馬一寧，鐘建栩，余少鋒，廖崇陽，席凌之

（南方電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻發(fā)電公司 信息通信分公司，廣東 廣州 510000）

0 引 言

隨著智能電網(wǎng)和電力系統(tǒng)在當(dāng)今時代的應(yīng)用與普及，大數(shù)據(jù)技術(shù)在其中所發(fā)揮的優(yōu)勢也越來越顯著。因此，在智能電網(wǎng)與電力系統(tǒng)的建設(shè)與應(yīng)用過程中，電力企業(yè)與相關(guān)的技術(shù)人員一定要加大力度對大數(shù)據(jù)技術(shù)進(jìn)行研究，并根據(jù)實(shí)際情況、結(jié)合實(shí)際需求，將該技術(shù)合理應(yīng)用到智能電網(wǎng)與電力系統(tǒng)中。通過這樣的方式，才可以讓大數(shù)據(jù)技術(shù)發(fā)揮出其顯著的應(yīng)用優(yōu)勢，促進(jìn)智能電網(wǎng)與電力系統(tǒng)在當(dāng)今時代的良好應(yīng)用與發(fā)展。

1 大數(shù)據(jù)與智能電網(wǎng)概述

1.1 大數(shù)據(jù)

大數(shù)據(jù)也被稱為巨量資料，它所涉及到的資料具有非常巨大的規(guī)模，傳統(tǒng)軟件工具并不能在合理的時間范圍內(nèi)對這些龐大的數(shù)據(jù)進(jìn)行整合、管理以及重要信息摘取等的處理。早期的大數(shù)據(jù)主要應(yīng)用在金融和商業(yè)等領(lǐng)域中，之后才開始逐漸朝著能源、醫(yī)療以及交通等領(lǐng)域發(fā)展。目前，智能電網(wǎng)與電力系統(tǒng)已經(jīng)成為了大數(shù)據(jù)的一個重要應(yīng)用領(lǐng)域，尤其是在智能電表以及各種測量、傳感技術(shù)的應(yīng)用中，大數(shù)據(jù)及其相關(guān)技術(shù)更是發(fā)揮出了顯著的應(yīng)用優(yōu)勢[1-4]。大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)的框架結(jié)構(gòu)示意如圖1所示。

圖1 大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)

1.2 智能電網(wǎng)

所謂智能電網(wǎng)，就是將物理電網(wǎng)作為基礎(chǔ)，將當(dāng)今先進(jìn)的計算機(jī)技術(shù)、傳感技術(shù)、信息技術(shù)、通信技術(shù)以及控制技術(shù)等集成到其中所形成的一種自動化、智能化新型電網(wǎng)，它涵蓋發(fā)電、配電、變電、輸電、調(diào)度、用電等每一個環(huán)節(jié)。借助智能電網(wǎng)可良好協(xié)調(diào)整個電力市場中的各種應(yīng)用需求以及各個利益方，在確保電力系統(tǒng)高效穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)運(yùn)營成本的最大化節(jié)約，并使其對環(huán)境所產(chǎn)生的不良影響得以最大化降低，實(shí)現(xiàn)整體系統(tǒng)穩(wěn)定性、可靠性與自愈性的顯著提升。在智能電網(wǎng)的具體應(yīng)用中，智能化、可控制以及可觀測是其主要特征。該系統(tǒng)可以將觀測與控制作為基礎(chǔ)，實(shí)時獲取電力系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)信息以及相應(yīng)的數(shù)據(jù)，并根據(jù)相應(yīng)的信息數(shù)據(jù)快速做出智能化的預(yù)測、判斷、分析與處理[5-7]。同時，隨著當(dāng)今信息通信技術(shù)的不斷發(fā)展，智能電網(wǎng)也和物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)以及移動智能終端等實(shí)現(xiàn)了有機(jī)融合，進(jìn)而為智能電網(wǎng)應(yīng)用效果的提升和用戶實(shí)際需求的滿足提供了更好的保障。智能電網(wǎng)框架體系結(jié)構(gòu)示意如圖2所示。

圖2 智能電網(wǎng)框架體系結(jié)構(gòu)

2 大數(shù)據(jù)在智能電網(wǎng)與電力系統(tǒng)中的主要應(yīng)用分析

2.1 在電力大數(shù)據(jù)傳輸和儲存中的應(yīng)用

在當(dāng)今智能電網(wǎng)的建設(shè)、應(yīng)用與發(fā)展過程中，電力系統(tǒng)中每一個運(yùn)行環(huán)節(jié)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)都得到了有效記錄。而在這樣的情況下，其數(shù)據(jù)的傳輸以及儲存也就有了更高的要求。隨著各種數(shù)據(jù)產(chǎn)生量的不斷增加，電力系統(tǒng)所承受的負(fù)擔(dān)也越來越大，這也逐漸成為電力系統(tǒng)智能化發(fā)展中的一項(xiàng)阻礙因素。

基于此，將大數(shù)據(jù)技術(shù)合理應(yīng)用到智能電網(wǎng)中，便可使其海量數(shù)據(jù)的傳輸以及儲存問題得以有效解決，全面滿足電力系統(tǒng)中大數(shù)據(jù)傳輸、儲存及處理等各項(xiàng)任務(wù)需求。例如，分布式文件系統(tǒng)的選擇與應(yīng)用便可為大數(shù)據(jù)儲存提供更多的便利條件，就目前來看，應(yīng)用在智能電網(wǎng)大數(shù)據(jù)儲存中的主要是Hadoop分布式文件系統(tǒng)（Hadoop Distributed File System，HDFS）。通過該系統(tǒng)的應(yīng)用，便可讓智能電網(wǎng)中的大數(shù)據(jù)儲存需求得以良好滿足[8]。同時，因?yàn)殡娏ο到y(tǒng)中的數(shù)據(jù)有著一定的實(shí)時性要求，而大數(shù)據(jù)技術(shù)則剛好可以為其提供有力支撐，通過相應(yīng)的大數(shù)據(jù)技術(shù)可實(shí)時采集電力系統(tǒng)中的各項(xiàng)運(yùn)行數(shù)據(jù)，并采用流式傳輸法來進(jìn)行海量數(shù)據(jù)的實(shí)時傳輸與分析。在此過程中，大數(shù)據(jù)技術(shù)可將電力系統(tǒng)的實(shí)際性能以及相應(yīng)的數(shù)據(jù)特征作為依據(jù)，分別進(jìn)行各種數(shù)據(jù)的儲存。對于一些具有較高要求且需要進(jìn)行實(shí)時處理的數(shù)據(jù)，可借助于數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)來進(jìn)行處理；對于普通的數(shù)據(jù)，則可借助于數(shù)據(jù)倉庫來進(jìn)行處理；而對于大量的非結(jié)構(gòu)性數(shù)據(jù)以及歷史數(shù)據(jù)，管理和技術(shù)人員可通過分布式文件系統(tǒng)來對其進(jìn)行相應(yīng)的處理。這樣便可讓電力行業(yè)中的繁雜數(shù)據(jù)被轉(zhuǎn)換融合為便于分析和儲存的數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)倉庫加以有效管理，可在電力企業(yè)中實(shí)現(xiàn)相應(yīng)信息化管理平臺的形成，讓數(shù)據(jù)共享能力得以有效提升，從而進(jìn)一步提升電力企業(yè)在當(dāng)今社會的競爭實(shí)力，促進(jìn)電力企業(yè)的良好經(jīng)營與發(fā)展。

2.2 在電力設(shè)備狀態(tài)評估中的應(yīng)用

在電力系統(tǒng)的具體運(yùn)行中，一項(xiàng)關(guān)鍵內(nèi)容就是確保其中的所有電力設(shè)備運(yùn)行正常。因此，電力設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)評估質(zhì)量將會對整個電力系統(tǒng)的運(yùn)行起到關(guān)鍵性的影響作用。只有讓電力設(shè)備的具體運(yùn)行狀態(tài)得到科學(xué)準(zhǔn)確的評估，才可以為其采購、應(yīng)用以及運(yùn)維等提供足夠科學(xué)的參考依據(jù)，以此來確保電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，為社會用電需求的全面滿足提供良好保障。但是就傳統(tǒng)的電力設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)評估來看，大多應(yīng)用的都是樣本數(shù)據(jù)訓(xùn)練法，通過有限的樣本來進(jìn)行相應(yīng)模型的構(gòu)建，然后預(yù)測電力設(shè)備中的輸入量和輸出量關(guān)系[9]。這種評估方法不僅十分單一，而且在當(dāng)今的電力大數(shù)據(jù)時代中也越來越難以滿足電力設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時性與精準(zhǔn)性評估需求。

在這樣的情況下，將大數(shù)據(jù)技術(shù)合理應(yīng)用到電力設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)評估中，通過多元多維數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的合理應(yīng)用，便可讓電力設(shè)備的具體運(yùn)行狀態(tài)得到足夠科學(xué)、精準(zhǔn)的評估，并確保其狀態(tài)評估的實(shí)時性。具體評估中，借助于大數(shù)據(jù)技術(shù)可以將電力設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)按照動態(tài)參數(shù)、靜態(tài)參數(shù)、外部參數(shù)以及準(zhǔn)動態(tài)參數(shù)等來進(jìn)行劃分，然后通過對這些參數(shù)的分析來實(shí)現(xiàn)相應(yīng)設(shè)備實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)的全面刻畫。在此過程中，大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的基本應(yīng)用思路是合理應(yīng)用時序挖掘、聚類算法以及分類算法等技術(shù)，對大量的電力設(shè)備進(jìn)行歷史數(shù)據(jù)的挖掘與分析，并通過歷史數(shù)據(jù)及其實(shí)時運(yùn)行數(shù)據(jù)的對比來及時發(fā)現(xiàn)相應(yīng)設(shè)備的運(yùn)行異常；同時也可以通過相關(guān)參數(shù)的挖掘與分析來實(shí)現(xiàn)與之關(guān)聯(lián)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)評估。通過這樣的方式，便可及時準(zhǔn)確地做好電力系統(tǒng)中各個電力設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)評估，為其異常處理與故障問題防治提供科學(xué)參考。

2.3 在配電需求分析中的應(yīng)用

在智能電網(wǎng)業(yè)務(wù)的不斷推進(jìn)過程中，數(shù)據(jù)融合等都開始成為了配用電業(yè)務(wù)的支撐，這也為供用電大數(shù)據(jù)挖掘帶來了良好的發(fā)展機(jī)遇。將電力系統(tǒng)的具體運(yùn)行以及電力大數(shù)據(jù)融合等工作作為基礎(chǔ)，借助于電力企業(yè)中的精益化管理方法，便可為電力系統(tǒng)的管理決策、運(yùn)行優(yōu)化提供重要保障，這對于電力企業(yè)自身經(jīng)濟(jì)效益與競爭力的提升也都有著很大程度的促進(jìn)作用。

在電力大數(shù)據(jù)技術(shù)中，配用電方面的數(shù)據(jù)分析技術(shù)主要涉及到配電網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃、運(yùn)行、用電管理、用電服務(wù)以及社會經(jīng)濟(jì)等諸多方面。將大數(shù)據(jù)挖掘與分析技術(shù)應(yīng)用在供電側(cè)、用電側(cè)以及政府相關(guān)政策的制定等方面，便可為相應(yīng)的工作提供重要指導(dǎo)。就電力企業(yè)而言，借助于大數(shù)據(jù)挖掘與分析技術(shù)可實(shí)現(xiàn)良好的負(fù)荷預(yù)測、故障檢測以及停電管理等，進(jìn)而讓電力系統(tǒng)中的用電負(fù)荷得到科學(xué)預(yù)測，并及時發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中的故障，盡最大限度縮短停電時間，以此來實(shí)現(xiàn)電力企業(yè)供電服務(wù)質(zhì)量的進(jìn)一步提升。就電力用戶而言，借助于大數(shù)據(jù)挖掘與分析技術(shù)可達(dá)到良好的用電行為分析與用電需求管理效果，進(jìn)而使其用電需求得以良好保障。對于政府相關(guān)政策的制定而言，借助于大數(shù)據(jù)挖掘與分析技術(shù)可對社會經(jīng)濟(jì)進(jìn)行科學(xué)分析和預(yù)測，并以此為依據(jù)來進(jìn)行電價政策及能源補(bǔ)貼政策等的科學(xué)制定[10]。

3 結(jié) 論

在電力行業(yè)的發(fā)展中，智能化電網(wǎng)已經(jīng)成為了電力系統(tǒng)的一個主流發(fā)展方向。而在智能電網(wǎng)的具體應(yīng)用及其管理中，大數(shù)據(jù)技術(shù)所發(fā)揮的作用至關(guān)重要。因此，電力企業(yè)與技術(shù)人員一定要足夠重視此項(xiàng)技術(shù)，通過合理的策略將其應(yīng)用到智能電網(wǎng)中，以此來實(shí)現(xiàn)社會電力需求的有效滿足以及電力行業(yè)的良好發(fā)展。