基于電力大數據的多源異構參數融合方法的研究與應用

許元斌

（國網信通億力科技有限責任公司 福建 福州　350003）

基于電力大數據的多源異構參數融合方法的研究與應用

許元斌

（國網信通億力科技有限責任公司 福建 福州350003）

針對電網大數據時代普遍存在的"一個電網，多套參數"的問題，文中提出一種基于電力大數據的多源異構參數融合方法，通過電網各專業部門、各級調度中心的不同參數數據進行縱向和橫向的參數融合技術消除多源電網間的數據參數差異。本數據融合方法可克服傳統的采用參數辨識與估計方法的缺陷，提高數據融合效率、縮小數據模型差異以滿足電網調度中心運行實際需求。

大數據；電網參數；簡單網絡管理協議；多源異構數據融合

隨著科學技術的發展與國家基礎設施建設的推進，電網規模急劇擴大，電網數據越來越密集。電網數據由模型、參數、量測數據等部分，電網參數在電網狀態估計中起著基礎性作用。電網調度中心自動化、運行方式、繼電保護等各部門專業由于獨立構建各自的數據庫，各自擁有獨立的數據模型，各自的數據采用不同類型、編碼規則的數據模型存儲，導致多元電網運行參數不一致，無法共享參數信息，互相辨識數據，缺乏彼此協同機制與一致性，出現了“一個電網，多套參數”的嚴峻問題［1-4］。

針對上述的問題，本文提出一種基于電力大數據的多源異構參數融合方法。本方法在充分獲取不同部門數據模型參數信息互相識別的基礎上，基于最小平法差加權方法，進行縱向和橫向的參數融合技術消除多源電網間的數據參數差異［5-6］。本數據融合方法能克服傳統采用參數辨識與估計方法的缺陷，提高數據融合效率、縮小數據模型差異以滿足電網調度中心運行實際需求。

1　數據融合方法

在電網調度中心信息化建設過程中，由于各部門專業、各級調度中心業務系統建設和實施數據管理系統的階段性、技術性以及其他經濟和人為因素等因素影響，導致電網數據在發展過程中積累了大量采用不同存儲方式、不同數據模型、不同編碼規則的電網參數，這些數據既有簡單的文件數據庫，也有復雜的網絡數據庫，其構成了電網的異構數據源。電網參數具有多源化、異構化、一致性差等鮮明特點［7-8］。在進行電網參數融合時，需采用橫向、縱向融合兩步保證數據融合的有機進行。具體原理如圖1所示。

圖1　電網多源異構參數融合示意圖

1.1縱向參數融合

縱向參數融合是指消除同一部門專業（自動化、運行方式、繼電保護）在不同級別的電網調度中心設備上的參數差異。3個部門專業通過各自不同級別的縱向融合實現參數的縱向統一［9］。具體步驟包括：

1）參數獲取。通過統一的Web Service接口獲取各個來源的電網參數。已自動化專業部門為例：通過獲得上下兩級調度中心的自動化專業CIM文件，進行解析。這是針對多源

其中 Xt，i、Xb，i、分別是上下兩級第 i個參數的參數值，?Xi是上下兩級的參數的均值。由于電網參數的復雜性，在不同系統中參數存在不同的表達形式，如有名值、銘牌值、標幺值等，在進行縱向融合時，文中統一采取有名值［10-11］。當不同形式的表達形式存在時，需根據相應規則先化為有名值，以消除數據表達形式對參數融合結果的影響。

1.2橫向參數融合

橫向參數融合與縱向融合類似同樣包括兩個步驟，與縱向參數融合不同的是橫向數據融合是指對于同一級別調度中心3個不同專業部門之間的參數融合。由于在縱向參數融合的第一步已采取了Web Service接口獲取各個來源的電網參數，消除了數據參數的異構性，這保證了不同專業部門間的數據融合［12］。接著進行專業參數匹配與參數差異分析。異構參數中的“多源”進行融合。

2）專業參數匹配與參數差異分析。通過參數中的對象名稱進行匹配，實現不同專業設備與各自參數的匹配。同時，引入縱向參數差異度來衡量不同級別相同專業的參數差異性。記Dv，i為第i個參數的參數差異度

2　數據融合方法實現

2.1SNMP技術

文中在進行電網參數融合時采用SNMP協議獲取電網參數。簡單網絡管理協議SNMP（Simple Network Management Protocol）是由互聯網工程任務組IETF（Internet Engineering Task Force）定義的基于簡單網關監視協議的，專門用于網絡管理的一組應用層協議。利用SNMP構建網絡管理系統可實現管理工作站對于電網中設備的遠程管理，實現設備狀態的監視、參數的修改及緊急事件的安全預警等［13］。采用SNMP構建網絡管理的一般系統模型，如圖2所示［3］。

圖2　基于SNMP協議的電網管理體系結構

SNMP采用的是客戶機/服務器模式，即常說的代理/管理站模型。通過管理站（主代理）與SNMP代理（網管代理）之間的交互，實現網絡的管理與維護。網管代理通過管理信息庫（MIB）查詢各個網絡設備的狀態，向管理站通過SNMP協議完成設備信息的交付。

設備中的被管理對象在管理信息庫（MIB）中采用ASN.1 （Abstract Syntax Notification 1）抽象語法描述語言。在管理站和代理中也實現相應的MIB對象，由此使得交互的過程中雙方彼此的數據可互相識別，保證通信有效進行［14-15］。一次管理操作包括：網管代理識別管理站（主代理）向網管代理請求的MIB中定義的數據，然后將各網絡設備提供的設備狀態或參數轉換成MIB格式，返還給主代理。本系統建立的MIB如圖3所示，在訪問時采用中序遍歷二叉樹的方法進行遍歷。

圖3　MIB管理信息庫結構

SNMP中包括：Get-Request、Get-Response、Get-Next-Request、Set-Request和Trap5種消息類型。5種協議均采用UDP協議封裝。

1）Get-Request？、Get-Next-Request與 Get-Response。Get-Request用于管理站向網管代理獲得網絡設備的設備信息；Get-Next-Request用于網管設備采用字典順序獲取下一個網絡設備的信息；Get-Response是上述消息的響應。

2）Set-Request？。管理站采用Set-Request對網絡設備進行遠程配置與賦值。

3）Trap。網管代理使用Trap向管理站發送如接口UP/ DOWN，IP地址更改等非請求消息。

2.2工程應用

本方法應用于某電力調度中心，電網調度中心借助本參數融合方法不斷核查步調整電網參數數據模型，發現了有問題的參數2 905個，有效處理2 600余。通過本方法的應用，自動化、繼電中心等電網專業部門變壓器、交流線路電阻電抗等參數差異度逐漸減小，同時相似度高的參數比重增加，參數質量改善明顯。下圖是該調度中心2011年11月以后的大模型狀態估計遙測的合格率。從圖中可看到，參數質量的優化對電網狀態估計結果有明顯的改善。

圖4　大模型狀態估計遙測的合格率趨勢圖

3　結束語

基于電力大數據的多源異構參數融合方法通過實際的工程運用，在電網調度中心發揮了重要作用，有力的證明了電網大數據時代數據融合的重要性。針對現在電網中普遍存在的“一個電網，多套參數”的問題，本文提出了多源異構參數融合方法，進行縱向和橫向的參數融合技術消除多源電網間的數據參數差異。本數據融合方法能克服傳統采用參數辨識與估計方法的缺陷，伴隨著電網參數質量改善，電網狀態估計的結果也得到了有效改善。

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Research and application of fusion method of multi-source heterogeneous data based on large power parameters

XU Yuan-bin
（State Grid ICT Billion of Technology Co.，Ltd.，Fuzhou 350003，China）

In order to satisfy the problem of“a grid，multiple sets of parameters”，theresearch and application of fusion method of multi-source heterogeneous data based on large power parameters，eliminating the differences between power grid data sources.The data fusion method can be overcome by using the method of parameter identification and estimation of the defects of the traditional.

big data；gridparameter；SNMP；heterogeneous data fusion

TP311

A

1674-6236（2016）14-0014-03

2016-02-25稿件編號：201602140

國家自然科學基金資助項目（60372042）

許元斌（1970-），男，福建龍巖人，碩士，高級工程師。研究方向：計算機技術、電力信息化。