智能电网监控运行大数据分析系统总体设计

电网监控数据具有多源、高维、先验、异构的特点,传统依靠人工经验的电网监控运行分析技术已无法满足大电网集中调控、一体化运行的发展要求,需要实现电网监控运行全过程信息的高效汇集和智能挖掘分析,以提高监控人员对电网实时运行状态的主动感知能力。文中通过分析现有业务系统在数据规范和分析手段等方面的局限性,阐明了建设智能电网监控运行大数据分析系统的必要性,提出了以监控业务需求为引领的"数据到模型,模型到应用"的技术路线,设计了涵盖数据接入至业务应用自下而上的整体架构,构建了统计分析中心、趋势预警中心、智能搜索中心及可视化展示中心的功能体系,取得了规范化数据接入、全过程数据处理及大数据因果分析建模等关键技术的突破,形成了事前异常趋势预警,事中快速处置和事后闭环分析的管理模式。根据示范工程的建设和试点运行情况,介绍监控运行大数据分析系统在数据规范处理、业务分析建模和监控业务管理方面的应用成效及未来应用展望。     

基于监控大数据的设备监控业务评价指标体系的设计与实现

随着智能变电站的逐步覆盖,以及智能电网监控运行大数据分析系统数据接入范围的扩大,监控大数据系统具备海量数据的基本特征。文章设计的基于监控大数据系统的调控机构设备监控业务评价指标体系,主要包括数据管理、业务指标计算、GIS展示等功能,其中业务指标计算是以全网设备运行数据为基础,业务指标的计算具备数据规模大、计算复杂的特点。为了解决海量数据的统计效率,系统采用去中心化的建设思路,设计采用分级复用、面向服务和内存计算策略的多级指标计算框架,实现各类监控业务指标的高效统计,能够满足系统快速响应的非功能性需求,同时结合面向服务的分布式架构设计,实现不同系统之间的数据贯通,提升设备监控的业务协同能力,系统具备良好的扩展性。     

智能电网监控运行大数据分析系统统一建模方法研究

随着电网监控运行一体化运行趋势愈发明显,大数据技术应用的不断成熟、普及,为具有多源、高维、异构等特征的电网监控大数据的分析与应用提供了解决方案。本文提出了面向智能电网监控运行大数据分析系统的统一建模方法,分析了监控大数据的数据源、数据范围及现状与存在问题,指出了数据建模所需解决的问题与思路,采用元数据思想构建了公共模型,基于业务需要构建了应用模型,对于数据接入与存储管理方面,定义了元数据模型,其目的是在接入、汇总监控业务相关数据源的基础上,构建以设备为中心的监控数据关联模型,实现数据对象统一建模,为实现多源数据高效、规范接入提供了模型支撑,同时定义了符合该建模思路的元模型,元模型约束了建模行为,保证建立的模型遵行领域约束,为上层智能监控大数据分析应用奠定了基础。     

智能电网监控运行大数据应用模型构建方法

由于电网数据具有多源、高维、先验、异构的特点,并且蕴含大量因果关系,如何从电网历史大数据中挖掘出不同应用场景的因果关系,从而构建监控运行业务应用是电网监控专业实际生产及管理的热点问题。文中根据电网大数据的因果关系特征,提出了一种新颖的基于因果关联分析和概率图模型建模的智能挖掘算法框架。结合相关性分析和格兰杰因果分析方法,该框架能够从海量多源多维生数据中提炼出因果关系变量集,进而生成监控大数据因果概率图模型。基于上述理论,提出一种两阶段的电网监控运行大数据应用模型的工程构建方法,第1阶段采用大数据分析方法从海量多源多维生数据中挖掘出存在强因果关系的变量集合,第2阶段通过人工经验与算法推荐的因果概率图模型相结合,构造出监控业务模型。基于上述模型构建的智能电网监控运行大数据分析系统,已在多个省级调控中心上线运行,其运行结果验证了所提方法的有效性。     

智能电网大数据的特点、应用场景与分析平台

为了使现代电网更加智能,在电网中广泛安装了多种数据采集装置与信息管理系统,例如智能电表、远程测控终端和同步测量装置,配电管理系统、能量管理系统、用户管理系统和电厂管理系统等。这些装置和系统产生了大量数据,构成了智能电网大数据的主要来源。研究先进的数据分析技术以使这些数据能够为电网的运行控制提供科学的决策,改善电网运行的灵活性、安全性、可靠性和有效性,已经成为智能电网发展的迫切需求。首先分析了智能电网大数据产生的原因和数据分析的重要性,讨论了大数据技术的发展趋势,然后重点分析了智能电网大数据的来源和类型,进而总结出智能电网大数据的特点,分析了智能电网大数据的应用场景,介绍了正在研发的智能电网大数据分析系统的分析平台以及主要功能。     

基于多源数据集成的电网规划综合数据平台

针对规划系统的各环节间数据难以有效共享等不足,以及规划业务系统与其他各专业系统的数据集成缺乏统一规划和设计等问题,通过有效集成PMS、GIS、EMS、智能配网监控、用电信息采集等多个业务系统,采用数据仓库(ETL)、K-means聚簇算法等大数据技术手段,实现了结构化、非结构化、海量历史/准实时、电网空间数据等信息的高效接入以及电网设备、运行水平、图形管理、规划方案等数据的深度融合,形成了集数据融合、存储、计算、建模、挖掘、分析及智能感知于一体的电网规划综合数据平台,首次实现了省域电网发展专业数据资产的集中管理与高度共享。山东省、市、县三级电网的全面推广应用表明了所提平台的有效性和工程效益。     

电网实时数据服务平台通信网络架构

从数据传输的低时延、可靠性、安全性以及实时数据服务平台的稳定性、可维护性等多方面,分析研究适用于电网实时数据服务平台的传输协议和网络结构,提出一种基于电网实时数据的通信网络架构。该架构可以较好的满足电网实时数据服务平台的业务需求。     

电力设备监测数据的流式计算与动态可视化展示

电力设备监测数据的实时分析和可视化展示是智能电网建设的重要内容。以Hadoop为代表的传统数据处理模型不能满足业务时延要求。提出基于阿里云流计算(Stream Compute)的电力设备监测数据流式计算与动态可视化展示方法,并应用Stream Compute的上下游服务搭建了用于电力设备监测数据的时频分析和可视化展示的应用系统。试验测试表明,所搭建的系统整体的处理延迟被控制在s级,能够满足电力设备在线监测及实时数据展示的性能要求。     

实时数据库系统研发及其在智能电网中的应用

随着智能电网的发展,电网生产实时数据呈现出数据量大、实时性强等特点。为满足智能电网对海量实时数据处理需求,基于多线程实时处理技术,研发了一种实时数据库管理系统。文章介绍了该系统特点及系统结构,及其在用电信息采集、智能园区、能效管理平台、变电站热点监控等智能电网领域中的应用情况。该系统很好地实现了智能电网海量实时数据的采集、处理、分析、存储及展示,满足智能电网海量实时数据采集频率高、数据量大的应用需求。     

电网调度智能监控与事故处理辅助决策系统的研究与实施

随着电网规模的扩大,互联电网运行方式和电网稳定状况复杂多变,现有的电网EMS系统和离线分析计算决策方法,已难以满足现代电网的运行需求,迫切需要建立面向调度员的电网运行智能监控与控制一体化的决策系统,为电网调度运行人员应对电网复杂多变的运行方式和电网严重突发事件提供决策支持.针对调度运行中实际存在的问题,首先提出了安徽电网调度智能监控与辅助决策系统的研究背景及设计目标, 并详细介绍了该系统的总体结构,最后,详细分析了本系统研究及开发中的关键技术的实现,该系统已经在安徽省调进入了实施阶段.     

地区电网在线安全稳定预警与辅助决策系统

通过对目前电网在线动态安全分析领域的研制背景分析,提出了地区电网安全稳定实时预警系统的可行性,详细介绍了系统的主要功能、关键技术和性能指标。地区电网安全稳定实时预警系统从SCADA/EMS实时获取在线数据,利用分布式并行计算平台快速找出各类安全隐患,给出综合智能告警信息,展示给调度员,可方便地实现地区电网与省级电网不同调度控制中心的信息集成。通过在洛阳电网的研发和实施验证了该系统不仅可以大幅度提高本地区电网的实时安全预警能力,还能够及时发现本地电网模型和数据中的错误与异常信息,自动报警并给出详细信息,大大提高了系统模型的准确性,是未来地区电网调度运行必不可少的工具。     

提高电网监控效率方法探讨

随着青岛电网规模的不断扩大,电网的实时信息成几何倍数增加,如何有效的对电网进行全方位监控成为亟待解决的课题。为满足电网安全稳定运行的需要,提出了提高电网监控效率的方法。针对青岛电网的特点和电网监控工作的需要,对能量管理系统(EMS)做了相应改进,将自动化系统中的实时信息进行分类分层处理,且在此基础上做进一步的信息整合,缩短了电网监控的日常巡视时间,保证了电网安全稳定运行,在实践中取得很好成效。     

面向多应用的通用数据采集技术方案

随着电力系统的快速发展,智能电网调度控制系统在多应用部署、海量实时数据处理、安全控制操作、快速信息同步等方面对数据采集提出了更高要求。文中提出了一种面向多应用的通用数据采集技术方案。该方案通过动态加载规约处理、基于CIM/E文件的数据采集运行维护、标签加密认证、多机冗余负载均衡、基于DL/T 476和S语言的远程浏览等技术,有效解决了多应用下数据重复采集、程序重复开发、维护复杂的问题,提高了数据采集处理能力,增强了控制操作的安全性,简化了数据采集维护流程,并实现了系统间实时画面的浏览功能。目前该方案已经成功运用于智能电网调度控制系统。     

湖南电网云上综合智能告警功能实现与分析

为进一步提升电网运行供电可靠性、电网故障处置能力,实时掌握全网主设备跳闸情况需求不断提升。湖南省网调控云汇集了全电压等级主设备模型,为实现全网主设备综合智能告警分析提供了良好的实施平台。本文介绍调控云平台基本架构设计,论述了基于调控云平台的综合智能告警功能实现方案及策略,分析了实施过程中影响告警正确率的相关问题及解决措施,实际运行验证了所提方案的有效性。     

数据挖掘在电能质量监测数据分析中的应用

电能质量监测网产生的电能质量数据具有数据量大、数据异构严重以及价值密度低等特点,从数据中发现有价值信息是电能质量数据处理分析面临的主要问题之一。提出了一种基于数据挖掘技术的电能质量监测数据处理分析体系,包括数据清理、数据集成、聚类分析和相关性分析等技术。将所提体系应用于某城市电网电能质量监测网数据处理分析中,获得了有意义的电能质量指标变化规律,能为电网规划、调度和运行提供有价值的参考。     

基于电力调度数据网双平面的主站控制多机多链路采集方案

为提升电网调度自动化系统数据采集的稳定性,结合国家电网公司调度数据网双平面(SGDnet)建设模式,遵循智能电网调度技术支持系统数据采集与交换标准,提出基于电网调度数据网双平面的主站控制中心系统多机多链路的采集方法。该方法采用了多通道负载均衡、多级并列运行、多链路热备冗余、多源数据处理等技术,提高了数据采集的稳定性和可靠性,同时结合主站控制中心系统节点管理等技术解决了因单点故障导致数据不刷新等问题,保障了调度生产需要。通过此方法所研究的数据采集系统已在多个调度中心投入现场运行。     

面向快速响应的电网在线分析系统架构

针对当前电网调控系统运行对在线分析提出更高时效性的需求,将流式数据处理、 分布式实时数据库、内存数据网格等技术进行综合研究,提出了一种优化在线分析速率的系统架构,并基于该架构建立了一套面向快速响应的电网在线分析系统。通过该系统可有效缩短在线分析从数据采集到完成分析的整体时间,从而能够快速跟踪电网运行方式变化。     

HBase在智能电网异构数据同步中的应用

未来的智能电网在运行中将会产生海量的多态、异构数据,对这些数据的可靠获取、实时分析、同步及处理会给电网信息系统带来前所未有的压力。因此,把电网大数据迁移到云端—数据中心,来实现异构数据的精准、实时同步则显得尤为必要。以解决未来智能电网大数据处理问题为出发点,通过对电网数据中心相关功能需求进行细致分析,对比传统的关系型数据库建模基础,提出了基于Hbase架构的智能电网数据中心的解决方案。最后通过对比MySQL性能进行模拟测试,得出所提出的设计方案能够很好地适用于未来智能电网数据中心的构建以及异构数据的同步,达到电网大数据的实时共享、监测及准确分析、处理的目的,在未来智能电网信息管理系统中具有广阔的应用前景。     

电网调控实时数据平台体系架构及关键技术研究与应用

一体化运行的互联大电网对现有调度自动化系统实时数据的全局性和实时性等提出了新的挑战,文中提出了电网调控实时数据平台体系架构和建设目标原则。在此基础上,研究了电网模型在线同步、分布式数据汇集与处理、大规模并行状态估计、实时数据统一服务等关键技术,实现了基于模型自动同步免维护下的全网实时数据单点采集、全网共享。研发的电网调控实时数据平台在国分调控中心试点建设,应用结果表明,所提技术方案提高了实时数据汇集的全局性、实时性和运维效率,能够为电网分析决策应用提供全面、实时、准确的全网实时数据和状态估计数据断面。