基于“多源數(shù)據(jù)”處理的EMS實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)優(yōu)選技術(shù)及其實(shí)現(xiàn)
| 引言 隨著電網(wǎng)規(guī)模的擴(kuò)大、網(wǎng)間互聯(lián)的增多、電網(wǎng)接線的日益復(fù)雜以及用戶對(duì)供電可靠性要求的提高，大電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行的支柱——能量管理系統(tǒng)（EMS）已成為實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的保證。特別說(shuō)電網(wǎng)按電力時(shí)常規(guī)則運(yùn)營(yíng)后，數(shù)據(jù)信息的準(zhǔn)確性關(guān)系到EMS的可信度，并對(duì)調(diào)度生產(chǎn)有著至關(guān)重要的作用[1]。由于一個(gè)大型電網(wǎng)的EMS所需采集的信息數(shù)逾萬(wàn)，各種原因造成的數(shù)據(jù)信息不準(zhǔn)確是不可能避免的，而且壞數(shù)據(jù)較多時(shí)狀態(tài)估計(jì)也不能有效地解決數(shù)據(jù)信息準(zhǔn)確性問(wèn)題。EMS的數(shù)據(jù)信息準(zhǔn)確性，必須首先依靠原始數(shù)據(jù)質(zhì)量的改善，設(shè)法使實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)質(zhì)量盡可能良好。 “多源數(shù)據(jù)”的概念是國(guó)家電力公司自動(dòng)化研究院在總結(jié)北京供電網(wǎng)EMS工程實(shí)踐基礎(chǔ)上提出的[2]。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在電力系統(tǒng)中的廣泛應(yīng)用，調(diào)度中心獲取實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的渠道越來(lái)越多，使得同一個(gè)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)點(diǎn)的信息可以從不同渠道、多個(gè)來(lái)源得到，即稱為“多源數(shù)據(jù)”。由于遠(yuǎn)方數(shù)據(jù)采集設(shè)備故障或網(wǎng)絡(luò)通道故障、網(wǎng)絡(luò)通道干擾、基礎(chǔ)翕動(dòng)化設(shè)備例如變送器老化，或者由于電流互感器及電壓互感變比更改不及時(shí)等，確實(shí)影響實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的質(zhì)量，因此有必要對(duì)“多源數(shù)據(jù)進(jìn)行可靠性判斷和優(yōu)選。通常，運(yùn)行人員只能通過(guò)畫面或數(shù)據(jù)的整體切換，人員進(jìn)行數(shù)據(jù)比較，不僅操作煩瑣、不直觀，而且缺乏對(duì)這些數(shù)據(jù)的組織、篩選、利用率低。因此，對(duì)”多源數(shù)據(jù)“的分析判斷和自動(dòng)選取，使EMS中實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的信息盡可能準(zhǔn)確、可信，是必須解決的問(wèn)題。 “多源數(shù)據(jù)”優(yōu)選問(wèn)題提出以后，已為國(guó)內(nèi)EMS用戶所接受而成為新建EMS中的共同要求。我們通過(guò)廣東省調(diào)EMS工程的實(shí)施，使這一問(wèn)題得到較好的解決。 1 “多源數(shù)據(jù)”的描述 在當(dāng)前大型電網(wǎng)調(diào)度中心（尤其是網(wǎng)、省調(diào)度中心）的EMS中，同一個(gè)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的主要來(lái)源可以歸納為：直接從廠站端RTU采集的信息；由集控站轉(zhuǎn)發(fā)的信息；從多級(jí)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)結(jié)的各級(jí)調(diào)度部門EMS或其他計(jì)算機(jī)系統(tǒng)轉(zhuǎn)發(fā)的信息；計(jì)算得到的數(shù)據(jù)；線路對(duì)側(cè)數(shù)據(jù)；狀態(tài)估計(jì)數(shù)據(jù)；人工缺省數(shù)據(jù)以及其他方式得到的數(shù)據(jù)。 在廣東省EMS中，對(duì)原來(lái)的數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)容進(jìn)行了擴(kuò)充，實(shí)現(xiàn)了對(duì)同一個(gè)實(shí)時(shí)采樣點(diǎn)多項(xiàng)來(lái)源的數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，并增加了對(duì)每個(gè)“多源數(shù)據(jù)”的描述，包含來(lái)源名稱、數(shù)值、采集時(shí)刻、可信度、優(yōu)先級(jí)、控制碼等，按其可信度、優(yōu)先級(jí)和控制碼及有關(guān)規(guī)則，選出供運(yùn)行人員使用的唯一數(shù)值。存放在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中。這唯一的可用數(shù)據(jù)稱為“優(yōu)選數(shù)據(jù)”。 1、1 可信度 每個(gè)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的每項(xiàng)來(lái)源數(shù)據(jù)均設(shè)可信度作為質(zhì)量標(biāo)志，代表當(dāng)前數(shù)據(jù)的可用狀況。可信度的判斷依據(jù)由以下4個(gè)方面（或其中部分）的邏輯值進(jìn)行“與”計(jì)算得到（可信或不可信）： a、來(lái)源是否正常：表示這項(xiàng)數(shù)據(jù)的采集通道運(yùn)行狀況。 b、是否更新：可以設(shè)置每條遠(yuǎn)動(dòng)通道、每條網(wǎng)絡(luò)鏈路的采集有效時(shí)間，設(shè)置狀態(tài)估計(jì)的有效時(shí)間，以避免選擇到過(guò)時(shí)的數(shù)據(jù)。 c、是否合理：運(yùn)用數(shù)據(jù)采集中的一些濾波和初檢法則，以去除一些不合理的數(shù)據(jù)。 d．是否是壞數(shù)據(jù)：由狀態(tài)估計(jì)進(jìn)行判斷置位。 在實(shí)際工程中，有些不良數(shù)據(jù)或不準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，例如原級(jí)變送器的較大誤差、A／D變換器零點(diǎn)的較大漂移，或者系數(shù)設(shè)置錯(cuò)誤等，是無(wú)法用一般的合理性檢驗(yàn)等手段來(lái)判定的，因?yàn)檫@些壞數(shù)據(jù)都在合理性檢驗(yàn)的范圍之內(nèi)。在廣東省EMS中，采用了狀態(tài)估計(jì)結(jié)果，介入“多源數(shù)據(jù)”可信度判斷的實(shí)時(shí)控制，解決了壞數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)篩選的難題。 每次狀態(tài)估計(jì)計(jì)算收斂之后，向EMS傳送狀態(tài)估計(jì)的計(jì)算結(jié)果。根據(jù)這個(gè)結(jié)果，對(duì)各個(gè)數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測(cè)，如果連續(xù)N次(N可以人工設(shè)置)超過(guò)所設(shè)置的壞數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)r／(r／可以人工設(shè)置)，則認(rèn)為該數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)為壞數(shù)據(jù)；反之，如果連續(xù)M次(M可以人工設(shè)置)恢復(fù)到所設(shè)置的壞數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)V的范圍之內(nèi)，則認(rèn)為該數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)為好數(shù)據(jù)。 為了提高判斷的正確性，可以通過(guò)多項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)的人工設(shè)置進(jìn)行控制。這些技術(shù)指標(biāo)包括：好壞數(shù)據(jù)判斷的基準(zhǔn)比例V；連續(xù)為壞數(shù)據(jù)的次數(shù)N；連續(xù)為好數(shù)據(jù)的次數(shù)M。通過(guò)控制這些技術(shù)指標(biāo)，首先進(jìn)行較大誤差數(shù)據(jù)的判斷，然后再逐漸縮小誤差標(biāo)準(zhǔn)，使不準(zhǔn)確數(shù)據(jù)的比例逐步降低。 當(dāng)狀態(tài)估計(jì)軟件發(fā)生不收斂的情況時(shí)，數(shù)據(jù)可信度的判斷不采用“是否為壞數(shù)據(jù)”的邏輯值，只有狀態(tài)估計(jì)軟件收斂時(shí)才恢復(fù)。 1．2 優(yōu)先級(jí) 由于各項(xiàng)數(shù)據(jù)來(lái)源復(fù)雜，質(zhì)量也各異，因此對(duì)其設(shè)置了優(yōu)先級(jí)。根據(jù)EMS的實(shí)際情況，優(yōu)先級(jí)由人工自行定義，例如在廣東省EMS中，RTU數(shù)據(jù)優(yōu)先級(jí)最高，地區(qū)EMS轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)優(yōu)先級(jí)次之，狀態(tài)估計(jì)數(shù)據(jù)優(yōu)先級(jí)最低。系統(tǒng)首先對(duì)優(yōu)先級(jí)高的數(shù)據(jù)進(jìn)行選擇，若為可信，即被選為“優(yōu)選數(shù)據(jù)”；否則，再選擇優(yōu)先級(jí)次之的數(shù)據(jù)。 1．3 控制碼 為了在EMS實(shí)時(shí)運(yùn)行時(shí)提高用戶的控制能力，對(duì)每項(xiàng)數(shù)據(jù)均設(shè)計(jì)有“不投入使用”和“強(qiáng)制選中”兩種控制碼，用戶可以進(jìn)行在線人工設(shè)置，從而臨時(shí)改變選擇的結(jié)果。 當(dāng)在線運(yùn)行時(shí)，如果用戶想臨時(shí)屏蔽某項(xiàng)數(shù)據(jù)，可以將該項(xiàng)數(shù)據(jù)的控制碼設(shè)置為“不投入使用”，則此數(shù)據(jù)將不會(huì)被選中。 當(dāng)用戶想臨時(shí)指定使用某項(xiàng)數(shù)據(jù)，而非按規(guī)則選定的結(jié)果時(shí)，可將該項(xiàng)數(shù)據(jù)的控制碼設(shè)置為“強(qiáng)制選中”。 2 “多源數(shù)據(jù)”的選擇 根據(jù)上述各項(xiàng)數(shù)據(jù)優(yōu)先級(jí)、可信度標(biāo)志和控制碼，選擇得到最終的“優(yōu)選數(shù)據(jù)”。在人機(jī)界面上，可用各種顏色顯示該“優(yōu)選數(shù)據(jù)”的各項(xiàng)數(shù)據(jù)來(lái)源情況，使運(yùn)行人員一目了然。 具體選擇方法如下：首先，檢查數(shù)據(jù)的控制碼，如果有“強(qiáng)制選中”，則不管該項(xiàng)數(shù)據(jù)是否可信，都強(qiáng)制作為“優(yōu)選數(shù)據(jù)”；如果沒(méi)有，則按照優(yōu)先級(jí)從高到低的順序，依次檢查各項(xiàng)數(shù)據(jù)的可信度標(biāo)志，并選擇優(yōu)先級(jí)最高的“可信”的數(shù)據(jù)作為“優(yōu)選數(shù)據(jù)”。 在采用上述方法后，將來(lái)源正常的、不斷更新的、在合理范圍內(nèi)的可信數(shù)據(jù)存放在統(tǒng)一的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中。對(duì)“多源數(shù)據(jù)”的各項(xiàng)數(shù)據(jù)由狀態(tài)估計(jì)判斷若干次均為壞數(shù)據(jù)時(shí)，則選擇狀態(tài)估計(jì)后的結(jié)果。當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)條件改善、該壞數(shù)據(jù)消失、經(jīng)狀態(tài)估計(jì)若干次判斷正常后，則恢復(fù)由上述規(guī)則來(lái)判斷和選擇。用這種方式構(gòu)成的統(tǒng)一的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，既保證了數(shù)據(jù)的可信度，又保證了數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性，并且對(duì)提高狀態(tài)估計(jì)的質(zhì)量也有很大幫助。 3 對(duì)EMS的要求 由于狀態(tài)估計(jì)結(jié)果在“多源數(shù)據(jù)”選擇中具有重要作用，因此對(duì)狀態(tài)估計(jì)軟件有較高的要求： a．狀態(tài)估計(jì)軟件必須實(shí)時(shí)、周期運(yùn)行，并且運(yùn)行周期不能太長(zhǎng)，一般應(yīng)不大于15 s；遙測(cè)質(zhì)量合格率應(yīng)達(dá)到80％以上。 b．狀態(tài)估計(jì)軟件的運(yùn)行環(huán)境要求可靠性高，狀態(tài)估計(jì)軟件應(yīng)當(dāng)具備服務(wù)器運(yùn)行機(jī)制，實(shí)現(xiàn)雙機(jī)互為備份，保證狀態(tài)估計(jì)軟件連續(xù)不間斷運(yùn)行。 c．狀態(tài)估計(jì)軟件的運(yùn)行收斂性要高，應(yīng)達(dá)到95％以上。狀態(tài)估計(jì)軟件的收斂結(jié)果要符合所計(jì)算電網(wǎng)的實(shí)際潮流。 小當(dāng)EMS最終選擇了狀態(tài)估計(jì)數(shù)據(jù)時(shí)，狀態(tài)估計(jì)軟件自動(dòng)在計(jì)算中屏蔽這些數(shù)據(jù)，避免由于自身結(jié)果重復(fù)代人計(jì)算過(guò)程而引起狀態(tài)估計(jì)軟件計(jì)算結(jié)果出現(xiàn)偏差。 同時(shí)，為了提高狀態(tài)估計(jì)結(jié)果的可靠性，運(yùn)行維護(hù)人員要對(duì)影響電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的開(kāi)關(guān)、刀閘等狀態(tài)信息做好維護(hù)工作，以避免由于電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)不正確而影響狀態(tài)估計(jì)程序發(fā)生較大的誤差，從而影響對(duì)“多源數(shù)據(jù)”可信度的正確判斷。 4 結(jié)語(yǔ) 廣東省電網(wǎng)是全國(guó)******的省級(jí)電網(wǎng)，2002年全省******負(fù)荷已超過(guò)27GW，由省調(diào)直接調(diào)度的******負(fù)荷將接近20GW。廣東省調(diào)EMS是國(guó)內(nèi)省以上 電網(wǎng)中規(guī)模******的，設(shè)計(jì)規(guī)模為可接人256臺(tái)以上RTU。目前省調(diào)EMS直接通信的RTU數(shù)已接近170臺(tái)，遙測(cè)量14 000個(gè)，遙信量13 500個(gè)，而且還 在不斷增加；到目前為止，所有21個(gè)供電分公司的地區(qū)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)與廣東省電力調(diào)度中心自動(dòng)化系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)，使所有的信息點(diǎn)都具備了多數(shù)據(jù)源。 “多源數(shù)據(jù)”的判斷和優(yōu)選技術(shù)在廣東省調(diào)EMS中已經(jīng)完整地實(shí)現(xiàn)。通過(guò)兩年多時(shí)間的運(yùn)行實(shí)踐，較好地解決了實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的可信度問(wèn)題。廣東省是一個(gè)臺(tái)風(fēng)比較多的地區(qū)，以往由于臺(tái)風(fēng)的影響，使大片地區(qū)微波通信中斷，調(diào)度人員無(wú)法監(jiān)視該地區(qū)電網(wǎng)運(yùn)行情況。而網(wǎng)絡(luò)通道受臺(tái)風(fēng)影響小，當(dāng)中調(diào)直采RTU通道發(fā)生故障時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)地選取了地調(diào)傳送的數(shù)據(jù)源，保證了運(yùn)行調(diào)度人員監(jiān)視系統(tǒng)所急需的數(shù)據(jù)，有利于提高災(zāi)害天氣狀態(tài)下電網(wǎng)的安全。 利用狀態(tài)估計(jì)的結(jié)果，使EMS屏蔽了壞數(shù)據(jù)，提高了監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。自動(dòng)化人員根據(jù)畫面的顯示情況，通過(guò)多項(xiàng)數(shù)據(jù)源的相互比較，可以有效地檢測(cè)和判斷壞數(shù)據(jù)，縮短了壞數(shù)據(jù)的處理時(shí)間。 目前，電網(wǎng)調(diào)度的各種相關(guān)應(yīng)用例如運(yùn)行方式、檢修計(jì)劃等都在共享EMS的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。基于“多源數(shù)據(jù)”優(yōu)選技術(shù)的高可信度的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，將為電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行和生產(chǎn)管理提供重要的信息基礎(chǔ)。 |
