CN116823219A - 面向跨区主辅联动的多源数据融合技术实现系统及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种面向跨区主辅联动的多源数据融合技术实现系统，其特征在于，所述系统包括变电站全景模型、跨安全区数据交互模块和变电站多源数据统一处理系统；所述跨安全区数据交互模块包括变电站Ⅰ、Ⅱ区数据交互、变电站Ⅲ、Ⅳ区数据交互、变电站Ⅰ、Ⅱ区与Ⅲ、Ⅳ区之间跨正、反向隔离装置的数据交互；所述变电站多源数据统一处理系统包括数据接入层、数据融合层、平台服务层、应用层四层架构，用于融合变电站全景数据，对变电站整体信息进行治理。本发明为了变电站自动化系统的管理及监控内容的深度和广度上更加精细化，打破站内各种“黑盒”，创新变电站自动化系统设备监控、专业管理和运维检修模式。
Description
技术领域
本发明属于电力自动化领域，特别涉及一种面向跨区主辅联动的多源数据融合技术实现系统及装置。
背景技术
目前，电网变电站集中监控信息全部上传至调控中心，信息的规范化难以保证，监控人员每日面临几千条信息的实时监视和处置，在电网故障时，大量信号同时涌出，很容易遗漏重要故障信号，因此迫切需要创新提升调控业务能力，实现信息接入的规则化、故障信息的综合化、智能化，能在电网设备异常、故障或存在潜在风险时及早发现处置，提高设备故障预控水平，提前防范和化解电网运行风险，确保电网及设备的安全稳定运行。变电领域数据分安全区存放，制约了全景化变电应用的发展，变电站各个专业系统独立布置、应用功能分离，造成变电站各个专业系统成为信息孤岛；专业系统多样、采集数据交叉，造成数据海量、信息冗余，使得变电站数据信息管控难度增大，信息融合是以上问题的有效解决途径。
近年来，智能变电站的推广越来越广泛，在智能变电站的推广过程中出台了一系列规范。按这些规范要求，220kV及以上电压等级的保护均采用双重化配置，两套保护的输入、输出回路要严格独立，因此合并单元和智能终端也需要对应双套配置。测控装置按单套配置，保护、测控装置公用智能终端和合并单元，一般要求测控装置跨接过程层双网同时接入双套合并单元和智能终端的信息。
智能变电站二次系统数据需要从系统中抽取己存在的或者新流入的数据，这样极有可能会带来错误的数据与互相冲突的数据，这类数据显然不是可加以利用的称其为“脏数据”。数据库中可能存在着直观的、透明的“脏数据”，一般会表现出如下情况：错误值、重复记录、拼写问题、不符合要求的值、空值、不一致值、破坏数据实体完整性、参照完整性与用户定义完整性等。另外，从多种数据库源头提取数据的时候，因为数据库的逻辑结构、物理结构存在形式各异的设计，当在多数据源抽取数据时，会存在不一致或冗余的信息。此外，在数据采集及数据传输过程中，由于电网监测终端数量多，存储系统组成复杂、物理环境恶劣、数据传输可靠性等方面的原因，获得的海量数据中存在着数据质量问题，这些“脏”数据会导致分析的结果与实际结果有较大的偏差。
发明内容
发明目的：为了变电站自动化系统的管理及监控内容的深度和广度上更加精细化，打破站内各种“黑盒”，创新变电站自动化系统设备监控、专业管理和运维检修模式，本发明提出了一种面向跨区主辅联动的多源数据融合技术实现方法及系统。
技术方案：面向跨区主辅联动的多源数据融合技术实现系统，所述系统包括变电站全景模型、跨安全区数据交互模块和变电站多源数据统一处理系统；所述跨安全区数据交互模块包括变电站Ⅰ、Ⅱ区数据交互、变电站Ⅲ、Ⅳ区数据交互、变电站Ⅰ、Ⅱ区与Ⅲ、Ⅳ区之间跨正、反向隔离装置的数据交互；所述变电站多源数据统一处理系统包括数据接入层、数据融合层、平台服务层、应用层四层架构，用于融合变电站全景数据，对变电站整体信息进行治理。
进一步的，所述变电站全景模型对变电站内设备进行全景建模，变电站全景模型描述了设备完整的动、静态信息，包括设备的结构模型、资源信息、资产信息模型，以及设备功能机理模型。
进一步的，建立数据同步智能传输策略库，包括排队策略：依据队列顺序，依次传输；优先级策略：建立业务数据优先规则，包括业务优先、时间优先等规则；预约策略：建立数据传输预约规则，优先传输；自学习策略：根据数据使用频率，自动设定数据同步优先级。
进一步的，安全Ⅰ和安全Ⅱ区之间、安全Ⅲ和Ⅳ区之间的数据交互采用高并发安全总线技术实现，采用全局服务定位功能来实现负载均衡，并采用消息队列、消息注册技术，实现应用间消息交互，触发关系库、实时库与文件同步及联动命令传输，支撑多元海量数据高并发的安全交互。
进一步的，变电站Ⅰ、Ⅱ区与Ⅲ、Ⅳ区之间跨正、反向隔离装置的数据交互，正向数据通过TCP/UDP传输，反向数据通过CIM/E格式文件传输。
进一步的，正向数据包括主辅设备的遥信遥测信号和联动指令信号，反向数据包括联动指令反馈信号、数据分析结果、数据运维支撑消息。
进一步的，在变电站站控层部署变电站多源数据统一处理系统，系统分为四层架构，数据接入层负责接入变电站内各类数据，通过IEC61850、IEC104、MQTT协议进行数据采集；数据融合层负责接入数据的初步处理和存储，包括信息清洗和冗余与伴生信息治理；平台服务层负责提供融合数据的增删改查接口、提供对各类变电站数据的对接服务；应用层负责以变电站运维业务实际需要为导向提供顶层应用，包括变电站全景数据展示、大数据智能告警和信息质量评价。
进一步的，所述的变电站多源数据统一处理系统，打破单一厂商提供的限制，将基础平台与专业应用分离，形成平台+APP软件架构，设计标准化平台接口，为第三方APP接入提供可能，并设计标准化通信接口，实现通信协议扩展和多源数据异步接入。
进一步的，变电站多源数据统一处理系统平台+APP软件架构，构建APP安全隔离环境，采用防篡改加密校验技术对已授权APP进行安装管控，并通过文件权限和用户权限对APP运行环境进行安全封装。
有益效果：
(1)在安全可控的基础上，打通变电站内安全分区，实现变电站内数据的快速汇聚，实现数据跨安全分区无感交互和跨安全区的主辅联动操作。
(2)通过对变电站内设备全景建模和全景展示，有效提高变电站的可观测、可分析、可控制水平。
(3)实现变电站内信息的直接快速清洗，易于发现变电站错误、配置错误等导致的信息异常问题。开展异常信息识别和冗余/伴生信息优化，实现信息优化存储展示；同时，针对错误信息辨识结果，开展信息系统的故障类型及故障位置判断，实现变电站信息质量整体评价与管理。
附图说明
图1为本发明系统架构图；
图2为本发明中变电站内跨安全区数据交互示意图；
图3为本发明融合数据治理流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。
本发明技术方案主要包括以下内容：。
(1)对变电站全站设备进行变全景建模，全景模型描述了设备完整的动、静态信息，包含设备的结构模型、各类资源、资产信息模型，以及设备功能机理模型。
(2)建立数据同步智能传输策略库，包括排队策略：依据队列顺序，依次传输；优先级策略：建立业务数据优先规则，包括业务优先、时间优先等规则；预约策略：建立数据传输预约规则，优先传输；自学习策略：根据数据使用频率，自动设定数据同步优先级。
(3)变电站内实现跨区数据交互及主辅联动，变电站安全Ⅰ和安全Ⅱ区之间、安全Ⅲ和Ⅳ区之间的数据交互采用高并发安全总线技术实现，变电站Ⅰ、Ⅱ区与Ⅲ、Ⅳ区之间通过跨正、反向隔离装置的数据交互技术实现。
(4)在变电站站控层部署变电站多源数据统一处理系统，平台分为四层架构，数据接入层负责接入变电站内各类数据，通过IEC61850、IEC104、MQTT等协议进行数据采集；数据融合层负责接入数据的初步处理和存储，包括信息清晰和冗余与伴生信息治理等；平台服务层负责提供融合数据的增删改查接口、提供对各类变电站数据的对接服务；应用层负责以变电站运维业务实际需要为导向提供顶层应用，包括变电站全景数据展示、大数据智能告警和信息质量评价等。
(5)变电站多源数据统一处理系统主要实现，多源异构的数据治理与共享，数据信息关联关系整合与建模，基于数据信息治理的二次系统设备状态分析与辅助运维等技术构成，并且具备变电站不良数据信息、错漏数据信息的定位辨识；具备变电站不良数据信息、错漏数据信息的数据溯源和分析校正；具备变电站二次系统的状态分析功能；具备变电站二次设备的故障定位功能；具备通信协议扩展功能，可以按照厂站监控平台规约的要求进行数据上传、事件确认等工作；具备容器化APP扩展功能，可进行二次开发。
参见附图1，安全I区监控主机采集I区数据，安全Ⅱ区综合应用主机采集Ⅱ区数据，I区与Ⅱ区之间通过跨区实时总线同步数据，实现跨区智能联动；Ⅰ、Ⅱ区系统向Ⅲ、Ⅳ区智能巡视主机发送设备资源信息配置文件、遥控操作联动信号、非遥控联动信号以及触发联动信息，智能巡视主机调用视频摄像头等设备完成联动命令所需操作，并将确认信息返回给Ⅰ、Ⅱ区系统，最终完成操作联动。
参见附图2，以测控装置数据为例，说明跨区数据融合后数据处理，当数据以报文型式被数据接口捕获后，会先对报文进行解析，进行规约一致性校验并进行特征标记，随后进入数据规则校验等数据清洗流程，无效数据存入融合数据库后，进入评价中心统一对站内数据质量进行评价，有效数据则进入下一步集中处理，进行信息分析管理与辅助运维决策等。图3为本发明融合数据治理流程示意图。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.面向跨区主辅联动的多源数据融合技术实现系统，其特征在于，所述系统包括变电站全景模型、跨安全区数据交互模块和变电站多源数据统一处理系统；所述跨安全区数据交互模块包括变电站Ⅰ、Ⅱ区数据交互、变电站Ⅲ、Ⅳ区数据交互、变电站Ⅰ、Ⅱ区与Ⅲ、Ⅳ区之间跨正、反向隔离装置的数据交互；所述变电站多源数据统一处理系统包括数据接入层、数据融合层、平台服务层、应用层四层架构，用于融合变电站全景数据，对变电站整体信息进行治理。
2.根据权利要求1所述的面向跨区主辅联动的多源数据融合技术实现系统，其特征在于，所述变电站全景模型对变电站内设备进行全景建模，变电站全景模型描述了设备完整的动、静态信息，包括设备的结构模型、资源信息、资产信息模型，以及设备功能机理模型。
3.根据权利要求1所述的面向跨区主辅联动的多源数据融合技术实现系统，其特征在于，建立数据同步智能传输策略库，包括排队策略：依据队列顺序，依次传输；优先级策略：建立业务数据优先规则，包括业务优先、时间优先等规则；预约策略：建立数据传输预约规则，优先传输；自学习策略：根据数据使用频率，自动设定数据同步优先级。
4.根据权利要求1所述的面向跨区主辅联动的多源数据融合技术实现系统，其特征在于，安全Ⅰ和安全Ⅱ区之间、安全Ⅲ和Ⅳ区之间的数据交互采用高并发安全总线技术实现，采用全局服务定位功能来实现负载均衡，并采用消息队列、消息注册技术，实现应用间消息交互，触发关系库、实时库与文件同步及联动命令传输，支撑多元海量数据高并发的安全交互。
5.根据权利要求1所述的面向跨区主辅联动的多源数据融合技术实现系统，其特征在于，变电站Ⅰ、Ⅱ区与Ⅲ、Ⅳ区之间跨正、反向隔离装置的数据交互，正向数据通过TCP/UDP传输，反向数据通过CIM/E格式文件传输。
6.根据权利要求5所述的面向跨区主辅联动的多源数据融合技术实现系统，其特征在于，正向数据包括主辅设备的遥信遥测信号和联动指令信号，反向数据包括联动指令反馈信号、数据分析结果、数据运维支撑消息。
7.根据权利要求1所述的面向跨区主辅联动的多源数据融合技术实现系统，其特征在于，在变电站站控层部署变电站多源数据统一处理系统，系统分为四层架构，数据接入层负责接入变电站内各类数据，通过IEC61850、IEC104、MQTT协议进行数据采集；数据融合层负责接入数据的初步处理和存储，包括信息清洗和冗余与伴生信息治理；平台服务层负责提供融合数据的增删改查接口、提供对各类变电站数据的对接服务；应用层负责以变电站运维业务实际需要为导向提供顶层应用，包括变电站全景数据展示、大数据智能告警和信息质量评价。
8.根据权利要求1所述的面向跨区主辅联动的多源数据融合技术实现系统，其特征在于，所述的变电站多源数据统一处理系统，打破单一厂商提供的限制，将基础平台与专业应用分离，形成平台+APP软件架构，设计标准化平台接口，为第三方APP接入提供可能，并设计标准化通信接口，实现通信协议扩展和多源数据异步接入。
9.根据根据权利要求8所述的面向跨区主辅联动的多源数据融合技术实现系统，其特征在于，变电站多源数据统一处理系统平台+APP软件架构，构建APP安全隔离环境，采用防篡改加密校验技术对已授权APP进行安装管控，并通过文件权限和用户权限对APP运行环境进行安全封装。
10.面向跨区主辅联动的多源数据融合技术实现系统装置，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被加载至处理器时实现根据权利要求1-9任一项所述的面向跨区主辅联动的多源数据融合技术实现系统。
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