摘要：在升級(jí)改造“無(wú)人值守變電站”這一目標(biāo)下，提出改造、建設(shè)智能變電站一鍵順控系統(tǒng)，以全面推動(dòng)變電站運(yùn)維數(shù)字化轉(zhuǎn)型、促進(jìn)變電站高效可持續(xù)發(fā)展、提高變電站智能化管理水平。隨著相關(guān)技術(shù)、大量設(shè)備的引入，變電站數(shù)據(jù)量呈現(xiàn)突增。其數(shù)據(jù)體量大、價(jià)值密度低、噪聲冗余等造成數(shù)據(jù)層傳輸壓力大，且數(shù)據(jù)安全存在威脅。首先，對(duì)一鍵順控系統(tǒng)做出了相關(guān)介紹，指出順控系統(tǒng)應(yīng)用目前存在的問(wèn)題，引入解決相關(guān)問(wèn)題的針對(duì)性技術(shù)；其次，詳細(xì)分析數(shù)據(jù)融合技術(shù)，對(duì)其在電力行業(yè)中的應(yīng)用作了具體闡述；最后，簡(jiǎn)單總結(jié)數(shù)據(jù)融合技術(shù)在一鍵順控系統(tǒng)中的應(yīng)用與面臨的挑戰(zhàn)，并對(duì)智能變電站一鍵順控系統(tǒng)的未來(lái)發(fā)展做出展望。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)融合；一鍵順控；大數(shù)據(jù)輔助技術(shù)；智能變電站

ResearchontheApplicationofBigDataAssistedTechnology

intheOneKeySequentialControlSystemofIntelligentSubstation

WangCheng*ZhangZhengPeiQianwenWangZhenlongWeiZheng

StateGridGansuBaiyinPowerSupplyCompanyGansuBaiyin730900

Abstract：Underthegoalofupgradingandtransformingthe"unmannedvaluebasedtransformationstation"，proposethe"oneclicksmoothcontrol"systemoftransformationandconstructionofasmartsubstation，tocomprehensivelypromotethedigitaltransformationoftheoperationandmaintenanceofthesubstation，promotetheefficientandsustainabledevelopmentofpowerstations，improvetheintelligentizationofthesubstation，Managementlevel.Withtheintroductionofrelatedtechnologiesandalargeamountofequipment，theamountofdatafromthesubstationhasincreased.Itsdatavolume，lowvaluedensity，noiseredundancy，etc.Datalayertransmissionpressureislarge，anddatasecurityisthreatened.Firstofall，arelatedintroductiontotheoneclicksmoothcontrolsystempointedoutthatthecurrentproblemsintheapplicationofthesmoothcontrolsystemhaveintroducedthetargetedtechnologiestosolverelatedproblems.Specificexplanation;finally，simplysummarizetheapplicationandchallengesofdatafusiontechnologyintheoneclicksmoothcontrolsystem，andlookforwardtothefuturedevelopmentoftheoneclicksmoothcontrolsystemofthesmartsubstation.

Keywords：datafusion；onekeysequentialcontrol；bigdataassistedtechnology；intelligentsubstation

智能變電站采用先進(jìn)、可靠、集成、低碳、環(huán)保的智能設(shè)備，其視覺(jué)終端以全站信息數(shù)字化、通信平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)化、信息共享標(biāo)準(zhǔn)化為基本要求，自動(dòng)完成信息采集、測(cè)量、控制、保護(hù)、計(jì)量和監(jiān)測(cè)等基本功能。智能變電站支持對(duì)電網(wǎng)的實(shí)時(shí)自動(dòng)控制、智能調(diào)節(jié)、在線分析決策和協(xié)同互動(dòng)，并可監(jiān)測(cè)變電站區(qū)域內(nèi)的場(chǎng)景實(shí)況，利于信息的有效獲取，進(jìn)而提升變電站運(yùn)行的可靠性，構(gòu)建更加安全的電網(wǎng)系統(tǒng)。

目前智能變電站呈現(xiàn)接入設(shè)備數(shù)量增多、變電站規(guī)模增大的趨勢(shì)，這使得人工現(xiàn)場(chǎng)倒閘操作的復(fù)雜性、危險(xiǎn)性增加［13］。

對(duì)此，智能變電站提出一鍵順控系統(tǒng)（OneKeySequentialControlSystem，OKSCS），可以在確保操作人員人身安全的情況下，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)人工逐項(xiàng)操作向計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程自動(dòng)操作轉(zhuǎn)變。該系統(tǒng)可有效減少人工倒閘誤操作、漏操作，避免因此引起的設(shè)備損壞、大規(guī)模停電，提升對(duì)變電站設(shè)備的智能控制水平，優(yōu)化變電站設(shè)備的運(yùn)行性能［45］。

隨著電網(wǎng)智能化、一鍵順控技術(shù)的深入發(fā)展，電力行業(yè)動(dòng)態(tài)、氣象信息、工商用戶等跨行業(yè)數(shù)據(jù)（多源異構(gòu)數(shù)據(jù)）激增。其數(shù)據(jù)體量巨大、價(jià)值密度低、數(shù)據(jù)類型繁多，往往存在大量噪聲、冗余，浪費(fèi)存儲(chǔ)空間、減緩數(shù)據(jù)傳輸、顯著降低電網(wǎng)可靠性、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性和安全性，存在一定的安全威脅。

因此，本文將從智能變電站一鍵順控系統(tǒng)出發(fā)，歸納一鍵順控的基本概念、順控系統(tǒng)的平臺(tái)構(gòu)架、順控操作流程及順控操作中仍存在的一些技術(shù)問(wèn)題，探討解決問(wèn)題的方法，并對(duì)未來(lái)智能變電站一鍵順控的發(fā)展做出展望。

1智能變電站一鍵順控系統(tǒng)

1.1一鍵順控技術(shù)基本概述

電力系統(tǒng)迅速發(fā)展，自動(dòng)化水平逐漸提高，電網(wǎng)檢修及運(yùn)行方式的調(diào)整越來(lái)越頻繁，調(diào)度員每日需制定的操作票數(shù)量增多，這對(duì)變電站操作管理水平提出了更高的要求。

人工操作的重復(fù)性工作多，同一操作任務(wù)，每次操作需重復(fù)執(zhí)行全部相同流程，所有操作需人員現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行、確認(rèn)。而變電站二次設(shè)備軟壓板數(shù)量多，不同軟壓板由不同廠家命名、描述，人工判別時(shí)易發(fā)生誤操作、漏操作。這將導(dǎo)致人力資源浪費(fèi)，并且時(shí)間成本高、效率低下，尤其在惡劣天氣、復(fù)雜環(huán)境下操作，加大了人工的操作難度與操作風(fēng)險(xiǎn)。調(diào)度操作中原有的人工或微機(jī)擬票方式已無(wú)法滿足調(diào)度運(yùn)行管理由經(jīng)驗(yàn)型向邏輯型、智能型提升的要求［1，4，67］。

為此引入一鍵順控技術(shù)，一鍵順控是將大量煩瑣的現(xiàn)場(chǎng)人工倒閘操作轉(zhuǎn)移到遠(yuǎn)方調(diào)度端或本地變電站內(nèi)的監(jiān)控主機(jī)上進(jìn)行。當(dāng)變電站監(jiān)控主機(jī)接收到從集控主站或本地后臺(tái)發(fā)出的上級(jí)調(diào)度指令后，根據(jù)具體指令及當(dāng)前一次設(shè)備、二次設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，智能生成相應(yīng)的順控操作票。在滿足設(shè)備初始條件、“指紋+口令”雙重權(quán)限驗(yàn)證、操作票模擬預(yù)演、五防邏輯校驗(yàn)等要求后，通過(guò)計(jì)算機(jī)執(zhí)行一鍵順控操作，讀取操作票中每一步的操作內(nèi)容。由監(jiān)控主機(jī)依次向站內(nèi)保護(hù)/測(cè)控裝置發(fā)出遙控指令，同時(shí)進(jìn)行操作票單步防誤校核，校核結(jié)果滿足，再進(jìn)行下一步指令操作，直到操作票所有步驟執(zhí)行完成。

一鍵順控使得擬票及倒閘操作快速便捷、有效降低運(yùn)維作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)及成本、加強(qiáng)了運(yùn)維人員對(duì)設(shè)備的管控能力。

1.2一鍵順控系統(tǒng)的平臺(tái)構(gòu)架

變電站內(nèi)部署監(jiān)控主機(jī)、獨(dú)立智能防誤主機(jī)、Ⅰ區(qū)運(yùn)檢網(wǎng)關(guān)機(jī)，一鍵順控平臺(tái)總體架構(gòu)如圖1所示。獨(dú)立智能防誤主機(jī)與監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)置防誤邏輯實(shí)現(xiàn)雙套防誤校核。Ⅰ區(qū)運(yùn)檢網(wǎng)關(guān)機(jī)前端配置縱向加密裝置及路由器，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方數(shù)據(jù)的安全接入，為遠(yuǎn)程一鍵順控提供操作通道［12，5，8］。

1.2.1監(jiān)控系統(tǒng)

監(jiān)控主機(jī)通過(guò)雙網(wǎng)冗余接入Ⅰ區(qū)站控層網(wǎng)1jKugjpEfo2nBzzNkMWyTA==絡(luò)，從站控層網(wǎng)絡(luò)上采集、處理一次設(shè)備和二次設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、實(shí)時(shí)電氣測(cè)量值、電網(wǎng)異常指示等信息，具備站內(nèi)設(shè)備的一鍵順控、防誤閉鎖、運(yùn)行監(jiān)視、操作與控制等功能。

I區(qū)運(yùn)檢網(wǎng)關(guān)機(jī)對(duì)變電站實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、處理、遠(yuǎn)傳，與監(jiān)控主機(jī)交互一鍵順控信息，轉(zhuǎn)發(fā)一鍵順控指令、上傳執(zhí)行結(jié)果。

獨(dú)立智能防誤主機(jī)具備面向全站設(shè)備的操作閉鎖功能，與監(jiān)控主機(jī)交互防誤安全信息，為一鍵順控操作提供模擬預(yù)演、全項(xiàng)/單項(xiàng)操作項(xiàng)目防誤校核等功能。

1.2.2一次設(shè)備

斷路器和隔離開(kāi)關(guān)具備遙控操作功能，位置信號(hào)采集采用“位置遙信+數(shù)據(jù)遙測(cè)或視頻監(jiān)控確認(rèn)”判據(jù)［1，4，6］。

母線和各間隔裝設(shè)三相電壓互感器或具備遙信功能的三相帶電顯示裝置。

斷路器以位置遙信作為位置確認(rèn)的主要判據(jù)，采用分/合雙位置輔助接點(diǎn)，其位置遙信判斷邏輯如圖2所示。

隔離開(kāi)關(guān)主要利用視頻裝置實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)。在隔離開(kāi)關(guān)區(qū)域安裝攝像頭或無(wú)人機(jī)巡檢，采集隔離開(kāi)關(guān)動(dòng)作數(shù)據(jù)，分析隔離開(kāi)關(guān)運(yùn)行狀態(tài)，判斷其分合閘位置是否滿足順控操作的安全要求，如圖3所示［710］。

1.2.3監(jiān)控主機(jī)與各裝置交互流程

監(jiān)控主機(jī)發(fā)起變電站一鍵順控操作交互流程，與間隔層裝置交互信息。

監(jiān)控主機(jī)通過(guò)站控層網(wǎng)絡(luò)采集變電站實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)下發(fā)控制信息，與運(yùn)檢網(wǎng)關(guān)機(jī)通信傳輸一鍵順控?cái)?shù)據(jù)，與防誤主機(jī)通信傳輸防誤數(shù)據(jù)，如圖4所示［1113］。

監(jiān)控主機(jī)在控制每一個(gè)操作項(xiàng)目執(zhí)行前，與輔助設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)通信，發(fā)出遙控操作聯(lián)動(dòng)信號(hào)，進(jìn)行攝像頭聯(lián)動(dòng)，傳輸一次設(shè)備狀態(tài)、測(cè)量信息等數(shù)據(jù)［1213］。

1.3一鍵順控操作的執(zhí)行

1.3.1變電站設(shè)備狀態(tài)的確定

變電站一次設(shè)備、二次設(shè)備所處的狀態(tài)分為運(yùn)行狀態(tài)、熱備用狀態(tài)、冷備用狀態(tài)及檢修狀態(tài)（斷路器檢修狀態(tài)和線路檢修狀態(tài)）。設(shè)備狀態(tài)的確定是一鍵順控操作的必要條件，其根據(jù)設(shè)備位置、操作/儲(chǔ)能空氣開(kāi)關(guān)位置、儲(chǔ)能狀態(tài)以及保護(hù)狀態(tài)等信息來(lái)定義。通過(guò)各位置傳感器、狀態(tài)采集器、高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)、紅外熱像儀、巡檢機(jī)器人等采集并傳輸變電站的實(shí)時(shí)設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)［8，14］。

1.3.2斷路器/隔離開(kāi)關(guān)位置雙確認(rèn)

以斷路器雙確認(rèn)判據(jù)為例，位置遙信作為主要判據(jù)，采用分/合雙位置輔助接點(diǎn)。遙測(cè)量提供輔助判據(jù)，采用三相電流、三相電壓或三相帶電顯示裝置信號(hào)。其中，三相電流取自本間隔電流互感器，三相電壓取自本間隔電壓互感器或母線電壓互感器。

斷路器位置雙確認(rèn)邏輯如圖5所示。當(dāng)斷路器位置遙信由合變?yōu)榉?，且滿足“三相電流由有流變無(wú)流、母線三相電壓由有壓變無(wú)壓/母線三相帶電顯示裝置信號(hào)由有電變無(wú)電、間隔三相電壓由有壓變無(wú)壓/間隔三相帶電顯示裝置信號(hào)由有電變無(wú)電”中的任一條件，則確認(rèn)斷路器已分開(kāi)［46，1213］。

1.3.3一鍵順控操作票的生成

一鍵順控操作票包括操作對(duì)象、當(dāng)前設(shè)備態(tài)、目標(biāo)設(shè)備態(tài)、操作任務(wù)名稱、操作項(xiàng)目、操作條件、目標(biāo)狀態(tài)等項(xiàng)目。由監(jiān)控主機(jī)實(shí)時(shí)接收和執(zhí)行本地及遠(yuǎn)方下發(fā)的一鍵順控指令，根據(jù)典型操作票庫(kù)，完成一鍵順控操作票的生成、修改、刪除、存儲(chǔ)和管理任務(wù)［23，6，12，15］。然后完成操作票的模擬預(yù)演、指令執(zhí)行、防誤校核及操作日志記錄，并上傳執(zhí)行結(jié)果。

1.3.4操作票模擬預(yù)演與指令執(zhí)行

一鍵順控操作票需經(jīng)監(jiān)控主機(jī)與獨(dú)立智能防誤主機(jī)內(nèi)置模擬預(yù)演，以此確認(rèn)操作邏輯的正確性、可行性與安全性。

操作票的指令執(zhí)行全過(guò)程如圖6所示，全部環(huán)節(jié)成功完成后方可確認(rèn)操作票指令執(zhí)行完畢［3，1113，15］。

1.4一鍵順控系統(tǒng)的其他功能與特點(diǎn)

一鍵順控系統(tǒng)具備操作記錄功能，可記錄一鍵順控指令源、操作用戶身份、操作起始/結(jié)束時(shí)間、每步操作時(shí)長(zhǎng)、每項(xiàng)操作的時(shí)間間隔、每步操作內(nèi)容等信息，為預(yù)測(cè)故障、定位故障、診斷故障提供數(shù)據(jù)支持。同時(shí)，操作記錄可提供查詢功能，但無(wú)法修改、刪除記錄。一鍵順控技術(shù)使得變電站可以從容應(yīng)對(duì)各類突發(fā)事件，未來(lái)發(fā)展前景十分廣闊。

2一鍵順控系統(tǒng)仍存在的問(wèn)題

2.1數(shù)據(jù)傳輸效率低，系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)

由于變電站接入通信設(shè)備增多，隔離開(kāi)關(guān)及斷路器“雙確認(rèn)”裝置增加，圖像監(jiān)控系統(tǒng)大量接入，獨(dú)立智能防誤主機(jī)與監(jiān)控主機(jī)的雙套安全防誤校核系統(tǒng)的投入，使得變電站數(shù)據(jù)冗余增多、數(shù)據(jù)重復(fù)、數(shù)據(jù)噪聲增多。譬如現(xiàn)有的通信網(wǎng)絡(luò)帶寬可能無(wú)法承受監(jiān)控系統(tǒng)高清攝像頭的視頻流，造成數(shù)據(jù)堵塞，進(jìn)而導(dǎo)致通信網(wǎng)絡(luò)的癱瘓。在用戶請(qǐng)求數(shù)量較多時(shí)，系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)。若一次設(shè)備、二次設(shè)備實(shí)時(shí)狀態(tài)信息更新延遲，將導(dǎo)致操作票單步校核、執(zhí)行時(shí)間增長(zhǎng)，無(wú)法滿足順控系統(tǒng)的快速響應(yīng)性能要求。

2.2數(shù)據(jù)質(zhì)量與數(shù)據(jù)精確度低

目前變電站各傳感器測(cè)得的設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)量龐大、復(fù)雜，采用雙確認(rèn)判據(jù)的隔離開(kāi)關(guān)、斷路器等設(shè)備會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)重復(fù)、異常、錯(cuò)誤、缺失、結(jié)構(gòu)錯(cuò)配等問(wèn)題。其中采用高清攝像頭監(jiān)控作為輔助判據(jù)時(shí)，由于攝像機(jī)固定，會(huì)產(chǎn)生一些監(jiān)控死角，在惡劣天氣/環(huán)境下設(shè)備清晰度、可見(jiàn)度降低，影響設(shè)備位置狀態(tài)的判斷。且不同測(cè)量設(shè)備在信號(hào)的接收、傳輸、處理等工作上有不同的誤差問(wèn)題，這會(huì)造成系統(tǒng)判斷、決策失誤，對(duì)后續(xù)操作產(chǎn)生影響，降低順控功能的可靠性、準(zhǔn)確性。

2.3缺少對(duì)設(shè)備故障的預(yù)測(cè)、預(yù)警及診斷

基于變電站設(shè)備的歷史運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)、電氣參數(shù)數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)、智能巡檢所測(cè)設(shè)備外部損耗數(shù)據(jù)等，對(duì)智能變電站設(shè)備進(jìn)行狀態(tài)評(píng)價(jià)，對(duì)運(yùn)行環(huán)境進(jìn)行綜合模擬。分析變電站設(shè)備各狀態(tài)量的變化，評(píng)估設(shè)備退化的嚴(yán)重程度，進(jìn)行及時(shí)準(zhǔn)確的狀態(tài)評(píng)估、預(yù)測(cè)，對(duì)設(shè)備異常狀況進(jìn)行預(yù)警、告警，記錄故障時(shí)空日志、診斷故障成因。實(shí)現(xiàn)變電站短期時(shí)空數(shù)據(jù)的預(yù)測(cè)，以及變電站整體運(yùn)行環(huán)境的綜合感知。目前變電站仍需加強(qiáng)對(duì)設(shè)備故障問(wèn)題的識(shí)別、定位、診斷，確保監(jiān)測(cè)內(nèi)容的完整性、準(zhǔn)確性。

2.4測(cè)控裝置缺少冗余備用

當(dāng)測(cè)控裝置因故障被切除后，需要一段時(shí)間才能投入工作，此時(shí)需冗余備用測(cè)控設(shè)備接入，保證變電站設(shè)備運(yùn)行狀況的連續(xù)監(jiān)控、安全運(yùn)行［9］。

2.5設(shè)備狀態(tài)確認(rèn)需更可靠、智能

在單次一鍵順控流程結(jié)束后，為保證下一次執(zhí)行過(guò)程的安全穩(wěn)定，變電站工作人員需到現(xiàn)場(chǎng)對(duì)電氣設(shè)備的位置、狀態(tài)再次進(jìn)行核對(duì)和檢測(cè)。這影響了智能變電站一鍵順控操作系統(tǒng)問(wèn)題的發(fā)現(xiàn)和阻礙了系統(tǒng)性能的穩(wěn)固提升。

2.6數(shù)據(jù)交換協(xié)議不統(tǒng)一

信息通信技術(shù)不斷發(fā)展、更新迭代，不同設(shè)備產(chǎn)自不同企業(yè)和制造商。在工業(yè)領(lǐng)域中，大多系統(tǒng)采用2×2互聯(lián)協(xié)議轉(zhuǎn)換方法，實(shí)際應(yīng)用中，每種產(chǎn)品或設(shè)備都采用獨(dú)立的數(shù)據(jù)交換協(xié)議。數(shù)據(jù)交換協(xié)議可以由各自的生產(chǎn)者起草，也可以通過(guò)修改公共協(xié)議形成?，F(xiàn)有的變電站系統(tǒng)協(xié)議轉(zhuǎn)換器只能轉(zhuǎn)換兩個(gè)協(xié)議，或者配置過(guò)程相當(dāng)煩瑣，給數(shù)據(jù)解析過(guò)程帶來(lái)不便。在構(gòu)造組成復(fù)雜的變電站中，這種信息交換方式會(huì)帶來(lái)很多不便，同時(shí)花費(fèi)極大維護(hù)成本。

2.7擬票系統(tǒng)需要更智能化

目前順控系統(tǒng)操作票庫(kù)采用“源端維護(hù)、數(shù)據(jù)共享”策略，部署在變電站監(jiān)控主機(jī)，可實(shí)現(xiàn)圖形開(kāi)票、導(dǎo)入典型操作票成票、狀態(tài)成票、人工手工開(kāi)票。同時(shí)可根據(jù)操作對(duì)象、當(dāng)前設(shè)備態(tài)、目標(biāo)設(shè)備態(tài)，生成、修改、檢驗(yàn)、刪除、確定唯一的操作票。

實(shí)際運(yùn)行中，設(shè)備停電檢修及同一設(shè)備的停、送電操作具有固定性、重復(fù)性。為便捷變電站操作票的制定，可結(jié)合歷史上級(jí)調(diào)度指令、歷史生成操作票、典型操作票庫(kù)，進(jìn)行操作票生成行為的深度學(xué)習(xí)、機(jī)器學(xué)習(xí)，對(duì)每日需生成的操作票進(jìn)行預(yù)測(cè)、預(yù)制。同時(shí)，當(dāng)變電站設(shè)備出現(xiàn)即發(fā)故障，操作票庫(kù)需進(jìn)行智能分析，及時(shí)、合理生成應(yīng)急操作票方案，調(diào)整設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。避免因工作人員專業(yè)素養(yǎng)、應(yīng)變能力的差異，導(dǎo)致誤操作、漏操作、編寫錯(cuò)誤且不合邏輯的操作票，避免造成良好設(shè)備損壞、浪費(fèi)安全校核時(shí)間、大面積停電等事故［2，4，13，15］。

2.8注重變電站順控操作數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?/p>

國(guó)家強(qiáng)調(diào)加大力度“保護(hù)電力數(shù)據(jù)安全”，防止外來(lái)信息攻擊、不良數(shù)據(jù)干擾、虛假數(shù)據(jù)注入攻擊，防止因數(shù)據(jù)安全漏洞導(dǎo)致的設(shè)備損壞、供電事故等。需分析傳感器、監(jiān)控設(shè)備提供數(shù)據(jù)的時(shí)空特征，鑒別虛假、干擾、攻擊信息，進(jìn)而記錄攻擊時(shí)間和攻擊地址，需要保留證據(jù)，提高變電站數(shù)據(jù)傳輸、指令交流安全級(jí)別，應(yīng)對(duì)一切外來(lái)信息威脅。

2.9合理進(jìn)行變電站一鍵順控系統(tǒng)的改造

一鍵順控系統(tǒng)的改造包括監(jiān)控系統(tǒng)改造、一次設(shè)備改造、雙確認(rèn)改造，實(shí)現(xiàn)變電站主設(shè)備狀態(tài)轉(zhuǎn)換。需切實(shí)考慮電力經(jīng)濟(jì)、設(shè)備維護(hù)經(jīng)濟(jì)等，合理進(jìn)行智能變電站一鍵順控系統(tǒng)的升級(jí)、改造［1112，1416］。

3解決相關(guān)問(wèn)題的針對(duì)性技術(shù)

3.1數(shù)據(jù)融合技術(shù)

多源數(shù)據(jù)融合技術(shù)指將多個(gè)傳感器或其他類型信息源的數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總、關(guān)聯(lián)、整合、分析、評(píng)估，對(duì)某一事件進(jìn)行短時(shí)預(yù)測(cè)，提高對(duì)某一目標(biāo)檢測(cè)及特征估計(jì)的精度，實(shí)現(xiàn)情境感知，獲得對(duì)受限空間的全方位描述。

數(shù)據(jù)融合通常有以下三步驟［1718］：

（1）不同類型數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)，確定多源數(shù)據(jù)反映同一目標(biāo)；

（2）綜合各方數(shù)據(jù)對(duì)同一目標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)、估計(jì)、預(yù)測(cè)；

（3）給定數(shù)據(jù)源的環(huán)境狀態(tài)，合理分配數(shù)據(jù)采集/處理源，降低操作、運(yùn)維成本。

3.2安全通信技術(shù)

智能電網(wǎng)通信系統(tǒng)主要包含分布式發(fā)電單元、輸電單元、配網(wǎng)單元和用戶單元，涵蓋操作單元、電力市場(chǎng)、供應(yīng)商等。高效數(shù)據(jù)融合通信技術(shù)可完成數(shù)據(jù)中心、通信子站與電網(wǎng)終端的高效互聯(lián)，滿足電網(wǎng)系統(tǒng)大量設(shè)備接入和數(shù)據(jù)高速分析需求。同時(shí)采用信息加密技術(shù)，保障智能電網(wǎng)數(shù)據(jù)安全傳輸、融合［1920］。

3.3機(jī)器、深度學(xué)習(xí)技術(shù)

機(jī)器學(xué)習(xí)是通過(guò)對(duì)經(jīng)驗(yàn)自動(dòng)改進(jìn)的計(jì)算機(jī)算法，在經(jīng)驗(yàn)學(xué)習(xí)中改善具體算法性能。深度學(xué)習(xí)是學(xué)習(xí)樣本數(shù)據(jù)的內(nèi)在規(guī)律和表示層次，讓機(jī)器像人一樣模仿視聽(tīng)、具有分析、學(xué)習(xí)能力，在學(xué)習(xí)過(guò)程中獲得相關(guān)信息，提升對(duì)文字、圖像、聲音等數(shù)據(jù)的識(shí)別能力，可以解決很多復(fù)雜的模式識(shí)別難題。

智能變電站接收調(diào)度中心下發(fā)的調(diào)度指令后，利用深度學(xué)習(xí)對(duì)典型操作票生成規(guī)則、指令與操作內(nèi)容的對(duì)應(yīng)關(guān)系、順控操作安全原則進(jìn)行學(xué)習(xí)，依據(jù)設(shè)備狀態(tài)變化以及設(shè)備操作原則，建立一鍵順控操作票智能生成模型。

3.4圖像識(shí)別分析技術(shù)

在智能變電站一鍵順控操作中，通過(guò)圖像識(shí)別算法識(shí)別電氣設(shè)備狀態(tài)。以變電站隔離開(kāi)關(guān)刀閘的開(kāi)/合狀態(tài)為例，對(duì)隔離開(kāi)關(guān)刀閘的實(shí)時(shí)監(jiān)控圖像進(jìn)行處理，得到反映刀閘位置的信息，再利用圖像分析算法判斷其位置信息的有效性、真實(shí)性。將圖像識(shí)別結(jié)果作為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行刀閘開(kāi)/合操作，監(jiān)視、跟蹤設(shè)備，避免誤操作。該方法能提高刀閘開(kāi)/合狀態(tài)切換的效率、安全性，也能提高一鍵順控的可靠性。通過(guò)遠(yuǎn)程巡檢，減少運(yùn)維人員的工作量，提高調(diào)度、控制一體化水平，保障電網(wǎng)的穩(wěn)定與安全［10，21］。

4數(shù)據(jù)融合

目前，跨行業(yè)數(shù)據(jù)量激增，如氣象、交通、電力、工商等，存在大量具有分散性、多樣性、隨機(jī)性、復(fù)雜性和關(guān)聯(lián)性的多源異構(gòu)數(shù)據(jù)［22］?，F(xiàn)階段跨類型數(shù)據(jù)分析技術(shù)薄弱，狀態(tài)量間的關(guān)聯(lián)分析挖掘能力不足，仍以知識(shí)邏輯為主導(dǎo)的單一狀態(tài)數(shù)據(jù)分析為主。跨領(lǐng)域、多維度、長(zhǎng)時(shí)間的多維數(shù)據(jù)綜合分析與運(yùn)維研判能力缺失，相關(guān)技術(shù)實(shí)用化、智慧化程度較低，前后端融合薄弱。因此需對(duì)多源異構(gòu)數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，提高數(shù)據(jù)有效利用率與數(shù)據(jù)精度/質(zhì)量，打破跨行業(yè)技術(shù)應(yīng)用壁壘，實(shí)現(xiàn)時(shí)間與空間上的信息共享和信息互補(bǔ)，為目標(biāo)對(duì)象的全面準(zhǔn)確認(rèn)知提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)［1718，2325］。

本文從5個(gè)方面詳細(xì)介紹數(shù)據(jù)融合技術(shù)。

4.1多源數(shù)據(jù)融合的框架、流程及層級(jí)

數(shù)據(jù)融合包括數(shù)據(jù)級(jí)融合、特征級(jí)融合、決策級(jí)融合。新型電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)融合層級(jí)的選擇需綜合考慮數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)形式、融合精度要求、數(shù)據(jù)層通信能力、數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性要求、融合成本及后臺(tái)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理能力等。

數(shù)據(jù)級(jí)融合：最低層次的融合，如圖7所示，對(duì)不同種類傳感器中的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理，建立融合模型，提取數(shù)據(jù)的時(shí)間特征和空間特征，判斷融合后數(shù)據(jù)的屬性是否滿足融合需求。數(shù)據(jù)級(jí)融合對(duì)原始信息保留度最大、數(shù)據(jù)損失最小、數(shù)據(jù)計(jì)算量巨大、傳輸時(shí)間/處理時(shí)間冗長(zhǎng)，且要求數(shù)據(jù)為多源同構(gòu)，僅適用于特定場(chǎng)景。

特征級(jí)融合：屬于中間層次的融合，如圖8所示，提取表征數(shù)據(jù)基本屬性的主要特征，對(duì)不同特征進(jìn)行融合，獲得對(duì)目標(biāo)的統(tǒng)一解釋。數(shù)據(jù)庫(kù)中豐富的數(shù)據(jù)同步、信息共享可支持特征級(jí)融合，有效對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮，可處理異構(gòu)數(shù)據(jù)，但也損失一定有效信息。

決策級(jí)融合：融合層次最高，如圖9所示。以具體決策問(wèn)題作為出發(fā)點(diǎn)，按照可信度評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)多源數(shù)據(jù)重排，獨(dú)立感知、分析、集成處理數(shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)后，融合最有價(jià)值的信息得到最終決策結(jié)果?？梢赃M(jìn)行異構(gòu)數(shù)據(jù)融合，數(shù)據(jù)損失量大，但計(jì)算量小、速度快，對(duì)不同系統(tǒng)具有較高抗干擾能力。

4.2常用數(shù)據(jù)融合算法概述

電力多源數(shù)據(jù)融合涉及的關(guān)鍵技術(shù)大致分為概率與統(tǒng)計(jì)、估計(jì)理論、信息論及人工智能算法四大類，數(shù)據(jù)融合關(guān)鍵技術(shù)如圖10所示［17，22，2529］。

實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)融合的關(guān)鍵是使用數(shù)據(jù)處理算法協(xié)調(diào)所有傳感器/各數(shù)據(jù)源產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，將有效數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，進(jìn)而獲得目標(biāo)所需、高質(zhì)量、更有利用價(jià)值的信息。無(wú)論哪種算法，必須滿足一個(gè)基本要求，即具有魯棒性和并行處理的能力，以適應(yīng)數(shù)據(jù)信息的多樣性和復(fù)雜性。

4.3數(shù)據(jù)融合技術(shù)在電力行業(yè)中的應(yīng)用

4.3.1電網(wǎng)電力防災(zāi)

電網(wǎng)電壓暫降現(xiàn)象易造成用戶設(shè)備異常運(yùn)行，產(chǎn)生巨大經(jīng)濟(jì)損失。傳統(tǒng)電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)平臺(tái)、電壓暫降分析平臺(tái)僅依靠電壓暫降監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，平臺(tái)功能受限。

為解決傳統(tǒng)系統(tǒng)重監(jiān)測(cè)、少應(yīng)用、無(wú)互動(dòng)等問(wèn)題，目前已構(gòu)建基于多源數(shù)據(jù)融合的省級(jí)電網(wǎng)電壓暫降互動(dòng)平臺(tái)。通過(guò)建立母線關(guān)聯(lián)映射表和全網(wǎng)暫降特征庫(kù)實(shí)現(xiàn)多源數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)和特征提取，融合電壓暫降仿真數(shù)據(jù)與監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)電壓暫降嚴(yán)重程度評(píng)估與風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警。以歷史暫降事件的暫降幅值為訓(xùn)練樣本，以已安裝監(jiān)測(cè)終端的數(shù)量為樣本維度，使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練暫降源定位模型，實(shí)現(xiàn)暫降現(xiàn)象即時(shí)感知與暫降源快速定位［30］。

可構(gòu)建以供電公司為樞紐、敏感用戶與治理產(chǎn)商協(xié)同的信息共享平臺(tái)，完善平臺(tái)輔助治理決策、暫降信息交互等功能，提供“事前預(yù)警防控、事時(shí)感知安撫、事后治理引導(dǎo)”。

4.3.2電動(dòng)汽車

電動(dòng)汽車由于其低碳、環(huán)保，近年來(lái)得到快速發(fā)展。但由于土地資源有限，大部分城市面臨巨大的公共快速充電設(shè)施需求，電動(dòng)汽車可能會(huì)面臨有樁無(wú)車、有車無(wú)樁的供需失衡問(wèn)題。

目前有學(xué)者采用數(shù)據(jù)融合，分析與挖掘電動(dòng)汽車用戶的出行充電行為和城市充電樁未來(lái)建設(shè)規(guī)劃［31］。對(duì)車輛用戶充電需求產(chǎn)生與充電站選擇過(guò)程進(jìn)行建模，建立城市能源交通融合網(wǎng)絡(luò)仿真架構(gòu)，重構(gòu)、仿真海量用戶行為，評(píng)估城市目前充電樁建設(shè)情況，構(gòu)建了高效、多重目標(biāo)的未來(lái)充電設(shè)施擴(kuò)展規(guī)劃體系，有效服務(wù)電動(dòng)汽車的快速發(fā)展。

4.3.3新能源電源出力預(yù)測(cè)與配置

石油能源逐漸枯竭，新型綠色環(huán)保、可再生能源得到廣泛研究、運(yùn)用。風(fēng)能、太陽(yáng)能、潮汐能的顯著特點(diǎn)是受自然環(huán)境影響呈現(xiàn)時(shí)段性、波動(dòng)性、間歇性、不確定性，以集中電站形式或大規(guī)模分散形式接入電網(wǎng)均會(huì)對(duì)電力調(diào)度規(guī)劃、電網(wǎng)安全運(yùn)行帶來(lái)不利影響。

對(duì)新能源電源出力進(jìn)行有效準(zhǔn)確預(yù)測(cè)，有利于提高風(fēng)能、太陽(yáng)能、潮汐能的使用率，降低限電率。影響風(fēng)電、潮汐、光伏出力的主要因素是天氣因素，如風(fēng)力發(fā)電中的風(fēng)速、溫度，潮汐發(fā)電中的漲潮/退潮時(shí)間、海水沖力，光伏發(fā)電中的太陽(yáng)輻射強(qiáng)度、組件溫度、環(huán)境溫度等。在各項(xiàng)數(shù)據(jù)歸一化后，將影響因素與歷史出力數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，對(duì)新能源電源出力進(jìn)行準(zhǔn)確短時(shí)預(yù)測(cè)。

為促進(jìn)新能源電力的消納，提升新型電力系統(tǒng)的運(yùn)行效益，需要綜合考慮各方經(jīng)濟(jì)效益、運(yùn)行要求、碳排放要求。對(duì)新能源電力公司的發(fā)電能力、發(fā)電時(shí)段、發(fā)電效率等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、分析、融合。進(jìn)行新能源發(fā)電的宏觀調(diào)控，將新能源電源的間歇性對(duì)電網(wǎng)的沖擊降至最低，實(shí)現(xiàn)新能源發(fā)電與傳統(tǒng)發(fā)電方式的高效互補(bǔ)［1718］。

4.3.4電力產(chǎn)出與交易

為提升電力企業(yè)的服務(wù)質(zhì)量，服務(wù)系統(tǒng)需及時(shí)與電力生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行電力資源的信息交互。融合電力系統(tǒng)海量數(shù)據(jù)資源，對(duì)客戶短期用電量進(jìn)行預(yù)測(cè)，提高電力數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)利用率，根據(jù)用戶需求精準(zhǔn)、快速地進(jìn)行響應(yīng)、服務(wù)，節(jié)省電力企業(yè)的運(yùn)維成本，提高電力企業(yè)客服服務(wù)水平。

在新能源電力交易輔助決策過(guò)程中，一方面要考慮電價(jià)、成本、安全、環(huán)境等方面因素，另一方面要考慮發(fā)電側(cè)的實(shí)際情況。當(dāng)前新能源電力交易決策方案輸出時(shí)間長(zhǎng)，所選交易方案并非最佳方案。首先，引入多源數(shù)據(jù)融合，通過(guò)安全、應(yīng)用、數(shù)據(jù)、技術(shù)、物理架構(gòu)的設(shè)計(jì)，完成對(duì)輔助決策系統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)的構(gòu)建，提取電力交易數(shù)據(jù)及相關(guān)影響因素，完成購(gòu)電方案的輔助編制。其次，對(duì)電力交易實(shí)時(shí)信息進(jìn)行跟蹤、展示，可輸出最佳交易輔助決策方案，促進(jìn)新能源電力交易服務(wù)質(zhì)量的提升［17，32］。

推動(dòng)綠色電力、“雙碳”發(fā)展，電網(wǎng)企業(yè)與國(guó)家開(kāi)展電碳指數(shù)、電碳生態(tài)地圖等研究。電碳指數(shù)為每耗電1kW·h對(duì)應(yīng)的碳排放量，其數(shù)值的核算需要融合電網(wǎng)及各行業(yè)企業(yè)的多方數(shù)據(jù)。準(zhǔn)確核算電碳指數(shù)是引導(dǎo)用戶節(jié)約用電、電力低碳生產(chǎn)、消費(fèi)清潔能源、降低碳排放的基礎(chǔ)。為了推動(dòng)電力系統(tǒng)低碳化改革，電力系統(tǒng)碳計(jì)量需進(jìn)一步擴(kuò)展至線路側(cè)和負(fù)荷側(cè)，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)全環(huán)節(jié)碳排放責(zé)任分?jǐn)?，分析碳排放分布?guī)律，實(shí)現(xiàn)碳流準(zhǔn)確追蹤和定位，完善電碳交易市場(chǎng)建設(shè)，促進(jìn)電力低碳發(fā)展。

4.3.5負(fù)荷預(yù)測(cè)

新型電力系統(tǒng)與天然氣系統(tǒng)、熱力系統(tǒng)等耦合緊密，綜合能源系統(tǒng)的發(fā)展為新型電力系統(tǒng)的管理運(yùn)行提供豐富數(shù)據(jù)。實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、可靠的多元負(fù)荷預(yù)測(cè)已成為新型電力系統(tǒng)能源交易、優(yōu)化調(diào)度前的關(guān)鍵，是能量管理系統(tǒng)的重要組成部分。

冷、熱、電、氣等多元負(fù)荷具有時(shí)空特性，空間上受天氣、市場(chǎng)等因素影響，時(shí)間上與節(jié)氣、節(jié)假日、歷史數(shù)據(jù)密切相關(guān)。綜合考慮各負(fù)荷間的耦合關(guān)系以及外界條件對(duì)多元負(fù)荷的影響，把握各類負(fù)荷的波動(dòng)規(guī)律，建立智能、準(zhǔn)確的負(fù)荷預(yù)測(cè)模型。

負(fù)荷預(yù)測(cè)分為傳統(tǒng)時(shí)間序列法/回歸分析法和機(jī)器學(xué)習(xí)法。傳統(tǒng)法需建立精確數(shù)學(xué)模型，在復(fù)雜負(fù)荷預(yù)測(cè)上應(yīng)用難度大；機(jī)器學(xué)習(xí)法無(wú)需精確數(shù)學(xué)模型，可通過(guò)多層映射，學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)中的抽象特征，預(yù)測(cè)子任務(wù)，再根據(jù)多任務(wù)學(xué)習(xí)對(duì)多元負(fù)荷間的耦合信息進(jìn)行學(xué)習(xí)得出綜合預(yù)測(cè)，預(yù)測(cè)精度高、實(shí)時(shí)性好［17，33］。

4.3.6電網(wǎng)故障監(jiān)測(cè)、預(yù)測(cè)與定位

隨著特高壓交直流互聯(lián)大電網(wǎng)的推進(jìn)，電網(wǎng)間的電氣耦合性加強(qiáng)，自然災(zāi)害對(duì)電力設(shè)備造成的危害更加強(qiáng)烈，顯著增加電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的難度。

電網(wǎng)現(xiàn)有故障告警功能存在數(shù)據(jù)源單一、告警準(zhǔn)確率低等問(wèn)題。將電網(wǎng)歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)融合外部氣象數(shù)據(jù)，將預(yù)警目標(biāo)從單故障風(fēng)險(xiǎn)延拓到群發(fā)性故障風(fēng)險(xiǎn)，將變電主站與智能告警系統(tǒng)進(jìn)行信息交互和數(shù)據(jù)共享，建立“告警可信度、數(shù)據(jù)有效性”雙重組合判斷機(jī)制。對(duì)多個(gè)告警數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮、融合、過(guò)濾、綜合分析，可提升電網(wǎng)故障正確報(bào)出率和告警準(zhǔn)確率，實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)的在線監(jiān)視、控制、分析、智能預(yù)警。使電網(wǎng)的安全防御理念由“事后防御、被動(dòng)防御”轉(zhuǎn)變?yōu)椤疤崆邦A(yù)防、主動(dòng)預(yù)防”。

電網(wǎng)輸電線路分布范圍廣、線路多且長(zhǎng)，對(duì)于野外站點(diǎn)，一直由運(yùn)維人員定期到現(xiàn)場(chǎng)檢查設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，浪費(fèi)大量資源且無(wú)法精確監(jiān)測(cè)故障。在輸電線路上部署大量傳感器，實(shí)時(shí)采集輸電線路信息，傳感器節(jié)點(diǎn)密度大時(shí)，容易造成數(shù)據(jù)傳輸堵塞、數(shù)據(jù)冗余增多、異常數(shù)據(jù)增多等問(wèn)題，采用數(shù)據(jù)融合，對(duì)各節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)去除冗余、提取關(guān)鍵信息，進(jìn)行數(shù)據(jù)壓縮，保證線路監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，提高線路數(shù)據(jù)的傳輸速度。

對(duì)于分布式電源較多的配電網(wǎng)絡(luò)，其故障定位尤其困難。可結(jié)合數(shù)據(jù)融合與智能分析算法，考慮配電網(wǎng)拓?fù)浼s束、潮流約束、負(fù)荷損失限制約束等，以負(fù)荷損失最小、搶修用時(shí)最少、故障定位準(zhǔn)確為目標(biāo)，建立電網(wǎng)故障搶修模型。提升電網(wǎng)故障搶修效率、供配電的可靠性及穩(wěn)定性，減少因故障引發(fā)的巨大經(jīng)濟(jì)損失［3238］。

4.3.7電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)感知

通過(guò)數(shù)據(jù)融合，對(duì)線損率過(guò)高、低電壓、重過(guò)載等情況預(yù)警，建立智能電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)評(píng)估指標(biāo)體系，對(duì)電網(wǎng)發(fā)展態(tài)勢(shì)進(jìn)行預(yù)判，可提高配電網(wǎng)運(yùn)行管理水平。

有源配電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)異常，會(huì)導(dǎo)致?tīng)顟B(tài)感知范圍與實(shí)際范圍存在差異。對(duì)此，結(jié)合蟻群算法與數(shù)據(jù)融合規(guī)則，獲取線損率和輕載率運(yùn)行態(tài)勢(shì)指標(biāo)；采用多源數(shù)據(jù)融合信息熵計(jì)算樣本間的距離，確定有源配電網(wǎng)異常運(yùn)行狀態(tài)范圍；融合多源電壓數(shù)據(jù)，獲取配電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)感知結(jié)果；運(yùn)用層次分析法修正感知數(shù)據(jù)，使感知結(jié)果與實(shí)際結(jié)果相容一致［24，26，3940］。

4.3.8設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與設(shè)備故障診斷

電網(wǎng)中暴露在室外的配變電設(shè)備會(huì)因設(shè)備材料老化、惡劣天氣影響、人為破壞而發(fā)生故障，影響電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。利用傳感器、攝像頭實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電力設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)、狀態(tài)參數(shù)，融合設(shè)備歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)、設(shè)備歷史故障數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)及多維度電網(wǎng)機(jī)組數(shù)據(jù)等，構(gòu)建多源數(shù)據(jù)決策融合模型。對(duì)設(shè)備異常狀態(tài)、破損情況、性能下降程度進(jìn)行監(jiān)測(cè)與預(yù)測(cè)，及時(shí)提供設(shè)備故障預(yù)警、故障診斷與發(fā)生故障的應(yīng)急方案，及時(shí)進(jìn)行故障搶修、設(shè)備更換，防止故障范圍進(jìn)一步擴(kuò)大［21，23，4145］。

為精準(zhǔn)檢測(cè)帶電導(dǎo)體的運(yùn)行電壓與運(yùn)行電流，結(jié)合決策樹(shù)組織、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，聯(lián)合帶電導(dǎo)體運(yùn)行信息，計(jì)算運(yùn)行數(shù)據(jù)評(píng)價(jià)指標(biāo)的具體數(shù)值。融合多源數(shù)據(jù)，確定接收端設(shè)備連接方式，求解電氣互感系數(shù)，以此確定導(dǎo)體設(shè)備的電子實(shí)時(shí)損耗量，可實(shí)現(xiàn)電氣設(shè)備的在線監(jiān)測(cè)［28，33，36］。

變壓器作為輸電與配電的重要媒介，監(jiān)測(cè)其設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)尤為重要，絕緣老化、超負(fù)荷運(yùn)行、環(huán)境變化對(duì)其可靠穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)的影響。融合變壓器油氣數(shù)據(jù)、紅外熱像溫度數(shù)據(jù)及氣象數(shù)據(jù)等，解決數(shù)據(jù)樣本量不足、質(zhì)量低的問(wèn)題。同時(shí)采取改進(jìn)支持向量機(jī)法、改進(jìn)故障樹(shù)模型對(duì)油氣數(shù)據(jù)、溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行診斷，將兩種診斷結(jié)果進(jìn)行決策級(jí)融合，得出最終變壓器故障診斷結(jié)果。保證了變壓器在放電類故障和低、中、高溫故障中具有較高的故障診斷準(zhǔn)確率。

4.3.9電力資源合理配置

目前，電能儲(chǔ)存技術(shù)成本高昂、相關(guān)技術(shù)尚未突破。為避免已產(chǎn)出電能的浪費(fèi)、降低產(chǎn)電資源的無(wú)效消耗，為滿足部分區(qū)域、用戶的用電需求。技術(shù)工作者可對(duì)電力生產(chǎn)數(shù)據(jù)、電力需求數(shù)據(jù)、電力經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行融合。從電網(wǎng)規(guī)劃的角度，最大程度保障電力資源、產(chǎn)電資源、輸配電資源的合理、科學(xué)配置［40］。

4.3.10電力數(shù)據(jù)高效傳輸

信息通信技術(shù)與智能電網(wǎng)結(jié)合，將新能源電源整合到現(xiàn)有電網(wǎng)中，實(shí)現(xiàn)雙向信息傳輸、快速隔離、恢復(fù)停電、優(yōu)化終端用戶能耗，保證供電高效性、用戶操作可行性。

遇到電網(wǎng)供電不穩(wěn)或擾動(dòng)時(shí)，保護(hù)裝置需快速進(jìn)行故障定位并對(duì)故障區(qū)域進(jìn)行隔離，這對(duì)電網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸速度、處理速度和處理精度要求極高。目前系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信方式多樣、邏輯復(fù)雜，會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)通信效率下降、信息滯后、兼容性差，影響正常供電?？刹杉悩?gòu)網(wǎng)絡(luò)通信數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理、規(guī)約化、標(biāo)準(zhǔn)化，在保證通信數(shù)據(jù)質(zhì)量的同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)的有效壓縮，再融合具有主要特征的數(shù)據(jù)，傳輸融合后的數(shù)據(jù)，有效減少網(wǎng)絡(luò)通信量、節(jié)省載波帶寬，提高通信效率和通信網(wǎng)絡(luò)性能［29，4650］。

4.4數(shù)據(jù)融合技術(shù)在解決順控問(wèn)題的體現(xiàn)

將數(shù)據(jù)融合技術(shù)應(yīng)用于智能變電站一鍵順控操作中，可以對(duì)上級(jí)調(diào)度指令、監(jiān)控主機(jī)下發(fā)的操作票模擬/執(zhí)行指令進(jìn)行加密、壓縮，保證指令下發(fā)的安全性、準(zhǔn)確性，同時(shí)提高指令傳輸?shù)乃俾省?/p>

指令下達(dá)后，各傳感器、監(jiān)控裝置、測(cè)控裝置傳輸設(shè)備位置信息、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信息，提取數(shù)據(jù)主要屬性、除冗余、去噪聲、進(jìn)行融合。檢測(cè)并處理異常數(shù)據(jù)，將融合后得到的最準(zhǔn)確的結(jié)果傳輸給防誤主機(jī)與監(jiān)控主機(jī)，減少數(shù)據(jù)傳輸層壓力，提高設(shè)備狀態(tài)結(jié)果的更新率與精度，使得設(shè)備狀態(tài)確認(rèn)更可靠、穩(wěn)定。

與此同時(shí)也可與氣象數(shù)據(jù)、其他數(shù)據(jù)源進(jìn)行信息共享，對(duì)變電站故障、設(shè)備故障進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、提前預(yù)警、定位、短時(shí)預(yù)測(cè)與診斷，前文對(duì)此已作詳細(xì)描述。

一鍵順控系統(tǒng)對(duì)各操作響應(yīng)時(shí)間有一定要求，采用多源數(shù)據(jù)融合，可在保證數(shù)據(jù)質(zhì)量與精度的條件下壓縮數(shù)據(jù)，提高數(shù)據(jù)傳輸速率。變電站各設(shè)備、傳感器動(dòng)作響應(yīng)結(jié)果的傳輸時(shí)間縮短，可滿足一鍵順控系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間要求。

4.5仍存在的問(wèn)題與面臨的挑戰(zhàn)

4.5.1保障數(shù)據(jù)安全融合，抵御信息攻擊

電網(wǎng)中存在大量異構(gòu)日志數(shù)據(jù)，按來(lái)源分為防火墻日志、入侵檢測(cè)系統(tǒng)日志、業(yè)務(wù)系統(tǒng)產(chǎn)生的日志；按類型分為流量類日志、配置管理類日志、安全攻擊類日志。日志記錄了不同的網(wǎng)絡(luò)信息、用戶行為和系統(tǒng)操作［23］。

當(dāng)前智能變電站數(shù)據(jù)安全防護(hù)措施仍不完善，多源電力數(shù)據(jù)融合過(guò)程中，會(huì)遭到信息潛伏、持續(xù)攻擊。在攻擊方掌握全部通信通道并實(shí)時(shí)監(jiān)聽(tīng)的條件下，可能會(huì)進(jìn)行的攻擊有：（1）虛假數(shù)據(jù)注入攻擊，即攻擊方傳送、注入虛假信息，影響電力網(wǎng)絡(luò)運(yùn)轉(zhuǎn)；（2）重放攻擊，即攻擊方重復(fù)輸入已經(jīng)傳輸過(guò)的有效數(shù)據(jù)，對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)施加壓力，造成通信堵塞，以致信息輸送系統(tǒng)崩壞；（3）信息篡改攻擊，指攻擊方在實(shí)施監(jiān)聽(tīng)時(shí)，會(huì)截取關(guān)鍵的有效信息，對(duì)其進(jìn)行數(shù)據(jù)篡改，造成系統(tǒng)故障誤判等；（4）拒絕服務(wù)攻擊，即攻擊方會(huì)批量傳輸大量無(wú)用數(shù)據(jù)，擠占帶寬、系統(tǒng)運(yùn)算資源和儲(chǔ)存空間。

要保障電力數(shù)據(jù)的安全融合，需實(shí)現(xiàn)以下安全特性：（1）保密性與隱私保護(hù)，對(duì)電力數(shù)據(jù)進(jìn)行加密處理；（2）信息源認(rèn)證與數(shù)據(jù)完整性保護(hù)；（3）前向安全與密鑰更新；（4）抵御DOS攻擊，電力數(shù)據(jù)融合時(shí)盡量占用較少運(yùn)算資源與儲(chǔ)存空間，平衡運(yùn)算與儲(chǔ)存負(fù)載［29，47，50，52］。

攻擊者的所有攻擊痕跡記錄在各種各樣的日志中，對(duì)異構(gòu)日志信息進(jìn)行融合、分析，可盡早發(fā)現(xiàn)攻擊來(lái)源，及時(shí)采取相應(yīng)措施。目前仍需對(duì)數(shù)據(jù)安全需求、防護(hù)形式及方案、防護(hù)現(xiàn)狀和未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行深入研究。

4.5.2設(shè)備接入?yún)f(xié)議自適應(yīng)轉(zhuǎn)換

智能變電站的大量物聯(lián)設(shè)備采用的通信標(biāo)準(zhǔn)與傳輸協(xié)議不相同，導(dǎo)致多方位信息采集不完整、數(shù)據(jù)傳輸不順暢，造成物聯(lián)設(shè)備間的操作性、連通性大幅下降。

為實(shí)現(xiàn)智能變電站物聯(lián)設(shè)備的統(tǒng)一管控、信息精準(zhǔn)交換，可融合物聯(lián)設(shè)備接入?yún)f(xié)議的相關(guān)數(shù)據(jù)包，上傳至設(shè)備接入層，利用統(tǒng)一數(shù)據(jù)幀格式完成接入?yún)f(xié)議數(shù)據(jù)包自適應(yīng)轉(zhuǎn)換。同時(shí)，此轉(zhuǎn)換能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的集中操作、智能控制、數(shù)據(jù)歸檔等，降低設(shè)備管控成本，提升系統(tǒng)運(yùn)行效率［26，28，37，51］。

5智能變電站一鍵順控系統(tǒng)發(fā)展展望

智能變電站一鍵順控系統(tǒng)設(shè)計(jì)的初衷是減輕倒閘操作人員現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備操作/狀態(tài)確認(rèn)的繁雜工作量與壓力、最大限度保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)工作人員的人身安全、方便實(shí)現(xiàn)倒閘操作的遠(yuǎn)程控制、提高變電設(shè)備運(yùn)檢質(zhì)效。

隨著機(jī)器智能化的快速發(fā)展，無(wú)人（機(jī)器）值守變電站的建設(shè)已成為電網(wǎng)未來(lái)發(fā)展藍(lán)圖的中心論題。通過(guò)視頻監(jiān)控、測(cè)控裝置反饋，結(jié)合氣象、變電站歷史數(shù)據(jù)及其他數(shù)據(jù)源，可對(duì)變電站全局狀態(tài)進(jìn)行準(zhǔn)確感知。

通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)，對(duì)操作票生成行為進(jìn)行學(xué)習(xí)、預(yù)測(cè)，結(jié)合電力經(jīng)濟(jì)最優(yōu)原則，滿足上級(jí)調(diào)度指令，智能生成一鍵順控操作票。自動(dòng)進(jìn)行操作票的模擬、驗(yàn)核、執(zhí)行，同時(shí)對(duì)操作行為、操作結(jié)果進(jìn)行記錄。

通過(guò)數(shù)據(jù)融合對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，對(duì)設(shè)備故障進(jìn)行預(yù)測(cè)、告警、定位、診斷，在電力損失、經(jīng)濟(jì)損失最小的條件下，自動(dòng)進(jìn)行故障切除、隔離，保障供電可靠性、穩(wěn)定性。

以上展望仍要以實(shí)際智能技術(shù)發(fā)展為根基，逐步穩(wěn)固實(shí)現(xiàn)、逐步替換老舊方法/技術(shù)/設(shè)備，逐步向無(wú)人（機(jī)器）值守智能變電站建設(shè)靠近。

結(jié)語(yǔ)

本文圍繞大數(shù)據(jù)輔助技術(shù)在智能變電站一鍵順控系統(tǒng)中的應(yīng)用，為解決系統(tǒng)中存在的數(shù)據(jù)質(zhì)量低、系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)、設(shè)備狀態(tài)確認(rèn)不可靠、數(shù)據(jù)傳輸安全威脅、擬票難度大等問(wèn)題，詳細(xì)介紹了一鍵順控系統(tǒng)的功能、架構(gòu)等，主要闡述了數(shù)據(jù)融合技術(shù)在電力應(yīng)用中的體現(xiàn)，總結(jié)數(shù)據(jù)融合技術(shù)在一鍵順控系統(tǒng)的應(yīng)用方向與面臨挑戰(zhàn)，對(duì)智能變電站一鍵順控系統(tǒng)的未來(lái)發(fā)展做出展望。

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*通訊作者：王程（1980—），男，漢族，甘肅白銀人，本科，高級(jí)工程師，研究方向：輸變電運(yùn)檢管理、繼電保護(hù)、智能運(yùn)檢數(shù)字化研究等。

作者簡(jiǎn)介：張政（1988—），男，漢族，甘肅白銀人，本科，高級(jí)工程師，研究方向：電氣自動(dòng)化。