配电自动化终端运行状态大数据在线评价研究

陈垠锟 黄明

摘要：随着信息技术的不断发展，人们生活质量随之提高。在这样的发展背景下，智能电网在发展过程中，对电力网自动化水平提出了更高的要求。自动化终端的相关设备在电力网的应用中，直接决定着电力网的自动化水平。因此，在电力网的运行过程中，一定要创新应用自动化终端设备，不断提高电力网的自动化水准。配电自动化终端的安全稳定运行，对配电网的可靠性有重要影响。为实现对配电自动化终端运行状态在线评价，提出一种基于大数据平台的在线评价方法。

关键词：配电;自动化终端;大数据;在线评价

引言

智能配电网作为坚强智能电网的重要组成部分，其安全稳定运行直接影响电力用户的供电可靠性。配电自动化终端作为智能配电网的关键设备，包括站所终端、馈线终端、配电变压器终端及故障指示器等4类，主要用于配电网重要设备运行数据的采集、调节与控制。因此，配电自动化终端本身的运行可靠性对配电网的安全稳定起到关键作用，有必要对配电自动化终端展开状态评价。

1自动化终端设备在电力网中的发展

随着工业的不断发展以及人们生活水平的提升，我国整体对电能的需求越来越高，促使着电力自动化进程不断扩大发展。在现如今电力网发展中，自动化进程主要分成三个有效阶段。首先，电力网中应用的自动化终端设备，以开关设备为主，这是第一个发展阶段，自动化功能还不够健全。其次，通过计算机系统和卫星通信系统，以及馈线的终端单元等，构建成为自动化终端设备，这是自动化的第二阶段。最后，运用计算机网络信息技术构建自动化操作系统，这是电力网自动化发展的第三阶段。目前，我国电力自动化发展正处于第三阶段。在这个阶段中，配电自动化实现了地理信息的定位，拥有智能化监控系统，还能对电力网展开实时检测，这使得电力网运行更加稳健、更为高效。

2自动化终端设备的基本构成

2.1中心监控单元

中心监控单元是自动化终端设备中非常重要的组成部分，其构成的结构不算复杂，由组网交换器，数据库，路由器以及服务器等构成。其在电力网自动化设备中，属于核心部分的元件。在其使用过程中，可以及时快速的检查出终端设备存在的故障问题，然后准确计算出设备在运行时的功率，输入相关模拟量之后，就可以展开远程通信。不过现在所使用的中心监控单元多运用平台化设计，需要对其输入量、输出量和通信的接口等，不断进行优化处理。

2.2人机接口的电路

维护并且辅助电力网自动化终端设备的工作，主要由人机接口电路有效完成。整个运作使用过程中，人机接口电路元件，可以非常清楚地显示出自动化终端的功率以及电压电流等数据，对这些数据有效掌握，才能够实时监测设备，一旦出现故障，能够及时处理。同时，如果在自动化终端设备中安装此元件，能够提升设备的整体运行效率，还能够有效减少设备的维修成本，不断提升电力网自动化水准。

2.3操控的回路

在电力网的馈线自动化终端中，操控回路是非常重要的。回路的控制过程中，一般会有专门的人工操作开关，然后对规定的位置做出明显的标识。有助于工作人员正确找到开关的位置，使工作人员及时掌握回路控制状况。在安装自动化终端之后，可以实现高效率的监控。

2.4电源回路

在电力网自动化终端设备应用中，电源回路是提供直流电的元件。应用电源回路过程中，能够保障终端设备的多样化发展，使直流电源的配送更为及时、有效。如果在工作过程中，外部的电源中断，电源回路是能够迅速启动备用电源，可以有效恢复电路。在设计FTU线路过程中，会先行通过电压互感器自动化设备，然后得到电压的取样信号，有效为馈线终端设备提供电源，并且配有蓄电池，这种方式可以给予设备源源不断的高质量电源。

3配电自动化终端运行状态大数据在线评价

3.1数据集成

数据集成将不同来源的数据按照统一的规范及格式进行存储，实现异构数据源间的信息共享。当然，CIM/XML的转换效率存在一定问题，也可利用改进的CIM/E模式提高转换效率。本平台建立配电自动化精益化运维管控模块，实现终端在线评价，主要利用生产管理系统、能量管理系统、配电自动化系统、用电采集系统、营销业务应用系统、通信网管系统等多源数据，采用CIM/XML模型完成数据集成，实现不同系统间信息交互。平台以配电自动化终端为主体，应用配电自动化信息交换总线和企业服务总线，集成无线/光纤通信网管系统、配电自动化系统等配电自动化运维相关系统信息，采用基于短距离及定向数据传输技术的通信机制及安全控制策略，实现静态、动态、准动态数据的交互，从而实现配电自动化终端运行状态的在线分析与维护。

3.2数据存储

大数据的存储必须考虑两方面的问题，即数据格式及数据量级。存储数据量级取决于数据库管理系统所在磁盘阵列的硬盘量级，一般可达到TB级。当单次查询读写的数据较小时，关系型数据库能够以较快的速度完成任务，但当单次读写数据量级较大时，则运行时间较长。随着配电网大数据的不断增长，关系型数据库难以满足PB级海量数据的存储与访问要求，同时也无法存储音频、视频、图片等非结构化数据，因此可利用基于Hadoop的云计算平台解决大数据存储及大规模数据分析的问题。

3.3数据预处理

由于原始数据在记录、存储等过程中存在冗余或缺损的问题，必须在数据挖掘之前进行数据清理，即数据仓库技术（ETL）。从数据库中利用统一接口技术按一定规则抽取数据，也可抽取文件数据，并根据具体业务需求以及目标数据仓库系统模型的要求，将数据进行转换，去除数据噪声，修正缺损数据，通过系列拆分汇总，形成多维度、多粒度的分析型数据，最后利用数据加载工具或应用程序接口编程将处理后的数据加载到数据仓库中，以供后续数据挖掘。

3.4數据挖掘

根据不同业务需求，可利用不同机器学习算法进行数据挖掘。针对配电自动化终端状态评价，可利用关联规则算法找出与终端运行状态相关的状态指标，利用层次分析法对指标进行赋权，从而建立配电自动化终端状态评价体系。

3.5数据可视化

可视化技术是大数据分析的重要手段，主要利用图表、曲线、饼图等直观表现形式展现数据内涵及变化趋势，以供电网业务分析人员及时掌握电网动态。在电力系统中，也可将时间与空间相结合，通过实际地理背景图与时间序列数据相融合，直观展现电网潮流分布及运行情况。对于配电自动化终端在线评价，可利用JavaScript结合HTML5可视化技术进行网页开发，从而在Web端实现数据可视化。当然，一些商用的可视化工具也日趋成熟，如Tableau、QlikView等，能更为便捷地实现数据可视化。

结束语

为实现配电自动化终端运行状态在线评价，本文提出了一种基于大数据平台的状态评价方法，建立了配电自动化终端运行状态大数据在线评价平台框架，分别从数据集成、数据存储、数据预处理、数据挖掘、数据可视化角度介绍了大数据平台的处理流程，利用关联规则及层次分析法建立了配电自动化终端状态评价体系，并结合JavaScript及HTML5网页编程技术实现了基于Web端的终端在线评价。

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