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摘要：随着大数据技术的发展，为继电保护的智能性提供了新的发展方向。继电保护发展也有了更高层次的研究的技术参考。继电保护系统作为电力行业传统专业技术意义非常大，结合大数据技术具有较高的先进性，能够快速提升智能水平。因此，如何在继电保护领域中使用大数据技术成为了电力系统发展新的研究课题。
关键词：大数据技术;继电保护领域;应用
应用大数据、物联网、移动互联网等信息技术，将推动继电保护专业管理信息化水平提升。中国电力科学研究院已研发大数据平台，将为继电保护专业数据大量存储、灵活处理、关联共享、高速计算提供基础构架，为数据挖掘提供算法和分析支持，支撑智能高级应用。电力企业已引入相关管理系统用于变电站设备数字化管理。
1数据来源和数据特征
1.1数据来源
1.1.1设备初始数据
设备初始数据主要有设备选型、出厂、安装等环节的数据，其中出厂数据是核心部分，由制造厂家根据各自信息系统提供，随设备出厂，提交给电网运行和技术支撑单位。保护设备出厂时，在设备内部建模并写入设备的自描述信息，在设备外部设置电子标签或二维码标签，携带设备识别代碼信息。该代码类似于保护设备的“身份证”，一般由制造厂家代码（4位字母）+设备序列号组成。制造厂家建立与保护设备识别代码相关联的设备出厂描述信息，形成文本数据和数值。另外，制造厂家对家族性缺陷的定性分析、反措建议等也一并收集，数据格式包括文本、图形等。
1.1.2检测试验数据
电力行业及国家级继电保护检测机构对各类保护设备开展动模试验、型式试验、专业检测等，针对各制造厂家不同型号的保护设备都有大量的检测数据。在检测中可获取设备在故障和异常下的动作数据、录波数据，并根据结构化要求，解析保护装置的型号、软件版本、智能电子设备能力描述ICD文件、校验码、功能、测试批次、测试结论等信息。专业检测通过后，公布合格产品的制造厂家、型号、类别、版本等数据。此部分数据主要来自于检测机构的信息系统，数据格式主要为文本、数字、录波文件等，以及在检测中收集的原始数据和最终报告。
1.1.3生产运维数据
生产运维数据包含保护设备的投运、巡视、缺陷处置、评价、检修等信息，通过信息系统填报获取，或通过移动APP实现现场采集与交互。数据来源于调度管理系统（OMS）中的统计分析、状态检修模块，生产管理系统（PMS）、智能变电站配置文件管理系统、智能压板防误操作系统以及运维工作APP等，数据类型主要为文本、数值、图片、视频、特定格式文件等。
1.2数据特征
对继电保护专业领域数据的来源、格式和内容来看有以下特征。1）数据多源融合。继电保护专业数据来源于OMS、PMS以及相关APP等，还包括来自制造厂家的信息系统、检测机构信息系统的部分数据。数据多源化明显，且部分数据已融合。2）结构化程度高。继电保护领域各类数据规范化、结构化程度较高，通过建立离线数据标准模型和在线信息规范，统一了保护设备描述和输出信息的结构化内容，为数据分析奠定了良好的基础。继电保护各项工作可依托统一数据模型关联至每台设备的制造厂家、型号、版本等基础信息。3）异构数据逐步增多。获取的录波文件、SCD文件、ICD文件、图片、视频等异构数据的快速增长，对继电保护设备描述信息更为丰富，对运行状态监视更为准确和及时，此类数据具备进一步挖掘和分析应用条件。4）体量较大。随着在线信息的获取和应用，数据体量将达到PB级别。例如，针对20000节点的电网中10万套保护装置进行定值校核，扫描计算不同运行方式、故障类型、故障点的短路电流和电压，数据文件可达GB级。5）数据全覆盖。数据范畴涉及设备全寿命周期，并包括继电保护装置、二次端子（虚端子）、保护压板等关键点数据，体现保护功能的完整性。
2应用场景
2.1设备分析评价与状态评估
主要包括继电保护设备分析、评价、在线状态评估、状态检修等场景，面向保护设备，分析其配置和健康状态。1）设备分析。设计微机化率、双重化率、光纤化率、国产化率、各厂家市场占有率等指标，与调度范围、电压等级、设备类别等关联，对设备运行年限、电压等级、设备类型分布情况进行分析。2）设备评价。采用监测设备模拟量、环境参数，结合设备平均无故障时间、运行可靠性、动作正确率等统计指标，分析设备当前运行健康状态和可靠性。3）在线状态评估。结合评估指标体系，对设备运行状态进行在线评估和预警。4）状态检修。综合检修策略模型、设备状态，提供有针对性的检修策略建议。
2.2运行分析和定向优化
主要包括继电保护运行情况分析、电网故障分析、继电保护定向优化等场景。1）运行分析。挖掘保护设备各类故障动作信息，分析保护动作行为，完成动作的评价，并结合保护动作历史数据和录波数据，总结提取动作特性。2）电网故障分析。分析复杂故障时的保护动作和录波信息，结合气象、环境、一次设备布置等数据，进行电网故障诊断、故障定位、故障原因分析，并可分析和评估保护动作行为对电网运行风险的影响。3）定向优化。通过挖掘一次设备配置、保护设备配置、保护动作等大量数据，分析保护配置合理性、双重化效果和后备保护作用，提出保护配置、整定、策略的定向优化方案。
2.3缺陷分析与精准技改
主要包括继电保护设备缺陷分析、家族性缺陷筛查、精准技改等应用场景。1）缺陷分析。挖掘保护设备各类缺陷信息，关联设备类型、运行时长、环境等数据，分析继电保护设备缺陷原因和具体部位。2）家族性缺陷筛查。聚类分析保护设备家族型号，挖掘具体保护设备的缺陷信息，分析家族性缺陷设备的全网分布及运行情况。3）精准技改。分析设备健康状态和发展趋势，提出保护不正确动作的原理性问题和软硬件风险，对应提出技术改造策略。 2.4智能诊断及隐性故障识别
主要包括繼电保护智能诊断、继电保护隐性故障识别等应用场景。1）智能诊断。综合电网运行、保护运行、故障录波等数据，利用变化趋势、突变监测、数据源比对等智能技术，进行电网故障预警、电网故障快速定位和辅助决策。2）隐性故障识别。观测保护设备内部信息、智能变电站回路信息、运行定值等，建立隐性故障识别模型，关联电网故障数据，以大电网和设备视角识别隐性故障。
2.5智能运维与透明管控
主要包括继电保护远程智能运维、透明管控等应用场景。1）远程智能运维。结合保护设备信息，关联电网和智能变电站运行信息、计划检修信息、安全措施策略，进行安措执行分析，对远程智能巡视周期内的关注信息进行自动智能分析。2）透明管控。通过保护设备身份识别技术和手持终端信息采集，对现场运行巡视、标准化作业等信息实时反馈，实现现场运维透明管控。离线信息通过应用系统采集，在线信息由变电站内装置经站内网络及通信系统送至调度端，基于移动互联的安全应用系统收集各项现场工作及评价信息，所有数据基于大数据平台资源进行存储、处理、计算和共享，支撑了各项应用场景的实现。
2.6智能关联与设备联调
主要包括智能变电站虚端子智能关联、设备远程联调等应用场景。1）虚端子智能关联。导入CID配置文件模拟不同制造商IED设备外部特性，识别站内过程层和间隔层中各类网络报文信息，结合SSD文件约束，实现全站IED设备的虚拟连线组网等操作。2）设备远程联调。构建平台将拟安装设备在出厂前进行远程互联，模拟间隔层、过程层、站控层测试，校核ICD文件一致性、SCD及GOOSE虚端子的正确性，检查各IED设备的互联互通性，为智能变电站的投运提供重要前期支撑。
3结论
目前基于保护设备数据和运行数据、动作数据完成了保护设备家族建模和计算，下一步将考虑保护设备的实时运行信息，将运行环境、保护设备内部环境、运行监测量等纳入家族分析范围，进一步提升分析的精益化程度。
参考文献：
[1]笃峻，胡绍谦，滕井玉，夏可青.数据源端维护技术在继电保护信息系统中的应用[J].电力自动化设备，2015，03：162-169.
[2]白静.继电保护可靠性的基础数据分析[D].华北电力大学，2012.
[3]曾慧琴.数据挖掘在继电保护故障信息处理系统中的研究[D].广西大学，2005.
关键词：大数据技术;继电保护领域;应用
应用大数据、物联网、移动互联网等信息技术，将推动继电保护专业管理信息化水平提升。中国电力科学研究院已研发大数据平台，将为继电保护专业数据大量存储、灵活处理、关联共享、高速计算提供基础构架，为数据挖掘提供算法和分析支持，支撑智能高级应用。电力企业已引入相关管理系统用于变电站设备数字化管理。
1数据来源和数据特征
1.1数据来源
1.1.1设备初始数据
设备初始数据主要有设备选型、出厂、安装等环节的数据，其中出厂数据是核心部分，由制造厂家根据各自信息系统提供，随设备出厂，提交给电网运行和技术支撑单位。保护设备出厂时，在设备内部建模并写入设备的自描述信息，在设备外部设置电子标签或二维码标签，携带设备识别代碼信息。该代码类似于保护设备的“身份证”，一般由制造厂家代码（4位字母）+设备序列号组成。制造厂家建立与保护设备识别代码相关联的设备出厂描述信息，形成文本数据和数值。另外，制造厂家对家族性缺陷的定性分析、反措建议等也一并收集，数据格式包括文本、图形等。
1.1.2检测试验数据
电力行业及国家级继电保护检测机构对各类保护设备开展动模试验、型式试验、专业检测等，针对各制造厂家不同型号的保护设备都有大量的检测数据。在检测中可获取设备在故障和异常下的动作数据、录波数据，并根据结构化要求，解析保护装置的型号、软件版本、智能电子设备能力描述ICD文件、校验码、功能、测试批次、测试结论等信息。专业检测通过后，公布合格产品的制造厂家、型号、类别、版本等数据。此部分数据主要来自于检测机构的信息系统，数据格式主要为文本、数字、录波文件等，以及在检测中收集的原始数据和最终报告。
1.1.3生产运维数据
生产运维数据包含保护设备的投运、巡视、缺陷处置、评价、检修等信息，通过信息系统填报获取，或通过移动APP实现现场采集与交互。数据来源于调度管理系统（OMS）中的统计分析、状态检修模块，生产管理系统（PMS）、智能变电站配置文件管理系统、智能压板防误操作系统以及运维工作APP等，数据类型主要为文本、数值、图片、视频、特定格式文件等。
1.2数据特征
对继电保护专业领域数据的来源、格式和内容来看有以下特征。1）数据多源融合。继电保护专业数据来源于OMS、PMS以及相关APP等，还包括来自制造厂家的信息系统、检测机构信息系统的部分数据。数据多源化明显，且部分数据已融合。2）结构化程度高。继电保护领域各类数据规范化、结构化程度较高，通过建立离线数据标准模型和在线信息规范，统一了保护设备描述和输出信息的结构化内容，为数据分析奠定了良好的基础。继电保护各项工作可依托统一数据模型关联至每台设备的制造厂家、型号、版本等基础信息。3）异构数据逐步增多。获取的录波文件、SCD文件、ICD文件、图片、视频等异构数据的快速增长，对继电保护设备描述信息更为丰富，对运行状态监视更为准确和及时，此类数据具备进一步挖掘和分析应用条件。4）体量较大。随着在线信息的获取和应用，数据体量将达到PB级别。例如，针对20000节点的电网中10万套保护装置进行定值校核，扫描计算不同运行方式、故障类型、故障点的短路电流和电压，数据文件可达GB级。5）数据全覆盖。数据范畴涉及设备全寿命周期，并包括继电保护装置、二次端子（虚端子）、保护压板等关键点数据，体现保护功能的完整性。
2应用场景
2.1设备分析评价与状态评估
主要包括继电保护设备分析、评价、在线状态评估、状态检修等场景，面向保护设备，分析其配置和健康状态。1）设备分析。设计微机化率、双重化率、光纤化率、国产化率、各厂家市场占有率等指标，与调度范围、电压等级、设备类别等关联，对设备运行年限、电压等级、设备类型分布情况进行分析。2）设备评价。采用监测设备模拟量、环境参数，结合设备平均无故障时间、运行可靠性、动作正确率等统计指标，分析设备当前运行健康状态和可靠性。3）在线状态评估。结合评估指标体系，对设备运行状态进行在线评估和预警。4）状态检修。综合检修策略模型、设备状态，提供有针对性的检修策略建议。
2.2运行分析和定向优化
主要包括继电保护运行情况分析、电网故障分析、继电保护定向优化等场景。1）运行分析。挖掘保护设备各类故障动作信息，分析保护动作行为，完成动作的评价，并结合保护动作历史数据和录波数据，总结提取动作特性。2）电网故障分析。分析复杂故障时的保护动作和录波信息，结合气象、环境、一次设备布置等数据，进行电网故障诊断、故障定位、故障原因分析，并可分析和评估保护动作行为对电网运行风险的影响。3）定向优化。通过挖掘一次设备配置、保护设备配置、保护动作等大量数据，分析保护配置合理性、双重化效果和后备保护作用，提出保护配置、整定、策略的定向优化方案。
2.3缺陷分析与精准技改
主要包括继电保护设备缺陷分析、家族性缺陷筛查、精准技改等应用场景。1）缺陷分析。挖掘保护设备各类缺陷信息，关联设备类型、运行时长、环境等数据，分析继电保护设备缺陷原因和具体部位。2）家族性缺陷筛查。聚类分析保护设备家族型号，挖掘具体保护设备的缺陷信息，分析家族性缺陷设备的全网分布及运行情况。3）精准技改。分析设备健康状态和发展趋势，提出保护不正确动作的原理性问题和软硬件风险，对应提出技术改造策略。 2.4智能诊断及隐性故障识别
主要包括繼电保护智能诊断、继电保护隐性故障识别等应用场景。1）智能诊断。综合电网运行、保护运行、故障录波等数据，利用变化趋势、突变监测、数据源比对等智能技术，进行电网故障预警、电网故障快速定位和辅助决策。2）隐性故障识别。观测保护设备内部信息、智能变电站回路信息、运行定值等，建立隐性故障识别模型，关联电网故障数据，以大电网和设备视角识别隐性故障。
2.5智能运维与透明管控
主要包括继电保护远程智能运维、透明管控等应用场景。1）远程智能运维。结合保护设备信息，关联电网和智能变电站运行信息、计划检修信息、安全措施策略，进行安措执行分析，对远程智能巡视周期内的关注信息进行自动智能分析。2）透明管控。通过保护设备身份识别技术和手持终端信息采集，对现场运行巡视、标准化作业等信息实时反馈，实现现场运维透明管控。离线信息通过应用系统采集，在线信息由变电站内装置经站内网络及通信系统送至调度端，基于移动互联的安全应用系统收集各项现场工作及评价信息，所有数据基于大数据平台资源进行存储、处理、计算和共享，支撑了各项应用场景的实现。
2.6智能关联与设备联调
主要包括智能变电站虚端子智能关联、设备远程联调等应用场景。1）虚端子智能关联。导入CID配置文件模拟不同制造商IED设备外部特性，识别站内过程层和间隔层中各类网络报文信息，结合SSD文件约束，实现全站IED设备的虚拟连线组网等操作。2）设备远程联调。构建平台将拟安装设备在出厂前进行远程互联，模拟间隔层、过程层、站控层测试，校核ICD文件一致性、SCD及GOOSE虚端子的正确性，检查各IED设备的互联互通性，为智能变电站的投运提供重要前期支撑。
3结论
目前基于保护设备数据和运行数据、动作数据完成了保护设备家族建模和计算，下一步将考虑保护设备的实时运行信息，将运行环境、保护设备内部环境、运行监测量等纳入家族分析范围，进一步提升分析的精益化程度。
参考文献：
[1]笃峻，胡绍谦，滕井玉，夏可青.数据源端维护技术在继电保护信息系统中的应用[J].电力自动化设备，2015，03：162-169.
[2]白静.继电保护可靠性的基础数据分析[D].华北电力大学，2012.
[3]曾慧琴.数据挖掘在继电保护故障信息处理系统中的研究[D].广西大学，2005.