基于“多源数据”处理的EMS实时数据优选技术及其实现

　　0  引言

　　随着电网规模的扩大、网间互联的增多、电网接线的日益复杂以及用户对供电可靠性要求的提高，大电网调度运行的支柱——能量管理系统（EMS）已成为实现电网安全经济运行的保证。特别说电网按电力时常规则运营后，数据信息的准确性关系到EMS的可信度，并对调度生产有着至关重要的作用[1]。由于一个大型电网的EMS所需采集的信息数逾万，各种原因造成的数据信息不准确是不可能避免的，而且坏数据较多时状态估计也不能有效地解决数据信息准确性问题。EMS的数据信息准确性，必须首先依靠原始数据质量的改善，设法使实时数据库的数据质量尽可能良好。

　　“多源数据”的概念是国家电力公司自动化研究院在总结北京供电网EMS工程实践基础上提出的[2]。随着网络技术在电力系统中的广泛应用，调度中心获取实时数据的渠道越来越多，使得同一个实时数据点的信息可以从不同渠道、多个来源得到，即称为“多源数据”。由于远方数据采集设备故障或网络通道故障、网络通道干扰、基础翕动化设备例如变送器老化，或者由于电流互感器及电压互感变比更改不及时等，确实影响实时数据的质量，因此有必要对“多源数据进行可靠性判断和优选。通常，运行人员只能通过画面或数据的整体切换，人员进行数据比较，不仅操作烦琐、不直观，而且缺乏对这些数据的组织、筛选、利用率低。因此，对”多源数据“的分析判断和自动选取，使EMS中实时数据库的信息尽可能准确、可信，是必须解决的问题。

　　“多源数据”优选问题提出以后，已为国内EMS用户所接受而成为新建EMS中的共同要求。我们通过广东省调EMS工程的实施，使这一问题得到较好的解决。

　　1  “多源数据”的描述

　　在当前大型电网调度中心（尤其是网、省调度中心）的EMS中，同一个实时数据的主要来源可以归纳为：直接从厂站端RTU采集的信息；由集控站转发的信息；从多级网络联结的各级调度部门EMS或其他计算机系统转发的信息；计算得到的数据；线路对侧数据；状态估计数据；人工缺省数据以及其他方式得到的数据。

　　在广东省EMS中，对原来的数据库内容进行了扩充，实现了对同一个实时采样点多项来源的数据的存储，并增加了对每个“多源数据”的描述，包含来源名称、数值、采集时刻、可信度、优先级、控制码等，按其可信度、优先级和控制码及有关规则，选出供运行人员使用的唯一数值。存放在实时数据库中。这唯一的可用数据称为“优选数据”。

　　1、1  可信度

　　每个实时数据的每项来源数据均设可信度作为质量标志，代表当前数据的可用状况。可信度的判断依据由以下4个方面（或其中部分）的逻辑值进行“与”计算得到（可信或不可信）：

　　a、来源是否正常：表示这项数据的采集通道运行状况。

　　b、是否更新：可以设置每条远动通道、每条网络链路的采集有效时间，设置状态估计的有效时间，以避免选择到过时的数据。

　　c、是否合理：运用数据采集中的一些滤波和初检法则，以去除一些不合理的数据。

　　d．是否是坏数据：由状态估计进行判断置位。

　　在实际工程中，有些不良数据或不准确的数据，例如原级变送器的较大误差、A／D变换器零点的较大漂移，或者系数设置错误等，是无法用一般的合理性检验等手段来判定的，因为这些坏数据都在合理性检验的范围之内。在广东省EMS中，采用了状态估计结果，介入“多源数据”可信度判断的实时控制，解决了坏数据实时筛选的难题。

　　每次状态估计计算收敛之后，向EMS传送状态估计的计算结果。根据这个结果，对各个数据源的数据进行检测，如果连续N次(N可以人工设置)超过所设置的坏数据的标准r／(r／可以人工设置)，则认为该数据源的数据为坏数据；反之，如果连续M次(M可以人工设置)恢复到所设置的坏数据标准V的范围之内，则认为该数据源的数据为好数据。

　　为了提高判断的正确性，可以通过多项技术指标的人工设置进行控制。这些技术指标包括：好坏数据判断的基准比例V；连续为坏数据的次数N；连续为好数据的次数M。通过控制这些技术指标，首先进行较大误差数据的判断，然后再逐渐缩小误差标准，使不准确数据的比例逐步降低。

　　当状态估计软件发生不收敛的情况时，数据可信度的判断不采用“是否为坏数据”的逻辑值，只有状态估计软件收敛时才恢复。

　　1．2  优先级

　　由于各项数据来源复杂，质量也各异，因此对其设置了优先级。根据EMS的实际情况，优先级由人工自行定义，例如在广东省EMS中，RTU数据优先级最高，地区EMS转发数据优先级次之，状态估计数据优先级最低。系统首先对优先级高的数据进行选择，若为可信，即被选为“优选数据”；否则，再选择优先级次之的数据。

　　1．3  控制码

　　为了在EMS实时运行时提高用户的控制能力，对每项数据均设计有“不投入使用”和“强制选中”两种控制码，用户可以进行在线人工设置，从而临时改变选择的结果。

　　当在线运行时，如果用户想临时屏蔽某项数据，可以将该项数据的控制码设置为“不投入使用”，则此数据将不会被选中。

　　当用户想临时指定使用某项数据，而非按规则选定的结果时，可将该项数据的控制码设置为“强制选中”。

　　2  “多源数据”的选择

　　根据上述各项数据优先级、可信度标志和控制码，选择得到最终的“优选数据”。在人机界面上，可用各种颜色显示该“优选数据”的各项数据来源情况，使运行人员一目了然。

　　具体选择方法如下：首先，检查数据的控制码，如果有“强制选中”，则不管该项数据是否可信，都强制作为“优选数据”；如果没有，则按照优先级从高到低的顺序，依次检查各项数据的可信度标志，并选择优先级最高的“可信”的数据作为“优选数据”。

　　在采用上述方法后，将来源正常的、不断更新的、在合理范围内的可信数据存放在统一的实时数据库中。对“多源数据”的各项数据由状态估计判断若干次均为坏数据时，则选择状态估计后的结果。当现场条件改善、该坏数据消失、经状态估计若干次判断正常后，则恢复由上述规则来判断和选择。用这种方式构成的统一的实时数据库，既保证了数据的可信度，又保证了数据的实时性，并且对提高状态估计的质量也有很大帮助。

　　3  对EMS的要求

　　由于状态估计结果在“多源数据”选择中具有重要作用，因此对状态估计软件有较高的要求：

　　a．状态估计软件必须实时、周期运行，并且运行周期不能太长，一般应不大于15 s；遥测质量合格率应达到80％以上。

　　b．状态估计软件的运行环境要求可靠性高，状态估计软件应当具备服务器运行机制，实现双机互为备份，保证状态估计软件连续不间断运行。

　　c．状态估计软件的运行收敛性要高，应达到95％以上。状态估计软件的收敛结果要符合所计算电网的实际潮流。

　　小当EMS最终选择了状态估计数据时，状态估计软件自动在计算中屏蔽这些数据，避免由于自身结果重复代人计算过程而引起状态估计软件计算结果出现偏差。

　　同时，为了提高状态估计结果的可靠性，运行维护人员要对影响电网运行状态的开关、刀闸等状态信息做好维护工作，以避免由于电网运行状态不正确而影响状态估计程序发生较大的误差，从而影响对“多源数据”可信度的正确判断。

　　4  结语

　　广东省电网是全国最大的省级电网，2002年全省最大负荷已超过27GW，由省调直接调度的最大负荷将接近20GW。广东省调EMS是国内省以上

　　电网中规模最大的，设计规模为可接人256台以上RTU。目前省调EMS直接通信的RTU数已接近170台，遥测量14 000个，遥信量13 500个，而且还

　　在不断增加；到目前为止，所有21个供电分公司的地区调度自动化系统已经实现与广东省电力调度中心自动化系统的联网，使所有的信息点都具备了多数据源。

　　“多源数据”的判断和优选技术在广东省调EMS中已经完整地实现。通过两年多时间的运行实践，较好地解决了实时数据的可信度问题。广东省是一个台风比较多的地区，以往由于台风的影响，使大片地区微波通信中断，调度人员无法监视该地区电网运行情况。而网络通道受台风影响小，当中调直采RTU通道发生故障时，系统自动地选取了地调传送的数据源，保证了运行调度人员监视系统所急需的数据，有利于提高灾害天气状态下电网的安全。

　　利用状态估计的结果，使EMS屏蔽了坏数据，提高了监控数据的准确性。自动化人员根据画面的显示情况，通过多项数据源的相互比较，可以有效地检测和判断坏数据，缩短了坏数据的处理时间。

　　目前，电网调度的各种相关应用例如运行方式、检修计划等都在共享EMS的实时数据。基于“多源数据”优选技术的高可信度的实时数据库，将为电网调度运行和生产管理提供重要的信息基础。