基于規(guī)則的變電站設(shè)備臺(tái)賬校核系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究

解 良，張哲銘，游 昊，孫金艷，張 鑫

（1.云南電力調(diào)度控制中心，云南昆明 650011；2.云南云電同方科技有限公司，云南昆明 650200）

通過設(shè)備臺(tái)賬可實(shí)時(shí)掌握企業(yè)變電站的設(shè)備狀況，是統(tǒng)計(jì)企業(yè)各種類型變電站設(shè)備的數(shù)量、設(shè)備分布情況及其折舊變動(dòng)情況的重要依據(jù)[1]。電網(wǎng)公司管轄的設(shè)備數(shù)量和種類越來越多，使得電網(wǎng)公司對設(shè)備的管理難度不斷增大。隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，人們對供電的需求不斷增加，供電局和電力公司等對電量的生產(chǎn)和分配過程必須精準(zhǔn)控制[2]。在電力系統(tǒng)中，變電站安裝有各種設(shè)備，用于滿足電能分配和輸送等需要，且可以實(shí)現(xiàn)對各種設(shè)備的監(jiān)視、測量、保護(hù)等操作。由于變電站設(shè)備臺(tái)賬的數(shù)據(jù)量較為龐大，通過人工核查的方式，變電站臺(tái)賬數(shù)據(jù)的質(zhì)量并不能得到提高，且校核時(shí)間也不能得以縮短。因此，提高變電站設(shè)備臺(tái)賬的數(shù)據(jù)質(zhì)量、縮短其校核時(shí)間十分重要。

文獻(xiàn)[3]提出基于KMP 算法的智能變電站設(shè)備軟壓板校核方法，在現(xiàn)有智能變電站的通信協(xié)議和特有的結(jié)構(gòu)下，對二次設(shè)備軟壓板數(shù)據(jù)采集，利用KMP 算法將采集到的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，依據(jù)儲(chǔ)存數(shù)據(jù)結(jié)果校核，校核完成后識(shí)別狀態(tài)，依據(jù)判定規(guī)則建模完成智能變電站二次設(shè)備軟壓板校核系統(tǒng)設(shè)計(jì)。文獻(xiàn)[4]提出基于可視化仿真的智能變電站二次安措校核方法，利用網(wǎng)絡(luò)通信模式采集二次安措數(shù)據(jù)，通過SPCD 文件、ICD 文件、SCD 文件建立智能變電站仿真模型。在可視化仿真安措模式下，校核安措對象，安措操作獨(dú)立運(yùn)行檢修設(shè)備，以此完成基于可視化仿真的智能變電站二次安措校核。為此，設(shè)計(jì)了一種基于規(guī)則的變電站設(shè)備臺(tái)賬校核系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1 系統(tǒng)總體架構(gòu)

基于規(guī)則的變電站設(shè)備臺(tái)賬校核系統(tǒng)設(shè)計(jì)的總體架構(gòu)如圖1 所示。

圖1 總體架構(gòu)

由圖1 可知，基于規(guī)則的變電站設(shè)備臺(tái)賬校核系統(tǒng)包含數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和數(shù)據(jù)傳輸模塊[5-6]。此外，當(dāng)新增設(shè)備時(shí)，新增設(shè)備具體操作流程如圖2 所示。

圖2 變電站新增設(shè)備操作流程圖

由圖2 可知，當(dāng)變電站新增設(shè)備時(shí)，系統(tǒng)會(huì)將設(shè)備的各種信息存入數(shù)據(jù)庫中，并通過數(shù)據(jù)傳輸模塊實(shí)現(xiàn)新增設(shè)備的信息同步[7-8]。根據(jù)系統(tǒng)總體架構(gòu)，分別對變電站設(shè)備臺(tái)賬校核系統(tǒng)的硬件部分和軟件部分開展設(shè)計(jì)，具體設(shè)計(jì)過程如下。

1.2 硬件設(shè)計(jì)

如圖3 所示，基于規(guī)則的變電站設(shè)備臺(tái)賬校核系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)主要包括數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器、Web 服務(wù)器和客戶端等[9-10]。Web 服務(wù)器主要實(shí)現(xiàn)變電站設(shè)備臺(tái)賬數(shù)據(jù)的同步傳輸，使處于不同地點(diǎn)的管理人員可以實(shí)時(shí)查看變電站設(shè)備的各種信息[11]。系統(tǒng)允許多個(gè)操作客戶端的人員同時(shí)登錄系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對變電站設(shè)備臺(tái)賬信息的校核等管理。

圖3 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖

1.3 軟件設(shè)計(jì)

設(shè)備臺(tái)賬建立在設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)庫基礎(chǔ)上，變電站設(shè)備臺(tái)賬信息管理具體內(nèi)容分類如圖4 所示。

圖4 變電站設(shè)備臺(tái)賬信息管理分類

如圖4 所示，在變電站設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)庫的基礎(chǔ)上，將變電站設(shè)備作相應(yīng)的分類，即構(gòu)建對應(yīng)的類別樹，選中的結(jié)點(diǎn)顯示相應(yīng)設(shè)備的詳細(xì)信息[12-13]。

對類別樹實(shí)施管理，針對類別樹的不同結(jié)點(diǎn)或者設(shè)備，對變電站設(shè)備臺(tái)賬實(shí)施校核等管理。根據(jù)變電站設(shè)備臺(tái)賬數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，基于規(guī)則，通過字段的方式對變電站設(shè)備臺(tái)賬數(shù)據(jù)開展校核工作。變電站設(shè)備臺(tái)賬校核功能如圖5 所示。

圖5 變電站設(shè)備臺(tái)賬校核功能圖

根據(jù)圖5 所示的功能圖，對變電站設(shè)備臺(tái)賬實(shí)施校核，部分設(shè)備臺(tái)賬信息如表1 所示。

表1 部分設(shè)備臺(tái)賬信息

針對變電站設(shè)備臺(tái)賬信息，將校核規(guī)則分為兩大類：分別為單字段和多字段[14]。校核規(guī)則如下：

對于單字段，將需要校核的變電站設(shè)備臺(tái)賬參數(shù)表中數(shù)據(jù)的字段分為字段多選、字段上下限和字段正則式等規(guī)則，其中，字段多選規(guī)則中，變電站設(shè)備臺(tái)賬參數(shù)中的某些單個(gè)字段的數(shù)據(jù)應(yīng)該滿足的條件如下：

式（1）中，A1代表變電站設(shè)備臺(tái)賬參數(shù)表中單個(gè)字段數(shù)據(jù)，(A1,A2,A3,…,An)代表該字段數(shù)據(jù)的選擇項(xiàng)集合。

在字段上下限規(guī)則中，變電站設(shè)備臺(tái)賬參數(shù)中的某些單個(gè)字段數(shù)據(jù)應(yīng)該滿足的條件如下：

公式（2）中，Zmin代表該字段數(shù)據(jù)的下限，Zt代表單個(gè)字段數(shù)據(jù)，Zmax代表該字段數(shù)據(jù)的上限。

在字段正則表達(dá)式規(guī)則中，將提前定義好的特定字符以及其構(gòu)成的組合，組成一個(gè)規(guī)則字符串，以檢驗(yàn)給定的字符串是否符合字段正則表示式的過濾邏輯[15]。在變壓器設(shè)備臺(tái)賬參數(shù)數(shù)據(jù)中，某些單個(gè)字段數(shù)據(jù)應(yīng)該滿足的條件為：

式（3）中，yt代表單個(gè)字段數(shù)據(jù)，代表yt從屬的數(shù)據(jù)格式，代表正則表達(dá)式。

多字段規(guī)則為字段關(guān)聯(lián)規(guī)則[16]。在變電站設(shè)備臺(tái)賬參數(shù)數(shù)據(jù)中，多字段數(shù)據(jù)應(yīng)該滿足的條件為：

式（4）中，(P1,P2,P3,…,Pn)代表變電站設(shè)備臺(tái)賬參數(shù)中不同的字段數(shù)據(jù)，f()P1,P2,P3,…,Pn代表不同字段數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)表達(dá)式。

利用上述規(guī)則，將需要校核的變電站設(shè)備臺(tái)賬數(shù)據(jù)作相應(yīng)的分類，以實(shí)現(xiàn)對變電站設(shè)備臺(tái)賬數(shù)據(jù)的校核[17-18]。變電站設(shè)備臺(tái)賬校核的流程如圖6所示。

圖6 變電站設(shè)備臺(tái)賬校核流程圖

2 實(shí) 驗(yàn)

以某地區(qū)的變電站臺(tái)賬數(shù)據(jù)為例，將提出的基于規(guī)則的變電站設(shè)備臺(tái)賬校核系統(tǒng)與文獻(xiàn)[3]方法、文獻(xiàn)[4]方法作對比，以驗(yàn)證提出的基于規(guī)則的變電站設(shè)備臺(tái)賬校核系統(tǒng)是否可以縮短變電站設(shè)備臺(tái)賬數(shù)據(jù)的校核時(shí)間。

2.1 實(shí)驗(yàn)過程

首先，搭建實(shí)驗(yàn)環(huán)境，基于規(guī)則的變電站設(shè)備臺(tái)賬校核系統(tǒng)的部分相關(guān)配置及參數(shù)如表2 所示。

表2 系統(tǒng)配置及參數(shù)

為保證實(shí)驗(yàn)順利進(jìn)行，首先，對基于規(guī)則的變電站設(shè)備臺(tái)賬校核系統(tǒng)的穩(wěn)定性開展測試。隨著運(yùn)行時(shí)間的增加，系統(tǒng)可承載的在線人數(shù)如圖7 所示。

圖7 系統(tǒng)穩(wěn)定性測試結(jié)果

從圖7 中可以看出，同時(shí)登錄人數(shù)為30 人時(shí)，基于規(guī)則的變電站設(shè)備臺(tái)賬校核系統(tǒng)仍能維持的運(yùn)行時(shí)間可達(dá)95 h，說明系統(tǒng)有較好的穩(wěn)定性。在測試通過后，將提出的基于規(guī)則的變電站設(shè)備臺(tái)賬校核系統(tǒng)與文獻(xiàn)[3]方法、文獻(xiàn)[4]方法對比實(shí)驗(yàn)。為確保實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，共進(jìn)行5 次平行實(shí)驗(yàn)。

2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

采用提出的基于規(guī)則的變電站設(shè)備臺(tái)賬校核系統(tǒng)、文獻(xiàn)[3]方法、文獻(xiàn)[4]方法，分別對該地區(qū)的變電站設(shè)備臺(tái)賬實(shí)施校核的時(shí)間對比結(jié)果如圖8 所示。

由圖8 可知，采用文獻(xiàn)[3]方法對該地區(qū)變電站設(shè)備臺(tái)賬開展校核所需時(shí)間為21～25 s；采用文獻(xiàn)[4]方法對該地區(qū)變電站設(shè)備臺(tái)賬開展校核所需時(shí)間為16～19 s，比文獻(xiàn)[3]方法所需的校核時(shí)間稍有縮短。采用提出的基于規(guī)則的變電站設(shè)備臺(tái)賬校核系統(tǒng)，對該地區(qū)變電站設(shè)備臺(tái)賬開展校核所需時(shí)間為4～5 s。通過對比發(fā)現(xiàn)，基于規(guī)則的變電站設(shè)備臺(tái)賬校核系統(tǒng)，通過設(shè)置相應(yīng)的校核規(guī)則，對設(shè)備臺(tái)賬實(shí)施校核操作，大大縮短了校核時(shí)間，提高了變電站設(shè)備臺(tái)賬校核效率。

圖8 變電站設(shè)備臺(tái)賬校核時(shí)間對比結(jié)果

3 結(jié)束語

針對傳統(tǒng)的變電站設(shè)備臺(tái)賬校核系統(tǒng)存在的缺點(diǎn)，設(shè)計(jì)了基于規(guī)則的變電站設(shè)備臺(tái)賬校核系統(tǒng)。通過與其他方法做對比實(shí)驗(yàn)，結(jié)果證明了提出的基于規(guī)則的變電站設(shè)備臺(tái)賬校核系統(tǒng)具有更高的校核效率。我國電力系統(tǒng)還在不斷發(fā)展中，各種類型市場逐步開放，需不斷變電站設(shè)備臺(tái)賬校核的發(fā)展對方法優(yōu)化，從而真正準(zhǔn)確地為變電站設(shè)備臺(tái)賬發(fā)展提供依據(jù)。