CN110086260B - 一种配电网智能感知管控装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种配电网智能感知管控装置，其中：终端感知层获取配变终端的数据并将数据上传，以及根据控制命令对配变终端进行现场控制；通信网络层实现终端感知层与信息汇聚层之间的通信；信息汇聚层为配变终端提供统一接口，将配变终端接入外部应用层，并对来自配变终端的数据进行存储、加工以及与配电网智能感知管控装置的外部应用系统进行数据交换，还执行来自管理控制层的控制命令或者将来自管理控制层的命令下发至终端感知层；管理控制层下发控制命令至信息汇聚层；外部应用层对外部应用系统提供开放接口，以便外部应用系统通过开放接口对配电网智能感知管控装置进行调用和共享。本发明可以实现配电网的智能感知、数据智能采集和监控。

Description

一种配电网智能感知管控装置

技术领域

本发明涉及电力技术领域，尤其涉及一种配电网智能感知管控装置。

背景技术

配电网直接面向用户，是保证供电质量、提高电网运行效率、创新用户服务的关键环节。长期以来，我国更多关注于电力的生产和主网的传输，对配电网特别是面向用户的中、低压配电网建设和研究相对薄弱，存在诸如供电可靠性、电能质量、需求侧响应等问题，已经严重地影响了电力系统的整体性能和效率。在电网的相关规定中，则明确指出要加快配、用电智能化建设，建成配网调控一体化智能技术支持系统，在重点城市建成具有自愈、灵活、可调能力的智能配电网扩展和完善配用电相关应用系统功能，建立智能配电网与应急系统、故障抢修、输电环节、分布式电源和用户需求侧等环节的协同调度机制，显著提高供电可靠性和电能质量。可见，大力开展中、低压智能配电网建设，提高电网配、用电环节智能化，保证供电可靠性与电能质量是提高电网运行效率和创新服务的关键环节，是我国建设坚强智能电网的重要工作内容之一。因此，结合以上的需求，需要提出一种配电网智能感知管控系统，以实现对配电网的智能感知。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种配电网智能感知管控装置，实现配电网的智能感知、数据智能采集和监控。

本发明提供的一种配电网智能感知管控装置，包括：终端感知层、通信网络层、信息汇聚层、管理控制层以及外部应用层；

所述终端感知层，用于获取配变终端的数据并将所述配变终端的数据上传至所述信息汇聚层，以及根据控制命令对所述配变终端进行现场控制；

所述通信网络层，其介于所述终端感知层和所述信息汇聚层之间，用于实现所述终端感知层与所述信息汇聚层之间的实时网络通信；

所述信息汇聚层，用于为所述配变终端提供统一接口，以通过该统一接口将所述配变终端接入所述外部应用层，并对来自所述配变终端的数据进行存储、加工以及与所述配电网智能感知管控装置的外部应用系统进行数据交换，还执行来自所述管理控制层的控制命令或者将来自所述管理控制层的命令下发至所述终端感知层；

所述管理控制层，用于下发控制命令至所述信息汇聚层；

所述外部应用层，用于对所述外部应用系统提供开放接口，以便所述外部应用系统通过所述开放接口对所述配电网智能感知管控装置进行调用和共享。

优选地，还包括：采集服务器、汇聚服务器、存储服务器、分析服务器、应用服务器以及接口服务器；

所述采集服务器，其部署于所述终端感知层，用于对所述配变终端的数据进行采集，所采集的数据包括：所述配变终端的电能数据及其关联数据、用户配电开关数据、所述配变终端的电能质量数据以及安装在所述配变终端的现场智能设备采集的数据；

所述汇聚服务器，其部署于所述信息汇聚层，用于对所述采集服务器所采集的数据进行交换管理、协议转换、数据清洗、数据关联以及数据入库的预处理；

所述存储服务器，其部署于所述信息汇聚层，用于对所述汇聚服务器提供的经过预处理的数据的进行存储管理；

所述分析服务器，其部署于所述管理控制层，用于对所述配变终端的数据进行挖掘分析管理；

所述应用服务器，其部署于所述管理控制层，用于实现所述配电网智能感知管控装置的上层系统应用；

所述接口服务器，其部署于所述外部应用层，用于实现所述开放接口。

优选地，所述采集服务器所支持的接口包含有：MQTT接口、CORBA接口、WebService接口、Socket接口；

所述汇聚服务器支持转换协议包含有：SNMPv2c协议、SNMPv3协议、TCP/IP协议、TL1协议；

所述存储服务器的存储期限不少于90天。

优选地，所述配电网智能感知管控装置中部署的服务器均支持N+1冗余备份，其中N+1表示所述配电网智能感知管控装置中单个种类服务器的数量，如果该种服务器中某个服务器发生故障，则该种服务器中有一个独立的服务器进备份。

优选地，所述外部应用系统包括：生产营销系统、地理信息系统、营销管理系统、客服系统、用电信息采集系统。

优选地，所述配变终端中设置有站端设备，在所述配变终端对应的变电站中设置有局端设备，所述站端设备与所述局端设备之间通过光分配网络通信连接；

所述站端设备，用于将所述配变终端的数据上传至所述局端设备，通过所述局端设备将所述站端设备的数据上传至所述终端感知层。

优选地，所述配变终端的数据包括所述配变终端用于中压线路的遥信值和遥感值的数据。

实施本发明，具有如下有益效果：终端感知层获取配变终端的数据并将配变终端的数据进行上传至信息汇聚层，信息汇聚层通过统一接口将配变终端接入外部应用层，并对来自配变终端的数据进行存储、加工以及与配电网智能感知管控装置的外部应用系统进行数据交换，外部应用层对外部应用系统提供开放接口，以便外部应用系统通过开放接口对配电网智能感知管控装置进行调用和共享。本发明通过对配变终端数据的采集，并将采集的数据与外部应用系统进行共享，实现对配电网的智能感知、数据智能采集和监控。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的配电网智能感知管控装置的原理框图。

图2是本发明提供的变电站通信接线示意图。

图3是本发明提供的两点接入组网结构示意图。

图4是本发明提供的单点接入组网结构示意图。

图5是本发明提供的光通道计算模型图。

图6是本发明提供的故障自发现详细逻辑流程图。

具体实施方式

本发明提供一种配电网智能感知管控装置，如图1所示，其包括：终端感知层、通信网络层、信息汇聚层、管理控制层以及外部应用层。

终端感知层用于获取配变终端的数据并将配变终端的数据上传至信息汇聚层，以及根据控制命令对配变终端进行现场控制。

通信网络层介于终端感知层和信息汇聚层之间，通信网络层用于实现终端感知层与信息汇聚层之间的实时网络通信。

信息汇聚层用于为配变终端提供统一接口，以通过该统一接口将配变终端接入外部应用层，并对来自配变终端的数据进行存储、加工以及与配电网智能感知管控装置的外部应用系统进行数据交换，还执行来自管理控制层的控制命令或者将来自管理控制层的命令下发至终端感知层。

管理控制层用于下发控制命令至信息汇聚层。

外部应用层用于对外部应用系统提供开放接口，以便外部应用系统通过开放接口对配电网智能感知管控装置进行调用和共享。

配电网智能感知管控装置还包括：采集服务器、汇聚服务器、存储服务器、分析服务器、应用服务器以及接口服务器。

采集服务器部署于终端感知层，采集服务器用于对配变终端的数据进行采集，所采集的数据包括：配变终端的电能数据及其关联数据、用户配电开关数据、配变终端的电能质量数据以及安装在配变终端的现场智能设备采集的数据。

汇聚服务器部署于信息汇聚层，汇聚服务器用于对采集服务器所采集的数据进行交换管理、协议转换、数据清洗、数据关联以及数据入库的预处理。

存储服务器部署于信息汇聚层，存储服务器用于对汇聚服务器提供的经过预处理的数据的进行存储管理。

分析服务器部署于管理控制层，分析服务器用于对配变终端的数据进行挖掘分析管理。

应用服务器部署于管理控制层，应用服务器用于实现配电网智能感知管控装置的上层系统应用。

接口服务器部署于外部应用层，接口服务器用于实现开放接口。

进一步地，采集服务器所支持的接口包含有：MQTT接口、CORBA接口、WebService接口、Socket接口。

汇聚服务器支持转换协议包含有：SNMPv2c协议、SNMPv3协议、TCP/IP协议、TL1协议。

在存储服务器的容量允许的前提下，存储服务器的存储期限不少于90天。

进一步地，配电网智能感知管控装置中部署的服务器均支持N+1冗余备份，其中N+1表示配电网智能感知管控装置中单个种类服务器的数量，如果该种服务器中某个服务器发生故障，则该种服务器中有一个独立的服务器进备份。

进一步地，外部应用系统包括：生产营销系统、地理信息系统、营销管理系统、客服系统、用电信息采集系统。

进一步地，配变终端中设置有站端设备，在配变终端对应的变电站中设置有局端设备，站端设备与局端设备之间通过光分配网络通信连接。

站端设备用于将配变终端的数据上传至局端设备，通过局端设备将站端设备的数据上传至终端感知层。

进一步地，配变终端的数据包括配变终端用于中压线路的遥信值和遥感值的数据。

本发明提供的管控装置在在通信网络层中采用工业太网或EPON（EthernetPassive Optical Network，以太网无源光网络）通信组网模式对通信层进行搭建，并提出光链路衰减计算模型，并提出一种主动故障感知流程，通过遍历操作的方式，实现对配电网故障的主动感知。本发明的整体架构由终端感知层、通信网络层、信息汇聚层、管理控制层、外部应用层组成。

为实现一种配电网智能感知管控装置，本发明的技术方案如下：

1整体架构设计

一种配电网智能感知管控装置，考虑到智能感知系统的目标是让配电网及其设备能“说话”，并对其所表达的信息加以翻译、分析和响应，符合物联网技术架构。因此，本发明的系统结构由终端感知层、信息汇聚层、通信网络层和管理应用层组成，如图1所示。

1.1终端感知层

终端感知层是中、低压配电网性能分析的基础数据来源。从架构看，它包含M2M架构中的机器、M2M硬件两个联系紧密的部分从对象看，它涵盖包括电能表和相关测量设备、用户配电开关、电能质量终端以及其他现场智能设备在内的各种安装在配电线路及设备现场的信号采集和控制设备从功能看，它主要负责采集配电网及设备的原始信息，并进行现场控制。

1.2通信网络层

通信网络层介于终端感知层和信息汇聚层之间，主要提供终端设备网络接入、实时传输和业务承载功能。借助于通信网络，配电网电流、电压等实时数据可传递至信息汇聚层，管理应用层控制命令可经山信息汇聚层管理控制平台转发至终端感知层的各种数据采集设备，因此通信网络性能与可靠性，对系统整体功能实现及电网运行可靠性起着决定性影响。

1.3信息汇聚层

作为系统中间层，汇聚控制层向下提供各类终端设备接入功能，通过统一接口屏蔽配电网各种智能终端设备接入差异向上提供应用接入控制功能，通过统一接口向主站各应用开放统一控制平台能力。信息汇聚层主要负责：

（1）控制终端接入和应用访问

（2）实时汇聚各接入终端原始数据并存储和适当加工

（3）负责对前端系统采集、传输数据进行存储处理和管理应用，并与其他系统进行数据交换；

（4）执行或转发主站下发的控制命令。

1.4管理控制层

管理控制层主要对配网运行状态、电网故障停电等业务进行一体化管理，实现配电网风险预警、停电信息监测、故障停电分析与管理、报修分析、故障处理、抢修指挥、转供电决策、抢修资源统一调配、现场抢修作业管理等应用功能。

1.5外部应用层

外部应用层是通过开放接口，向外部应用系统提供开放能力，允许外部系统对本功能的能力调用及共享。外部应用系统包括：生产营销系统（PMS）、地理信息系统（GIS）、营销管理系统（CIS）、客服系统（95598）、用电信息采集系统等。

采集服务器：部署于终端感知层，实现对终端感知层配电网设备的数据采集，包括电能表和相关测量设备、用户配电开关、电能质量终端以及其他现场智能设备在内的各种安装在配电线路及设备现场的信号采集。

汇聚服务器：部署于信息汇聚层，实现对采集数据的交换管理、协议转换、数据清洗、数据关联、数据入库等数据预处理。

存储服务器：部署于信息汇聚层，实现对预处理数据的存储管理。

分析服务器：部署于管理控制层，实现对数据的挖掘分析管理，包括配网运行状态、电网故障停电等业务进行一体化管理，实现配电网风险预警、停电信息监测、故障停电分析与管理、报修分析、故障处理、抢修指挥、转供电决策、抢修资源统一调配、现场抢修作业管理等。

应用服务器：部署于管理控制层，实现一种配电网智能感知管控装置的上层系统应用。

接口服务器：部署于外部应用层，实现一种配电网智能感知管控装置的开放接口，向外部应用系统提供开放能力，允许外部系统对本功能的能力调用及共享。

2通信组网设计

通信网络为配网智能感知系统的重要组成。通信网络架构的好坏，关系到通信网络的整体性能和系统稳定性能，直接影响智能感知系统的可用性和数据准确性。目前，在电力通信组网方面，包含多种组网模式，如无线专网、电力通信网等等。其中，EPON是基于以太网的无源光网络，是一个点对多点的光纤接入网，采用了物理层和以太网的数据链路层协议，具有高带宽、低成本、与现有以太网兼容、能提供多层安全机制等优点。对此，本文以南方电网某市的通信网络设计为例。

2.1网架设计

一种配电网智能感知管控装置在网架设计中，包含局端主站、变电站、配电站等部分。而局端主站和变电站已经建成，并投入使用。对此本文只对变电站到终端通信组网进行设计。变电站到终端的通信，采用全光纤组网，利用EPON技术构建宽带、稳定的通信网络，主要用于配变终端将信息上传到子站。通信接线如图2所示。

2.2组网方式

EPON网络主要由局端设备（OLT）、站端设备（ONU）、光分配网络（ODN）及光缆组成。其中，OLT集中安装在变电站通过配用电通信网骨干层传输到通信主站中，在通信主站提供千兆以太网接口与系统主站连接；ODN根据实际线路情况配置，ONU安装于配变终端设备箱中，通过一个或多个以太网接口、RS485、RS232接口，与采集终端设备相连，实现配变终端信息的接入，与局端OLT通信并上传于通信主站，以便于集中管理维护。

一种配电网智能感知管控装置为保证配电通信组网方式与一次网架一致性，针对区域配电的组网方式，无源光网络采用以下方式。典型“手拉手”两点接入结构如图3所示，OLT1和OLT2分别安装在不同的变电所，ONU设备安装在配变终端处，光缆中断或OLT设备失效时均能实现保护，由ONU设备选择接入不同的OLT。

当因配电一次网架的原因不满足两点接入不同的变电所时，组织两条不同的光路，实现“手拉手”保证单点接入其中一个变电站，如图4所示。

2.3光分配网络拓扑设计

EPON光网络以下简称的拓扑结构、分光器级数和分路比可以根据具体应用环境选择。EPON系统对于分光器级数没有理论限制，但每个ONU的光通道衰减应小于23dB。实际应用中分光器级数越多，通常越能节省主干光纤数量，但也会造成接头损耗增加、网络拓扑复杂，因此通常需要在光纤资源允许的范围内优化，在设计时应综合考虑主干光纤资源和网络拓扑结构。另外，在ODN设计时，需要考虑今后扩容或改造需要，为今后的网络变化留出光纤支路，并为新增的ONU留下光功率预算.

（1）光通道衰减计算

ODN光通道衰减所允许的衰减定义为S/R和R/S侧参考点之间的光衰减，以表示。包括光纤、分光器、光活动连接器、光纤熔接接头所引入的衰减总和。在设计过程中应对无源光分配网络中最远用户终端的光通道衰减核算，采用最坏值法进行光通道衰减核算。

如图5的通道模型中，则根据以下公式对光链路衰减进行分析。

3故障停电感知设计

无论是计划停电还是故障停电均直接影响供电可靠性指标。不同于计划停电是由事先安排并按计划进行的主动式停电，故障停电为具有突发性的被动式停电。因而在故障停电发生时，第一时刻感知到故障发生、定位故障点、隔离和缩小故障范围，并及时进行快速抢修十分重要。为提高故障停电处理效率，减少故障停电时间，帮助电力公司更快速地定位、隔离故障并恢复供电，基于对采集点设备配变终端、用电终端状态信息的采集和处理，通过主动感知方式对配网故障进行定位。该方式是通过获取采集点设备状态信息主动感知故障发生，可采用两种方式加以实现。一是使系统按照设定时间间隔定期召测采集点设备状态信息，另一种方法是让采集点设备在故障的瞬间向主站发出信号。在这两种情况下，系统通过对配变终端一般用于中压线路等的遥信、遥测值，以及用电采集终端一般用于用户低压等的信息，并与营销系统、生产管理系统进行基础信息的集成，可以及时定位故障停电区域，同时获取停电区域所影响的客户群信息，以方便停电信息的及时定向发布，实现停电故障事件的智能感知和处理。具体发现逻辑如图6所示。

4故障分析模型设计

配电网故障分析管理作为日常维护的基础，对配电网网络的正常运行起着举足轻重的作用。当网络中出现故障时，会引发一系列的告警，但并不是所有的告警都表明故障原因，因此需要对网络中发生的告警事件进行建模分析，确定产生故障的根本原因。一种配电网智能感知管控装置故障分析建模处理过程一般分四个处理阶段：海量原始告警收敛、告警相关性分析、故障根源快速定位、故障对业务影响面分析。

4.1 海量原始告警收敛模型

一种配电网智能感知管控装置对原始告警的高效收敛主要是从运用海量告警关联溯源的手段，实现告警过滤、压缩、分析、派单，提高监控的效率和质量。主要技术手段有如下几种：

（1）告警过滤

告警过滤是指设置特定的告警过滤规则对指定的告警信息不再检测和提示，规则范围外的还是会检测和提示。模型可通过设定一定的过滤条件，当存在符合条件的告警上报时，将不在当前告警列表中显示。符合规则的告警在后台做了过滤，即入库，但不在列表显示。过滤规则将形成规则库，可对规则库进行导出、导入及增删改等操作。

告警过滤机制的目标主要体现在以下几个方面：

1）设计合理的告警过滤机制，以实现快速、准确的过滤瞬断告警、无效告警和次要告警，从而有效防止告警风暴，保证关注告警，降低故障时延，提高系统的稳定性、适应性和软件质量，增强客户满意度；

2）能快速地确定故障位置，快速地进行故障处理和故障恢复；

3）改善网络性能和网络管理员工作。

为保证告警过滤的正确性、有效性和灵活性，分析模型采用多层过滤机制。其中，采集层的过滤策略主要是抑制和忽略。它依据设定的过滤规则，对原始告警数据实施预过滤，屏蔽无用或无需关心的告警数据，以减轻数据处理负荷。处理层过滤是整个过滤机制中的重点。主要用于建立高度收敛的告警过滤模型。其基本流程是：原始告警数据经过采集层过滤后开始分流，并进行延时、闭值、归并、压缩等处理。以对滤掉不关心的告警数据。过滤策略是可修正的，经过修正后的策略进行前转，对此后的告警数据实施新的策略。表现层过滤按照告警属性域设定组合条件，过滤出关心的告警类型。发布层过滤根据设定的过滤规则，从而决定相关信息的发布形式、时间及内容等。

（2）告警压缩

在大量告警中有一类型告警称为闪断告警(Flapping Alarm)，闪断告警指的是重复上报与记录的告警，即某一时间段内的多条告警记录其实只是一次故障引起的，发生时间不同的多条告警可能会被重复上报，会导致故障管理系统当作是不同的告警记录。并且在实际应用中，闪断告警在告警记录中所占的比重较大。现有的告警关联方法一般对告警数据通过频繁项集挖掘算法以及设置置信度阈值对数据集进行处理生成关联规则，从而利用该关联规则来进行告警压缩以及过滤，但是现有技术中对告警数据通过频繁项集挖掘算法得到告警规则对告警数据压缩过滤时，并没有考虑到闪断告警，因此使得得到的告警规则并不能准确反映告警之间的实际关联关系，从而使得确定的根源告警的准确率偏低。

当同一告警在一定周期内重复出现时，在系统呈现界面上只显示一条告警（能够显示该告警最开始发生时间和最后发生时间），可以自动增加告警频次，并可以在告警详细信息窗口中显示重复发生的告警频次数。在告警压缩规则配置中，设置告警条件，配置告警条件之间的关系。当在规则设置的告警产生时间间隔内，至少产生有两条告警且满足告警条件时，系统会派生出一条符合规则设置的派生告警，原满足规则的告警将被压缩，原告警全部清除后，派生告警才会清除。

（3）分析定性

一种配电网智能感知管控装置根据采集到的告警，并经过告警过滤及告警压缩后，进行告警相关性分析，基于告警源、告警类型、告警发生时间、告警级别等条件进行分析，以减少告警信息的冗余度，尽可能缩小故障根本原因的范围，用于故障的准确派单。

告警相关性分析主要是基于告警数据和资源信息，从数据/资源信息库中获取资源相关性、时间相关性、事件相关性等关联信息，建立关联规则，进而实现告警关联。 针对不同的关联关系，可对相应告警做如下分析定性。

（4）资源相关性

资源相关性用于描述电力通信网中本地网所有资源之间的逻辑关系，主要包括：地域关系、父子关系、对端关系、承载关系等，通过资源相关性分析可以建立资源关联规则。

（5）时间相关性

时间相关性描述不同告警事件之间的时序关系，例如，通过时间相关性可建立判断来自同一网元的多次告警是否为频闪告警；从时序关系分析资源相关的多个告警中的故障源，等关联关系。

（6）事件相关性

事件相关性指告警类型和告警信息的因果关系、类型关系等，例如：通过事件信息比对可以判断出多个告警是否为重复告警；关联对端同时告警时， 可以根据告警类型和因果关系判断故障源等。

4.2告警相关性分析模型

一种配电网智能感知管控装置利用数据挖掘中的关联规则挖掘工具，分析历史告警信息，得到告警之间的关联规则以及告警设备的关联规则,这些规则既可用于帮助网络管理系统用户定制关联规则，以利用网管系统的告警相关性分析功能帮助定位故障，也可辅助网络管理人员分析当前告警信息，进行网络故障的定位检测和预测严重故障等等。采用关联规则挖掘方法的优点是不需要知道网络拓扑结构关系，当网络拓扑结构发生变化时，可以通过告警的历史记录进行分析，自动发现新的告警相关性规则，因此基于数据挖掘告警相关性系统能够很快调整适应一些变化快的通信网络，解决通信网络中出现的新问题，基于数据挖掘的方法有较好的网络适应性。

通过深入研究告警信息的特点和需求的基础上，提出了一个基于关联规则挖掘的告警相关性分析模型，相对于其他分析方法，该模型具有如下特点：

适用性广：本分析模型只需使用一般告警数据项的历史记录，与网络的拓扑结构无关，可适用于不同的电信网络；

容易实现：数据经过预处理后，可直接用一般数据库的关联规则挖掘工具实现告警关联规则挖掘任务；

比较准确：因为本模型在定义告警事务时，不仅考虑告警时间还考虑到告警解除时间，所以，挖掘出来的告警关联规则比较准确地反映了告警的相关性；

挖掘结果易于理解：挖掘出来的关联规则直观地反映了不同告警之间关联关系和告警设备之间的关联关系，有助于告警信息过滤、定位故障。

一种配电网智能感知管控装置对告警相关性分析模型详细设计如下：

（1）基本分析模型构建

关联规则描述不同事物之间的相互依存性和关联性，关联规则的基本模型是：

设I ={i1, i2,…, im}为项的集合。设任务相关的数据D为数据库事务(transaction)的集合，其中每个事务T是项的集合，使得TÍI 。每一个事务有唯一的标识，记TID。设A是一个项集，如果AÍT，则称事务T包含A。

一个关联规则是形如AÞB的蕴涵式，这里AÌI, BÌI，并且AÇB=F。规则AÞB在事务数据库D中的支持度（support）是事务集中包含A和B的事务数与所有事务数之比，即概率P(AÈB),记为support(AÞB)。规则AÞB在事务集中的可信度（confidence）是指D中包含A的事务的同时包含B的事务的百分比，即条件概率P(B|A)，记为confidence(AÞB)。

给定一个事务集D，挖掘关联规则问题就是产生支持度和可信度分别大于用户给定的最小支持度(min_supp)和最小可信度(min_conf)的关联规则。

关联规则挖掘通过分析事务数据库中的事务，发现不同项之间的关联关系，其中事务是由项组成的集合。

（2）模型分析实现步骤

直接运用一般的关联规则挖掘工具对原始告警进行相关性分析存在的如下问题：

一个故障往往引发很多个告警：一个故障可能导致同一设备产生多个告警；故障本身可能间歇性发生，这意味着每当故障发生时，告警事件便产生；一个告警可能被多个网络部件检测到，每一个部件都发送告警事件；

告警事件中包含许多无须关注的信息和冗余信息；

数据不完整：通常都假设可以获得网络设备发出的全部告警信息，但在某些特殊情况下，一些信息无法获得，例如网络管理通道中断，告警信息就无法继续传送；

时间不同步：在庞大的通信网络中，同类，异类设备网元的时间无法统一，导致告警事件的时间存在一定的误差，给告警事件的分析带来很大的困难。

鉴于以上的问题，我们重点分析了配电网通信网络中相关告警的特点，采用以下处理方法将原始告警组织成一个个告警事务，解决了多个相关告警时间不同步问题：

1）对原始告警数据预处理，提取出TID，Address，Condition，AlarmTime（告警时间）和ClearTime（解除时间）。这里的ClearTime是一个很重要的因素，但它只是作为一条独立的告警存在于后续的告警数据中，所以，往往被忽略。告警的解除时间可以从后续的告警中识别提取出来，如表2第4行的告警实际上是第一行的告警的解除报告，第一条告警的解除时间，必须从第4行的告警中提取出来。

2）TID，Address，Condition几个字段进行合并处理：定位一个故障（告警）必须根据发生故障的网元设备名称及相关部件，才能判断具体的物理设备及端口位置；根据故障的具体信息，才能判断可能的问题，对应可能的解决办法。

3）时间折叠处理：为解决相关告警时间不同步的问题，本文提出时间折叠窗口的概念，在一段时间内发生的几件事件可以被看作是同时发生的。如果时间折叠窗口被设置为0，那么序列模式就是两个事件发生在不同的时间里——如A告警与B告警发生在不同时间里。如果时间折叠窗口被设置为一段时间间隔（例如一分钟或者是一小时），那么在这段时间内的告警在分析中可以被看作是同时发生的。

4）聚集处理：将告警按其产生时间与清除时间做对应的聚集处理。因为对一个告警信息来说，如果是它触发了另一个告警信息的产生，那么解除这个告警同样会使它触发的相关告警也被解除，所以将告警产生时间在同一时间折叠窗口内并且解除时间也在同一时间折叠窗口内的告警组织成一个告警事务。

基于上述考虑，一个告警关联规则模型可形式化定义为：

令TID+ADDRESS+CONDITION为告警项，AI={ai1, ai2,…, aim}为告警项的集合。设d为折叠时间窗口长，告警数据集AD为告警事务的集合，其中每个告警事务AT是告警项的集合，使得ATÍAI，AT中的每个告警项的告警原始信息的告警产生时间均在同一折叠时间窗口中，并且其解除时间也均在同一折叠时间窗口中。每一个事务有唯一的标识，记作TID。设X是一个告警项集，如果XÍAT，则称告警事务AT包含X。

例如：如果折叠时间窗口长设为2分钟，则表2中的4个告警，可组成一个包含2个告警项的告警事务：

经过上述处理，数据量大大压缩。

一个告警关联规则是形如XÞY的蕴涵式，这里XÌAI, YÌAI，并且XÇY=F。规则XÞY在告警事务数据集AD中的支持度（support(XÞY)）是告警事务集中包含X和Y的告警事务数与所有告警事务数之比。规则XÞY在事务集中的可信度（confidence(XÞY)）是指包含X的事务同时包含Y的百分比。

给定一个告警事务数据集AD，挖掘告警相关规则问题就是产生支持度和可信度分别大于用户给定的最小支持度(min_supp)和最小可信度(min_conf)的告警关联规则。

4.3故障根源快速定位分析模型

配电网出现故障时通常会产生大量的告警，其中大部分均为衍生告警，比如机房停电会产生停电告警，也会导致其他设备产生衍生告警。大量的告警影响了故障处理的效率，如何根据海量告警快速定位故障源已是迫在眉睫。传统的网管系统是通过梳理各类告警间的衍生规则，定位出根源告警，但是设备种类繁多，要梳理出各种衍生规则难度太大，再加上其它因素的影响，要准确分析出故障的根源可能性非常小。

一种配电网智能感知管控装置的快速定位分析是将综合各类告警现象，并结合资产管理系统进行数据关联，进行故障根源判定，在完成初始模型构建后，利用历史告警和历史故障定位结论，结合资源关联数据对模型进行适配，从海量的数据中分析出根告警，收敛由根告警衍生出来的其它告警，实现跨专业的根源分析，实现故障的快速定位，得到合适的故障分析模型，并且通过不断改进模型逐步提高故障定位准确性。

4.4业务影响面分析模型

一种配电网智能感知管控装置通过配电网的告警数据，展开对业务的故障影响分析，识别出配电网网络中的关键业务以及此类关键业务所面临的风险，确认可接受的最大停顿时间。当风险发生时，为了使业务活动能够持续运作，明确恢复业务所依赖的重要组件，并针对各类风险制定相应的处理方案。业务分析模型的主要处理流程如下：

（1）梳理业务过程

一种配电网智能感知管控装置展开对配电网的业务过程进行关联梳理，了解清楚一个业务的业务流。

（2）影响模型关系梳理

一种配电网智能感知管控装置针对业务过程中的节点，进行组件故障影响分析，形成业务与应用、物理资源之间的影响关系模型。

（3）影响模型计算、传递梳理

一种配电网智能感知管控装置定义计算模型、传递模型、告警白名单定义，明确每个资源产生什么样的告警会影响业务。

本发明提供的管控装置的目的在于：

一是实现配电网的数据采集和监控；

本发明结合自动化技术，实现对配电房中、低压线路上的三相电流、三相电压、有功、无功、频率、功率因数等线路参数遥测量的采集实现线路上开关位置、储能、过负荷、三相故障、零序过流、零序过压、零线断线、交流输入异常等遥信信息遥信量的采集实现对开关进行远程遥控功能。

二是实现配电网故障预警和停电管理；

能够通过监测中、低压配电网设备和线路状态，提前对可能发生的故障进行预警，并实现己发生故障的快速定位和自动处理，自动将故障隔离在最小范围内并最大限度地恢复正常供电，缩短停电时间、减小停电面积，提高供电可靠性。能够监测配电网的负荷分布并进行分析和优化计算，通过遥控实现配电网络重构，从而实现配网优化运行基于信息交互总线，实现与能量管理系统、生产管理系统、营销管理系统、电网平台等的等其他应用系统的互连实现基于配电网拓扑的各类应用功能，提高配电网运行管理的智能化水平。

三是实现智能监视、预警及运行优化。

根据综合采集到的实时、准实时数据源，进行综合数据分析技术，主动分析配电网的运行状态，快速发现配电网运行的动态薄弱环节，准确捕捉监控要点。通过实时量测配电网相关信息，结合气候、环境及自然因素，对配网运行状况进行趋势预测，评估配网安全运行水平，提出相应的安全预警及预防控制策略。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种配电网智能感知管控装置，其特征在于，包括：终端感知层、通信网络层、信息汇聚层、管理控制层、外部应用层、采集服务器、汇聚服务器、存储服务器、分析服务器、应用服务器以及接口服务器；

所述终端感知层，用于获取配变终端的数据并将所述配变终端的数据上传至所述信息汇聚层，以及根据控制命令对所述配变终端进行现场控制；所述配变终端中设置有站端设备，在所述配变终端对应的变电站中设置有局端设备，所述站端设备与所述局端设备之间通过光分配网络通信连接；所述站端设备，用于将所述配变终端的数据上传至所述局端设备，通过所述局端设备将所述站端设备的数据上传至所述终端感知层；所述配变终端的数据包括所述配变终端用于中压线路的遥信值和遥感值的数据；

所述通信网络层，其介于所述终端感知层和所述信息汇聚层之间，用于实现所述终端感知层与所述信息汇聚层之间的实时网络通信；

所述信息汇聚层，用于为所述配变终端提供统一接口，以通过该统一接口将所述配变终端接入所述外部应用层，并对来自所述配变终端的数据进行存储、加工以及与所述配电网智能感知管控装置的外部应用系统进行数据交换，还执行来自所述管理控制层的控制命令或者将来自所述管理控制层的命令下发至所述终端感知层；

所述管理控制层，用于下发控制命令至所述信息汇聚层；

所述外部应用层，用于对所述外部应用系统提供开放接口，以便所述外部应用系统通过所述开放接口对所述配电网智能感知管控装置进行调用和共享；

所述采集服务器部署于所述终端感知层，用于对所述配变终端的数据进行采集，所采集的数据包括：所述配变终端的电能数据及其关联数据、用户配电开关数据、所述配变终端的电能质量数据以及安装在所述配变终端的现场智能设备采集的数据；

所述汇聚服务器部署于所述信息汇聚层，用于对所述采集服务器所采集的数据进行交换管理、协议转换、数据清洗、数据关联以及数据入库的预处理；

所述存储服务器部署于所述信息汇聚层，用于对所述汇聚服务器提供的经过预处理的数据的进行存储管理；

所述分析服务器部署于所述管理控制层，用于对所述配变终端的数据进行挖掘分析管理；

所述应用服务器部署于所述管理控制层，用于实现所述配电网智能感知管控装置的上层系统应用；

所述接口服务器部署于所述外部应用层，用于实现所述开放接口；

所述配电网智能感知管控装置中部署的服务器均支持N+1冗余备份，其中N+1表示所述配电网智能感知管控装置中单个种类服务器的数量，如果该种服务器中某个服务器发生故障，则该种服务器中有一个独立的服务器进备份。

2.根据权利要求1所述的配电网智能感知管控装置，其特征在于，所述采集服务器所支持的接口包含有：MQTT接口、CORBA接口、WebService接口、Socket接口；

所述汇聚服务器支持转换协议包含有：SNMPv2c协议、SNMPv3协议、TCP/IP协议、TL1协议；

所述存储服务器的存储期限不少于90天。

3.根据权利要求1所述的配电网智能感知管控装置，其特征在于，所述外部应用系统包括：生产营销系统、地理信息系统、营销管理系统、客服系统、用电信息采集系统。