基于电网状态监测系统的数据处理分析方法和系统与流程

本发明属于涉及电子技术领域，尤其涉及一种基于电网状态监测系统的数据处理分析方法和系统。

背景技术：

随着社会的发展，人类越来越依赖电力这种能源，而输电则是将电力输送到千家万户的电力领域最重要的一环，而对输电设备的监测则是确保输电设备稳定可靠工作的重要技术。

基于电网的设备状态监测系统是实现输变电设备状态运行检修管理、提升输变电专业生产运行管理精益化水平的重要技术手段，通过各种传感器技术、广域通信技术和信息处理技术实现各类输变电设备传输到远端的监控中心。对于远距离、大容量输变电，其监控数据是海量的。对于海量数据的存储、整理，并利用这些海量数据进行分析和预警是一个极大的挑战，而现有技术中缺乏成熟的技术。

技术实现要素：

针对现有技术中对于输变电监测数据缺乏恰当的存储、整理、分析技术的问题，本发明实施例的目的是提供一种有效且高效的基于电网状态监测系统的数据处理分析方法和系统。

为了解决上述问题，本发明实施例提出了一种基于电网状态监测系统的数据处理分析方法和系统，包括：数据获取模块，数据分区存储模块、数据库模块、数据二次加工模块、数据应用服务模块；其中，

数据获取模块用于分别从不同系统中采集相应数据；其中数据获取模块依赖于实时数据管理平台，通过对各类实时信息系统数据的统一采集、抽取、整合和集中存贮，避免原有各系统实时信息的差异，以统一的方式和标准对外提供实时信息服务；其中实时信息为监测主体的监测信息，包括：电网、设备、设备所处场所、设备所处环境以及客户相关的监测信息；而非实时信息为监测主体的信息，包括：监测主体的位置、设备型号、设备参数等；数据获取模块将实时信息与非实时信息的整合；还用于采用电网通用模型描述规范作为核心设计模型规范对数据进行整合；

数据分区存储模块用于对数据进行分区存储；具体包括：对输变电设备状态监测数据先按时间范围进行分区，再按监测专业类别分区；

数据库模块用于建立面向对象方法的输变电设备状态监测数据库以对海量数据进行存储，具体包括：输电类监测信息、变电类监测信息、监测装置信息以及监测加工信息；并根据海量数据建立数据模型，所述数据模型包括整个输变电监测体系，同时包括监测装置的日志与配置，用于实现对监测装置本身的管理；同时，还存储根据相应标准规范对监测数据进行二次加工后形成的规范监测数据，如各类预警信息和统计信息；其中状态监测数据库抽象于具体的状态监测类型及监测内容，各专业监测数据的主体结构一致；

数据二次加工模块用于获取输变电设备状态监测数据库内存储的监测数据，并根据标准规范对监测数据进行而二次加工后形成规范监测数据并存储到输变电设备状态监测数据库内；

数据应用服务模块用于根据监测数据进行分析处理并生成分析结果。

其中，所述系统还包括数据打包模块；

所述数据打包模块用于将海量数据进行打包，以根据状态监测数据的采集频率，按一定时间规则进行打包，将多条数据记录合并为一条数据记录。

其中，所述数据应用服务模块包括：

数据获取处理单元，用于获取输变电监测数据，其中所述输变电监测数据可以通过生产管理信息系统、调度scada系统、设备在线监测系统以及手工录入等方式实现；具体的，可以通过生产管理信息系统获取设备台帐；获取设备运行中的不良工况信息、试验数据、试验标准、检修信息及设备巡检信息；还可以通过在线监测系统获取设备在线监测数据信息；还可以通过调度scada系统获取设备动作次数；并获取其他设备状态评价需要的数据，包括：设备的家族缺陷信息、相关反措落实情况和省内外同类设备年度故障情况；

数据查询统计单元，用于对正常和异常数据分别进行查询统计，具体的可以按设备查询统计各类监测数据、按监测类型查询各类设备的监测数据、按监测专业查询监测装置的空间分布，分别进行查询统计；还用于生成统计分析报表，其中统计分析报表包括：监测数据月报表、报警信息统计报表；其中；监测数据月报表以曲线和表格的方式按月进行统计，以显示出每日最高、最低、平均值；其中，报警信息统计报表针对某一时间段进行报警信息的统计，以显示出报警时间、报警地点、报警参数、报警值、报警原因、处理方式、处理人等；这样就可以对在线监测信息采集查询的基础上进行全面的统计分析，并进行数据分析、诊断、报表处理；

数据分析单元，用于对监测参数，进行参量跟踪、趋势分析、类比分析、多参量分析；具体的，可以利用趋势分析和预测的工具，选用数理统计、时间序列分析等方法给出设备相应发展趋势及其结论；

数据诊断单元，用于根据故障诊断要求，建立满足现有业务并具有可修改、可扩充和可外挂的故障诊断算法；结合设备状态量的同类型设备的横向比较结果和历史数据的纵向比较结果，以故障诊断算法；其中故障诊断算法库中应包含必备的专家知识库；其中故障诊断单元还用于分析设备可能存在的故障原因和故障部位，并给出依据和解释；同时还可以针对诊断结果进行查询，以查询故障诊断结果以及诊断所依赖的数据，并可详细追溯故障诊断过程；

状态监测预警单元，用于提取监测数据并根据预设的预警阈值进行预警；具体的，对超出状态评价导则和规程规定阈值范围的劣化指标，根据不同的类别和等级向平台自动传输预警信息，同时启动设备状态诊断模块，辅助分析故障位置和原因；通过与公司办公自动化系统、短信系统等系统的接口，将这些预警信息通过办公平台、邮件或短信系统通知到有关责任人，以最快的速度通知到人，尽快排除设备故障或隐患；系统提供邮件、短信的订阅功能，对不同等级的预警信息进行分类管理；

风险评估单元，用于对出现监测预警的设备进行风险评价；具体的，可以通过以下公式，在考虑设备状态评价得分、设备平均故障概率、设备价值、设备在系统中的重要等级等得出设备的风险等级，进行设备风险排序；

r＝(1－g/100)×a×p×i

其中r(risk)为设备风险值；g为状态评分值；a(assets)为设备资产等级系数，作为设备的基础信息录入到系统中；p(probability)为设备平均故障概率系数；i(iportance)设备重要等级系数，作为设备的基础信息录入到系统中。

其中，设备平均故障概率系数p根据设备运行历史数据进行设置；具体的，如果设备运行稳定未出现一般缺陷，p值取1；设备出现过一般缺陷，但未出现过严重缺陷，p值取1.5；设备出现过严重缺陷，缺陷已经全部处理，p值取3；设备当前存在严重缺陷未消除，p值取5。

同时，本发明实施例还提出了一种应用如前任一项所述的系统进行数据处理分析的方法，包括：

利用数据获取模块用于分别从不同系统中采集相应数据，并对采集到的数据利用数据分区存储模块用于对数据进行分区存储；

利用数据库模块对海量数据进行存储并建模，并利用数据二次加工模块对输变电设备状态监测数据库内存储的监测数据根据标准规范二次加工；

利用数据应用服务模块对监测数据进行分析处理并生成分析结果。

本发明的上述技术方案的有益效果如下：上述技术方案提出了一种基于电网状态监测系统的数据处理分析方法和系统，能够对各类输变电设备上报的状态监测数据进行收集、存储、处理，以实现对输变电设备的状态信息的展示、预警、分析、诊断、评估和预测功能，并集中为其它相关系统提供状态监测数据，实现输变电设备状态的全面监测和状态运行管理。

附图说明

图1是据分区存储模块的原理示意图；

图2是发明实施例的数据打包模块的原理示意图。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

本发明实施例提出了一种基于电网状态监测系统的数据处理分析方法和系统，能够对各类输变电设备状态监测装置的数据处理、接入和控制，并对各种输变电设备状态信息的展示、预警、分析、诊断、评估和预测功能。图1所示为根据本发明的实施例的数据获取模块图。

其中，监测数据获取与处理时设备状态监测中心系统的核心功能，它负责分别从不同系统中采集相应数据，负责系统的统一建模、统一编码，提供统一的模型、参数、实时数据和历史数据服务。系统数据经过数据整合层以后，具备统一的模型描述和标准的访问接口，为数据的高度共享和综合利用提供基础。

(1)实时数据管理平台

建设安全iii区的实时数据管理平台：为各类实时信息提供统一高效的集成与共享。以实时数据库管理系统为基础，建设安全iii区的实时数据管理平台(也可以称为实时信息数据中心)，提供各类实时信息的集成与共享。实时数据管理平台通过对各类实时信息系统数据的统一采集、抽取、整合和集中存贮，避免原有各系统实时信息的差异，以统一的方式和标准对外提供实时信息服务；实时数据管理平台能够利用实时数据库的处理效率高、检索速度快以及数据压缩等特点，实现对实时信息的高效管理。

实现实时信息与非实时信息的有效整合：实时信息从内容上看多为对电网、设备、设备所处场所、设备所处环境以及客户相关的监测信息，这些信息只有和其监测的主体相联系才能发挥其应有的作用，因而，在对实时信息整合的同时需要实现实时信息与非实时信息的整合，从而方便外部系统对实时数据管理平台的访问。

数据整合：系统采用cim作为核心设计模型规范，规范变电设备、资产、拓扑结构、量测、状态监测、事件与告警等信息的统一描述和交互规范。

数据库管理。

图1所示为根据本发明的实施例的数据分区模块图。

输变电设备状态监测数据先按时间范围进行分区，再按监测专业类别分区，以此作为数据存储的基本规则。此分区设计可方便状态监测数据库使用并行操作，如并行索引区间扫描或并行快速表扫描等，以充分调动数据库计算资源，加快数据检索和处理速度。

图2所示为根据本发明的实施例的数据打包模块图。

设备状态监测数据，尤其是变电数据！变电设备异常时的数据要长期保留，正常数据可以不长期保留。线路可以长期保留典型数据。

针对海量数据处理，为减轻数据库表的访问压力，可采用数据打包处理方式，将多条数据记录合并为一条数据记录。根据状态监测数据的采集频率，按一定时间规则进行打包，如按月打包数据，即将一月中所有的采集数据存储在一条数据记录中。

数据建模

系统采用面向对象方法进行数据库设计。状态监测数据库结构设计的要点如下：

抽象于具体的状态监测类型及监测内容，各专业监测数据的主体结构一致，可包容输电和变电。

采用统一规范的设备对象标识和时间标识。

适用于海量数据处理及未来的多维分析需要。

输变电设备状态监测数据库在设计上包括输电类监测信息、变电类监测信息、监测装置信息以及监测加工信息。数据模型规划涵盖整个输变电监测体系，同时包括监测装置的日志与配置，用于实现对监测装置本身的管理。在此基础上，数据库中还包括系统根据相应标准规范对监测数据二次加工形成的数据，如各类预警信息和统计信息。

数据应用服务，具体地，

(1)数据获取处理算法

数据获取通过生产管理信息系统、调度scada系统、设备在线监测系统以及手工录入等方式实现。

通过生产管理信息系统获取设备台帐(设备类型、型号、厂家、电压等级、出厂时间、投运时间、运行编号、技术参数等)等数据信息。获取设备运行中的不良工况信息、试验数据(包含出厂值、交接值、初值、例行和诊断试验数据、油化数据等)、试验标准(包含具体项目、周期等)、检修信息及设备巡检等相关数据信息。

通过在线监测系统获取设备在线监测数据信息。

从调度scada系统中获取设备动作次数，如开关类设备的操作次数，变压器分接开关动作次数等。

其他设备状态评价需要的数据，比如设备的家族缺陷信息、相关反措落实情况和省内外同类设备年度故障情况等信息等数据。

(2)数据查询统计

按设备查询统计各类监测数据，并可对正常和异常数据进行分别查询统计；

按监测类型查询各类设备的监测数据，并可对正常和异常数据进行分别查询统计；

按监测专业查询监测装置的空间分布，并对监测装置的运行状态进行查询统计；

生成统计分析报表，报表类型主要包括监测数据月报表、报警信息统计报表。月报表以曲线和表格的方式按月进行统计，统计每日最高，最小和平均值。报警信息统计表按照某一时间段进行报警信息的统计，报警信息主要包括：报警时间、报警地点、报警参数、报警值、报警原因、处理方式、处理人等。在对在线监测信息采集查询的基础上进行全面的统计分析，并进行数据分析、诊断、报表处理。

(3)分析诊断

数据分析：针对专题应用产生的监测参数，进行参量跟踪、趋势分析、类比分析、多参量分析。趋势分析和预测的工具，选用数理统计、时间序列分析等方法给出设备相应发展趋势及其结论。

诊断算法：根据故障诊断要求，建立满足现有业务并具有可修改、可扩充和可外挂的故障诊断算法。结合设备状态量的横向(同类型设备)和纵向(历史数据)比较结果，实现诸如三比值法、td图法、神经网络算法、大卫三角图法、粗糙集、范例推理等有效的诊断算法。诊断算法库中应包含必备的专家知识库。

故障诊断：采用适当的方式(手工或触发)启动故障诊断，分析设备可能存在的故障原因和故障部位，并给出依据和解释。

诊断结果查询：查询故障诊断结果以及诊断所依赖的数据，并可详细追溯故障诊断过程。

(4)状态监测预警：设备状态监测中心一级主站系统监测预警模块能够通过灵活的方式设置预警阈值，实时监控状态量指标变化。对超出状态评价导则和规程规定阈值范围的劣化指标，根据不同的类别和等级向平台自动传输预警信息，同时启动设备状态诊断模块，辅助分析故障位置和原因。通过与公司办公自动化系统、短信系统等系统的接口，将这些预警信息通过办公平台、邮件或短信系统通知到有关责任人，以最快的速度通知到人，尽快排除设备故障或隐患。系统提供邮件、短信的订阅功能，对不同等级的预警信息进行分类管理。

(5)风险评估算法

对于出现监测预警的设备进行风险评价，通过考虑设备状态评价得分、设备平均故障概率、设备价值、设备在系统中的重要等级等得出设备的风险等级，进行设备风险排序。

r＝(1－g/100)×a×p×i

公式中：

r(risk)为设备风险值

g为状态评分值

a(assets)为设备资产等级系数，作为设备的基础信息录入到系统中。

p(probability)为设备平均故障概率系数。

设备运行稳定，未出现一般缺陷，p值取1；

设备出现过一般缺陷，但未出现过严重缺陷，p值取1.5

设备出现过严重缺陷，缺陷已经全部处理，p值取3；

设备当前存在严重缺陷未消除，p值取5；

i(iportance)设备重要等级系数，作为设备的基础信息录入到系统中。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。