粟之梁

摘 要：隨著時代的發(fā)展，電力系統(tǒng)的資源及環(huán)境壓力均有顯著提升，為了適應(yīng)用戶對供電的要求，相關(guān)人員提出了智能電網(wǎng)的概念。智能電網(wǎng)的運行，需要大量的外界數(shù)據(jù)，如何對其進(jìn)行有效的存儲與應(yīng)用，是當(dāng)前亟需解決的問題之一。文章重點介紹了大數(shù)據(jù)的來源，并詳細(xì)分析了現(xiàn)階段的各種智能電網(wǎng)大數(shù)據(jù)處理方案，以此為基礎(chǔ)論述了大數(shù)據(jù)在智能電網(wǎng)中的發(fā)展路線。

關(guān)鍵詞：智能電網(wǎng)；大數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)處理；發(fā)展方向

中圖分類號：TM76 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2013）20-0109-02

1 大數(shù)據(jù)在智能電網(wǎng)中的來源及其特點

1.1 來源

1.1.1 按產(chǎn)生原因分類

按產(chǎn)生原因?qū)χ悄茈娋W(wǎng)中的大數(shù)據(jù)進(jìn)行分類，可以將其分為如下三類：

第一，因設(shè)備監(jiān)控而產(chǎn)生的大數(shù)據(jù)。為了實時監(jiān)控電網(wǎng)各設(shè)備的運行狀況，我們設(shè)置了大量的采集點，一般小型的自動化調(diào)度系統(tǒng)，即包含十萬量級的采集點，對數(shù)據(jù)中心而言，這個數(shù)據(jù)還會幾何上升，各子節(jié)點檢測裝置按規(guī)定編碼方案，將所有采集點采集得到的消息逐級傳輸至數(shù)據(jù)處理中心，這些數(shù)據(jù)就形成了設(shè)備監(jiān)控大數(shù)據(jù)。第二，因狀態(tài)信息擴(kuò)展而產(chǎn)生的大數(shù)據(jù)。為了滿足智能電網(wǎng)的調(diào)控需要，除了監(jiān)控設(shè)備能否正常運行外，我們還需要提供大量其他的數(shù)據(jù)，如輸變電設(shè)備的絕緣放電信息、周邊輻射干擾信息等，這類數(shù)據(jù)的采集頻率往往更高，形成的數(shù)據(jù)量也自然非常之高，這就形成了因狀態(tài)信息的擴(kuò)展而產(chǎn)生的大數(shù)據(jù)。第三，實時變化采樣而產(chǎn)生的大數(shù)據(jù)。所謂實時變化，應(yīng)用于電網(wǎng)系統(tǒng)，指的是電能從產(chǎn)生到消耗完畢，所經(jīng)歷的所有細(xì)節(jié)，對其進(jìn)行統(tǒng)計，能全面反映電網(wǎng)的生產(chǎn)運行過程，是智能電網(wǎng)進(jìn)行自我學(xué)習(xí)的必要信息。對整個生產(chǎn)運行進(jìn)行實時變化采樣，必然會產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)，這就是由實時變化采樣而產(chǎn)生的大數(shù)據(jù)。

1.1.2 按產(chǎn)生環(huán)節(jié)分類

按產(chǎn)生環(huán)節(jié)對智能電網(wǎng)中的大數(shù)據(jù)進(jìn)行分類，可以將其分為以下三類：

第一，電能生產(chǎn)側(cè)產(chǎn)生的大數(shù)據(jù)。對發(fā)電廠進(jìn)行數(shù)字化智能控制，需要應(yīng)用到生產(chǎn)設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)、專家控制數(shù)據(jù)、故障診斷數(shù)據(jù)，還需要對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的分析，這都涉及到海量數(shù)據(jù)的處理及存儲。智能電網(wǎng)系統(tǒng)只有預(yù)先存儲了足夠的相關(guān)數(shù)據(jù)，才能在設(shè)備出現(xiàn)故障、生產(chǎn)需要調(diào)整的時候有效工作。因此，在對發(fā)電廠實行數(shù)字化智能控制時，必不可少會出現(xiàn)大數(shù)據(jù)。第二，輸變電側(cè)產(chǎn)生的大數(shù)據(jù)。輸變電是聯(lián)系電能生產(chǎn)方及使用方的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，事實上智能電網(wǎng)主要的工作點就是保證輸變電側(cè)能夠正常運行，這就需要我們采集大量的輸變電側(cè)運行數(shù)據(jù)，以供智能電網(wǎng)分析、學(xué)習(xí)所用。統(tǒng)計顯示，僅對輸變電側(cè)進(jìn)行相位檢測，一個檢測裝置每天就能采集到0.6 GB的數(shù)據(jù)。第三，用電側(cè)產(chǎn)生的大數(shù)據(jù)。為了保證用戶有效用電，我們需要獲取用戶的實時用電信息，這必然會用到智能電表，也必然會產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)。與此同時，為了保證用戶安全用電，我們有必要對大型電器的工作信息進(jìn)行采集，以合理控制其充放電時間，這也會產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)。

1.2 特點

智能電網(wǎng)中的大數(shù)據(jù)，往往具有規(guī)模大、種類多、價值量低、變化頻率小四方面的特點。其中數(shù)據(jù)規(guī)模大、種類多主要是因為采集范圍廣，采集頻率大所致；數(shù)據(jù)價值密度低，主要是指采集的數(shù)據(jù)中具有實際價值的并不多，以設(shè)備監(jiān)控為例，往往只有異常數(shù)據(jù)才表示設(shè)備出現(xiàn)故障，需要處理，而這在監(jiān)控數(shù)據(jù)中所占比例并不多；數(shù)據(jù)變化頻率小主要是因為需要對數(shù)據(jù)進(jìn)行迅速處理，以供及時制定供電策略，直接表現(xiàn)在需要對數(shù)據(jù)進(jìn)行在線處理。

在數(shù)據(jù)的處理上，除了需要對數(shù)據(jù)進(jìn)行高速在線處理外，還需要我們保證數(shù)據(jù)的可靠性、真實性，但大量無序數(shù)據(jù)中出現(xiàn)的誤差是無法完全避免的，因此，智能電網(wǎng)中的數(shù)據(jù)還具有不可預(yù)測這一特點，其需求并不確定。

2 大數(shù)據(jù)在智能電網(wǎng)中的技術(shù)應(yīng)用體系及路線圖

大數(shù)據(jù)處理在智能電網(wǎng)運行中意義極大，是保證智能電網(wǎng)正常運行的基礎(chǔ)，然而一方面智能電網(wǎng)中大數(shù)據(jù)生成量極大、生成極頻繁，另一方面智能電網(wǎng)又不同于Internet，具有其獨特的數(shù)據(jù)性質(zhì)，因此我們不能直接套用目前主流的云計算等大數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。目前在智能電網(wǎng)中涉及到大數(shù)據(jù)存儲利用的主要技術(shù)，有數(shù)據(jù)存儲傳送、處理等幾類，現(xiàn)總結(jié)其重點技術(shù)及發(fā)展方向如下。

2.1 傳輸存儲技術(shù)

①數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)。與計算機(jī)系統(tǒng)中廣為應(yīng)用的RAR、ZIP壓縮技術(shù)不同，智能電網(wǎng)中的數(shù)據(jù)壓縮需要保證壓縮及解壓速度、數(shù)據(jù)先后順序等重要信息，因此需要我們進(jìn)行深入探討。眾多科研人員對此進(jìn)行了深入研究，其中實踐性較強(qiáng)的包括：利用濾波器對數(shù)據(jù)進(jìn)行線性整數(shù)變換，配合哈夫曼編碼，對數(shù)據(jù)進(jìn)行實時壓縮、解壓；對火電廠數(shù)據(jù)行二維提升小波處理，進(jìn)行實時壓縮；對穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)行參數(shù)化壓縮。

②數(shù)據(jù)存儲技術(shù)。常規(guī)的分布式文件系統(tǒng)能夠滿足小型智能電網(wǎng)的運行需求，但大型智能電網(wǎng)對實時性要求更高，就需要我們根據(jù)不同數(shù)據(jù)的性質(zhì)，選擇其他存儲方案。對存取頻繁、性能要求高的數(shù)據(jù)，應(yīng)用實時數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)；對只讀性、讀取頻繁的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，應(yīng)用并行數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)；對讀取不頻繁、僅需安全保存的歷史數(shù)據(jù)，采用分布式文件存儲系統(tǒng)。鑒于需要分類存儲，我們完全可以在智能電網(wǎng)的數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)中，引入分級式存儲技術(shù)。

2.2 數(shù)據(jù)處理技術(shù)

①實時數(shù)據(jù)處理技術(shù)。所謂實時數(shù)據(jù)處理，其基礎(chǔ)還是對數(shù)據(jù)進(jìn)行快速、超快速處理，云計算雖然能夠進(jìn)行快速計算，但存儲、傳送還受到網(wǎng)絡(luò)條件的限制，數(shù)據(jù)響應(yīng)時間得不到保證，因此適用性并不強(qiáng)。以內(nèi)存為存儲媒介的數(shù)據(jù)庫能夠提供高速讀寫服務(wù)，可以適當(dāng)應(yīng)用。另外，數(shù)據(jù)查詢涉及到索引結(jié)構(gòu)的設(shè)計，也需要重點設(shè)計。

②發(fā)電側(cè)數(shù)據(jù)處理技術(shù)。發(fā)電側(cè)數(shù)據(jù)需要保證實時性，抗延遲能力極低，以現(xiàn)在主流的TCP/IP技術(shù)進(jìn)行傳輸容易出現(xiàn)故障，因此需要用到關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)讀取，應(yīng)用云計算系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)高速處理。

③輸電側(cè)數(shù)據(jù)處理技術(shù)。輸電側(cè)的數(shù)據(jù)強(qiáng)調(diào)的是全局性，其數(shù)據(jù)必須足夠智能系統(tǒng)進(jìn)行故障處理及自愈，因此控制計算速度成為其發(fā)展主要方向。在數(shù)據(jù)監(jiān)控上，需要應(yīng)用到細(xì)粒度更高的監(jiān)控系統(tǒng)。

④用電側(cè)數(shù)據(jù)處理技術(shù)。用電側(cè)的關(guān)注重點，在于以最少的投資獲得最大的效益以及最大化用電性價比，其發(fā)展方向主要在于發(fā)展配合各種用電器的電量檢測裝置，保證用電設(shè)備的電能消耗與電網(wǎng)的電能供給相匹配。

3 結(jié) 語

智能電網(wǎng)的正常運行關(guān)鍵在于準(zhǔn)確及時處理海量數(shù)據(jù)，從上面的分析不難看出，其技術(shù)應(yīng)用體系包括數(shù)據(jù)的傳輸、存儲、處理技術(shù)，發(fā)展方向依據(jù)數(shù)據(jù)產(chǎn)生的原因、環(huán)節(jié)各有不同。在傳輸上，要求我們保證數(shù)據(jù)的實時性，在存儲上需要保證不會出現(xiàn)數(shù)據(jù)溢出，在處理上，需要保證高速、準(zhǔn)確性。

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