探析电网自动化进程中数据流系统的应用
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摘 要：数据流技术在电网自动化中的广泛应用提高了电网自动化的水平。本文主要是探究数据流系统在电网自动化进程中的具体应用，从实现电网自动化的三个环节：传感测量、实时数据分析以及在线决策出发对电网自动化的闭环过程进行了分析，同时在此基础上就数据流技术的实时数据处理环节处理的具体方法进行了相应阐述。最后对智能电网环境下电网自动化水平的实时数据处理展开了展望。
一、引言
智能网可以充分利用信息技术来提高自身自动化水平。因此很多公司都以建设信息化、自动化和互动化的智能网为自身的发展战略目标。要想切实实现这一发展目标，公司需要对能量管理系统、配电自动化系统、输变电设备在线检测系统等运行系统所采集的数据信息进行在线分析，从而根据最终的数据结果来给出最终的公司决策。数据流是近年来信息领域提出的能够对海量信息数据进行在线处理和在线决策的一种技术，本文主要探究的是数据流技术在电网自动化中的应用。本文打破以往针对具体需求给出解决方案的思路，利用数据流技术，在结合电网自动化需求的基础上利用数据流的描述性语言来实现电网自动化，从而大大减少企业电网自动化过程中的开销并更为提供开展智能电网建设提供有力的支持。
二、利用数据流实现电网自动化的知识简述
电网自动化主要是为了实现电网的自动和智能控制，即让电网在工作过程中能够自主完成传感与量测、实时数据处理和在线决策这三个环节的工作流程。传感与量测环节主要是利用传感器装置采集电网当前运行的最新数据信息；实时处理环节是对传感器收集的数据信息进行及时处理并给出最终决策信息；在线决策环节则是依照实时数据处理环节的决策信息生成最终的控制指令。这三个环节是电网自动化工作的主要环节，其中又以实时数据处理分析为电网自动和智能控制的关键。在数据实时处理过程中，无论是接收传感器环节的信息还是将决策信息发送给在线决策环节的部件，其生成的数据都可称之为数据流。为了能够实现实时数据处理环节的规范化管理，研究人员建立了和数据处理环节的数据流相呼应的数据流系统。
三、数据流系统简介
1.数据流系统总体介绍
数据流系统的主要目标是实现数据的规范化管理，研究者致力于数据流系统的研究主要是为了实现对电网自动化过程中海量数据的及时收集、在线分析和在线决策。目前数据流系统仍然处于实验室研发阶段，国内数据流原型系统研究比较有影响力的是北京大学的Argus。下面笔者就结合目前有关数据流系统的最新研究以及相关参考文献对数据流系统进行详细介绍。
2.数据流系统的体系结构
数据流的体系结构如图3-1所示。 图 3-1 数据流系统的体系结构
由图3-1可知，数据流系统会接受多个持续查询，但是所有查询最终会被合并成为一个总体的查询网络。在这个总查询网络中涵括了多个节点，每个节点都是由一个“算子”组成的。算子包括输入、输出和逻辑功能等数据处理功能，多个算子就可以形成一个复杂的查询。数据流系统中常见的算子有滑动窗口、投影、连接、聚集等。算子能够实现资源共享，多个持续查询可以共用一个算子。输入端的数据流在进行总体网络查询模块时，其内部算子会自动对输入端的信息数据进行处理并提供满足需求的输出流。从图3-1可知，利用数据流系统可以满足电网自动化进程中对数据进行实时分析的要求。即当实时数据作为数据流系统输入流进入网络查询模块时，模块内部算子会对进入的实时数据进行分析处理，同时将输出流，即电网自动化要求的决策信息输出。
3.数据流系统的查询语言
数据流系统支持用户利用系统提供的SQL查询语言对实时数据在线分析结果进行查询。数据流系统中的查询是指持续查询，持续查询可以在数据流的滑动窗口中执行，最终查询结果和滑动窗口已有的所有流元素相对应，在查询时，滑动窗口的流元素会随着查询要求发生变化，一般操作员会以增量方式来进行查询结果更新并进行指定的指令操作。
四、数据流系统的应用实例分析
本文中将给出数据流系统在自动化电网应用中的实例对数据流系统的应用进行简单介绍。实例中的数据流是在电力生产过程中对系统产生的实时数据中抽象出来的，因此本次案例数据处理并不同于现实数据流。本论文选取的实例是输变电设备状态监控系统的数据流自动化控制。处理的主要流程为：当系统检测到导线温度高于 时，则系统执行警告功能，并在显示频显示导线编号以及其具体温度。要想实现导线温度的检测警报功能，必须在数据流系统中先进行如SQL持续查询语句的账号注册。设备状态检测数据流有设备类型、量测类型、量测值、设备号四个属性。
SELECT equip_id，measure_value
FORM
equip_monit_stream
WHERE
epuip_type=‘导线’
AND
measure_type=‘导线’
AND
value>180
EXEC
alarm(equip_id)
上述实例中即是遵循上文中图3-1的数据处理路径，当示例中的对应的类SQL持续查询交给数据流系统之后，数据流系统会对持续查询的语法、语义等相关环节进行审核，审核无误后才允许数据流进入网络查询环节，网络环节中涵括的多个算子会对进入的数据流进行分析处理，最终输出决策信息。当持续查询的查询信息发生变化时，输出结果也会出现相应变化，而发生的变化主要是以增量的方式实现的数据更新和相关操作，这一系列的连续步骤即可实现电网自动化。
五、电力企业实时数据处理展望 图5-1 未来实时数据处理结构图图5-1是电力企业未来实时处理数据的结构图。这种数据处理方式不仅为电网系统提供了强大的在线数据处理功能，同时还为电网自动化提供了后续发展的开放式框架，并通过成熟算法来支持数据流系统中的SQL语言查询，这种未来数据处理框架也更符合自动化智能电网对数据处理的要求。
六、结语
本文主要是对电网自动化发展进程中数据流技术的应用进行的简单分析，由分析可知，数据流技术能够有效的提高电网自动化的水平，同时文章还对数据流技术如何实现在线海量数据分析的基础上又对电力企业未来实时数据处理的框架进行了构想，构想是美好的，但是只有加快数据流系统的研发工作，才能够尽早将数据流技术应用到电网自动化建设中。参考文献[1]赵加奎，杨国凤，沐连顺，樊涛，杨宁，王司博．数据流技术在电网自动化中的应用研究．电网技术．2011．（8）．[2]王永利，徐宏炳，董逸生，钱江波，刘学军．配电自动化的数据流管理系统设计．电力系统自动化．2004．（13）．[3]李向荣，郝悍勇，樊涛，唐跃中．构筑数字化电网建设信息化企业．电力系统自动化．2007．（17）．