登录注册
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
我要投稿
编者按
近年来,随着智能电网不断建设和发展,大规模广域数据实时采集和历史数据存储的需求快速增长。5G通信技术有望引领新一轮电力技术革命,其应用场景包括:万物互联、精准控制、海量量测、宽带通信和高效计算等。利用5G技术能够提供更完备的配电网差动保护方案,有利于智能电网的建设。5G技术为变电站接入更多用电设备和量测装置提供了通信层面的技术支撑,未来智能电网将接入更多量测点,海量历史数据存储将对硬件存储能力带来严峻考验。如何对数据进行压缩存储、提高数据存储性能成为必须考虑的问题之一。
《中国电力》2023年第6期刊发了于洋等人撰写的《基于改进旋转门算法的变电站数据压缩存储方法》一文。文章提出一种基于改进旋转门算法的变电站数据压缩存储方法,通过引入自适应变频数据存储策略、动态调整门限值策略和异常点记录策略提高算法精度,为5G等新型技术背景下变电站历史数据压缩存储提供一种新的思路。
摘要
为解决变电站数据采集与监视控制(supervisory control and data acquisition,SCADA)系统接入海量数据引发的数据存储问题,提出一种基于改进旋转门算法的变电站数据压缩存储方法。首先介绍了旋转门有损压缩算法,针对存储频率固定、门限值固定、忽视异常点等缺点,分别提出自适应变频数据存储策略、动态调整门限值策略和异常点记录策略以提高算法精度。其次,针对变电站SCADA系统遥信、遥控、遥调数据采用变位存储方法,遥测数据采用改进旋转门算法。最后,通过算例验证了所提方法的有效性。
01 SDT压缩算法
压缩技术分可通过某种编码方式保留数据中的关键点,降低数据的重复率。受到硬件存储容量限制,十分看重高压缩率特性,因此电力系统数据存储更适合采用有损压缩算法。
旋转门算法是一种线性拟合有损压缩算法,通过不断地构造平行四边形来选择保存的数据,只存储落在平行四边形之外的数据,不保存平行四边形之内的数据,其原理如图1所示。图1中a点是第1个压缩段的第1个数据点,在距离a点上下各为E(门限值)的坐标处有2个支点,从这2个支点穿过a点和b点构造平行四边形,该平行四边形包含a点和b点,这意味着a—b不是压缩段,这一段压缩尚未结束,继续依次考察a—c、a—d构成的平行四边形是否包含各点,发现2个支点穿过a点和d点构造的平行四边形不包含c点,则a—c是第一个压缩段,保存a点和c点,丢弃b点,第2个压缩段从d点开始,以此类推,直到遍历完所有数据点。
图1 SDT算法原理
Fig.1 Principles of the SDT algorithm
门限值E是SDT算法的唯一参数,其值的选取直接决定了压缩效果。当E值增大时,平行四边形面积增大,包含的数据点更多,这意味着丢弃的数据点更多,压缩比增大,但压缩误差也同步增大;当E值减小时,平行四边形面积减小,包含的数据点更少,这意味着丢弃的数据点变少,压缩比减小,但压缩误差也同步减小。实际应用时需要在压缩比和压缩误差之间综合权衡,找到合适的平衡点。
02 改进SDT算法
原始SDT算法计算简单方便,但也存在一些缺点,有改进空间:1)压缩周期内的所有数据点都要做平行四边形判断,即使一段时间内的数据值不变或变化很小,浪费了一定的压缩时间;2)决定压缩性能的门限值E一旦确定,在整个压缩过程中不能改变,导致可控性差;3)没有处理异常值,异常值会严重影响前后2个压缩段的性能。
鉴于此,本文针对上述3个缺点引入了3个策略,分别是自适应变频数据存储策略、动态调整门限值策略和异常点记录策略,以提高SDT算法的精度。
2.1 自适应变频数据存储策略
当前电力二次装置采集到数据上送SCADA系统通常有2种方式:周期上送和变化上送。周期上送是指每间隔一定时间,SCADA系统通过总召唤报文向装置下发数据召唤指令;变化上送是指装置检测到部分采集数据点的数据变化后,主动向SCADA系统发送数据帧。
根据SDT算法思想,本文引入了自适应变频数据存储策略,基于存储数据点的数值变化幅度动态地调整存储间隔时间,在一定时间内数据变化越平滑,存储间隔时间越大;数据变化越剧烈,存储间隔时间越小。
2.2 动态调整门限值策略
原始SDT算法只有唯一参数门限值E,E值的选取直接影响到SDT算法的压缩比和精度。SCADA系统存储数据种类很多,不同种类、不同时间的数据波动幅度偏差很大,很难找到一个固定的E值。因此,本文引入动态调整门限值策略,针对不同数据在不同时段,自适应地根据压缩误差适度调整门限值。
03 基于改进SDT算法的变电站5G数据压缩存储方法
变电站数据从装置采集、上送到SCADA系统接收、解析、存入实时库、历史库长期存储的信息流如图2所示。首先,变电站内各个装置通过电流互感器、电压互感器等各类传感器采集数据,以数据报文的方式传输给SCADA系统前置模块,这些数据主要是遥信、遥测、遥调、遥控等,也被称为“四遥”;其次,前置模块接收到数据报文后进行解析,通过基于消息总线的消息机制向实时库应用程序分门别类地发送数据信息,实时库区分存放“四遥”数据,站内监控画面上动态展示的数据源通常为实时库数据;最后,实时库应用程序向历史存储应用程序通过消息机制推送数据。本文提出的基于改进SDT算法的变电站数据压缩存储方法正是适用于最后一个历史库长期存储环节,在长期数据存储时提高压缩比,节省存储空间。
图2 变电站数据信息流
Fig.2 Substation data flow
当前变电站长期存储数据是“四遥”数据,通常按固定时间长度来保存,在数据读取时实时性要求也不高。本文结合“四遥”数据的特点,提出一种新的存储方法,将其分2类做区别处理。
1)遥信、遥控、遥调。其中遥信、遥控是状态量,只有有限的数值选项。相当数量的一部分遥信信号稳定,可能很长时间不变位;遥控指令不具有周期采样特征,只有在触发遥控时才会有遥控信号;遥调虽然是模拟量,但是和遥控类似,只有在触发遥调时才会有遥调信号。以上3类可以采用变位存储的策略,仅存储变位数据点的值和时间。
2)遥测。遥测属于模拟量,其中一些数据(如母线电压)波动小、历史曲线平稳,按固定长度存储将造成空间浪费,另一些数据(如线路有功功率)波动大,存储更多的数据点十分有必要。因此针对遥测,采用本文提出的改进SDT算法,区分不同性质的测点,利用算法自适应地分别调整各时间序列的存储时间间隔和门限值E,将电压、电流、功率区分开,针对每一个测点对应的历史时间序列(数据曲线)做存储。
本文提出的基于改进SDT算法的变电站数据压缩存储算法流程如图3所示。
图3 基于改进SDT算法的变电站数据压缩存储方法流程
Fig.3 Substation data compression and storage method process based on improved SDT algorithm
04 算例分析
压缩比S越大,代表压缩节省的空间越多,压缩性能越好。相对压缩误差R越小,代表压缩精度越高,压缩性能越好。此外,压缩和解压缩时间代表了压缩、解压缩的速度。现代计算机硬件性能发展迅速,因此压缩算法对内存的占用一般不考虑。
4.2 算例分析结果
本文选用2021年6月某5G变电站SCADA系统采集存储的四遥数据作为算例数据,遥测采集时间间隔为1 min。遥测量主要包括:主变高压侧和低压侧、负荷线路、电容器参数,以及母线的三相电压等。
为验证本文提出的改进SDT压缩算法的准确性,本文选取原始SDT算法、原始SDT+自适应变频数据存储策略(简称策略1)、原始SDT+动态调整门限值策略(简称策略2)、原始SDT+异常点记录策略(简称策略3)作为对照组,对比不同算法的压缩效果。在计算相对压缩误差R时要对压缩数据进行解压,解压数据采用的是线性插值法,其不依赖于存储时间间隔和门限值,依赖的是一个压缩段内起点到终点的斜率,因此对一个存储序列而言,动态的存储时间间隔策略和门限值策略不影响数据恢复。相比原始SDT算法,本文算法能够在压缩比S和相对压缩误差R这2个指标上取得优势,则可以验证相关调整策略的有效性和合理性。
各算法的综合性能比较如表1所示。由表1可以看出:1)原始SDT+策略1、原始SDT+策略2、原始SDT+策略3的压缩比S明显优于原始SDT算法,验证了3种策略均可以有效提升压缩比,节省存储空间;2)本文改进SDT算法的压缩比S显著优于其他算法,验证了3种策略的组合效果在压缩比提升上优于单一策略;3)原始SDT+策略2、原始SDT+策略3算法的相对压缩误差R显著优于原始SDT算法,说明策略2、策略3可以有效减少压缩误差,原始SDT+策略1的相对压缩误差R比原始SDT算法大,可能是因为存储时间间隔减少,丢失了一部分原始数据,这部分数据通过线性插值的方法还原,牺牲了一定压缩精度,但极大地提升了压缩比;4)本文改进SDT算法的压缩比S和相对压缩误差R优于原始SDT算法,说明本文算法可以有效提高原始SDT算法的压缩精度和压缩比,验证了调整策略的有效性和合理性;5)3种单一改进策略均减少了每日数据平均压缩和解压缩时间,说明每种策略都可以提高算法的时间性能;6)本文改进SDT算法的时间性能优于单一改进策略的算法时间性能。综上所述,本文改进SDT算法通过引入3种策略,相比原始SDT算法,同时有效地提高了压缩比、压缩精度和算法的时间性能,验证了本文算法的有效性。
表1 各算法性能比较
Table 1 Comparison of algorithm performance
各算法对物理数据压缩性能的比较如表2所示,在表2中,S(P)、S(Q)、S(U)、S(I)分别为对有功功率、无功功率、电压、电流的压缩比,R(P)、R(Q)、R(U) 、R(I)分别为对有功功率、无功功率、电压、电流的相对压缩误差。各类数据的存储时间间隔和门限值E不同。由表2可知,各类别数据的算法性能结果相似,没有明显的差异,本文改进SDT算法在各类别数据的压缩性能均优于原始SDT算法,验证了本文模型的有效性和准确性。
表2 各算法对物理数据压缩性能的比较
Table 2 Comparison of physical data compression performance of various algorithms
05 结语
在5G等新型技术快速发展的背景下,变电站SCADA系统在未来可能会接入海量数据,其数据存储容量将呈现几何式增长。本文提出了一种基于改进SDT算法的变电站数据压缩存储方法,为解决此问题提供一种借鉴性思路。本文分别引入了自适应变频数据存储策略、动态调整门限值策略和异常点记录策略来提高SDT算法精度,算例表明本文所提方法相比原始SDT算法,可以有效提高算法压缩比、压缩精度和时间性能。
特别声明:北极星转载其他网站内容,出于传递更多信息而非盈利之目的,同时并不代表赞成其观点或证实其描述,内容仅供参考。版权归原作者所有,若有侵权,请联系我们删除。
凡来源注明北极星*网的内容为北极星原创,转载需获授权。
4月26日,金冠股份发布2023年年报,报告期内,公司实现营业收入11.69亿元,与去年同期相当;实现归属于上市公司股东净利润2550.62万元,同比下降47.45%。报告期内,公司获取订单总额为16.70亿元,同比增长11.8%。报告期内,公司获取订单总额为16.70亿元,同比增长11.8%。金冠电气提到,公司主营业务主
4月24日,天津市人民政府印发天津市推动大规模设备更新和消费品以旧换新实施方案(津政发〔2024〕7号),其中提到,持续推进老旧变电设备和输配电线路改造,推动电网设施数字化、智能化升级。同时,推动能源装备更新和技术改造。支持运行服役期满发电机组实施设备更新,加快现役煤电机组节能改造和灵活
近日,国家能源局新疆监管办公室召开2024年新疆电网运行方式汇报分析会议,总结2023年新疆电网运行情况,全面梳理分析系统运行特性及面临的安全风险,研究有效控制和化解电力系统主要安全风险的措施,深入研讨新疆电力安全保供和绿色低碳转型的有效途径,为2024年电力安全生产、稳定供应和进一步扩大新
近日,安徽省发展改革委启动省级未来产业先导区创建工作,其中包含低碳能源领域。重点方向包括围绕可再生能源与核能、能源清洁高效利用、智慧综合能源等重点领域开展技术攻关及应用,重点突破新型高效太阳能电池、氢能制备及储运、燃料电池及关键部件、低成本碳捕集利用与封存等关键核心技术,促进工业
随着《十四五发展规划》等政策的推进,各行业国产化进程迅猛发展。智慧电网作为新型能源体系建设的重要支撑,更是当仁不让;各设备公司全网匹配,要求做到全国产化。金升阳作为技术引领型企业积极响应政策,关注用户所需,依托产研实力,为电力行业各细分领域提供更可靠、更高效的一站式电源解决方案为
随着《十四五发展规划》等政策的推进,各行业国产化进程迅猛发展。智慧电网作为新型能源体系建设的重要支撑,更是当仁不让;各设备公司全网匹配,要求做到全国产化。金升阳作为技术引领型企业积极响应政策,关注用户所需,依托产研实力,为电力行业各细分领域提供更可靠、更高效的一站式电源解决方案为
4月12日,2024年江宁区“向人民汇报”活动——区工信局专场举行。在深度访谈环节,区工信局就培育新质生产力、打造智能电网产业、高端装备制造业等进行发言。目前,江宁已建成智能电网、新能源(智能网联)汽车、新一代信息技术、高端智能装备等4个千亿级产业集群。作为江宁制造的一张靓丽名片,智能电
4月8日上午,中国电科院南京科研基地建设项目主体工程在江宁开发区开工,标志着这一省重大项目进入全面建设阶段,也为江宁开发区聚力打造世界级智能电网产业集群注入了强劲动力。区长黄成文、江宁开发区管委会主任王爱军、副区长周强、江宁开发区管委会副主任陈志海,中国电力科学研究院有限公司总经理
4月10日,江苏昆山印发推进绿色低碳产业高质量发展的若干政策措施(试行)(昆政办发〔2024〕25号)。其中提到,对按要求接入昆山智慧能源管理平台的重点用能单位给予每家1万元奖励。在电网保供能力许可的范围内,对采用绿电绿证交易等方式实现绿色电力占年用电量50%及以上的企业,在实施电力负荷管理
近日,贵州省工业和信息化厅印发《关于加快发展先进制造业集群的指导意见》。文件提出,聚焦智能电网输变电需求,重点发展智能高低压成套开关、全封闭组合电器、用户端设备及电网安全运行系统等数字化智能化输变电装备,大力发展新型电力电子产品、综合自动化系统及继电保护装置等中低压输配电装备。积极
3月27日,陕西省印发陕西省培育千亿级第三代半导体产业创新集群行动计划(陕发改高技〔2024〕601号),其中提到,依托我省新能源汽车、光伏逆变、智能电网、储能装置、轨道交通、5G通信以及国防军工等行业优势,加强产业链上下游企业合作,推进第三代半导体应用创新。到2035年,带动新能源汽车、光伏逆
“电足了,项目建设进度条拉满了!”近日,在广东省揭阳市惠来县临港产业园生产制造的深海养殖平台“恒燚一号”工作人员小林兴奋地说。该平台在惠来前詹港区顺利出港,驶往湛江东海岛海洋牧场规划海域进行安装使用,这标志着粤东地区先进海工制造业迈出了重要的一步。在这背后,离不开惠来县争创全国经
4月25日,湖北咸宁通山黄沙110千伏变电站改造工程核准获批。一、项目建设规模及内容项目主要建设内容为:移位安装110千伏1#主变压器。扩建110千伏分段间隔1个、主变进线间隔2个、出线间隔2个,均采用户外HGIS设备。扩建及更换母设间隔各1个(采用AIS设备),将原110千伏大畈出线间隔(AIS设备)更换为
4月23日,位于红河哈尼族彝族自治州开远市城区西侧的220千伏智源变电站1、2号主变压器经过5次带电冲击运行正常,代表开远市首座智能变电站成功投入运行。据介绍,项目总投资约2.29亿元,本期建设220千伏智能变电站一座,主变压器总容量为360兆伏安,建设4回220千伏出线、5回110千伏出线、4回10千伏出线
4月18日21点52分,由国网湖北送变电工程有限公司承建的赤壁—汪庄余220千伏线路工程、咸宁—汪庄余线路改接进赤壁变220千伏线路工程成功送电,标志着咸宁赤壁500千伏变电站220千伏送出工程全线圆满完成。工程线路起于赤壁市官塘驿镇500千伏赤壁变电站,3条主要线路分别止于嘉鱼县220千伏茶庵岭变电站、
4月21日,在亳州涡阳500千伏伯阳变电站内,无人机正在自动巡检变电设备,确保电网安全稳定可靠运行。国网亳州供电公司将“无人机+机巢”数智技术应用到电网设备巡检作业中,实现无人机对电网设备巡检自动化、智慧化、精细化和流程化,促进巡检作业效率提升,有效保障电网安全稳定运行。
4月22日,河北雄安新区复兴220千伏变电站开始进入地上主体结构施工阶段。据了解,复兴220千伏变电站是雄安新区启动区首座独立220千伏变电站,也是全国首座圆形钢结构变电站。该变电站的主体钢结构采用圆形设计,分为地下一层,地上两层构造。
由湖南省送变电工程有限公司负责施工的拉萨500千伏变电站新建工程建成投运后,将成为西藏电源外送通道中重要变电站,进一步满足西藏自治区电力负荷发展需求,提高电网供电能力和安全稳定水平。该工程于2023年8月30日开工,预计2024年12月30日投产送电。“湘送铁军”用缺氧不缺斗志的精神,克服高原缺氧
4月21日,新疆阿克苏沙雅城北110千伏输变电工程顺利投产送电,这也是今年该地区首个投运的输变电工程。项目投产后,进一步优化了区域电网结构,适应县城新增负荷需求。据悉,沙雅城北110千伏输变电工程建设50兆伏安主变压器2台,新建110千伏线路18.34千米,同时,该工程首次采用固体灌注桩和水冲式回旋
4月17日,辽宁本溪供电公司党员突击队队员在本溪市明山区高台子镇李堡村应用“无人机挂绳+电动升降装置”等电位作业法消除了500千伏丰徐Ⅰ线484号铁塔的缺陷。500千伏丰徐Ⅰ线是连接500千伏东丰变电站和500千伏徐家变电站的重要输电通道。几天前,运维人员在使用无人机巡检时发现丰徐Ⅰ线484号铁塔B相U
4月17日,攀西电网优化改造工程第三阶段工作启动。该工程是国家电网有限公司“十四五”电网规划重点工程,投运后可优化西南地区特高压直流群布局,大幅提升攀西电网清洁能源电量消纳能力。攀西电网优化改造工程共分五个阶段实施,其中第一、第二阶段已于2023年完成,第三阶段工作计划于6月5日完成,主
4月12日,江苏南京供电公司作业人员在220千伏大行宫变电站完成2号主变压器的验收和带负荷测试,至此,该站技术改造工作完成。本次改造增强了大行宫变电站设备的可靠性,提高了南京电网的供电可靠性和安全性。大行宫变电站位于南京秦淮区,于2001年投运,是一座建于市中心的220千伏变电站,站内盆式绝缘
说起5G大家脑海中出现的是什么?是更快的网络速度还是更便利的自动驾驶亦或是更多样化的智能生产5G就像一张网将万物和你我网罗在一起当5G赋能智慧电厂也是妥妥的安全生产小能手~“碳”路先锋逐绿前行国家能源集团江苏泰州电厂拥有世界首台百万千瓦超超临界二次再热燃煤发电机组投产亚洲最大煤电CCUS项
北极星储能网讯,近日,广东铁塔2024年5G基站交流侧可变容量户外型新型储能柜产品研发项目中选候选人结果公示。项目共有两个标段,两家公司入选,分别为:广东海悟科技有限公司和昆宇电源股份有限公司除已入选企业,还有多家未入选,以下为北极星储能网整理的被淘汰企业名单以及淘汰原因:
4月19日,广东省通信管理局发布《关于推进广东省信息通信行业新型储能高质量发展的通知》。通知提到,支持5G基站新型储能积极参与电网需求侧响应交易和辅助服务市场,助力新型电力系统建设。对具备建设光伏条件的5G基站场地,同步建设分布式光伏系统,打造一批“零碳”5G基站示范标杆,为信息通信行业
近日,安徽省发展改革委启动省级未来产业先导区创建工作,其中包含低碳能源领域。重点方向包括围绕可再生能源与核能、能源清洁高效利用、智慧综合能源等重点领域开展技术攻关及应用,重点突破新型高效太阳能电池、氢能制备及储运、燃料电池及关键部件、低成本碳捕集利用与封存等关键核心技术,促进工业
4月18日,黑龙江省发布加快推动建筑领域节能降碳实施方案(黑政办函〔2024〕45号)。其中明确,推进城镇智慧供暖,加快推进5G、大数据、人工智能、物联网、云计算等新技术与传统供热融合,大力推进智慧供热项目建设,全面推广应用智慧供热,推动供热企业管理数字化、智能化转型升级。同时指出,新建建
近日,长春联通携手国网长春供电公司、华为在吉林省电力5G+能源实验室开通全国首个电力行业5G-A3CC(三载波聚合)测试站点,成功完成5G-A3CC测试验证。3CC作为5G-A的关键技术,聚合三个不同频段的无线频谱资源,升级用户无线带宽。此次验证中,采用3.5GHz32TR200M+2.1GHz8TR40M的三载波聚合组网方案,
近日,山东印发《山东省工业互联网赋能制造业数字化转型资金管理办法及实施细则(试行)》。其中指出,将对上一年度“双跨”工业互联网平台、“数字领航”企业、特色专业型工业互联网平台等国家级数字化转型标杆示范、5G基站建设和本年度工业互联网标识解析二级节点建设、制造业数字化转型“揭榜挂帅”
近日,北京智芯微电子科技有限公司牵头研发的电力工业级5G芯片和短距宽带通信芯片分别在山东济南、河南鹤壁完成挂网试点。两款芯片由智芯公司分别联合国网山东省电力公司和国网河南省电力有限公司自主研发,可满足多种电力场景通信需求。电力工业级5G芯片采用国内成熟工艺节点流片,确保产业链自主可控
4月7日,陕西省发展和改革委员会印发《陕西省培育千亿级化工材料产业创新集群行动计划》,其中提到,加强源头减碳、过程减碳、终端固碳,创建10个以上示范性绿色化工园区、绿色工厂,开展绿色化工产品认证,推进化工材料产业绿色制造体系不断完善。二是提升产业数字化智能化水平。并且,加快5G、大数据
北极星电力软件网获悉,山西省财政2024年安排数字经济发展领域资金12亿元,支持煤炭、煤电、钢铁等传统产业数字化发展,着力培育壮大新兴产业。据了解,2022年至2023年,山西省财政安排数字经济发展领域资金21.89亿元,围绕实施新型工业化,累计建成5G基站超过9.3万个,工业互联网标识解析二级节点16个
4月2日,财政部工业和信息化部发布开展制造业新型技术改造城市试点工作的通知(财建〔2024〕16号),其中提到,打造智能工厂。加快应用5G、工业互联网、人工智能等新一代信息技术,开展“哑”设备改造,部署数控机床、工业机器人、智能检测装备、智能物流装备、智能控制装备等智能制造装备。原文如下:
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
姓名: | |
性别: | |
出生日期: | |
邮箱: | |
所在地区: | |
行业类别: | |
工作经验: | |
学历: | |
公司名称: | |
任职岗位: |
我们将会第一时间为您推送相关内容!