基于數據融合技術的電網綜合管理平臺的研究與應用

閻東慧

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基于數據融合技術的電網綜合管理平臺的研究與應用

閻東慧

摘要為了保障輸電線路、輸電設備的正常運行，安裝了各種監測、監控設備，但由于在不同時期安裝的監控設備，其不同的操作界面、各種各樣的監測數據，給綜合管理帶來了極大的不便。針對這一問題，本文將數據融合技術和GIS相結合，研發了可融合現有輸電線路監測監控系統的一體化管理平臺?，F場應用表明，本系統可以極大的幫助管理人員及時了解各變電站、變電設施的運行情況及實時工況參數，可隨時查閱各個設備、設施的詳細文字、圖片及視頻資料，有效的提高了管理水平，縮短了事故處理時間，保障了輸電網絡高效、安全運行。

關鍵詞系統融合及一體化管理；輸電線路；GIS

0引言

隨著煤礦生產規模的日益擴大，電網的分布范圍、供電系統的設備種類、數量也在大規模的上升。在不同時期安裝的監控設備各種先進的自動化監測、監控管理系統諸如SCADA電調系統、電力抄表系統、電費核算系統、信息綜合管理系統等相繼應用而生，這些系統提供了包括供電設備屬性參數、工況條件、實時運行狀態、電流、電壓、不同時段的用電量等信息。由于各系統間相互獨立功能各異，導致了各系統的操作界面，生成的數據報表、表格均不同且各成體系，給現代化綜合管理、集成管理造成了很大的困難，管理者往往需要熟練操作各系統后，才能完成綜合性的一體化管理工作。

數據融合技術以其能夠解決大量不同類型間的數據處理問題，完成決策類或匯總類的信息處理和深層次研究而被廣泛用于交通[1-2]、生態環境[3]、農業[4]等領域。

GIS (Geographic Information Syst- em )是基于計算機硬、軟件系統支持下，能夠對地球表層空間中的有關地理分布數據進行采集、儲存、管理、運算、分析、顯示和描述的技術系統。此外，還提供了強大的接口，方便自主編程以實現一些特定的功能。所以，GIS以其適合處理數量大、種類多、特性不同的數據的特點與數據融合技術緊密結合也被廣泛應用于各個領域[5-7]。

本文以GIS為主要技術方法，以MapGIS K10為GIS引擎，以MapGIS IGServer為工具，開發了不同功能的模塊。自主開發了數據提取軟件和接口程序，適合于提取不同系統中的電力特征量數據，電力特征量數據是經過調研后制定的符合電網綜合管理需要的。本文建立了一個融合大同地區地理信息數據、電網設備、設施信息數據、運行狀態信息、用戶用電量等信息的綜合、大型、全面的管理系統，本系統可以更加有效地、直觀地，為管理者提供不同系統中有效的數據，為決策提供全面、深入的數據基礎。

1系統設計

1.1基礎數據的獲取

系統涉及的電網綜合管理平臺的基礎數據包括電網范圍內的地理、地貌等信息；輸電線路、輸電設備、設施等信息。如何處理這些數量大、種類多的數據是本系統的難點。

本系統對于大同地區地理信息例如地形、地貌、山間小路及相關照片等，直接購買現成的地圖數據；對于諸如輸電桿塔的地理坐標、輸電桿塔、線路及相關設備臺賬信息、輸電線路拓撲數據、變電站地理坐標、變電站及站內設備的屬性、變電站內設備接線拓撲數據等等，本系統基于.NET語言編寫了相應程序將中海達GPS測繪設備測量的上述數據灌到地圖庫中，生成相應坐標、線路及屬性數據顯示于系統里。1.2數據的融合

本系統設計的電網綜合管理平臺需要與不同的監測、監控系統融合，本質上就是數據的融合。由于這些數據的類型不同、規范不同、技術體系不同，例如不同廠商不同時期所遵循的標準和規范不同，不同系統的體系結構和運行環境也是不同，有C/S和B/S兩種不同體系，數據庫又分為Oracle 10i、SQL SERVER 2005、ACCESS、VISUAL FOXPRO四種不同類型。如何解決數據的融合，是另一難點。

為了解決這個問題，首先弄清楚了系統的主要功能，例如：為了在GIS系統中描述輸電線路和變電站的設備運行狀態需要與電調SCADA自動化管理系統融合。為了掌握輸電線路、各變電站的輸電能力與質量，需要與有線電量采集系統和無線電量采集系統融合。為了可及時了解電網經營情況，需要與電費核算系統融合。進而得到了符合電網綜合管理需要的電力特征量數據。

在此基礎上，制定了統一的數據標準，例如采集點編碼標準，設備編碼標準；制定了統一的信息存儲、處理標準；制定了統一的新舊編碼對應表。然后，基于.NET語言編寫了信息提取軟件和接口程序，便于提取電力特征量數據。同時基于.NET開發了B/S架構的功能界面和功能模塊，將提取的電力特征量數據顯示于系統里。

此外，還針對性的開發了一些小工具，方便管理人員使用。

1.3系統硬件

在硬件方面，配置了2臺HP DL388p v2 Gen8服務器。1臺為數據庫服務器，安裝Microsoft Windows 2000 Server (中文版)系統、MapGIS K10地理信息系統引擎、相關軟件開發包及地理信息數據庫。另1臺為應用服務器，安裝Microsoft Windows 2000 Server (中文版)系統及自主開發的應用軟件。

通過網絡與SCADA電調系統、電力抄表系統、電費核算系統、信息綜合管理系統等實現互聯互通。方便于用戶可以在任意1臺授權的電腦上通過瀏覽器使用本平臺。

2系統主要功能

本文設計的電網綜合管理平臺的主要功能如圖1所示。

圖1系統功能模塊

2.1基礎信息處理

電子地圖功能、電網設施設備管理功能實現了架空導線、電纜、桿塔、變電站、變壓器等輸、變電設施的基礎信息（詳見第二部分內容）的處理。工區管理功能實現了輸電網按區管理的目的，不同工區內的管理人員依據其工作職責的不同，分別進行授權，使只對其負責的線路、設備進行管理。

2.2實時動態監測與報警

電網運行監控功能可以在GIS地圖上按照1分鐘一次的采集頻率實時監視輸電線路、設備的運行狀態，包括電壓、電流、負載以及在建、運行（正常、熱備、檢修、故障）等。

圖2巖嶺站實時運行狀態

故障分析和預警功能，實現了對于采集的信息實時自動分析和處理，按照規程要求和經驗值設定相應閾值，超過設定的閾值后發出警報，并將相應位置顯示于GIS地圖上。其功能界面如圖2所示。同時，針對變電站、線路用不同顏色予以標注，例如，正常計劃停電或計劃檢修范圍內的線路、變電站、配變等用藍色標注。正常運行的用紅色標注，未接收到電流或電壓遙測信息的線路用綠色標注。其功能界面如圖3所示。

圖3電網運行監控功能

2.3電網數據處理

電網數據查詢功能和可以將基礎數據、動態數據在GIS地圖上依據線路、桿塔、變電站等圖元，錄入、刪除、修改。

營銷數據查詢分析功能可以分析各變電站輸電情況、用戶用電情況、各站歷年輸電情況、各單位歷年用電量等營銷數據。這些分析數據支持柱形圖和餅形圖顯示。其功能界面如圖4所示。

圖4營銷數據查詢分析功能

3系統的應用效果

系統于2014年2月在同煤集團電業有限公司完成了安裝與調試，監控巖煤線、四巖一回線、苦紙線等12條輸電線路。在實際應用中，系統運行穩定、操作簡單，可靠性高。

本文設計的電網綜合管理平臺使輸、變電設施的基礎信息實現了由紙質到電子化的轉變。在GIS地圖上查詢輸電設備、設施的臺賬信息，改變了以往管理人員和調度人員需要翻閱大量的紙質資料和地圖，才能了解某個變電站的信息和位置的現狀，節省了大量的時間，提高了工作效率。

特別設計的快速診斷電網故障功能，可以在GIS地圖上顯示設備運行狀態，發生故障時同步顯示故障發生的地點在GIS地圖上并報警，不僅節省了大量的人工巡線資金和人力的投入，還保證了系統在不受人的因數的影響下正常工作。

僅2015年上半年就成功預警15次，后經現場勘查，情況屬實，均系設備老化造成。避免了突然斷電造成的直接經濟損失和人身傷亡。

4結語

本系統的成功研發不僅節省了人工巡線的成本，提高了電力系統的自動化水平，保障了電力系統的正常運轉，縮短了設備故障的維修時間，還為管理者的正確決策提供了科學的預測工具，為電力企業實現設備高效管理、經濟運行的現代化要求提供了條件，增強了對電網設備的資產管理、設備選址運行管理和監管能力，保障了供電可靠性和電能質量。

參考文獻

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閻東慧，男，1984年6月出生，山西大同人，碩士，工程師，從事礦山機電設備研究。現在大同煤礦集團有限責任公司同大科技研究院工作。

Research and Application of Grid Integrated Management Platform Based on Data Fusion Technology

Yan Donghui

Abstract：In order to ensure the normal operation of the transmission lines and transmission equipments, the variety advanced monitoring and control equipments are installed, especially monitoring equipments installed in different periods have the different operating interfaces and all kinds of monitoring data, it brings great inconvenience to integrating management. In order to solve this problem, the integrating management platform of integrating transmission line and monitoring system is researched by combining the data fusion technology and GIS in this paper. Field application shows that, this system can greatly help managers timely understand the operating condition and the real-time status parameters of substation and substation facilities, consult the detailed text, pictures and video data of each equipment and facilities in any time, effectively improve the management level, shorten the processing time of the accident, and ensure the efficient and safe operation of the transmission network.

Key words：system integration and integrating management; transmission line; GIS

收稿日期：2015-12-14

作者簡介

中圖分類號TP311

文獻標識碼B

文章編號1000-4866（2016）01-0031-03