淺談面向智能電網(wǎng)應(yīng)用的電力大數(shù)據(jù)關(guān)鍵技術(shù)

云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司昆明供電局 張克宇

淺談面向智能電網(wǎng)應(yīng)用的電力大數(shù)據(jù)關(guān)鍵技術(shù)

云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司昆明供電局 張克宇

智能電網(wǎng)是在日益信息化的背景下應(yīng)運(yùn)而生的新型技術(shù)，為進(jìn)一步提高電力企業(yè)供電質(zhì)量及其管理水平打下了基礎(chǔ)。但是在大數(shù)據(jù)環(huán)境下，要追求更大的進(jìn)步，如更高效處理電力系統(tǒng)的龐大數(shù)據(jù)信息、保證電網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性、有效性與可靠性等，則應(yīng)該構(gòu)建完善的電力大數(shù)據(jù)平臺(tái)，并且熟悉、掌握與落實(shí)相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)。

信息化；智能電網(wǎng)；電力領(lǐng)域；大數(shù)據(jù)技術(shù)

如今人類的生存與經(jīng)濟(jì)發(fā)展越來越依賴于電力系統(tǒng)，而電力系統(tǒng)在運(yùn)行的過程中會(huì)產(chǎn)生數(shù)量龐大的數(shù)據(jù)信息，數(shù)據(jù)增長(zhǎng)快速并且類型豐富，決定了電力系統(tǒng)滿足大數(shù)據(jù)的一切特征。隨著智能電網(wǎng)的日益推進(jìn)，電力系統(tǒng)的數(shù)據(jù)源也不斷擴(kuò)大，甚至呈現(xiàn)出爆炸式增長(zhǎng)的趨勢(shì)。在傳統(tǒng)數(shù)據(jù)處理技術(shù)無法滿足當(dāng)下電力領(lǐng)域海量數(shù)據(jù)信息處理技術(shù)需求的情況下，電力大數(shù)據(jù)技術(shù)的發(fā)展與運(yùn)用勢(shì)在必行。

1.智能電網(wǎng)電力大數(shù)據(jù)概述

1.1智能電網(wǎng)信息數(shù)據(jù)來源

智能電網(wǎng)的運(yùn)行過程中會(huì)產(chǎn)生海量的信息數(shù)據(jù)，基于不同來源可包括電力企業(yè)內(nèi)部數(shù)據(jù)與外部數(shù)據(jù)。其中，內(nèi)部數(shù)據(jù)主要在數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控、生產(chǎn)管理、配電管理以及客戶服務(wù)等各大應(yīng)用系統(tǒng)中產(chǎn)生，而外部數(shù)據(jù)則來源于互聯(lián)網(wǎng)或者氣象、地理信息系統(tǒng)，這些數(shù)據(jù)具有非常分散的特點(diǎn)，因此其管理單位也并不一樣[1]。

1.2智能電網(wǎng)大數(shù)據(jù)平臺(tái)的構(gòu)建

當(dāng)下電網(wǎng)擁有的基礎(chǔ)設(shè)施沒辦法滿足日益增長(zhǎng)的信息資源技術(shù)要求，而智能電網(wǎng)的應(yīng)運(yùn)而生能夠?qū)崿F(xiàn)有效的數(shù)據(jù)信息搜集、分析以及存儲(chǔ)。但是要切實(shí)地利用不斷增加的信息資源，就要構(gòu)建大數(shù)據(jù)平臺(tái)來實(shí)現(xiàn)更科學(xué)合理的決策。而這方面比較成功的就是基于Hadoop服務(wù)平臺(tái)系統(tǒng)的構(gòu)建，并將大數(shù)據(jù)關(guān)鍵技術(shù)與這一平臺(tái)進(jìn)行有效對(duì)接和融合，為智能電網(wǎng)中大數(shù)據(jù)關(guān)鍵技術(shù)作用的良好發(fā)揮提供了保障。比如，可以進(jìn)行海量數(shù)據(jù)信息的搜集和處理，同時(shí)提供電子表格界面，利于進(jìn)行數(shù)據(jù)信息的合理分類處理，切實(shí)提高了用戶處理信息的效率及質(zhì)量。

另外，智能電網(wǎng)大數(shù)據(jù)平臺(tái)基于分布式文件處理技術(shù)，可能會(huì)實(shí)現(xiàn)Pb和Zb級(jí)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，而基于分布式計(jì)算機(jī)技術(shù)，則可能會(huì)實(shí)現(xiàn)Pb和Zb級(jí)的數(shù)據(jù)查詢分析功能。而且大數(shù)據(jù)平臺(tái)還可以涵括其它功能模塊，比如大數(shù)據(jù)訪問與調(diào)度框架、商業(yè)智能應(yīng)用模塊、數(shù)據(jù)倉(cāng)庫、網(wǎng)絡(luò)層模塊、操作系統(tǒng)模塊、服務(wù)器、數(shù)據(jù)管理模塊等等[2]。因此，大數(shù)據(jù)平臺(tái)的構(gòu)建可以基于大數(shù)據(jù)關(guān)鍵技術(shù)的良好運(yùn)用來為電力領(lǐng)域各企業(yè)對(duì)智能電網(wǎng)的有效控制提供保障，并且促進(jìn)企業(yè)對(duì)自身生產(chǎn)結(jié)構(gòu)與營(yíng)銷服務(wù)模式進(jìn)行優(yōu)化與創(chuàng)新，推動(dòng)電力企業(yè)的可持續(xù)健康發(fā)展。

2.智能電網(wǎng)中電力大數(shù)據(jù)關(guān)鍵技術(shù)的運(yùn)用

2.1ETL關(guān)鍵技術(shù)

在電力領(lǐng)域的智能電網(wǎng)中，其大數(shù)據(jù)在分布上具有比較分散的特點(diǎn)，其數(shù)據(jù)也具有量大與種類多的特點(diǎn)，因此在數(shù)據(jù)處理方面具有一定難度。而在這基礎(chǔ)上，智能電網(wǎng)大數(shù)據(jù)處理要遵循“數(shù)據(jù)集成—抽取—轉(zhuǎn)換—剔除—修正”這一標(biāo)準(zhǔn)流程。在電力企業(yè)的數(shù)據(jù)集成方面，一般廣泛采用ETL技術(shù)（數(shù)據(jù)倉(cāng)庫技術(shù)）。ETL技術(shù)可以包括三個(gè)部分，首先是數(shù)據(jù)抽?。‥xtract），即是將目的數(shù)據(jù)源系統(tǒng)需要的相關(guān)數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)源系統(tǒng)中抽??；其次是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換技術(shù)（Transform），即是將上一部分中抽取獲得的數(shù)據(jù)根據(jù)一定要求而進(jìn)行轉(zhuǎn)換，變成另一種形式，與此同時(shí)，對(duì)存在偏差或錯(cuò)誤的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗或者加工；最后是數(shù)據(jù)加載技術(shù)（Load），即是前面所轉(zhuǎn)換獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行加載，保存到目的數(shù)據(jù)源系統(tǒng)內(nèi)。ETL關(guān)鍵技術(shù)是面向智能電網(wǎng)的電力大數(shù)據(jù)應(yīng)用中的重要數(shù)據(jù)集成技術(shù)，因此，電力企業(yè)還需要對(duì)各項(xiàng)因素進(jìn)行合理的綜合考慮，與多種先進(jìn)技術(shù)相融合而實(shí)現(xiàn)科學(xué)的數(shù)據(jù)集成化，促進(jìn)電力企業(yè)發(fā)展[3]。

2.2數(shù)據(jù)分析關(guān)鍵技術(shù)

對(duì)于大數(shù)據(jù)技術(shù)而言，其根本驅(qū)動(dòng)力即是將信號(hào)向數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化，進(jìn)而通過數(shù)據(jù)分析能力轉(zhuǎn)換為信息，再將信息進(jìn)行提煉而形成知識(shí)，最后通過知識(shí)為決策與行動(dòng)提供推動(dòng)力。因此，在大數(shù)據(jù)背景下，電力數(shù)據(jù)分析技術(shù)能夠在海量的信息數(shù)據(jù)中找到其隱藏的模態(tài)及規(guī)律，從而為決策者提供有效信息支持。針對(duì)電力企業(yè)而言，科學(xué)的決策能夠?yàn)槠渖a(chǎn)經(jīng)營(yíng)服務(wù)的實(shí)施提供指導(dǎo)性力量，進(jìn)而促進(jìn)競(jìng)爭(zhēng)能力的提高，創(chuàng)造更理想的經(jīng)濟(jì)效益。比如德國(guó)采用這項(xiàng)技術(shù)為其太陽能推廣應(yīng)用決策的制定提供了科學(xué)合理的支持，而且太陽能的廣泛運(yùn)用利于電力用戶把多余的電能向電網(wǎng)中輸入，這也是企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益提升的新方法。

2.3數(shù)據(jù)處理關(guān)鍵技術(shù)

而在電力大數(shù)據(jù)中，其數(shù)據(jù)處理技術(shù)即是對(duì)采集的龐大數(shù)據(jù)進(jìn)行分庫、分區(qū)與分表的合理處理。首先，分庫處理就是基于一定處理原則對(duì)不同數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行利用率低下數(shù)據(jù)的輸入，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)其數(shù)據(jù)庫相關(guān)數(shù)據(jù)利用率提高的目的。其次，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分區(qū)處理，即是對(duì)不同文件進(jìn)行通表數(shù)據(jù)的合理載入，進(jìn)而較好地減少大型表壓力，使得數(shù)據(jù)訪問性能運(yùn)行更佳。而對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分表處理，即是基于一定數(shù)據(jù)處理原則進(jìn)行不同數(shù)據(jù)表的建造，降低單表壓力。另外，構(gòu)建并行式和縱列式數(shù)據(jù)庫，利于強(qiáng)化數(shù)據(jù)的加載性能，利于實(shí)時(shí)查詢功能的實(shí)現(xiàn)。比如，結(jié)構(gòu)化查詢語言（SQL）和MapReduce（映射與歸約）的有效結(jié)合，利于強(qiáng)化數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)處理性能，增強(qiáng)其抗壓彈性。

2.4數(shù)據(jù)展現(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)

在智能電網(wǎng)大數(shù)據(jù)背景下，電力數(shù)據(jù)展現(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)主要有可視化技術(shù)、歷史流與空間信息流展示技術(shù)等三種技術(shù)，利于電力管理者更加直觀和準(zhǔn)確地了解電力數(shù)據(jù)意義與系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)[4]。首先，可視化技術(shù)一般在電網(wǎng)狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控領(lǐng)域具有較為廣泛的運(yùn)用，利于電力系統(tǒng)自動(dòng)化水平的有效提升。其次，空間信息流展示技術(shù)一般在電網(wǎng)參數(shù)和已有GIS結(jié)合方面有所體現(xiàn)，比如虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)以及三維展示技術(shù)。而將GIS與電力配電設(shè)備管理進(jìn)行密切結(jié)合，能夠幫助電網(wǎng)管理者更直觀地對(duì)電力設(shè)備相關(guān)情況進(jìn)行了解，利于為決策者帶來最新的地理信息。而空間信息流展示技術(shù)用于變電站工程設(shè)計(jì)方面，利于實(shí)現(xiàn)時(shí)間、成本與資源的有效節(jié)約，為電力企業(yè)創(chuàng)造更好的經(jīng)濟(jì)效益。最后，歷史流展示技術(shù)一般在電網(wǎng)歷史數(shù)據(jù)的管理以及展示方面有所體現(xiàn)。對(duì)于電力系統(tǒng)而言，其深層次的運(yùn)用分析一般都建立在歷史數(shù)據(jù)基礎(chǔ)之上。歷史流展示技術(shù)能夠針對(duì)電力生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)或者電網(wǎng)規(guī)劃、負(fù)荷預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)等進(jìn)行發(fā)展趨勢(shì)圖表的繪制，將未來相關(guān)數(shù)據(jù)走勢(shì)進(jìn)行科學(xué)合理的預(yù)測(cè)。因此，這一技術(shù)的運(yùn)用，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)歷史重大事件的發(fā)生與演變進(jìn)行模擬，進(jìn)而挖掘其隱藏的知識(shí)與規(guī)律，具有極大的應(yīng)用價(jià)值。

3.結(jié)束語

綜上所述，在國(guó)內(nèi)智能電網(wǎng)發(fā)展十分迅速的環(huán)境下，電力系統(tǒng)在運(yùn)行過程中產(chǎn)生了龐大的信息數(shù)據(jù)量，要適應(yīng)大數(shù)據(jù)時(shí)代提出的更高要求，我們應(yīng)該構(gòu)建出更完善化的電力大數(shù)據(jù)平臺(tái)，將電力大數(shù)據(jù)的相關(guān)數(shù)據(jù)價(jià)值進(jìn)行充分的挖掘，有效利用ETL技術(shù)、數(shù)據(jù)分析技術(shù)、數(shù)據(jù)處理技術(shù)以及數(shù)據(jù)展現(xiàn)技術(shù)等一系列關(guān)鍵技術(shù)，提高面向智能電網(wǎng)的電力大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用水平，并且強(qiáng)化電力大數(shù)據(jù)關(guān)鍵技術(shù)的深入研究，為電網(wǎng)的高效與穩(wěn)定可持續(xù)運(yùn)行提供保障。

[1]張東霞,苗新,劉麗平,張焰,劉科研.智能電網(wǎng)大數(shù)據(jù)技術(shù)發(fā)展研究[J].中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào),2015,01:2-12.

[2]薛禹勝,賴業(yè)寧.大能源思維與大數(shù)據(jù)思維的融合(一)大數(shù)據(jù)與電力大數(shù)據(jù)[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化,2016,01:1-8.

[3]徐高翔,黃勇達(dá),趙卓.云計(jì)算大數(shù)據(jù)處理技術(shù)在智能電網(wǎng)中分析與應(yīng)用[J].科技與企業(yè),2016,06:91-92.

[4]張根周.大數(shù)據(jù)在智能電網(wǎng)領(lǐng)域的應(yīng)用[J].電網(wǎng)與清潔能源,2016,06:114-117.