一種基于大數據的調控運行數據分析系統建設

奚超超 王 軍 晏 騰

（ 國網安徽省電力有限公司宣城供電公司，安徽 宣城242000）

國網安徽省電力有限公司科技項目資助： 為了更好地利用SCADA、OMS、PMS、電能量等系統中的電網運行數據，對相關數據進行整合分析，并實現數據資源共享。 開展基于大數據的調控運行數據分析系統研究，從電力設備運行的海量歷史數據中，挖掘出設備運行的歷史規律和參數間的關聯關系等有價值的信息， 根據設備運行的歷史規律分析當前設備的運行狀態， 以不斷加強對電網運行情況的診斷分析能力， 為電網運行及發展規劃提供更有力的數據支撐，進一步保證電網的安全、穩定、可靠運行。

1 需求分析

基于大數據的調控運行數據分析系統分別接入日常工作所需的SCADA 系統、OMS 系統、PMS 系統及電能量系統等電網主要常用系統，并以系統為一個大單位，以設備類型為一個小單位，對電網間所有設備進行分類，以模塊化圖形展示。通過自動采集SCADA系統一次設備臺帳數據、PMS 系統一次設備臺帳數據、電能質量臺帳及表計數據、設備運行狀態數據，依托互聯網大數據分析技術手段， 從設備運行的海量歷史數據中分析出設備的各種運行工況及參數關聯關系建立狀態動態監測模型，在設備運行過程中更準確、更靈敏地發現設備的異常變化， 從而比DCS 和人工點檢更早的發現設備問題， 實現自動判定設備運行狀態及電網運行狀態評估的功能。 通過項目的開展，達到快速、高效判定設備運行狀態，并為其提供完整信息畫像，以及其和其影響電網一致率評分的工作環節，及時進行整改，提升電網運行的穩定性，易于推廣使用。

其過程如下：a.臺賬數據采集：以系統為一個大單位，定時自動采集SCADA 系統一次設備臺帳數據、PMS 系統一次設備臺帳數據、電能質量臺帳等設備臺賬信息，建立臺賬間關聯關系；采集設備的在各個系統間的運行數據（ 遙測、遙信信息），并將信息存儲至本地數據庫。 b.數據精細化梳理及挖掘分析：針對從SCADA、OMS、PMS 等系統中采集的各類數據信息，進行可用性篩選、邏輯分析，打通各系統間壁壘，挖掘數據間關聯關系，實現數據的精準化、脈絡化及完整性展現。 c.數據建模：將設備正常運行時的所有歷史數據，對應的狀態點均映射到一個狀態空間中，基于此中的邊界點，構造外接的超球，便能夠包括歷史數據中的全部正常工作狀態點，即為設備對象模型。 d.域格化設備狀態評估：針對常規管理系統多樣、數據零散、數據源不統一的情況，本項目中提出根據區域所屬關系劃分的評估機制， 通過動態監測模型融合各個系統間日常管理數據等進行評分， 完成由設備評估到變電站評估再到各區域供電性能評估，進而達到了對整個宣城電網的供電趨勢進行有效、快速、精確評估的效果。 e.電網負荷與線路負荷綜合分析技術：當電網最大負荷出現時，及時有效的分析線路負荷和負載率，利用大數據相關性系數算法，擬合電網最大負荷與線路負荷的相關性，發現潛在的關聯度，實現綜合分析預警。f.系統對宣城電網評估結果實現了細粒度化展示，對影響其評估結果的各項評估指標進行量化處理，從告警狀態、負荷狀態、設備物理狀態、設備利用率狀態四個維度入手，對采集到的數據進行統一規劃處理，實現數據可追溯的精細化處理，對整個電網的狀態趨勢進行全面監測。 g.根據統計分析的有功/無功/越限/負載等關鍵性運行數據，支持自定義條件篩選、報表格式進行結果導出，供工作人員進行數據整理及異常分析使用。通過基于大數據的調控運行數據分析系統的建設， 利用大數技術深入挖掘數據間關聯關系，以實現數據的統一標準化管理，同時對調控運行監控指標性數據進行分析處理，實現建立一個數據全面、自動分析和評估預警的管理平臺。

圖1 系統架構圖

2 系統架構

2.1 總體架構。 如圖1 所示，系統采取多層分布式技術架構，從技術和功能實現上將整個系統架構分為： 外部數據層、 數據接入層、數據層、服務層與應用層。 外部數據層：主要從前置采集機采集SCADA/OMS/PMS/電能量等系統中的一次設備臺帳數據、 負荷數據、電能量一次設備臺賬數據、表計數據、PMS 一次設備臺帳數據。數據接入層：包括數據抽取服務、數據轉換服務和數據質量校檢服務，分別獲取外部的數據，和對數據進行清洗、質量校檢，自動判斷數據的正確性并轉換為系統特定的數據格式。 數據層：存儲了系統的所有數據，主要包括抽取來的原始外部數據；被清洗、質量校檢、轉換后的模型數據；系統自動生成設備間聯動數據；支撐系統運行的配置數據；另外，除保存原始的實時數據外，將通過實時數據分析服務對實時數據進行的計算數據，用于業務應用功能。 數據處理層：為承載業務應用功能所需的基礎服務，包括基礎的數據管理服務；對設備臺帳數據、負荷數據進行關聯；按照預先設定好的模板進行。業務應用層：提供設備臺賬管理/設備狀態分析/電網負荷檢測/風險趨勢預警/異常設備分析等業務功能。

2.2 物理架構。 平臺物理部署架構如圖2 所示。

圖2 物理部署架構圖

系統部署在電力安全網絡三區， 調度設備運維人員和系統管理人員通過電力內網訪問管理系統。 a.數據采集安全防護。 從采集命令執行、采集數據傳輸至數據的存儲，設置了多層的保護措施，防止帳號、口令等敏感信息泄露，造成系統安全隱患。b.采集過程全紀錄。

資源設備系統上的采集無論人工/自動均需通過統一采集程序執行指令，所有指令執行過程均記錄，且非法指令可攔截，采集過程可回放、查詢。c.傳輸安全防護。采集信息在傳輸的過程中數據均采用國密SM2 加密技術進行處理，防止信息攔截，泄露。d.存儲安全防護。 采集的數據經過數據分析、數據篩選最終采用加密的形式保存在數據庫中（ 數據庫中不保存口令信息）。

3 總結與展望

通過本系統的實施，減少了傳統的跨部門協調作業方式，降低了公司的人力資源成本，提高了調度人員日常的工作效率；通過自動分析設備使用率、電網負荷、檢修執行率、事故異常原因、風險趨勢、設備狀態等，為調度人員對電力調度作出了重要的輔助參考，減少了電力調度在出現問題后的現場核查工作量， 大大提高了電力調度的可靠性和工作效率；根據跨平臺的大數據統一分析，可以形象的體現出工作待提高項， 為展開針對性的工作規劃提供了數據保障，極大的提高了風險性預知，加強了安全防范措施。