CN110879327B - 一种多元数据融合10kv线路监测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种多元数据融合10KV线路状态监测方法，属配网线路管理技术领域。基于SCADA系统、PMS电网生产管理系统和作业安全风险管控系统，通过本发明包括七个步骤方法，将多元数据融合用于10KV线路停电状态监测，实现停电精准监测、精准计算停电损失电量，大幅提升统计效率和精准度，使10KV非计划停运线路同比减少21.7%，停电次数同比减少32.4%，停运损失电量同比减少663.6万千瓦时。通过准确的监测数据强化停电审批监控、停送电流程管理，使计划停电各关键节点有“数”可依，提高管理水平。解决了现有各班组统计停电数据逐级上报再汇总方式，数据统计周期长、完整性差，且无法计算停电损失电量的问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种多元数据融合10KV线路监测方法，属配网线路管理技术领域。
背景技术
在国家电网地市级供电公司管辖区域内架设有很多条10KV配网线路，这些10KV配网线路承担着区域内市区、城郊、农村、工厂、企业的供电重任，无论是定期检修和扩容施工的计划停电或因线路故障、突发意外情况导致的非计划停电都会对人们的生产和生活特别是农业生产用电产生重大影响。因此必须对10KV配网线路停送电流程进行管理。目前所述10KV配网线路停送电流程中的停电数据一般是由各班组统计，再向运检部逐级上报，运检部汇总统计结果上报管理部，管理部分析核对后最终研判决定停电与否。这样做不仅数据统计周期长、完整性差，且无法计算10KV配网线路停电的损失电量，监测管理水平低下。
发明内容
本发明的目的在于，针对上述现有技术的不足，提供一种基于SCADA 系统、PMS电网生产管理系统和作业安全风险管控系统，通过所述三个系统的部分相应数据构成多元数据融合10KV线路运行监测平台，并基于所述平台衍生出该多元数据融合10KV线路监测方法；有效排除干扰数据信息，数据统计周期短、完整性好，实现停电精准监测，真实反应线路运行状况，大幅提升统计效率和精准度，且可精准计算停电损失电量，强化对停电计划审批过程的监控，完善停送电流程管理，使计划停电各关键节点有“数”可依，提升计划停电全流程业务管理水平。
本发明是通过如下的技术方案来实现上述目的的：
一种多元数据融合10KV线路监测方法，基于SCADA 系统、PMS电网生产管理系统和作业安全风险管控系统，其特征在于：该多元数据融合10KV线路监测方法，是通过包括以下步骤实现的：
步骤一、数据采集：通过调控中心管理的SCADA系统采集10KV开关变位、电流、电压信息、变电站10KV母线PT信息，实时生成10KV线路运行数据，通过运检部管理的PMS电网生产管理系统采集10KV线路基础台账数据，通过安全质量监察部的作业安全风险管控系统采集检修施工作业周计划和日计划，作为停电分类判断的依据；根据设定的停电判定规则，将采集的开关变位信息、电流信息与基础台账、设备进行融合，设定阈值；
步骤二、停电判断：通过10KV线路开关变位和电流突变两个条件共同判断停电，当10KV线路开关从合闸到分闸变位，且分闸前后电流骤降80%以上，则判定为本次停电，并记录分闸时间为本次停电开始时间；当10KV线路开关在本次分闸后采集到下一次分闸前的合闸信息，则取合闸时间为本次停电结束时间；
步骤三、停电分类：将监测的停电记录与作业安全风险管控系统的数据进行匹配，需要在作业风险管控系统中非结构化的计划数据中将涉及停电的线路编号、名称的基本属性字段提取，再与已判定的停电线路数据进行二次匹配；共划分为四类停电：一是能与周计划匹配判定为计划；二是能与日计划匹配的判定为临检；三是同一母线上的馈线同时停电判定为配合；四是剩余部分判定为故障；
步骤四、母线电压合格率判定：母线电压合格范围为10千伏～10.7千伏，母线电压合格率计算公式如下：
母线电压合格率=统计周期内母线电压合格点数÷统计周期内母线电压监测点数；
步骤五、负载率判定：每条10千伏线路的额定电流取自PMS生产管理系统，通过提取PMS生产管理系统中每条10千伏线路的主干线导线型号确定额定电流；负载率计算公式如下：
负载率=运行电流/额定电流*电压
80%<负载率<100%时，判定为重载；负载率>100%时，判定为负载；
步骤六、建立PMS电网生产管理系统与SCADA系统数据关联关系，刷新采样定义表，包括10KV馈线数据的刷新、母线以及10千伏馈线关系、10千伏配网馈线数据的管理维护；
步骤七、利用PMS电网生产管理系统中的单位和运维班组信息和SCADA系统中的设备采集信息，完成对运监中心的日常工作，包括：汇报、统计、核查考核信息。
本发明与现有技术相比的有益效果在于：
该多元数据融合10KV线路监测方法，通过SCADA 系统、PMS电网生产管理系统和作业安全风险管控系统，将多元数据融合用于10KV配网线路停电状态监测，排除干扰数据信息，实现了停电精准监测，真实反应线路运行状况，统计效率和精准度大幅提升，并可精准计算停电损失电量，使10KV非计划停运线路同比减少21.7%，停电次数同比减少32.4%，停运损失电量同比减少663.6万千瓦时。通过准确的监测数据强化停电计划审批过程监控，完善了停送电流程管理，使计划停电各关键节点有“数”可依，提高了计划停电全流程业务管理水平。解决了传统由各班组统计10KV线路停电数据向运检部逐级上报再汇总统计的方式，不仅数据统计周期长、完整性差，且无法计算10KV线路停电的损失电量，监测管理水平低的问题。
附图说明
图1为一种多元数据融合10KV线路状态监测方法的工作流程示意图；
图2为一种多元数据融合10KV线路状态监测方法的客户端内部功能模块结构示意图。
具体实施方式
本发明申请人的发明思路是：在国家电网地市级公司管辖区域内架设有很多条10KV配网线路，这些10KV配网线路承担着区域内市区、城郊、农村、工厂、企业的供电重任，无论是定期检修和扩容施工的计划停电或因线路故障、突发意外情况导致的非计划停电都会对人们的生产和生活特别是农业生产用电产生重大影响。因此必须对10KV配网线路停送电流程进行管理。目前所述10KV配网线路停送电流程中的停电数据一般是由各班组统计，再向运检部逐级上报，运检部汇总统计结果上报管理部，管理部分析核对后最终决定停电与否。这样做不仅数据统计周期长、完整性差，且无法计算10KV配网线路停电的损失电量，监测管理水平低。
本发明申请人考虑到SCADA 系统（(Supervisory Control And DataAcquisition，数据采集与监控系统）以电力生产控制与调度自动化为核心，可以对现场的运行设备进行监视和控制，具备数据采集、设备控制、测量、参数调节及各类信号报警多项功能。具备信息完整、效率高、正确掌握系统运行状态、加快决策、帮助快速诊断出系统故障状态的优势，是电力调度工作的得力工具。本发明申请人以SCADA系统中关于配网线路的线缆电流、即时电压、开关变位记录、母线PT信息记录数据作为基础，将所述数据作为10KV配网线路最直接的实时信息，为后续算法计算和判断提供直接依据。
PMS电网生产管理系统是以设备管理为中心，覆盖国家电网公司总部、电网省公司、电网地市公司三个层面，贯穿电网生产全过程的一体化生产管理信息平台。该系统基于PI3000 平台构建，以设备为核心，以计划和任务为主线来管理整个输变配电生产业务，其功能涵盖了设备管理、运行值班管理、故障管理、缺陷管理、检修试验管理、标准化作业管理、工作票管理和各种专项管理、各种统计查询实际生产业务。本发明申请人主要利用PMS电网生产管理系统关于配电设备台账及运行管理中关于配电线路的台账数据，具体包括：配电设备台帐中的配电线路、杆塔、电缆、站房、配电一次设备以及配电辅助设备、电缆公共设施数据，运行管理中的配电运行的故障管理、缺陷管理、检测记录管理数据。
作业安全风险管控系统，主要由内网平台与外网移动终端APP两部分构成。内网平台主要建立内外部作业队伍、人员安全档案、管控作业计划及临时检修、事故抢修作业业务；网移动终端APP主要建立作业计划查询与上报功能和风控系统关联布控，进行移动视频监管。本发明申请人及相关系统建设过程中主要用到作业安全风险管控系统中关于停电计划的内容，且主要是其周停电计划和日停电计划的数据，具体以计划停电的数据作为条件，对SCADA系统和PMS电网生产管理系统中的10千伏配网线路异常状态的数据进行第三次过滤清洗。
综上所述，本发明申请人集成了SCADA系统、PMS电网生产管理系统和作业安全风险管控系统中的部分相应数据构成多元数据融合10KV线路运行监测平台，并基于此平台衍生出多元数据融合10KV线路监测方法，通过准确的监测数据，强化了对停电计划审批过程的监控，按照制度规范上报停电计划，完善了停送电流程管理，按计划时间停送电，使计划停电各关键节点有“数”可依，提升了计划停电全流程业务管理水平。
下面结合附图对该多元数据融合10KV线路监测方法的实施方式作进一步详细说明（参见图1～2）：
一种多元数据融合10KV线路监测方法，基于SCADA 系统、PMS电网生产管理系统和作业安全风险管控系统，其特征在于：该多元数据融合10KV线路监测方法，是通过包括如下步骤实现的：
步骤一、数据采集：通过调控中心管理的SCADA系统采集10KV开关变位、电流、电压信息、变电站10KV母线PT信息，实时生成10KV线路运行数据，通过运检部管理的PMS电网生产管理系统采集10KV线路基础台账数据，通过安全质量监察部的作业安全风险管控系统采集检修施工作业周计划和日计划，作为停电分类判断的依据；根据设定的停电判定规则，将采集的开关变位信息、电流信息与基础台账、设备进行融合，设定阈值；
自SCADA系统中取出10KV开关变位、电流、电压、功率、变电站10KV母线PT信息，按照“宁少勿错”的原则对监测数据进行初步筛选，排除因SCADA系统主站与分站的通信通道阻塞、开关变位和电流骤变时间错位情况，出现不能准确判断为“停运”的记录只作监测记录，不纳入统计；所述不纳入统计的包括以下三种情况的数据：第一种，系统监测到10KV线路开关分闸信息，但未监测到分闸时间前后电流骤降80%以上的信息；第二种，系统监测到10千伏线路开关分闸和电流骤变信息后，在开关下一次分闸前未监测到合闸的信息；第三种，系统监测到同一变电站的两条及两条以上10KV线路开关存在同时分闸和合闸；排除上述干扰因素后，在时长方面，SCADA系统默认每五分钟采集一次电流信息，断电五分钟以内的开关变位、电流、电压、功率、变电站10KV母线PT数据不采集。
步骤二、停电判断：通过10KV线路开关变位和电流突变两个条件共同判断停电，当10KV线路开关从合闸到分闸变位，且分闸前后电流骤降80%以上，则判定为本次停电，并记录分闸时间为本次停电开始时间；当10KV线路开关在本次分闸后采集到下一次分闸前的合闸信息，则取合闸时间为本次停电结束时间；
将10KV线路配网的实时数据通过PMS电网生产管理系统与10KV线路的管理单位、设备运维单位、基础台账、运检数据、缺陷状态信息进行关联，主要关联包括：配电设备台帐管理中的配电线路、杆塔、电缆、站房、配电一次设备及配电辅助设备、电缆公共设施的数据，运行管理中配电运行的故障管理、缺陷管理、检测记录管理的数据；所述信息自PMS电网生产管理系统中取出后，将PMS电网生产管理系统的设备台账与SCADA系统中线路的实时状态信息进行关联，只要是监测、统计到PMS电网生产管理系统中10KV配网线路中对象为资产性质且为本公司系统的设备时，则将相关数据全部导出并读取到本地数据库中。
步骤三、停电分类：将监测的停电记录与作业安全风险管控系统的数据进行匹配，需要在作业风险管控系统中非结构化的计划数据中将涉及停电的线路编号、名称的基本属性字段提取，再与已判定的停电线路数据进行二次匹配；共划分为四类停电：一是能与周计划匹配判定为计划；二是能与日计划匹配的判定为临检；三是同一母线上的馈线同时停电判定为配合；四是剩余部分判定为故障；
为排除读取到的线路异常停电数据中仍包含的部分有计划停电的信息，通过作业安全风险管控系统对所述线路异常停电数据进行第三次过滤清洗，最终获得准确的10KV配网线路异常、停电和故障状态监测信息；主要运用作业安全风险管控系统的停电计划部分的内容，包括周停电计划和日停电计划的数据，以计划停电的数据作为条件，对SCADA系统和PMS电网生产管理系统中10KV配网线路异常状态的数据进行第三次过滤清洗。
步骤四、母线电压合格率判定：母线电压合格范围为10千伏～10.7千伏，母线电压合格率计算公式如下：
母线电压合格率=统计周期内母线电压合格点数÷统计周期内母线电压监测点数。
步骤五、负载率判定：每条10千伏线路的额定电流取自PMS生产管理系统，通过提取PMS生产管理系统中每条10千伏线路的主干线导线型号确定额定电流；负载率计算公式如下：
负载率=运行电流/额定电流*电压
当80%<负载率<100%时，判定为重载；当负载率>100%时，判定为负载。
步骤六、建立PMS电网生产管理系统与SCADA系统数据关联关系，刷新采样定义表，包括10KV馈线数据的刷新、母线以及10千伏馈线关系、10千伏配网馈线数据的管理维护。
步骤七、利用PMS电网生产管理系统中的单位和运维班组信息和SCADA系统中的设备采集信息，完成对运监中心的日常工作，包括：汇报、统计、核查考核信息。（参见图1～2）。
实施例：（以下PMS电网生产管理系统简称为PMS系统）
（1）采集数据、过滤清洗：通过开发接口的方式采集调度SCADA系统遥信和遥测信息；通过后台批量导出的方式对PMS系统设备基础档案进行匹配；使用作业安全风险管控系统周计划、日计划等对数据进行过滤；
（2）规则判定：通过10KV线路开关变位和电流突变两个条件综合判断停电：当10KV线路开关从合闸到分闸变位，并且分闸前后电流骤降80%以上，则判定线路状态为停电，并记录分闸时间，作为本次停电的开始时间。当10KV线路开关在本次分闸后，SCADA系统和PMS系统监测到下一次分闸前的合闸信息，则将本次合闸时间作为本次停电的结束时间。将监测的停电记录与作业安全风险管控系统的数据进行匹配，共划分为四类停电：一是能与周计划匹配的判定为计划、二是能与日计划匹配的判定为临检、三是同一母线上的馈线同时停电的判定为配合，剩余部分则可以判定为故障；
（3）构建功能模块：根据调度SCADA系统中每5分钟一个点的遥测开关变位信息和遥信电流明细数据，利用SCADA系统及PMS系统中设备台账数据，匹配安质作业风险安全管控系统的计划信息，按停送电判定规则建立线路停电监测模块；对10KV线路停电、停电类型、停电时长、损失电量等进行监测并提供明细清单及分单位统计数据；
根据调度SCADA系统中每5分钟一个点的遥信电压明细数据，匹配PMS系统中10KV线路基础台账信息，按10KV母线电压合格率判定规则建立电压合格率监测模块；对10KV母线电压合格率进行监测，并提供明细清单及分单位统计数据；
根据调度SCADA系统中每5分钟一个点的遥信电压、电流明细数据，匹配PMS系统10KV线路基础台账信息，按10KV馈线负载率计算规则建立负载率监测模块及首段电压监测模块；对10KV线路负载率及首段电压进行监测，并提供明细清单及分单位统计数据；
（4）搭建平台：集成SCADA系统、PMS系统和作业风险安全管控系统构成监测平台，基于所述监测平台的部分相应数据，拓展包括按单位、班组、时间段多维度的统计查询、明细展现、数据下载诸项功能，具体功能包括：
1）.地市公司、县市公司、运维班组10KV线路停电信息展示包含统计周期内停电次数，停电时长，损失电量以及合计信息；
2）. 地市公司、县市公司、运维班组10KV线路停电线路明细展示、导出包含统计监控时点、额定电流、损失电量以及合计信息；
3）10KV母线电压合格率监测明细展示、导出包含统计周期内的电压合格点数和总点数以及合格率相关信息；
4）10KV母线电压不合格点数明细列表展示、导出包含电压的不合格类型，监控时点，电压信息；
5）运维单位10KV母线电压不合率汇总信息展示、导出（包含统计周期内的不合格点数以及总点数，合格率等）；
6）10KV线路重过载监测明细展示、导出包含重过载天数、重过载点数、以及统计周期内的监测时点数；
7）10KV线路重过载监测明细重载时点明细展示、导出包含额定电流，时点电流，时点电压指标信息；
8）运维单位10KV线路重过载监测与前一天的数据分析比对，汇总展示、导出包含重过载天数，重过载点数，以及统计周期内的监测时点数；
9）运维班组10KV线路重过载监测前一天汇总展示、导出包含重过载天数，重过载点数，以及统计周期内的监测时点数；
10）10KV线路首端电压监测主要包含110千伏线路首端电压监测展示和导出；
11）调度日志包括日报和月报、分别提供列表展示、导入、删除操作。
应用该多元数据融合10KV线路监测方法，实现了停电精准监测和客观展现线路真实运行情况。在本发明方法运作之前，10KV线路停电数据是通过各班组向运检部以逐级上报的方式来统计，数据统计周期长、完整性差，且对10KV线路停电的损失电量无法计算。本发明方法运作之后，按照线路停电数据及损失电量对停电情况进行精准统计，实现了对10KV线路运行的实时监测，统计效率和精准度大幅提升，并实现了对停电损失电量精准计算。经统计，10KV非计划停运线路条数同比减少21.7%，停运次数同比减少32.4%，停运损失电量同比减少663.6万千瓦时。本发明方法的实施，使得调度、运检、安质、基建和营销部门，可利用准确的监测数据，强化停电计划审批过程监控，通过制度规范上报停电计划，完善了停送电流程管理，通过按计划时间停送电，使计划停电各关键节点有“数”可依，提升了计划停电全流程业务管理水平。同时，通过监测设备运行状态，为配网安全可靠运行管理提供了客观的数据支撑，提升了供电可靠性；安质部通过平台与作业安全风险管控系统关联，提升了系统计划录入率和应用率；营销部门通过该系统数据的应用，可对已知停运区域和停送电时间加大宣传力度，通过停电信息发布使用户提前知晓，降低投诉风险，提升了客户服务水平。运用准确的分析数据，分别对线路首端电压控制、配变档位设置、网架结构进行梳理，明确了调度、运检、发策部门在供电区域电压质量问题上的责任站位，使管理过程更具条理性、目的性。
以上所述只是本发明的较佳实施例而已，上述举例说明不对本发明的实质内容作任何形式上的限制，所属技术领域的普通技术人员在阅读了本说明书后依据本发明的技术实质对以上具体实施方式所作的任何简单修改或变形，以及可能利用上述揭示的技术内容加以变更或修饰为等同变化的等效实施例，均仍属于本发明技术方案的范围内，而不背离本发明的实质和范围。
Claims (1)
1.一种多元数据融合10KV线路监测方法，基于SCADA 系统、PMS电网生产管理系统和作业安全风险管控系统，其特征在于：该多元数据融合10KV线路监测方法，是通过包括以下步骤实现的：
步骤一、数据采集：通过调控中心管理的SCADA系统采集10KV开关变位、电流、电压信息和变电站10KV母线PT信息，实时生成10KV线路运行数据，通过运检部管理的PMS电网生产管理系统采集10KV线路基础台账数据，通过安全质量监察部的作业安全风险管控系统采集检修施工作业周计划和日计划，作为停电分类判断的依据；根据设定的停电判定规则，将采集的开关变位信息、电流信息与基础台账、设备进行融合，设定阈值；自SCADA系统中取出10KV开关变位、电流、电压、功率和变电站10KV母线PT信息，按照“宁少勿错”的原则对监测数据进行初步筛选，排除因SCADA系统主站与分站的通信通道阻塞、开关变位和电流骤变时间错位情况，出现不能准确判断为“停运”的记录只作监测记录，不纳入统计；在时长方面，SCADA系统默认每五分钟采集一次电流信息，断电五分钟以内的开关变位、电流、电压、功率和变电站10KV母线PT数据不采集；
步骤二、停电判断：通过10KV线路开关变位和电流突变两个条件共同判断停电，当10KV线路开关从合闸到分闸变位，且分闸前后电流骤降80%以上，则判定为本次停电，并记录分闸时间为本次停电开始时间；当10KV线路开关在本次分闸后采集到下一次分闸前的合闸信息，则取合闸时间为本次停电结束时间；将10KV线路配网的实时数据通过PMS电网生产管理系统与10KV线路的管理单位、设备运维单位、基础台账、运检数据和缺陷状态信息进行关联，主要关联包括：配电设备台帐管理中的配电线路、杆塔、电缆、站房、配电一次设备及配电辅助设备和电缆公共设施的数据，运行管理中配电运行的故障管理、缺陷管理和检测记录管理的数据；根据PMS电网生产管理系统采集的信息，将PMS电网生产管理系统的设备台账与SCADA系统中线路的实时状态信息进行关联，只要是监测、统计到PMS电网生产管理系统中10KV配网线路中的设备时，则将相关数据全部导出并读取到本地数据库中；
步骤三、停电分类：将监测的停电记录与作业安全风险管控系统的数据进行匹配，需要在作业风险管控系统中非结构化的计划数据中将涉及停电的线路编号、名称的基本属性字段提取，再与已判定的停电线路数据进行二次匹配；共划分为四类停电：一是能与周计划匹配判定为计划；二是能与日计划匹配的判定为临检；三是同一母线上的馈线同时停电判定为配合；四是剩余部分判定为故障；
步骤四、母线电压合格率判定：母线电压合格范围为10千伏～10.7千伏，母线电压合格率计算公式如下：
母线电压合格率=统计周期内母线电压合格点数÷统计周期内母线电压监测点数；
步骤五、负载率判定：每条10千伏线路的额定电流取自PMS电网生产管理系统，通过提取PMS电网生产管理系统中每条10千伏线路的主干线导线型号确定额定电流；负载率计算公式如下：
负载率=运行电流/额定电流
80%<负载率<100%时，判定为重载；负载率>100%时，判定为负载；
步骤六、建立PMS电网生产管理系统与SCADA系统数据关联关系，刷新采样定义表，包括10KV馈线数据的刷新，并进行母线以及10千伏馈线关系和10千伏配网馈线数据的管理维护；
步骤七、利用PMS电网生产管理系统中的单位和运维班组信息和SCADA系统中的设备采集信息，完成对运监中心的日常工作，包括：汇报、统计和核查考核信息。
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