电网规划用电网运行数据自动收集系统设计与实现

李友平 何 飓 胡成恩 孙文兵 储国良

（国网安徽省电力有限公司安庆供电公司，安徽 安庆246003）

1 背景

随着“互联网+”和全球能源互联网战略的发展与应用，近些年来，海量的数据成为生活中最为普通却又极为昂贵的财富。电力生产中产生的数据信息涉及到发电、输电、变电、配电、用电、调度各环节，是跨单位、跨专业、跨业务数据分析与挖掘，以及数据可视化的大数据表现。数据也从结构化数据分析向多类型数据分析的转变、从抽样数据分析向全量数据分析的转变、从小批量数据分析向海量数据分析的转变、从单一业务数据分析向跨业务数据分析的转变从准实时数据分析向实时数据分析的转变促使公司积极通过改进海量数据同步技术，提升集中服务组件的数据传输承载能力，支持未来实时性更高、单次数据传输量更大、数据类型更丰富的数据集成需求。

2 安全设计

GB/T 22239-2008《信息安全技术信息系统安全等级保护基本要求》将信息系统安全等级由低到高划分为五级，该应用部署在公司内网中，按要求该项目属于二级。具体要求为：应能够防护系统免受来自外部小型组织的、拥有少量资源的威胁源发起的恶意攻击、一般的自然灾难、以及其他相当危害程度的威胁所造成的重要资源损害，能够发现重要的安全漏洞和安全事件，在系统遭到损害后，能够在一段时间内恢复部分功能。

根据国家电网公司“分区分域、安全接入、动态感知、全面防护”的安全策略，需要对该项目的物理安全、边界安全、应用安全、数据安全、主机安全、网络安全及终端安全进行安全防护设计。

同时对于整个系统，需要完整的权限控制，防止某些人恶意攻击系统，修改原始记录，同时对于数据库中的数据需要定时备份，防止系统数据丢失。此外，系统要求用户在登陆时需要（转下页）身份验证。

3 系统总体设计

3.1 系统架构方案

3.1.1 技术架构。主要从电能质量等外部系统获取数据，特别是从应用营配贯通工程的电能质量监测系统中获取准确度较高的台帐数据、运行数据。并定期从调度获取调度工作Excel 文档。引入包括用户用电信息采集系统、地区调度SCADA 系统在内的实时数据。

图1

（1）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。（2）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、转换后的配网设备台帐数据；系统自动生成或编辑后的全网模型和拓扑图数据；在对供电可靠性进行分析时各类评估指标的计算规则；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通过采样的方式，获取配网运行状态曲线数据，用于业务应用功能。（3）服务层。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；融合模型、拓扑、数据的模型拓扑融合服务；进行拓扑服务使用的拓扑分析引擎。数据管理服务：除了日常数据管理服务外，还将构建实时数据分析服务，对引入的实时数据进行分析，提取配网运行状态曲线数据，以备拓扑分析时使用。（4）业务应用层。数据维护：提供系统采集、导入的数据进一步维护的功能，具体包括模型维护、拓扑增补、馈线分段补充、条图编辑调整、垃圾数据检查清理、误报数据删除等功能。指标在线计算：提供规程规定的主要指标和参考指标在线周期性计算，按年、季度、月进行计算，并按照量化因子按周进行供电可靠性指标进行预算、预估。可视化展示指标：利用数据可视化技术，对计算出来的指标以图表、区域图的方式进行直观展示，并结合区域化分片进行展示。

3.1.2 物理架构。在调度数据网安全III 区部署数据采集工作站，用于采集SCADA台账和遥测以及电量数据。

图2 平台物理部署架构图

系统部署在电力网络三区。用户通过电力内网访问本系统，对整个地区的电网运行负载状态进行实时监测和业务处理。

3.2 系统功能设计

3.2.1 数据处理程序。（1）部署采集程序从SCADA系统中采集厂站设备、间隔设备、设备负荷等数据等，同时采集电能量系统中的电量数据、计量数据。（2）采集到的数据通过质量校验和降噪、数据清洗、数据格式转换多个环节，然后根据标准的电力CIM模型进行数据存储。

3.2.2 设备台帐模块。将从SCADA数据库中收集到的基准设备台账数据进行集中管理，以列表的方式进行展示。支持按照业务需要对台账数据进行区域划分、手动修改台账信息、人工屏蔽部分冗余信息及测试台账信息。并且自动更新设备异动信息，支持定时自动更新和手动快速更新的功能。

3.2.3 运行数据管理。对采集到的变电站负荷数据以及电能量数据集中展示，按照多层级的树形菜单进行划分，划分的层级为：区域、电压等级、变电站、间隔设备，默认展示本月各个间隔间隔的负荷信息，其中展示的负荷信息可以按照时间周期、负荷类型（有功、无功、电压、电流）条件进行筛选。

3.2.4 运行数据分析。根据采集到的变电站间隔设备负荷、电能量数据绘制曲线图，支持按照变电站、间隔名称、负荷类型、时间周期进行数据检索。

3.2.5 运行异常预警。对各个间隔设备的额定值进行设定，部分额定值可以从台账数据中自动获取，例如主变容量，其他的进行手工设定，对间隔设备的负荷数据进行拦截处理，对于超过间隔设备额定值的数据进行标注并消息提醒。告知用户具体的预警消息信息，包括间隔设备所属变电站、当前负荷值、发生时间。

3.2.6 数据中心概览。结合采集到的台账、负荷、电能量数据，对数据进行统计，并采用多样式的图表进行直观展示，同时支持点击图表上的元素展示详情具体展示的维度为：（1）地区电网220 千伏、110 千伏、35 千伏全市、市区、七县月度、年度网供负荷。（2）地区电网220 千伏、110 千伏、35 千伏各变电站月度、年度最大负荷（有功及电流）、负载率及时刻。（3）地区电网220 千伏、110 千伏、35 千伏变电站主变各侧月度、年度最大负荷（有功及电流）、负载率及时刻。（4）地区电网220 千伏、110 千伏、35 千伏、10 千伏线路月度、年度最大负荷（有功及电流）、负载率及时刻。（5）地区电网最大负荷时刻及本地区（市区及七县）最大负荷时刻220 千伏、110 千伏、35 千伏变电站主变各侧负荷（有功及电流）、负载率。（6）地区电网最大负荷时刻及本地区（市区及七县）最大负荷时刻220 千伏、110 千伏、35千伏、10 千伏线路负荷（有功及电流）、负载率。（7）按自定义时间、设备调取相关数据并统计分析重过载。（8）地区电网220 千伏、110千伏、35 千伏变电站各主变月度、年度电量。（9）地区电网220 千伏、110 千伏、35 千伏、10 千伏各线路月度、年度电量。

所有的图形展示数据信息，支持按照Excel、Word、PDF 等格式进行内容导出。

4 结论

基于电网规划用电网运行数据自动收集系统的开发，借助计算机对海量数据的高效处理，可以快速准确得获取各个维度的负荷信息，避免了以往获取数据时繁琐、低效、易出错的问题，同时支持一键导出，提高了工作效率的同时，也为后期应对海量数据处理、数据挖掘技术打下了坚实的基础。