮流約束、負(fù)荷損失限制約束等，以負(fù)荷損失最小、搶修用時最少、故障定位準(zhǔn)確為目標(biāo)，建立電網(wǎng)故障搶修模型。提升電網(wǎng)故障搶修效率、供配電的可靠性及穩(wěn)定性，減少因故障引發(fā)的巨大經(jīng)濟(jì)損失［3238］。

4.3.7電網(wǎng)運行狀態(tài)感知

通過數(shù)據(jù)融合，對線損率過高、低電壓、重過載等情況預(yù)警，建立智能電網(wǎng)運行狀態(tài)評估指標(biāo)體系，對電網(wǎng)發(fā)展態(tài)勢進(jìn)行預(yù)判，可提高配電網(wǎng)運行管理水平。

有源配電網(wǎng)運行狀態(tài)異常，會導(dǎo)致狀態(tài)感知范圍與實際范圍存在差異。對此，結(jié)合蟻群算法與數(shù)據(jù)融合規(guī)則，獲取線損率和輕載率運行態(tài)勢指標(biāo)；采用多源數(shù)據(jù)融合信息熵計算樣本間的距離，確定有源配電網(wǎng)異常運行狀態(tài)范圍；融合多源電壓數(shù)據(jù)，獲取配電網(wǎng)運行狀態(tài)感知結(jié)果；運用層次分析法修正感知數(shù)據(jù)，使感知結(jié)果與實際結(jié)果相容一致［24，26，3940］。

4.3.8設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與設(shè)備故障診斷

電網(wǎng)中暴露在室外的配變電設(shè)備會因設(shè)備材料老化、惡劣天氣影響、人為破壞而發(fā)生故障，影響電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行。利用傳感器、攝像頭實時監(jiān)測電力設(shè)備的運行參數(shù)、狀態(tài)參數(shù)，融合設(shè)備歷史運行數(shù)據(jù)、設(shè)備歷史故障數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)及多維度電網(wǎng)機(jī)組數(shù)據(jù)等，構(gòu)建多源數(shù)據(jù)決策融合模型。對設(shè)備異常狀態(tài)、破損情況、性能下降程度進(jìn)行監(jiān)測與預(yù)測，及時提供設(shè)備故障預(yù)警、故障診斷與發(fā)生故障的應(yīng)急方案，及時進(jìn)行故障搶修、設(shè)備更換，防止故障范圍進(jìn)一步擴(kuò)大［21，23，4145］。

為精準(zhǔn)檢測帶電導(dǎo)體的運行電壓與運行電流，結(jié)合決策樹組織、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，聯(lián)合帶電導(dǎo)體運行信息，計算運行數(shù)據(jù)評價指標(biāo)的具體數(shù)值。融合多源數(shù)據(jù)，確定接收端設(shè)備連接方式，求解電氣互感系數(shù)，以此確定導(dǎo)體設(shè)備的電子實時損耗量，可實現(xiàn)電氣設(shè)備的在線監(jiān)測［28，33，36］。

變壓器作為輸電與配電的重要媒介，監(jiān)測其設(shè)備運行狀態(tài)尤為重要，絕緣老化、超負(fù)荷運行、環(huán)境變化對其可靠穩(wěn)定運行帶來的影響。融合變壓器油氣數(shù)據(jù)、紅外熱像溫度數(shù)據(jù)及氣象數(shù)據(jù)等，解決數(shù)據(jù)樣本量不足、質(zhì)量低的問題。同時采取改進(jìn)支持向量機(jī)法、改進(jìn)故障樹模型對油氣數(shù)據(jù)、溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行診斷，將兩種診斷結(jié)果進(jìn)行決策級融合，得出最終變壓器故障診斷結(jié)果。保證了變壓器在放電類故障和低、中、高溫故障中具有較高的故障診斷準(zhǔn)確率。

4.3.9電力資源合理配置

目前，電能儲存技術(shù)成本高昂、相關(guān)技術(shù)尚未突破。為避免已產(chǎn)出電能的浪費、降低產(chǎn)電資源的無效消耗，為滿足部分區(qū)域、用戶的用電需求。技術(shù)工作者可對電力生產(chǎn)數(shù)據(jù)、電力需求數(shù)據(jù)、電力經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行融合。從電網(wǎng)規(guī)劃的角度，最大程度保障電力資源、產(chǎn)電資源、輸配電資源的合理、科學(xué)配置［40］。

4.3.10電力數(shù)據(jù)高效傳輸

信息通信技術(shù)與智能電網(wǎng)結(jié)合，將新能源電源整合到現(xiàn)有電網(wǎng)中，實現(xiàn)雙向信息傳輸、快速隔離、恢復(fù)停電、優(yōu)化終端用戶能耗，保證供電高效性、用戶操作可行性。

遇到電網(wǎng)供電不穩(wěn)或擾動時，保護(hù)裝置需快速進(jìn)行故障定位并對故障區(qū)域進(jìn)行隔離，這對電網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸速度、處理速度和處理精度要求極高。目前系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信方式多樣、邏輯復(fù)雜，會導(dǎo)致系統(tǒng)通信效率下降、信息滯后、兼容性差，影響正常供電。可采集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)通信數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理、規(guī)約化、標(biāo)準(zhǔn)化，在保證通信數(shù)據(jù)質(zhì)量的同時進(jìn)行數(shù)據(jù)的有效壓縮，再融合具有主要特征的數(shù)據(jù)，傳輸融合后的數(shù)據(jù)，有效減少網(wǎng)絡(luò)通信量、節(jié)省載波帶寬，提高通信效率和通信網(wǎng)絡(luò)性能［29，4650］。

4.4數(shù)據(jù)融合技術(shù)在解決順控問題的體現(xiàn)

將數(shù)據(jù)融合技術(shù)應(yīng)用于智能變電站一鍵順控操作中，可以對上級調(diào)度指令、監(jiān)控主機(jī)下發(fā)的操作票模擬/執(zhí)行指令進(jìn)行加密、壓縮，保證指令下發(fā)的安全性、準(zhǔn)確性，同時提高指令傳輸?shù)乃俾省?/p>

指令下達(dá)后，各傳感器、監(jiān)控裝置、測控裝置傳輸設(shè)備位置信息、設(shè)備運行狀態(tài)信息，提取數(shù)據(jù)主要屬性、除冗余、去噪聲、進(jìn)行融合。檢測并處理異常數(shù)據(jù)，將融合后得到的最準(zhǔn)確的結(jié)果傳輸給防誤主機(jī)與監(jiān)控主機(jī)，減少數(shù)據(jù)傳輸層壓力，提高設(shè)備狀態(tài)結(jié)果的更新率與精度，使得設(shè)備狀態(tài)確認(rèn)更可靠、穩(wěn)定。

與此同時也可與氣象數(shù)據(jù)、其他數(shù)據(jù)源進(jìn)行信息共享，對變電站故障、設(shè)備故障進(jìn)行實時監(jiān)測、提前預(yù)警、定位、短時預(yù)測與診斷，前文對此已作詳細(xì)描述。

一鍵順控系統(tǒng)對各操作響應(yīng)時間有一定要求，采用多源數(shù)據(jù)融合，可在保證數(shù)據(jù)質(zhì)量與精度的條件下壓縮數(shù)據(jù)，提高數(shù)據(jù)傳輸速率。變電站各設(shè)備、傳感器動作響應(yīng)結(jié)果的傳輸時間縮短，可滿足一鍵順控系統(tǒng)的響應(yīng)時間要求。

4.5仍存在的問題與面臨的挑戰(zhàn)

4.5.1保障數(shù)據(jù)安全融合，抵御信息攻擊

電網(wǎng)中存在大量異構(gòu)日志數(shù)據(jù)，按來源分為防火墻日志、入侵檢測系統(tǒng)日志、業(yè)務(wù)系統(tǒng)產(chǎn)生的日志；按類型分為流量類日志、配置管理類日志、安全攻擊類日志。日志記錄了不同的網(wǎng)絡(luò)信息、用戶行為和系統(tǒng)操作［23］。

當(dāng)前智能變電站數(shù)據(jù)安全防護(hù)措施仍不完善，多源電力數(shù)據(jù)融合過程中，會遭到信息潛伏、持續(xù)攻擊。在攻擊方掌握全部通信通道并實時監(jiān)聽的條件下，可能會進(jìn)行的攻擊有：（1）虛假數(shù)據(jù)注入攻擊，即攻擊方傳送、注入虛假信息，影響電力網(wǎng)絡(luò)運轉(zhuǎn)；（2）重放攻擊，即攻擊方重復(fù)輸入已經(jīng)傳輸過的有效數(shù)據(jù)，對通信網(wǎng)絡(luò)施加壓力，造成通信堵塞，以致信息輸送系統(tǒng)崩壞；（3）信息篡改攻擊，指攻擊方在實施監(jiān)聽時，會截取關(guān)鍵的有效信息，對其進(jìn)行數(shù)據(jù)篡改，造成系統(tǒng)故障誤判等；（4）拒絕服務(wù)攻擊，即攻擊方會批量傳輸大量無用數(shù)據(jù)，擠占帶寬、系統(tǒng)運算資源和儲存空間。

要保障電力數(shù)據(jù)的安全融合，需實現(xiàn)以下安全特性：（1）保密性與隱私保護(hù)，對電力數(shù)據(jù)進(jìn)行加密處理；（2）信息源認(rèn)證與數(shù)據(jù)完整性保護(hù)；（3）前向安全與密鑰更新；（4）抵御DOS攻擊，電力數(shù)據(jù)融合時盡量占用較少運算資源與儲存空間，平衡運算與儲存負(fù)載［29，47，50，52］。

攻擊者的所有攻擊痕跡記錄在各種各樣的日志中，對異構(gòu)日志信息進(jìn)行融合、分析，可盡早發(fā)現(xiàn)攻擊來源，及時采取相應(yīng)措施。目前仍需對數(shù)據(jù)安全需求、防護(hù)形式及方案、防護(hù)現(xiàn)狀和未來的發(fā)展趨勢進(jìn)行深入研究。

4.5.2設(shè)備接入?yún)f(xié)議自適應(yīng)轉(zhuǎn)換

智能變電站的大量物聯(lián)設(shè)備采用的通信標(biāo)準(zhǔn)與傳輸協(xié)議不相同，導(dǎo)致多方位信息采集不完整、數(shù)據(jù)傳輸不順暢，造成物聯(lián)設(shè)備間的操作性、連通性大幅下降。

為實現(xiàn)智能變電站物聯(lián)設(shè)備的統(tǒng)一管控、信息精準(zhǔn)交換，可融合物聯(lián)設(shè)備接入?yún)f(xié)議的相關(guān)數(shù)據(jù)包，上傳至設(shè)備接入層，利用統(tǒng)一數(shù)據(jù)幀格式完成接入?yún)f(xié)議數(shù)據(jù)包自適應(yīng)轉(zhuǎn)換。同時，此轉(zhuǎn)換能實現(xiàn)系統(tǒng)的集中操作、智能控制、數(shù)據(jù)歸檔等，降低設(shè)備管控成本，提升系統(tǒng)運行效率［26，28，37，51］。

5智能變電站一鍵順控系統(tǒng)發(fā)展展望

智能變電站一鍵順控系統(tǒng)設(shè)計的初衷是減輕倒閘操作人員現(xiàn)場設(shè)備操作/狀態(tài)確認(rèn)的繁雜工作量與壓力、最大限度保護(hù)現(xiàn)場工作人員的人身安全、方便實現(xiàn)倒閘操作的遠(yuǎn)程控制、提高變電設(shè)備運檢質(zhì)效。

隨著機(jī)器智能化的快速發(fā)展，無人（機(jī)器）值守變電站的建設(shè)已成為電網(wǎng)未來發(fā)展藍(lán)圖的中心論題。通過視頻監(jiān)控、測控裝置反饋，結(jié)合氣象、變電站歷史數(shù)據(jù)及其他數(shù)據(jù)源，可對變電站全局狀態(tài)進(jìn)行準(zhǔn)確感知。

通過機(jī)器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)，對操作票生成行為進(jìn)行學(xué)習(xí)、預(yù)測，結(jié)合電力經(jīng)濟(jì)最優(yōu)原則，滿足上級調(diào)度指令，智能生成一鍵順控操作票。自動進(jìn)行操作票的模擬、驗核、執(zhí)行，同時對操作行為、操作結(jié)果進(jìn)行記錄。

通過數(shù)據(jù)融合對設(shè)備運行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測，對設(shè)備故障進(jìn)行預(yù)測、告警、定位、診斷，在電力損失、經(jīng)濟(jì)損失最小的條件下，自動進(jìn)行故障切除、隔離，保障供電可靠性、穩(wěn)定性。

以上展望仍要以實際智能技術(shù)發(fā)展為根基，逐步穩(wěn)固實現(xiàn)、逐步替換老舊方法/技術(shù)/設(shè)備，逐步向無人（機(jī)器）值守智能變電站建設(shè)靠近。

結(jié)語

本文圍繞大數(shù)據(jù)輔助技術(shù)在智能變電站一鍵順控系統(tǒng)中的應(yīng)用，為解決系統(tǒng)中存在的數(shù)據(jù)質(zhì)量低、系統(tǒng)響應(yīng)時間長、設(shè)備狀態(tài)確認(rèn)不可靠、數(shù)據(jù)傳輸安全威脅、擬票難度大等問題，詳細(xì)介紹了一鍵順控系統(tǒng)的功能、架構(gòu)等，主要闡述了數(shù)據(jù)融合技術(shù)在電力應(yīng)用中的體現(xiàn)，總結(jié)數(shù)據(jù)融合技術(shù)在一鍵順控系統(tǒng)的應(yīng)用方向與面臨挑戰(zhàn)，對智能變電站一鍵順控系統(tǒng)的未來發(fā)展做出展望。

參考文獻(xiàn)：

［1］張浩，何東昊，王國權(quán).基于設(shè)備感知多參量判別一鍵順控系統(tǒng)研究［J］.電力大數(shù)據(jù)，2023，26（03）：8996.

［2］吳任博，熊文，石磊，等.基于物聯(lián)網(wǎng)的智能變電站一鍵式順控操作系統(tǒng)［J］.電子設(shè)計工程，2020，28（08）：165169.

［3］馬丁，何祥.智能變電站順控操作邏輯編制應(yīng)用探討［J］.電力系統(tǒng)裝備，2022（8）：5557.

［4］雷海濤，史兆江.基于變電站“一鍵順控”技術(shù)的研究及應(yīng)用［J］.電網(wǎng)與清潔能源，2021，37（08）：6267.

［5］陳子龍.變電站一鍵順控建設(shè)方案及實施要點［J］.農(nóng)村電氣化，2021（10）：3335.

［6］趙科，秦超，熊坤，等.一鍵順控技術(shù)在變電站中的應(yīng)用研究與分析［J］.通信電源技術(shù)，2020，37（16）：133136.

［7］郭小江，李廣淵，王強(qiáng).基于視頻聯(lián)動的500kV智能變電站一鍵順控系統(tǒng)改造及驗收［J］.電工技術(shù)，2022（9）：154160.

［8］游鑫，田維文，范富江，等.基于視頻監(jiān)控智能識別的變電站一鍵順控技術(shù)研究［J］.電氣自動化，2022，44（03）：8587.

［9］王亞飛，張朋豐，王訊，等.采用集群測控的智能變電站新型監(jiān)控方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)性分析［J］.山東電力技術(shù)，2023，50（04）：3240.

［10］LiuH，CaiF，LvC，etal.Afisheyerecognitionalgorithmforswitchon/offkeyinsequencecontrolsubstation［C］.InternationalConferenceonInformationTechnologyandComputerApplication.IEEE，2020.

［11］WangY，LiH，ShipingE，etal.Researchonintelligentantimisoperationtechnologyappliedtosubstationonebuttonsequentialcontrol［C］.20214thInternationalConferenceonAdvancedElectronicMaterials，ComputersandSoftwareEngineering（AEMCSE）.2021.

［12］WangX，ChenC，LiangY，etal.Upgradingapplicationofonekeysequencecontrolinsubstationautomationsystem［C］.20239thInternationalConferenceonElectricalEngineering，ControlandRobotics（EECR）.IEEE，2023：14.

［13］XiongZ，GanX，GaoY，etal.Studyonapplicationofonekeysequencecontrolin750kVsubstation［C］.20216thAsiaConferenceonPowerandElectricalEngineering（ACPEE），2021：269274.

［14］ChenY，LiH，LiX，etal.Researchof"onekeysequencecontrol"testmethodbasedonpanoramicdigitalsimulationtechnology［J］.AIPAdvances，2022，12（12）：125314.

［15］顧發(fā)英，羅旋，賀增良.基于機(jī)器學(xué)習(xí)與專家規(guī)則的水電站設(shè)備一鍵順控方法［J］.水力發(fā)電，2022，48（08）：6671+79.

［16］DingP，YangC，LvX，etal.ResearchandanalysisofonebuttonsequentialcontrolforGIS［C］.JournalofPhysics：ConferenceSeries.IOPPublishing，2023，2427（1）：012015.

［17］王臻，劉東，徐重酉，等.新型電力系統(tǒng)多源異構(gòu)數(shù)據(jù)融合技術(shù)研究現(xiàn)狀及展望［J］.中國電力，2023，56（04）：115.

［18］王紅霞，王波，陳紅坤，等.電力數(shù)據(jù)融合：基本概念、抽象化結(jié)構(gòu)、關(guān)鍵技術(shù)和應(yīng)用場景［J］.供用電，2020，37（04）：2432.

［19］潘靜，馬怡璇，馬智超.智能電網(wǎng)安全數(shù)據(jù)融合方法研究［J］.信息系統(tǒng)工程，2023（02）：129131.

［20］WuY，ShengY，GuoN，etal.HybriddeepnetworkbasedmultisourcesensingdatafusionforFDIAdetectioninsmartgrid［C］.2022AsiaPowerandElectricalTechnologyConference（APET）.IEEE，2022：310315.

［21］WuH，QiaoZ，ZhangY，etal.Realtimemonitoringofsmartgridterminalsbasedonmultidimensionalinformationfusion［C］.2020IEEE4thConferenceonEnergyInternetandEnergySystemIntegration（EI2）.IEEE，2020：38123816.

［22］ZhangL，XieY，XidaoL，etal.Multisourceheterogeneousdatafusion［C］.2018Internationalconferenceonartificialintelligenceandbigdata（ICAIBD）.IEEE，2018：4751.

［23］劉冬蘭，馬雷，劉新，等.基于深度學(xué)習(xí)的電力大數(shù)據(jù)融合與異常檢測方法［J］.計算機(jī)應(yīng)用與軟件，2018，35（04）：6164+136.

［24］HuH，LuoZ.Intelligentinternetofthingsanalysistechnologyforintelligentoperationandmaintenanceimagesofsubstation［C］.2021IEEEInternationalConferenceonDataScienceandComputerApplication（ICDSCA）.IEEE，2021：815820.

［25］GaoJ，ZhenY，BaiH，etal.Researchandanalysisvalidationofdatafusiontechnologybasedonedgecomputing［C］.2019IEEE5thInternationalConferenceonComputerandCommunications（ICCC）.IEEE，2019：97101.

［26］YuK，LinX，ChengX，etal.HeterogeneousIoTanddatafusioncommunicationalgorithmsforpowerdistributionstationareas［C］.20223rdInternationalConferenceonComputerVision，ImageandDeepLearning&InternationalConferenceonComputerEngineeringandApplications（CVIDL&ICCEA）.IEEE，2022：10111015.

［27］RamMS，SreeramA，PoongundranM，etal.DatafusionopportunitiesinIoTanditsimpactondecisionmakingprocessoforganisations［C］.20226thInternationalConferenceonIntelligentComputingandControlSystems（ICICCS）.IEEE，2022：459464.

［28］JiH，ZhangX，YuH，etal.Researchonheterogeneousdatafusiontechnologyofsubstationsecondaryequipment［C］.JournalofPhysics：ConferenceSeries.IOPPublishing，2023，2479（1）：012035.

［29］ChenG.Researchonunstructuredmegadataanalysisalgorithmofcommunicationnetworkbasedonfeaturefusion［C］.2021IEEE4thInternationalConferenceonInformationSystemsandComputerAidedEducation（ICISCAE）.IEEE，2021：559562.

［30］張逸，黃佳銘，林鴻偉，等.基于多源數(shù)據(jù)融合的省級電網(wǎng)電壓暫降互動平臺［J］.電力自動化設(shè)備，2023，43（03）：196203.

［31］盛裕杰，郭慶來，劉夢潔，等.多源數(shù)據(jù)融合的用戶充電行為分析與充電設(shè)施規(guī)劃實踐［J］.電力系統(tǒng)自動化，2022，46（12）：151162.

［32］倪杰，李晨，秦天，等.基于多源數(shù)據(jù)融合的電網(wǎng)計劃安全穩(wěn)定校核技術(shù)研究［J］.綜合智慧能源，2023，45（06）：4250.

［33］WuB，HuY.Analysisofsubstationjointsafetycontrolsystemandmodelbasedonmultisourceheterogeneousdatafusion［J］.IEEEAccess，2023（11）：3528135297.

［34］閻博，張昊，郭子明，等.基于多源數(shù)據(jù)融合的電網(wǎng)故障綜合分析與智能告警技術(shù)研究與應(yīng)用［J］.中國電力，2018，51（02）：3946.

［35］馮偉，劉恒，高皓，等.基于數(shù)據(jù)融合與智能分析算法的電網(wǎng)搶修管控技術(shù)研究［J］.電子器件，2023，46（02）：510515.

［36］LiuH，ChenY，CuiN，etal.Aneffectivedatafusionmodelfordetectingtheriskoftransmissionlineinsmartgrid［J］.IEEEInternetofThingsJournal，2021，9（22）：2225622266.

［37］ZhangY，NingX，LiL，etal.Asubstationlivedetectionmethodoncommunicationprotocoldataparsinganddatalevelfusionofneuralnetworks［C］.JournalofPhysics：ConferenceSeries.IOPPublishing，2023，2418（1）：012111.

［38］WangY，XuC，ZhuJ，etal.Researchonautomaticphysicaltestingmethodofrelayprotectionequipmentthroughdatafusiontechnology［C］.JournalofPhysics：ConferenceSeries.IOPPublishing，2021，2083（2）：022019.

［39］高麗媛，廖勤武，林瑞發(fā)，等.基于多源數(shù)據(jù)融合的有源配電網(wǎng)運行狀態(tài)感知研究［J］.現(xiàn)代電子技術(shù)，2023，46（10）：9599.

［40］WangZ，ZhaoH，ZhuM.Researchandapplicationofintelligentdistributionnetworkplanningformultisourcedatafusion［C］.202117thInternationalConferenceonMobility，SensingandNetworking（MSN）.IEEE，2021：837842.

［41］吳瓊，崔昊楊，周坤，等.多源檢測數(shù)據(jù)融合的變壓器故障診斷模型［J］.現(xiàn)代電子技術(shù)，2022，45（01）：181186.

［42］呂晟，唐小平，湯雪鵬，等.基于多數(shù)據(jù)融合的智能電網(wǎng)運檢信息平臺設(shè)計［J］.電子設(shè)計工程，2021，29（10）：120124.

［43］BaiW，ZhangD，AnC，etal.AbnormalDetectionSchemeofSubstationEquipmentbasedonIntelligentFusionTerminal［C］.20234thInformationCommunicationTechnologiesConference（ICTC）.IEEE，2023：384389.

［44］LiangZ，LiN，GuanT，etal.Methodforcheckingkeyparametersofbasicdataofautomationequipmentsinintelligentsubstationbasedonmultisourcedatafusion［C］.2020IEEE9thJointInternationalInformationTechnologyandArtificialIntelligenceConference（ITAIC）.IEEE，2020（9）：564568.

［45］WangF，ZhangB，HanS，etal.UltrahighvoltageDCconvertorstationequipmentconditiondataaccesstechnologybasedonmultisourceheterogeneousfusion［C］.IOPConferenceSeries：MaterialsScienceandEngineering.IOPPublishing，2017，220（1）：012027.

［46］桂海濤，秦麗文，楊鑫，等.基于數(shù)據(jù)融合的高效可靠智能電網(wǎng)通信技術(shù)［J］.科學(xué)技術(shù)與工程，2021，21（33）：1417314180.

［47］馬悅皎.電網(wǎng)系統(tǒng)高效數(shù)據(jù)融合通信技術(shù)研究［J］.現(xiàn)代工業(yè)經(jīng)濟(jì)和信息化，2023，13（05）：7980+104.

［48］LvZ，DengW，ZhangZ，etal.Adatafusionanddatacleaningsystemforsmartgridsbigdata［C］.2019IEEEInternationalConferenceonParallel&DistributedProcessingwithApplications，BigData&CloudComputing，SustainableComputing&Communications，SocialComputing&Networking，2019：802807.

［49］LiuD，ZhuY，DuH，etal.Multilevelsecuritydefensemethodofsmartsubstationbasedondataaggregationandconvolutionneuralnetwork［C］.20227thAsiaConferenceonPowerandElectricalEngineering（ACPEE）.IEEE，2022：19871991.

［50］WangL.Researchonanewtechnologyofinformationsecurityprotectioninintelligentsubstation［C］.20227thInternationalConferenceonInformationScience，ComputerTechnologyandTransportation（ISCTT），2022：14.

［51］黃勇光，黃兵.基于數(shù)據(jù)融合的海量物聯(lián)設(shè)備接入?yún)f(xié)議自適應(yīng)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)［J］.電子設(shè)計工程，2023，31（10）：6468.

［52］JijuanL，LirongH，MiaohongX，etal.Theapplicationofdataminingandfusiontechnologyinthesecuritymanagementofsensitivedataindatacenter［C］.2021IEEEInternationalConferenceonDataScienceandComputerApplication（ICDSCA）.IEEE，2021：464467.

*通訊作者：王程（1980—），男，漢族，甘肅白銀人，本科，高級工程師，研究方向：輸變電運檢管理、繼電保護(hù)、智能運檢數(shù)字化研究等。

作者簡介：張政（1988—），男，漢族，甘肅白銀人，本科，高級工程師，研究方向：電氣自動化。