基于电力大数据的多源异构参数融合方法的研究与应用

许元斌

（国网信通亿力科技有限责任公司 福建 福州　350003）

基于电力大数据的多源异构参数融合方法的研究与应用

许元斌

（国网信通亿力科技有限责任公司 福建 福州350003）

针对电网大数据时代普遍存在的"一个电网，多套参数"的问题，文中提出一种基于电力大数据的多源异构参数融合方法，通过电网各专业部门、各级调度中心的不同参数数据进行纵向和横向的参数融合技术消除多源电网间的数据参数差异。本数据融合方法可克服传统的采用参数辨识与估计方法的缺陷，提高数据融合效率、缩小数据模型差异以满足电网调度中心运行实际需求。

大数据；电网参数；简单网络管理协议；多源异构数据融合

随着科学技术的发展与国家基础设施建设的推进，电网规模急剧扩大，电网数据越来越密集。电网数据由模型、参数、量测数据等部分，电网参数在电网状态估计中起着基础性作用。电网调度中心自动化、运行方式、继电保护等各部门专业由于独立构建各自的数据库，各自拥有独立的数据模型，各自的数据采用不同类型、编码规则的数据模型存储，导致多元电网运行参数不一致，无法共享参数信息，互相辨识数据，缺乏彼此协同机制与一致性，出现了“一个电网，多套参数”的严峻问题［1-4］。

针对上述的问题，本文提出一种基于电力大数据的多源异构参数融合方法。本方法在充分获取不同部门数据模型参数信息互相识别的基础上，基于最小平法差加权方法，进行纵向和横向的参数融合技术消除多源电网间的数据参数差异［5-6］。本数据融合方法能克服传统采用参数辨识与估计方法的缺陷，提高数据融合效率、缩小数据模型差异以满足电网调度中心运行实际需求。

1　数据融合方法

在电网调度中心信息化建设过程中，由于各部门专业、各级调度中心业务系统建设和实施数据管理系统的阶段性、技术性以及其他经济和人为因素等因素影响，导致电网数据在发展过程中积累了大量采用不同存储方式、不同数据模型、不同编码规则的电网参数，这些数据既有简单的文件数据库，也有复杂的网络数据库，其构成了电网的异构数据源。电网参数具有多源化、异构化、一致性差等鲜明特点［7-8］。在进行电网参数融合时，需采用横向、纵向融合两步保证数据融合的有机进行。具体原理如图1所示。

图1　电网多源异构参数融合示意图

1.1纵向参数融合

纵向参数融合是指消除同一部门专业（自动化、运行方式、继电保护）在不同级别的电网调度中心设备上的参数差异。3个部门专业通过各自不同级别的纵向融合实现参数的纵向统一［9］。具体步骤包括：

1）参数获取。通过统一的Web Service接口获取各个来源的电网参数。已自动化专业部门为例：通过获得上下两级调度中心的自动化专业CIM文件，进行解析。这是针对多源

其中 Xt，i、Xb，i、分别是上下两级第 i个参数的参数值，˜Xi是上下两级的参数的均值。由于电网参数的复杂性，在不同系统中参数存在不同的表达形式，如有名值、铭牌值、标幺值等，在进行纵向融合时，文中统一采取有名值［10-11］。当不同形式的表达形式存在时，需根据相应规则先化为有名值，以消除数据表达形式对参数融合结果的影响。

1.2横向参数融合

横向参数融合与纵向融合类似同样包括两个步骤，与纵向参数融合不同的是横向数据融合是指对于同一级别调度中心3个不同专业部门之间的参数融合。由于在纵向参数融合的第一步已采取了Web Service接口获取各个来源的电网参数，消除了数据参数的异构性，这保证了不同专业部门间的数据融合［12］。接着进行专业参数匹配与参数差异分析。异构参数中的“多源”进行融合。

2）专业参数匹配与参数差异分析。通过参数中的对象名称进行匹配，实现不同专业设备与各自参数的匹配。同时，引入纵向参数差异度来衡量不同级别相同专业的参数差异性。记Dv，i为第i个参数的参数差异度

2　数据融合方法实现

2.1SNMP技术

文中在进行电网参数融合时采用SNMP协议获取电网参数。简单网络管理协议SNMP（Simple Network Management Protocol）是由互联网工程任务组IETF（Internet Engineering Task Force）定义的基于简单网关监视协议的，专门用于网络管理的一组应用层协议。利用SNMP构建网络管理系统可实现管理工作站对于电网中设备的远程管理，实现设备状态的监视、参数的修改及紧急事件的安全预警等［13］。采用SNMP构建网络管理的一般系统模型，如图2所示［3］。

图2　基于SNMP协议的电网管理体系结构

SNMP采用的是客户机/服务器模式，即常说的代理/管理站模型。通过管理站（主代理）与SNMP代理（网管代理）之间的交互，实现网络的管理与维护。网管代理通过管理信息库（MIB）查询各个网络设备的状态，向管理站通过SNMP协议完成设备信息的交付。

设备中的被管理对象在管理信息库（MIB）中采用ASN.1 （Abstract Syntax Notification 1）抽象语法描述语言。在管理站和代理中也实现相应的MIB对象，由此使得交互的过程中双方彼此的数据可互相识别，保证通信有效进行［14-15］。一次管理操作包括：网管代理识别管理站（主代理）向网管代理请求的MIB中定义的数据，然后将各网络设备提供的设备状态或参数转换成MIB格式，返还给主代理。本系统建立的MIB如图3所示，在访问时采用中序遍历二叉树的方法进行遍历。

图3　MIB管理信息库结构

SNMP中包括：Get-Request、Get-Response、Get-Next-Request、Set-Request和Trap5种消息类型。5种协议均采用UDP协议封装。

1）Get-Request？、Get-Next-Request与 Get-Response。Get-Request用于管理站向网管代理获得网络设备的设备信息；Get-Next-Request用于网管设备采用字典顺序获取下一个网络设备的信息；Get-Response是上述消息的响应。

2）Set-Request？。管理站采用Set-Request对网络设备进行远程配置与赋值。

3）Trap。网管代理使用Trap向管理站发送如接口UP/ DOWN，IP地址更改等非请求消息。

2.2工程应用

本方法应用于某电力调度中心，电网调度中心借助本参数融合方法不断核查步调整电网参数数据模型，发现了有问题的参数2 905个，有效处理2 600余。通过本方法的应用，自动化、继电中心等电网专业部门变压器、交流线路电阻电抗等参数差异度逐渐减小，同时相似度高的参数比重增加，参数质量改善明显。下图是该调度中心2011年11月以后的大模型状态估计遥测的合格率。从图中可看到，参数质量的优化对电网状态估计结果有明显的改善。

图4　大模型状态估计遥测的合格率趋势图

3　结束语

基于电力大数据的多源异构参数融合方法通过实际的工程运用，在电网调度中心发挥了重要作用，有力的证明了电网大数据时代数据融合的重要性。针对现在电网中普遍存在的“一个电网，多套参数”的问题，本文提出了多源异构参数融合方法，进行纵向和横向的参数融合技术消除多源电网间的数据参数差异。本数据融合方法能克服传统采用参数辨识与估计方法的缺陷，伴随着电网参数质量改善，电网状态估计的结果也得到了有效改善。

［1］刘振亚.智能电网技术［M］.北京:中国电力出版社，2010.

［2］胡文弢.基于CIM的异构电网模型转换研究与实现［D］.上海:上海交通大学，2009.

［3］李雄伟，孙大跃，马晓，等.基于SNMP网络管理系统的研究与开发［J］.网络安全技术与应用，2007（6）:41-44.

［4］蔡丽，张大方，谢高岗，等.基于SNMP网络管理系统的设计与实现［J］.计算机应用，2003，23（3）:55-57.

［5］范伟.一种基于DSP的电力参数监测仪的研究与实现［D］.南京:河海大学，2007.

［6］费斯.嵌入式系统在谐波测量中的应用［D］.杭州:浙江大学，2006.

［7］席志红，李娅，边峦剑.基于混沌振子系统的电力谐波检测研究［J］.电子科技，2010，23（7）:74-76.

［8］王炽，方华.电力谐波检测研究与应用进展［J］.电子科技，2013，26（6）:177-179.

［9］曹昕鸷.基于ARM的嵌入式系统在电力谐波检测分析中的应用研究［D］.杭州:浙江大学，2006.

［10］Bollen M H J.Understanding power quality problems，voltage sags and interruptions［J］.IEEE Transactions on Signal Processing，2000，29（3）:563-568.

［11］ShensaMJ.The discrete wavelet transform:weddingtheatrous and Mallat algorithms.IEEETransactionson Signal Processing，1992，21（4）:679-684.

［12］David Hart，DamirNovosel，YiHu，etal.A new frequency tracking and phasor estimation algorithm for generator protection［J］. IEEE Transactions on Power Delivery，1997，26（8）:1121-1126.

［13］Altera.FFT user guide［EB/OL］.（2006-08-18）［2015-12-11］www.altera.com.cn.

［14］陈祎亮.分布式电源的故障特性及其微电网保护原理的研究［D］.天津:天津大学，2010.

［15］陈济.面向智能配网的信息集成研究及应用［D］.杭州:浙江大学，2010.

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稿件编号：201602140

国家自然科学基金资助项目（60372042）

许元斌（1970-），男，福建龙岩人，硕士，高级工程师。研究方向：计算机技术、电力信息化。