數據融合技術在數字化變電站繼電保護防誤中的應用

江曉春

（南通供電公司，江蘇 南通 226001）

0 引 言

電壓感應器以及智能開關等在人們生活當中被越來越廣泛的應用。許多自動化變電技術具有數字化的特點，數字化技術能夠使具備互聯網和計算機技術的設備以及系統變得更加智能化。應用數字化和智能化的系統能夠促進數字化變電技術的整體發展和進步，使數字化變電系統的發展有技術上的支撐。

1 數字化變電站的特點

1.1 設備系統越來越智能化

數字化的變電技術采用了計算機技術和互聯網技術，來促進其發展和進步。數字化變電技術具有智能化的特點[1]。

數字化變電技術在變電站中，可應用現在比較先進的微處理設計技術和光感技術，使整個設備系統越來越智能化，同時工作的效率也越來越高。除此之外，應用數字化變電技術的設備以及應用數字化變電技術的設備系統在發展過程當中信號傳輸的載體也被替換，使信號傳輸的速度更快，同時也使得信號傳輸的效率更高一些，使設備更加靈敏。

1.2 設備更加具有網絡化的特點

數字化變電站的設備和設備系統主要是利用變電站的設備的二次系統[1]。數字化變電站的設備具有網絡化的特點，與傳統設備相比其工作效率更高，反應速度更快。數字化變電站的設備以及設備系統主要包括故障錄播裝置、測量裝置、統計操作裝置以及機電保護裝置等。二次設備和這些模塊之間通過相互配合、相互作用，來提高整個二次設備的工作效率，降低工作的時間，利用網絡實現資源與數據之間的聯系[2]。

1.3 變電站運行和管理系統更加自動化

變電站運行管理模塊如圖1所示，該變電站運行管理模塊主要是由遠端控制、主控制層、現場采集裝置、數據感應裝置等組合而成，該套系統可以實現自動化的分流交換以及數據信息運算等，在應用中可由遠端控制進行模擬量、溫度采集和開關量控制。

圖1 變電站運行管理模塊

數字化變電站在運行過程中出現了故障，利用變電站的設備系統就能夠更加及時和準確地進行設備的故障分析，詳細地指出故障出現的原因，并且還能夠準確地給出處理的意見。智能變電站的工作系統的自動化主要體現在，設備能夠以智能的方式準確分析設備的問題，輸出設備問題報告，并給出一些準確的意見以糾正錯誤[3]。

2 數字化變電站的數據融合技術在應用過程中存在的問題

雖然數字化變電技術的自動化系統在整個設備的工作過程當中能夠使整個設備系統具有更多的功能，最大限度上實現資源的共享，大大提高設備測量的準確度，使設備運行更加穩定，更具有可靠性。但是也存在很多的問題，阻礙整個設備系統的工作進程[4]。

首先，在變電數據融合技術的研發與應用過程當中，會存在設備裝置不夠統一和工作效率不高的問題。在整個智能化電氣的研究與開發過程當中，需要全面和有效地配合用電、光、機器三者之間的關系。但是，從目前數字化變電站的數據融合技術整體的發展情況來看，在此方面的協調力度還是不夠[5]。

其次，數字化變電站數據融合技術不能夠通過科學有效的方式控制外界電磁對其工作的干擾，要采取合理的措施解決其存在的問題，以提高設備系統的工作效率[6]。

3 數據融合技術在數字化變電站繼電保護防誤中的具體應用

3.1 進行功能性基礎結構組合

數據融合技術模塊如圖2所示，該圖清晰地表明了數據融合技術是通過終端傳感器進行數據特征提取，然后將所提取的特征值數據進行特征向量的換算，將具體的換算結果輸入進分類器中，分類器通過大數據計算便可以對數據進行分析和自動決策。上述數據融合處理數據主要以企業、員工、感測網絡及各種系統數據為基礎，建立數字化變電站基礎信息數據庫，實時了解數字化變電站的運行狀況。建立數字化變電站單元，可避免信息孤島現象，完善信息交流，創新數字化變電站電氣自動化應用。建立公共服務體系，以應用支持平臺為平臺，實現基礎信息庫的建立。數字化變電站繼電保護中的數據融合技術，可以根據主站與子站之間的通信關聯性建立現場單元通信頻道，實現不同區域電網的管控工作。同時數據融合技術還可以根據供電方的要求及條件，在改善用電設備可靠性的基礎上，對高低壓配電系統進行二次控制。數據融合技術可對數字化變電站運行狀態和安全信息進行不同深度的傳感器采集。將其作為終端，構建數字化變電站傳感器網絡，為基礎信息庫服務申請信息。傳感器網絡是數字化變電站數字化建設的重要組成部分[7]。

圖2 數據融合技術模塊

開發數字化變電站智能化建設需要一定規模的數據中心、IT服務器等資源，隨著年內企業的增加，對數據中心外包的要求也在不斷的調整。借助數據融合技術可確保數字化變電站信息系統的高質量運行，必須進行專用數據中心建設，以滿足低碳環保、信息系統、云服務等方面的需求，同時利用云計算和綠色節能技術，建設下一代綠色云數據中心。經過整體推進，可以逐步制定云數據中心的建設方案。在此基礎上，建立云數據中心主要是為了滿足數字化變電站計算機管理的需要。隨后，根據數字化變電站企業對云服務的需求，云數據中心也將在未來展開[8]。借助數字化變電站的高自動化程度，云數據中心也將大規模發展。出于安全考慮，應該設計遠程災難恢復。以下一代信息技術為基礎，按照集成、開放、交換、標準化的要求，構建應用支撐平臺，實現信息資源的高效流動。強化應用溝通，實現數字化變電站統一門戶設計，支持創新發展電氣自動化應用。

3.2 進行變電站內部各智能模塊互相組合

借助在變電站內部各智能模塊裝置進行數據有效融合，對于繼電器的保護裝置而言，可以有效降低通信網絡在運行中的負載，減少智能模塊在融合算法中的計算量，提高繼電器保護模塊的速動性。

數據融合技術可以在母線保護范圍內提供采樣值數據處理，該采樣值范圍可以超出額外的通信調控范圍內，該技術可以結合物聯網技術，實現地理、建筑、空氣、水文和能耗等信息的檢測和處理。GIS、數據融合技術等系統的建立，實現了地理信息的三維數字化。數字化變電站內建筑物和設施主要用于環境監測、交通狀況識別、能源管理等。將環境、交通、能源消耗等信息置于三維數字夾層，最終實現數字化變電站整體數字模擬操作。為規劃、工程、管理、維修人員的共同工作奠定基礎[9]。營造數據融合技術施工技術綜合管理環境，包括建設信息模型和土建管理運作模式。建設數據融合系統，將數字化變電站的各種建筑數據整合到系統中，實現數字化變電站建筑信息一體化管理，數據融合技術系統應具有設計工程運營、高效管理、科學決策功能等[10]。

4 結 論

在數字化變電站中應用數據融合技術可以有效地對變電站中的繼電器結構進行保護，借助數據融合技術可以降低變電站數據采樣值的出錯率，完善變電站內部機件結構在應用中出現的互感器擾動問題。數據融合技術還可以借助改進證據理論下的多互感器數據模塊提高繼電保護防誤機制的判斷能力。數據融合技術還可以減少變電站內部智能模塊的算法計算量，降低通訊網絡在運行中存在的數據負載，對通訊網絡無線保護范圍的傳感器進行有效監控，進而使傳感器組塊在數據傳輸呈現出高效率模塊，實現各方信息的有效融合。