CN108874859A - 一种调度实时断面数据生成方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种调度实时断面数据生成方法及系统，包括：基于电网主站和子站采集量测数据和工况信息，并将所述采集的量测数据和所述工况信息整合；将整合后的量测数据按照预设时间间隔进行周期存储；基于所述周期存储的量测数据按照预设断面时刻生成的断面数据。实现了可以建立时标量测数据实时短周期存储，并基于该存储结构进行断面时刻选取和断面数据选取，形成消除量测不同步影响的实时理想断面。有利于提升调度控制系统数据分析等相关应用的准确度，支撑带时标相关应用的发展。

Description

一种调度实时断面数据生成方法及系统

技术领域：

本发明属于电力系统调度自动化领域，具体涉及一种调度实时断面数据生成方法及系统。

背景技术：

电力生产的过程是一个供需平衡的过程，承载电力传输的电网具有瞬时性、系统性、复杂性等特性，电网在某一时刻的断面数据是互相关联的、平衡的。但是，由于采集、传输、处理等环节的因素，从数据采集到变电站综合自动化系统到电力调度自动化系统的数据都发生了不同程度的延迟。时间的不同步延迟使得在电力调度自动化系统上看到的数据并不一定处于电网的同一时间断面，对电网的分析存在一定的误差；尤其在扰动条件下，电网处于快速变化过程中，系统的潮流发生了转移，调度员很难准确判断电网实际运行状态，量测的不同时性不可忽视。

为了应对量测的不同时性问题，有学者提出数据带时标的解决方法。相量测量装置采集的动态数据携带时标，按照设定的频率每20ms、40ms或100ms向主站传送所有数据，但由于其厂站覆盖率低，且用于日常监视时处理量过大，并不占主要地位。稳态数据仍旧是电力调度系统日常监视分析的最主要数据。

稳态数据可以覆盖所有电压等级所有厂站的几乎所有量测数据，传输采用“全数据+变化数据”传送的方式，数据量较小。带时标稳态数据在现有采集的稳态数据打上采集时刻的时标，在采集频度不变情况下，可以补充数据的时间特性，提升稳态数据的准确性和完整性。

但是，带时标稳态数据的传送机制继承了稳态数据传输的过死区秒级传送，各厂站各数据量测更新时间不尽一致，时间信息是离散的；同时数据覆盖面广、应用范围广，无法为电力系统基础应用提供消除量测不同步影响的实时理想断面。

发明内容：

为了克服上述缺陷，本发明提供了一种调度实时断面数据生成方法，其特征在于，包括：

基于电网主站和子站采集量测数据和工况信息，并将所述采集的量测数据和所述工况信息整合；

将整合后的量测数据按照预设时间间隔进行周期存储；

基于所述周期存储的量测数据按照预设断面时刻生成断面数据。

优选的，所述将整合后的量测数据按照预设时间间隔进行周期存储，包括：

记录量测的数值、数值质量和数值时间；

基于量测数据的冗余度、程序的内存和选取裕度，将整合后的量测数据按照量测ID和时间戳的定位以一秒为间隔、以一分钟为存储周期进行周期循环存储。

优选的，所述预设断面时刻，包括：

利用测点监测量测的数值、数值质量和数值时间；

基于测点监测的数值时间，选取一个有效的数值时间作为断面时刻。

优选的，所述基于解断面时刻和量测ID生成断面数据，包括：

基于断面时刻和量测ID，定位取数坐标；

基于量测固定的周期循环存储根据所述取数坐标按照断面时刻的前5～30秒查询量测ID所对应的数值、数值状态和数值时间；

将查询的所述量测ID对应的数值、数值状态和数值时间与所述断面时刻确定有效的数值、数值状态和数值时间作为断面数据。

优选的，所述将查询的所述量测ID对应的数值、数值状态和数值时间与所述断面时刻确定有效的数值、数值状态和数值时间作为断面数据，包括：

判断查询的所述量测ID对应的数值时间是否大于所述断面时刻；

若所述查询的数值时间不大于断面时刻，且数值状态有效时，取查询的量测ID所对应的数值、数值状态和数值时间作为断面数据；

否则，根据解析的所述断面时刻的秒数重新定位取数坐标，并查询当前取数坐标下的量测ID的数值、数值状态和数值时间；并根据所述重新定位的取数坐标下的量测ID的数值时间与断面时刻确定断面数据。

优选的，所述根据所述重新定位的取数坐标下的量测ID的数值时间与断面时刻确定断面数据，包括：

判断重新定位取数坐标下的量测ID的数值时间与断面时刻是否一致；

若与断面时刻一致，且数值状态有效，则选取重新定位取数坐标下的量测ID的数值、数值状态和数值时间为断面数据；

否则根据预设的计算公式计算定位取数坐标的秒数，直到秒数定位的取数坐标与量测ID确定的数值时间满足预设条件，且数值状态为有效时为止，将所述秒数定位的取数坐标与量测ID确定的数值时间、数值状态和数值作为断面数据。

优选的，所述预设的计算公式，如下式：

y＝(x-1+a)％60

其中：y为选取有效值时间的时间；x为解析的断面目标时间的秒数；a为短周期存储的预设时长。

优选的，所述预设条件为：

(z-t)<a

其中：z为目标时间；t为y秒对应的值时间；a为短周期存储的预设时长。

优选的，生成断面数据后还包括对断面数据的提取，包括：

判断所述断面数据的数值状态是否为工况退出；

当生成的断面数据数值状态不是工况退出时，则提取所述断面数据；

当生成的断面数据数值状态为工况退出时，判断量测所属的子站是否提供所述断面时刻的子站量测数据；若提供，则提取子站的量测数据和断面时刻作为断面数据；若不提供，将数值置0，置数值状态为无效，并将数值和数值状态返回所述子站的量测数据。

优选的，所述采集量测数据和工况信息，并将所述采集的量测数据和所述工况信息整合，包括：

采集量测数据和工况信息；

将带时标的量测数据进行时标量测处理并存储，将不带时标量测数据增加采集时刻时标进行常规量测处理并存储；

将带有工况信息的量测经过工况处理后更新存储的量测数据。

一种调度实时断面数据生成系统，所述系统包括：

数据采集整合模块：用于采集量测数据和工况信息，并将所述采集的量测数据和所述工况信息整合；

周期存储模块：用于将整合后的量测数据按照预设时间间隔进行周期存储；

断面生成模块：用于基于所述周期存储的量测数据按照预设断面时刻提取生成的断面数据。

优选的，所述数据采集整合模块，包括：数据采集子模块和数据整合子模块；

所述数据采集子模块，用于采集量测数据和工况信息；

所述数据整合子模块，用于将带时标的量测数据进行时标量测处理并存储，将不带时标量测数据增加采集时刻时标进行常规量测处理并存储；

将带有工况信息的量测经过工况处理后更新至存储的量测数据。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1、本发明提供的一种调度实时断面数据生成方法，通过基于电网主站和子站采集量测数据和工况信息，并将所述采集的量测数据和所述工况信息整合；将整合后的量测数据按照预设时间间隔进行周期存储；基于所述周期存储的量测数据按照预设断面时刻生成断面数据，减小了量测数据的存储压力，数据的冗余度和程序的内存，提升了稳态数据的准确性和完整性，为电力系统提供了消除量测不同步影响的实时理想断面。

2、本发明提供的一种调度实时断面数据生成方法，通过建立的周期存储，并基于该存储结构进行断面时刻选取和断面数据选取，形成消除量测不同步影响的实时理想断面，有利于提升调度控制系统数据分析等相关应用的准确度，支撑带时标相关应用的发展。

3、本发明提供的一种调度实时断面数据生成方法，实现了带时标和不带时标数据同时并存和处理，为不带时标数据打上采集时刻的时标，可以补充数据的时间特性，为状态估计等电力系统基础应用提供数据。

附图说明：

图1为本发明的具体实施方法流程图；

图2为本发明的时标量测存储流程图；

图3为本发明的系统流程图。

具体实施方式：

为了更好地理解本发明，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围：

实施例1：如图1所示的一种调度实时断面数据生成方法，按照时标存储和组织离散的带时标稳态数据，给状态估计等电力系统基础应用提供同步的电网实时数据理想断面，有利于提升调度控制系统数据分析等相关应用的准确度，支撑带时标相关应用的发展，步骤如下：

步骤一：采集量测数据和工况信息，并将所述采集的量测数据和所述工况信息整合；

步骤二：将整合后的量测数据按照预设时间间隔进行周期存储；

步骤三：基于所述周期存储的量测数据按照预设断面时刻提取生成的断面数据。

具体步骤如下：

步骤一：采集量测数据和工况信息，并将所述采集的量测数据和所述工况信息整合，包括：

1、对常规数据采集进行改造，加强时标处理能力和厂站工况处理能力。

2、增加时标量测处理，接收数据采集功能传送的时标数据，按照“量测ID+时间戳”的定位存入带时标实时库。

3、增加工况处理，接收数据采集功能传送的厂站工况信息，为实时库和带时标实时库中的数据加上工况信息。

前述对常规数据采集功能进行改造，加强时标处理能力，包括在规约解析和数据转换后，把携带时标的量测打上子站采集时标，把未携带时标的量测打上数据采集应用接收时刻的时标，通过消息总线实时提交给上一级应用。其中携带时标的量测是指主子站传输规约中带时标传输类型传输的量测；未携带时标的量测是指主子站传输规约中不带时标传输类型传输的量测。

解决了在系统改造的不同阶段出现带时标稳态数据和不带时标稳态数据同时并存的情况。使这种非结构化、时效要求高、数据量大的数据，调度系统有了一个快速有效的存储机制和时标处理机制。

前述对常规数据采集功能进行改造，加强厂站工况处理能力，其特征包括对通信中断和无报文的工况做出判断，把判断结果通过消息总线实时提交给上一级应用。

前述时标量测处理接收到数据采集功能传送的时标数据，按照“量测ID+时间戳”的定位存入带时标实时库，并把数据提交到时间序列数据库。如图3所示，具体过程如下：

1)订阅数据采集的数据发送通道；循环检测是否接受到数据采集发送模块发送的数据报文，没有接收到则继续检测，接收到后根据数据包类型对数据包进行解包，获取量测id、量测值、量测质量状态及量测发生时间；

2)对接收到的量测值进行合理性判断，合理性判断无效的量测则给予抛弃。合理性判断包括：数据质量位是否正常、数据是否跳变、时间戳是否跳变。

3)将量测发生时间加上主子站差异时间，对于子站实在无法提供时标量测的情况下，为了完整性，以主站时间减去主子站的差异时间代替。

4)按照量测id和量测时间的秒数进行存储定位，将量测数据值、量测质量状态和量测时间戳写入实时数据库的带时标遥测表或带时标遥信表中。并根据实际情况更新最新值、最新值状态、最新值时间戳。

5)将量测id、量测质量状态和量测时间戳提交给时间序列数据库作历史保存。

前述工况处理订阅数据采集的工况发送通道，循环接收数据采集发送的工况变化，对受工况故障或工况退出影响的量测，给实时库的相应量测打上“工况退出”质量码；给带时标实时库相应量测的最新值给打上“工况退出”质量码和时间戳，把最新值、最新值状态和最新值时间戳按照时间戳更新到对应的位置，并提交到时间序列数据库。

前述带时标实时库提供带时标量测的实时短周期存储,基于共享内存建立带时标遥测表、带时标遥信表、子站同步时钟监测表，提供以秒为间隔、以一分钟为存储周期的带时标稳态数据短周期循环存储。如图2所示，具体如下：

1)带时标遥测表结构有：量测ID，量测名称，所属厂站ID，最新值，最新值状态，最新值时间，时钟差异，从0分0秒到0分59秒的值、质量、时戳。量测ID是遥测点在调度系统中的标识，由各个设备表在记录生成时自动触发。2)带时标遥信表结构有：量测ID，量测名称，所属厂站ID，最新值，最新值状态，最新值时间，时钟差异，从0分0秒到0分59秒的值、质量、时戳。量测ID是遥信点在调度系统中的标识，由各个设备表在记录生成时自动触发。3)每个数据存储的参数包括数据值、数据质量和数据的时间戳。每个数据写入时按照时间戳对应的秒写入，循环存储；同时填写最新值、最新值状态、最新值时间戳。时间戳结构为structtimeval。

4)子站同步时钟监测表监视调度主站与厂站的同步时钟差异，包括：厂站ID、厂站名称、与主站时间差异(毫秒)、厂站时钟状态。其中厂站ID是指厂站在调度主站系统中初始建模时产生的系统内对该厂站的唯一标识。

5)建立以秒为间隔、以一分钟为存储周期的带时标稳态数据短周期循环存储。短周期存储周期选为一分钟，是因为：一般情况下调度控制主站系统要求变电站或电厂实时传送变化遥测的时间不超过5秒，实时传送遥信变化的时间不超过3秒；考虑各个厂站数据处理及网络时延的影响、各厂站之间同步时钟的差异、以及冲击负荷时的数据密度，这个时间可以选为30秒。在选择理想断面时，需要选取合适的断面时刻，而断面时刻的时间不一定是最新时间，考虑选取裕度，短周期存储的周期取为30*2＝60秒。短周期存储的时长也不宜过长，过长会加重带时标实时库的存取压力，增加数据的冗余度和程序的内存。以秒为间隔是因为以稳态数据为数据源的高级应用计算周期最小为1秒。

步骤二：将整合后的量测数据按照预设时间间隔进行周期存储；

增加带时标实时库，提供带时标量测的实时短周期存储和理想断面数据选取接口。

前述带时标实时库提供带时标量测的实时理想断面选取接口，包括定义带时标遥测断面取数接口、带时标遥信断面取数接口、断面最新时刻查询接口及其断面接口的实现过程，具体如下：

1)遥测断面取数接口

intQueryAnalogSection(in time_ttarget_time,in vector<KEY_ID_STRU>key_vec,out vetctor<FLOAT_VALUE_STATUS>value_vec)；

输入参数中，target_time为断面时刻，以秒为单位；key_vec为量测ID矢量。

输出参数中，value_vec为所取出值的矢量；返回值int类型，为矢量长度。

2)时标遥信断面取数接口：

intQueryPointSection(in time_ttarget_time,in vector<KEY_ID_STRU>key_vec,out vetctor<STATE_VALUE_STATUS>value_vec)；

输入参数中，target_time为断面时刻，以秒为单位；key_vec为量测ID矢量。

输出参数中，value_vec为所取出值的矢量；返回值int类型，为矢量长度。

3)断面最新时刻查询：

time_tGetQueryTime()；

返回值time_t类型，为断面可查询最新时刻。

步骤三：基于所述周期存储的量测数据按照预设断面时刻提取生成的断面数据

时标量测断面选取接口的实现过程：

a)断面时刻判断

选取电网关键节点的几个测点做为监视点，如母线电压、联络线有功、重载线路有功等，并安排监视的优先级。监视这些量测的最新值、最新值状态、最新值时间，按优先级选择其中一个有效量测的最新时间作为全网断面最新时间。以该时间往前推5-30秒，作为断面查询时刻，具体情况根据网络延迟、数据处理效率、时钟同步情况来确定。其中有效量测的判断依据有：量测状态正常、量测时间与主站时间相差较小、不断更新。

b)断面数据选取

首先，解析断面时刻，将其分解为某年某月某日某时某分某秒；解析量测ID，确定是遥测还是遥信；按照量测ID和断面时刻的秒数定位取数坐标。

然后，在带时标实时库按照取数坐标查询量测ID所对应最新值、最新值状态、最新值时间。

如果最新值时间小于或等于目标时间，且最新值状态是有效的，则取该最新值；

如果最新值时间大于目标时间，则根据目标时间的某秒数定位于“0分某秒”的值、值状态、值时间，如果该值有效且时间与目标时间一致则选用该值；如该值时间与目标时间不一致，取“0分？秒”的值，其中？＝(某秒-1+60)％60，满足(目标时间-该值对应时间)<60秒且值状态为有效则选用，以此类推。若(目标时间-该值对应时间)<60秒的条件还不满足，则逐渐放宽到60*2秒、60*3秒。

如所取的数据值状态出现“工况退出”，当子站支持历史数据召唤时，向子站召唤该时刻的子站断面；若不支持，也不再继续取数，返回数据时，数值可以置“0”，同时数据值状态置为“无效”。

最后打包返回的数据值、数据值状态。

采用商用化时间序列数据库存储时标量测的历史数据，封装数据访问中间件，提供针对时序数据的采样定义、数据提交、数据查询等访问服务。

实施例2

基于同一发明构思，本发明还提供一种调度实时断面数据生成系统，如图3所示，包括：

数据采集整合模块：用于采集量测数据和工况信息，并将所述采集的量测数据和所述工况信息整合；

周期存储模块：用于将整合后的量测数据按照预设时间间隔进行周期存储；

断面生成模块：用于基于所述周期存储的量测数据按照预设断面时刻提取生成的断面数据。

所述数据采集整合模块，包括：数据采集子模块和数据整合子模块；

所述数据采集子模块，用于采集量测数据和工况信息；

所述数据整合子模块，用于将带时标的量测数据进行时标量测处理并存储，将不带时标量测数据增加采集时刻时标进行常规量测处理并存储；

将带有工况信息的量测经过工况处理后更新至存储的量测数据。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、系统、和计算机程序产品的流程图和方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和方框图中的每一流程和方框、以及流程图和方框图中的流程和方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在申请待批的本发明的权利要求范围之内。

Claims (12)

1.一种调度实时断面数据生成方法，其特征在于，包括：

基于电网主站和子站采集量测数据和工况信息，并将所述采集的量测数据和所述工况信息整合；

将整合后的量测数据按照预设时间间隔进行周期存储；

基于所述周期存储的量测数据按照预设断面时刻生成断面数据。

2.如权利要求1所述的调度实时断面数据生成方法，其特征在于，所述将整合后的量测数据按照预设时间间隔进行周期存储，包括：

记录量测的数值、数值质量和数值时间；

基于量测数据的冗余度、程序的内存和选取裕度，将整合后的量测数据按照量测ID和时间戳的定位以一秒为间隔、以一分钟为存储周期进行周期循环存储。

3.如权利要求1所述的调度实时断面数据生成方法，其特征在于，所述预设断面时刻，包括：

利用测点监测量测的数值、数值质量和数值时间；

基于测点监测的数值时间，选取一个有效的数值时间作为断面时刻。

4.如权利要求1所述的调度实时断面数据生成方法，其特征在于，所述基于解断面时刻和量测ID生成断面数据，包括：

基于断面时刻和量测ID，定位取数坐标；

基于量测固定的周期循环存储根据所述取数坐标按照断面时刻的前5～30秒查询量测ID所对应的数值、数值状态和数值时间；

将查询的所述量测ID对应的数值、数值状态和数值时间与所述断面时刻确定有效的数值、数值状态和数值时间作为断面数据。

5.如权利要求4所述的调度实时断面数据生成方法，其特征在于，所述将查询的所述量测ID对应的数值、数值状态和数值时间与所述断面时刻确定有效的数值、数值状态和数值时间作为断面数据，包括：

判断查询的所述量测ID对应的数值时间是否大于所述断面时刻；

若所述查询的数值时间不大于断面时刻，且数值状态有效时，取查询的量测ID所对应的数值、数值状态和数值时间作为断面数据；

否则，根据解析的所述断面时刻的秒数重新定位取数坐标，并查询当前取数坐标下的量测ID的数值、数值状态和数值时间；并根据所述重新定位的取数坐标下的量测ID的数值时间与断面时刻确定断面数据。

6.如权利要求5所述的调度实时断面数据生成方法，其特征在于，所述根据所述重新定位的取数坐标下的量测ID的数值时间与断面时刻确定断面数据，包括：

判断重新定位取数坐标下的量测ID的数值时间与断面时刻是否一致；

若与断面时刻一致，且数值状态有效，则选取重新定位取数坐标下的量测ID的数值、数值状态和数值时间为断面数据；

否则根据预设的计算公式计算定位取数坐标的秒数，直到秒数定位的取数坐标与量测ID确定的数值时间满足预设条件，且数值状态为有效时为止，将所述秒数定位的取数坐标与量测ID确定的数值时间、数值状态和数值作为断面数据。

7.如权利要求6所述的调度实时断面数据生成方法，其特征在于，所述预设的计算公式，如下式：

y＝(x-1+a)％60

其中：y为选取有效值时间的时间；x为解析的断面目标时间的秒数；a为短周期存储的预设时长。

8.如权利要求6所述的调度实时断面数据生成方法，其特征在于，所述预设条件为：

(z-t)<a

其中：z为目标时间；t为y秒对应的值时间；a为短周期存储的预设时长。

9.如权利要求4所述的调度实时断面数据生成方法，其特征在于，所述生成断面数据后还包括对断面数据的提取，包括：

判断所述断面数据的数值状态是否为工况退出；

当生成的断面数据数值状态不是工况退出时，则提取所述断面数据；

当生成的断面数据数值状态为工况退出时，判断量测所属的子站是否提供所述断面时刻的子站量测数据；若提供，则提取子站的量测数据和断面时刻作为断面数据；若不提供，将数值置0，置数值状态为无效，并将数值和数值状态返回所述子站的量测数据。

10.如权利要求1所述的调度实时断面数据生成方法，其特征在于，所述采集量测数据和工况信息，并将所述采集的量测数据和所述工况信息整合，包括：

采集量测数据和工况信息；

将带时标的量测数据进行时标量测处理并存储，将不带时标量测数据增加采集时刻时标进行常规量测处理并存储；

将带有工况信息的量测经过工况处理后更新存储的量测数据。

11.一种调度实时断面数据生成系统，其特征在于，所述系统包括：

数据采集整合模块：用于采集量测数据和工况信息，并将所述采集的量测数据和所述工况信息整合；

周期存储模块：用于将整合后的量测数据按照预设时间间隔进行周期存储；

断面生成模块：用于基于所述周期存储的量测数据按照预设断面时刻提取生成的断面数据。

12.如权利要求11所述的调度实时断面数据生成系统，其特征在于，所述数据采集整合模块，包括：数据采集子模块和数据整合子模块；

所述数据采集子模块，用于采集量测数据和工况信息；

所述数据整合子模块，用于将带时标的量测数据进行时标量测处理并存储，将不带时标量测数据增加采集时刻时标进行常规量测处理并存储；

将带有工况信息的量测经过工况处理后更新至存储的量测数据。