一种基于大数据的调控运行数据分析系统建设

奚超超 王 军 晏 腾

（ 国网安徽省电力有限公司宣城供电公司，安徽 宣城242000）

国网安徽省电力有限公司科技项目资助： 为了更好地利用SCADA、OMS、PMS、电能量等系统中的电网运行数据，对相关数据进行整合分析，并实现数据资源共享。 开展基于大数据的调控运行数据分析系统研究，从电力设备运行的海量历史数据中，挖掘出设备运行的历史规律和参数间的关联关系等有价值的信息， 根据设备运行的历史规律分析当前设备的运行状态， 以不断加强对电网运行情况的诊断分析能力， 为电网运行及发展规划提供更有力的数据支撑，进一步保证电网的安全、稳定、可靠运行。

1 需求分析

基于大数据的调控运行数据分析系统分别接入日常工作所需的SCADA 系统、OMS 系统、PMS 系统及电能量系统等电网主要常用系统，并以系统为一个大单位，以设备类型为一个小单位，对电网间所有设备进行分类，以模块化图形展示。通过自动采集SCADA系统一次设备台帐数据、PMS 系统一次设备台帐数据、电能质量台帐及表计数据、设备运行状态数据，依托互联网大数据分析技术手段， 从设备运行的海量历史数据中分析出设备的各种运行工况及参数关联关系建立状态动态监测模型，在设备运行过程中更准确、更灵敏地发现设备的异常变化， 从而比DCS 和人工点检更早的发现设备问题， 实现自动判定设备运行状态及电网运行状态评估的功能。 通过项目的开展，达到快速、高效判定设备运行状态，并为其提供完整信息画像，以及其和其影响电网一致率评分的工作环节，及时进行整改，提升电网运行的稳定性，易于推广使用。

其过程如下：a.台账数据采集：以系统为一个大单位，定时自动采集SCADA 系统一次设备台帐数据、PMS 系统一次设备台帐数据、电能质量台帐等设备台账信息，建立台账间关联关系；采集设备的在各个系统间的运行数据（ 遥测、遥信信息），并将信息存储至本地数据库。 b.数据精细化梳理及挖掘分析：针对从SCADA、OMS、PMS 等系统中采集的各类数据信息，进行可用性筛选、逻辑分析，打通各系统间壁垒，挖掘数据间关联关系，实现数据的精准化、脉络化及完整性展现。 c.数据建模：将设备正常运行时的所有历史数据，对应的状态点均映射到一个状态空间中，基于此中的边界点，构造外接的超球，便能够包括历史数据中的全部正常工作状态点，即为设备对象模型。 d.域格化设备状态评估：针对常规管理系统多样、数据零散、数据源不统一的情况，本项目中提出根据区域所属关系划分的评估机制， 通过动态监测模型融合各个系统间日常管理数据等进行评分， 完成由设备评估到变电站评估再到各区域供电性能评估，进而达到了对整个宣城电网的供电趋势进行有效、快速、精确评估的效果。 e.电网负荷与线路负荷综合分析技术：当电网最大负荷出现时，及时有效的分析线路负荷和负载率，利用大数据相关性系数算法，拟合电网最大负荷与线路负荷的相关性，发现潜在的关联度，实现综合分析预警。f.系统对宣城电网评估结果实现了细粒度化展示，对影响其评估结果的各项评估指标进行量化处理，从告警状态、负荷状态、设备物理状态、设备利用率状态四个维度入手，对采集到的数据进行统一规划处理，实现数据可追溯的精细化处理，对整个电网的状态趋势进行全面监测。 g.根据统计分析的有功/无功/越限/负载等关键性运行数据，支持自定义条件筛选、报表格式进行结果导出，供工作人员进行数据整理及异常分析使用。通过基于大数据的调控运行数据分析系统的建设， 利用大数技术深入挖掘数据间关联关系，以实现数据的统一标准化管理，同时对调控运行监控指标性数据进行分析处理，实现建立一个数据全面、自动分析和评估预警的管理平台。

图1 系统架构图

2 系统架构

2.1 总体架构。 如图1 所示，系统采取多层分布式技术架构，从技术和功能实现上将整个系统架构分为： 外部数据层、 数据接入层、数据层、服务层与应用层。 外部数据层：主要从前置采集机采集SCADA/OMS/PMS/电能量等系统中的一次设备台帐数据、 负荷数据、电能量一次设备台账数据、表计数据、PMS 一次设备台帐数据。数据接入层：包括数据抽取服务、数据转换服务和数据质量校检服务，分别获取外部的数据，和对数据进行清洗、质量校检，自动判断数据的正确性并转换为系统特定的数据格式。 数据层：存储了系统的所有数据，主要包括抽取来的原始外部数据；被清洗、质量校检、转换后的模型数据；系统自动生成设备间联动数据；支撑系统运行的配置数据；另外，除保存原始的实时数据外，将通过实时数据分析服务对实时数据进行的计算数据，用于业务应用功能。 数据处理层：为承载业务应用功能所需的基础服务，包括基础的数据管理服务；对设备台帐数据、负荷数据进行关联；按照预先设定好的模板进行。业务应用层：提供设备台账管理/设备状态分析/电网负荷检测/风险趋势预警/异常设备分析等业务功能。

2.2 物理架构。 平台物理部署架构如图2 所示。

图2 物理部署架构图

系统部署在电力安全网络三区， 调度设备运维人员和系统管理人员通过电力内网访问管理系统。 a.数据采集安全防护。 从采集命令执行、采集数据传输至数据的存储，设置了多层的保护措施，防止帐号、口令等敏感信息泄露，造成系统安全隐患。b.采集过程全纪录。

资源设备系统上的采集无论人工/自动均需通过统一采集程序执行指令，所有指令执行过程均记录，且非法指令可拦截，采集过程可回放、查询。c.传输安全防护。采集信息在传输的过程中数据均采用国密SM2 加密技术进行处理，防止信息拦截，泄露。d.存储安全防护。 采集的数据经过数据分析、数据筛选最终采用加密的形式保存在数据库中（ 数据库中不保存口令信息）。

3 总结与展望

通过本系统的实施，减少了传统的跨部门协调作业方式，降低了公司的人力资源成本，提高了调度人员日常的工作效率；通过自动分析设备使用率、电网负荷、检修执行率、事故异常原因、风险趋势、设备状态等，为调度人员对电力调度作出了重要的辅助参考，减少了电力调度在出现问题后的现场核查工作量， 大大提高了电力调度的可靠性和工作效率；根据跨平台的大数据统一分析，可以形象的体现出工作待提高项， 为展开针对性的工作规划提供了数据保障，极大的提高了风险性预知，加强了安全防范措施。