基于大数据技术的变电站设备监控信息综合分析及智能决策系统

基于大数据技术的变电站设备监控信息综合分析及智能决策系统

刘鹏升王洋翟建张海强

（国网山东省电力公司淄博供电公司山东淄博255000）

摘要：随着我国经济的高速增长，信息化产业有了显著的发展和进步，正在向以新兴社会生产力为定位的第三阶段迈进，通过对电子信息产业领域的技术创新来带动产业快速发展。本文基于大数据技术和专家库决策技术构建了变电站设备监控信息综合分析及智能决策系统,辅助监控员进行电网实时监控事故告警信号分析及智能决策处置,对于保障电网的安全、优质、经济和稳定运行具有重要意义。

关键词：大数据技术；变电站；设备监控；信息综合分析；智能决策系统

一、目前存在的问题分析

（一）数据不规范、关联性弱

在调度自动化系统每天都会产生大量的告警信息，由于告警信息与电网模型、业务数据间难以关联，无法形成统一的模型，所以调度人员需要根据人工经验在各数据模块间判断电网运行情况，从而影响决策时间，失去处置故障的良机。因此，对调度、监控关联数据统一建模，打通数据链对电网运行状态的获取具有重要的意义。

（二）缺乏故障分析处理及辅助决策处理软件

目前电网调度故障分析及辅助决策的相关软件仅停留在多源信息的一体化展示，缺乏智能分析和决策推送的功能，依然需要依靠调度员的人工经验去应对和处理。针对上述问题，在电网调度三区，基于D5000系统和OMS系统，探索研究基于大数据技术的变电站监控信息综合分析及智能决策系统。本文研究大数据技术中的存储技术和数据处理技术，构建电力监控大数据。研究基于大数据平台的电网监控综合分析的业务模型，构建业务模型。最后基于业务，实现监控信息综合分析及智能决策应用系统。

(三)监控人员巡检工作不到位

目前，过大的巡检压力使监控人员疲于应对，易造成监控人员在对变电站进行巡检时，工作态度不够积极、认真，导致漏巡、误巡，从而忽略了本该可以发现的安全隐患，造成一定的损失。

二、关键技术研究

（一）数据类型分析

（1）结构化数据

结构化数据是用二维表结构实现数据存储，也称行数据。电网调度运行中的大部分数据都是基于这种存储方式。

（2）非结构化数据

非结构数据是用非二维逻辑表达方式来表现的数据，包括图像、视频、音频等等。

（二）存储技术

针对电网监控数据的特点，本文提出采用基于Hadoop平台的HBase数据库作为存储方案。

（三）数据挖掘算法

聚类分析算法，通过对数据进行特征提取，实现按照相似性将数据分组和分类。本文结合实际数据关联分析需要，对比后主要采用Apriori算法实现数据的聚类分析。Apriori算法是做关联规则用的，一种最有影响的挖掘布尔关联规则频繁项集的算法，该算法的性能和稳定性都满足本系统的技术与应用的要求。

三、系统架构

（一）数据源接入层

本系统主要接入来自OMS、D5000及输变电在线监测系统的基础管理数据、模型数据、运行数据及其他辅助数据，具有海量、多源、异构的特征，需采用大数据存储技术实现高效存储。

（二）大数据平台层

大数据平台层是在接入层完成数据接入、清洗与存储之后，响应应用层的数据请求，对数据的计算、分析，将结果返回给应用层。本层主要采用了大数据处理技术、准时消息推送技术、决策专家库构建技术、设备运行关联分析技术等核心技术，支撑应用层的各类需求。

（三）应用层

应用层是根据实际业务需要，应用当前主流互联网可视化技术实现前端展示与使用。主要功能包括：数据整合、信号分析、人机界面及决策推送，满足了监控员的日常使用。

四、系统建设过程

（一）构建分布式协同监控大数据中心

基于OMS建立分布式协同监控大数据中心，实现监控大数据采集与存储，包括结构化与非结构化数据，研究在大数据环境下多源异构数据的转换、清洗和统一数据模型建立方法，实现基于大数据中心提供对外数据服务，包括数据检索，可视化分析展示，数据接入等。应用Hadoop技术构建分布式设备监控大数据中心，在分布式协同数据中心的基础上建立大数据分析系统，对告警信号、运行信息、模型数据统一建模，并能以数据库形式保存。

（二）基于大数据技术构建智能决策专家库

（1）专家库规则定义

建立监控智能辅助决策专家库，把监控员分析信号的经验变成专家库规则。定义事故跳闸规则，越限阀值规则，告警规则，保护开关动作等，进而满足专家库分析判断告警信号是否为事故告警。

（2）异常报警信息及其原因分析

根据故障设备－保护－开关间的因果逻辑分析，将下述信息作为异常的报警信息列出来，需要值班员再检查确认：不能确定具体原因的动作保护或开关信息可能漏报的保护或开关信息列出重大的潮流电压变化情况，及潮流、电压越限情况，作为事故处理的参考。

（3）决策诊断结果推送

基于设备监控应用管理数据，包括设备缺陷，缺陷处置流程等，监控数据通过与决策专家库关联匹配，对调度管理流程提供设备类数据支持，在流程中自动推送及查询设备监控信息，实现设备状态的同步感知功能。发现设备缺陷自动发起监控设备处置流程，通过设备调度命名与调度管理监控设备缺陷处置流程关联，对设备相关流程管理提供设备状态支撑。如设备检修计划管理，在设备检修计划流程会签时，如该设备存在尚未处置完成的缺陷，则给出设备缺陷提示，并给检修系统推送该设备缺陷状态标识，同时支持判断设备是否有遥控实传标志，设备缺陷处理结束后对返回的处理结果存储。

（四）技术人员的支持

不管是何种系统都需要或多或少的人工操作，才能将其重要功能发挥出来。所以，远程方式对变电站监控系统的维护也需要相应的技术人员来操纵才能提高维护的质量。因此，我们需要培养这方面的技术人才，对工作人员做定期的培训等，让他们能够很好地控制远程方式维护的流程、维护的结果、维护的状况等，只有工作人员有了足够的技术支持，能够熟练地进行操作，才能达到对变电站监控系统的维护目标。

五、结论

综上所述，设备监控信号大数据分析及智能决策系统，对事故信号进行关联分析，记录当前事故信号相关的遥测、遥信、遥控、全网潮流等一个切面数据，并对事故发生之前的电网运行情况记录，便于对当前的事故告警确认和提前预知。

参考文献：

[1]林英,李占彬.变电站设备的故障处理技术及监控方式[J].电子技术与软件工程,2018(08):236.

[2]刘景祥.基于无人值守变电站设备远程监控的低能耗智能控制研究[J].数字技术与应用,2017(12):12-13+16.