配电自动化终端运行状态大数据在线评价研究

钟成伟 国网江苏省电力有限公司徐州供电分公司

随着电力市场建设加速推进，市场化用户对数据采集的及时性与稳定性提出了较高的要求，尤其现货市场建立以后，市场对装置的采集性能要求越来越高，市场交易时刻的数据准确性是市场交易的关键因素，不准确、不及时均会引起投诉与纠纷，严重的时候会引起售电用户出现亏损或倒闭。传统的计量自动化终端已经不能满足现在电力现货市场电量结算要求，在实时性和稳定性等方面都存在诸多不足之处。为了提高电力企业配电自动化终端运行水平，需要对传统配电自动化终端技术进行改进。研制一种高稳定型大数据在线评价系统，才能够及时、准确、全面地反映电量使用。

一、大数据的相关概述

（一）大数据应用内涵

大数据应用是大数据技术能够为企业发展创造价值的一种关键体现，在具体实施的时候主要是借助大数据技术来对来源分散、数量规模庞杂、格式多样的数据信息进行收集整理、存储管理、处理应用，从而将这些信息加工改造成企业的信息资产，为企业各部门的经营管理决策提供重要支持。

（二）大数据应用基本类型

第一，服务化管理平台。大数据应用的基本服务平台以Hadoop 作为基本分析套件。常见的大数据应用服务平台包含阿里巴巴、亚马逊等。第二，统计分析。依托BIM来完成对各类信息的统计分析。第三，数据交易。用来数据交易的多为API 接口公司，比如聚合数据、数据堂等。第四，数据挖掘。数据挖掘会通过数据分析来识别系统运作，从而借助信息有针对性地解决企业发展问题。

二、配电自动化终端

配电自动化终端系统在智能配电终端作用下，实现数据信息的科学采集、通信以及智能控制的优化，时刻掌握设备运行状态，满足信息监测分析和电能质量控制的要求。信息模型与主站终端的标准化建设，为运检系统增加拓展遥控功能，并实现分布式电源布置。进一步落实精细化管理方案，运行监测低压设备的同时，将本地控制信息上传，便于整合低压配电网的运检信息。尤其是新需求的增加，使低压配电网传统形式调整为监测终端，涉及功能扩展、接口等功能，并将这些功能整合到硬件中，打破了业务拓展的限制。在虚拟化容器技术的协助下，及时为用户提供更专业、更贴合的服务，以此实现配变终端到智能化升级的转变。

三、自动化终端设备在电力网中有效应用分析

（1）做好故障自动隔离技术的应用。控制技术以及自动隔离技术，是电力网自动化终端设备中非常重要的核心技术，这两种技术在系统的操作可靠性和稳定性方面，还有着巨大的优化和创新空间。可以构建开闭所，然后提升电力网的网络数据传输以及通信的时效性，增强可靠度，而且这种措施在很大程度上，还可以有效地缓解不同网络中，电源之间连接不协调的情况。（2）做好自愈控制技术的应用。自愈功能是电力网中智能配电系统一个非常明显的特点，其主要的目的就是解决电力网设备利用率低，供电不够可靠以及线损率非常高的问题。通过使用上文所说的构建，电力网自动化终端设备可以有效完成控制与检测的基本目标，在发现故障的时候，能够迅速及时地完成上报工作，故障的类型，发生故障的具体位置等信息，都能够清晰的记录下来，然后上报给上级。面对开闭所的故障，现阶段一般采用DUT 和PUL 这两种功能来完成，及时开闭远方检测控制，实现远距离的配电输送，加大了管理力度，提高电力网配电效率。在针对电源进线完成故障处理的时候，能依据故障的节点，自动完成保护动作，然后跳开断路器，在断路器检测设备出现控制失衡问题之前就断开内部设备的电源，保障设备的安全。在故障处理完成之后，逐渐恢复到正常运行的状态中。

系统建立的意义：配电自动化终端运行状态大数据在线评价系统的建立，是信息化、大数据电力信息网背景下配电网发展的趋势。能更好地解决配网运维检修工作，为供电企业提质增效。建立该系统的意义如下。a.完善配电基础数据，将配电专业工作系统化、标准化，为大数据时代的到来做好准备。b.改变安全管理模式以及运维检修模式，提升人的认识，提升专业技能，促进企业发展。c.提质增效，提升公司效益，从节约运维成本和增加多计电量收入的角度，保证利益最大化。d.整合现有的各类系统和平台抓取对配电班组实际工作有用的数据，使各系统发挥最大优势。

四、技术难点

面向市场化交易的、针对售电用户的高密度采集、高稳定性计量自动化终端，涉及面广，需要具有现场安装调试、电能计量、电力电子、信号处理、软件分析等方面知识的专业人才共同完成，现有技术难点包括：（1）自诊断评估模型。实现对终端影响因素进行权重赋值，根据自身运行状态进行采集、监测，并根据评价标准对设备运行状态进行状态分级。该评估模型的设计需要综合考虑设备稳定性状态、正常运行标准、故障发生次数等综合因素。（2）网络多通道切换和同时在线模式。目前，计量自动化采集终端基本都使用单通道方式，当该通道出现异常，极易导致设备长时间离线。需要设计多信道备份在线模式，同时兼容目前采集系统的采集方式，提高设备信道可靠性，进而保证数据传输稳定性。目前行业内无相关产品和技术可参考，需要重新设计规划。（3）测试元器件及整机稳定性。针对关键元器件的各项核心指标制定相应的测试手段，从根源处验证设备硬件性能和使用寿命。测试自动化采集终端的性能指标，需要基于设备实际应用环境、使用寿命要求、造价成本等综合因素考虑。（4）系统主站的开发和建设。系统主站开发和建设包括数据召测、参数设置与读取、报文解析、数据储存和分析，WE B浏览服务、终端性能评估结果图形化显示等。

五、配电自动化终端运行状态大数据在线评价研究

（一）配电自动化终端大数据在线评价数据流

根据本文提出的大数据平台方案，某电网公司组织搭建了面向该地区的配电网大数据分析应用平台，并进行了部署，以监测该地区配电网的运行情况。该平台首先通过生产管理系统、能量管理系统、配电管理系统、地理信息系统、网络安全智能系统（CIS）、用电信息采集系统等主要业务系统，形成地理信息系统、数据中心、海量数据平台三大数据平台，从而构建起准实时数据中心，为大数据平台提供数据来源。准实时数据中心以WebService 方式提供3 种类型的数据访问接口：设备模型访问接口、准实时运行数据访问接口、历史数据访问接口。接口及协议均遵循源系统要求：1）与地理信息系统的数据交互的接口主要包括地理信息系统地图沿布图、配电网模型等，从而实现配电网当前运行状态图形化展示，并显示故障位置及停电区域。2）与生产管理系统的数据交互的接口主要包括低压模型、设备台账信息、设备缺陷信息等，从而实现配电网设备模型层次展现及运行状态评估等功能。3）与能量管理系统数据交互的接口主要包括出线开关运行信息、开关状态变位信息、故障跳闸信息等，从而实现配电网线损计算、全网可靠性分析等功能。各数据平台及智能采集装置完成历史数据、准实时数据集成，为配电自动化终端运行状态大数据在线评价打通数据通道。

（二）配电自动化终端状态管控模块

评价状态可视化展示：数据可视化是配电自动化终端运行状态大数据在线评价的重要方法及最终目的。整体平台采用HTML+FLEX+BlazerDS+Spring+Hibernate 框架组合方式进行开发。HTML 负责总体界面渲染；FLEX 负责图形操作相关的视图渲染、图标展示、地理信息系统渲染；BlazerDS 负责FLEX 与后台通过AMF 协议进行数据通信；Spring 作为Bean 工厂负责所有业务Bean 的管理和事物管理；Hibernate 负责数据库访问和持久化对象管理。

配电自动化终端在线平台状态的展现采用HTML 和FLEX 结合技术，服务端框架采用Spring+Hibernate。准实时数据中心以WebService 方式发布接口服务。视图与支撑平台之间采用AMF 或者RESTful 方式进行数据交互，支撑平台与计算服务之间采用JSON-RPC 方式进行数据交互。

该系统主要运行和测试环境包括：操作系统为Unix/Linux/Windows7；Java 运行环境为JRE1.7；Web 应用服务软件为Tomcat7；数据库为Oracle11g；浏览器为IE9、Chrome10。

（三）系统运行机制

在确定系统的共识机制后，本节对分布式终端系统的运行机制进行详细说明，系统运行机制。假设台区 a 的数据被终端收集到，该终端会首先将数据存入到数据缓存区中，同时该终端将数据转发给相邻终端，相邻终端也将数据存储到数据缓存区，同时进一步转发，直到数据存储到全网所有终端的数据缓存区中。在台区数据进行全网广播后，终端的可信芯片会运行可验证随机数生成程序，由随机数决定担任记账节点的终端，记账节点终端将台区数据打包成新区块，写入主链中，同时将数据从数据缓存区中删除；记账节点随后将新区块进行全网广播，其他终端在接收到新区块后，对随机数进行验证，验证通过后将新区块连接到配电网主链上，并将数据池缓存区的台区数据删除，至此所有终端的配电网主链均已被加入了新的区块，台区数据实现了分布式存储。通过对示例系统运行机制的说明，可以看到分布式终端系统中的台区数据从产生到存储到全网所有终端中的整个过程，在台区数据产生后，首先会进入终端内未进入区块的数据缓冲区中，在系统选取记账节点后，被选为记账节点的终端将数据缓冲区中所有数据进行打包形成新的区块，并全网广播，随后全网所有终端将这个新的区块连接到各自存储的配电网主链上，新区块内的台区数据将会分布存储在台区的所有终端内，实现了台区数据的分布式存储。

六、结束语

综上所述，本文介绍已设计的配电自动化终端运行状态大数据在线评价系统，最大的特点就是配电基础数据和线路设备的全过程管理，同时该系统完全针对于配电运维检修一线工作，使该系统的开发和使用具有极强的针对性和实用性，切实提高配电各项工作的效率，保证人身、电网、设备的安全，提供运维管理新模式，降低运行成本提质增效。