配用電大數(shù)據(jù)應(yīng)用綜述*

張鐵峰，梁思博，顧建煒

（1.華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院，河北 保定071003；2.杭州供電公司，杭州310009）

0 引 言

考慮經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展對(duì)用電需求的增強(qiáng)，結(jié)合電網(wǎng)的新趨勢(shì)和國(guó)內(nèi)電網(wǎng)發(fā)展的現(xiàn)實(shí)情況，國(guó)家電網(wǎng)公司提出建設(shè)具有信息化、自動(dòng)化、互動(dòng)化特征的堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)戰(zhàn)略［1］。作為智能電網(wǎng)的重要技術(shù)支撐，自動(dòng)化、控制及信息與通信技術(shù)對(duì)中國(guó)電力工業(yè)的價(jià)值貢獻(xiàn)正處于量變到質(zhì)變的關(guān)鍵時(shí)期，其本質(zhì)是這些技術(shù)與電力運(yùn)營(yíng)、生產(chǎn)的深度融合，其最終表現(xiàn)形式將是電力數(shù)據(jù)的爆發(fā)性增長(zhǎng)。對(duì)于電力行業(yè)而言，電力大數(shù)據(jù)將貫穿電力工業(yè)生產(chǎn)及管理等各個(gè)環(huán)節(jié)并起到獨(dú)特而巨大的作用。這是中國(guó)電力工業(yè)未來(lái)有效解決資源有限、環(huán)境壓力等問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)、經(jīng)濟(jì)和安全電力供應(yīng)的關(guān)鍵［2］。

智能配電網(wǎng)信息化、自動(dòng)化、互動(dòng)化水平的提高以及相關(guān)技術(shù)應(yīng)用推廣［3］，使得大多數(shù)城市擁有多種電力相關(guān)的系統(tǒng)，主要有：配電自動(dòng)化系統(tǒng)、生產(chǎn)管理系統(tǒng)、用電信息采集系統(tǒng)、配變負(fù)荷監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、負(fù)荷控制系統(tǒng)、營(yíng)銷(xiāo)業(yè)務(wù)管理等系統(tǒng)［4］。由此電力企業(yè)積累了大量數(shù)據(jù)，如用戶(hù)用電數(shù)據(jù)、企業(yè)管理數(shù)據(jù)、移動(dòng)設(shè)備產(chǎn)生的以及公共服務(wù)部門(mén)提供的數(shù)據(jù)等，這些數(shù)據(jù)可供企業(yè)挖掘利用以支持運(yùn)營(yíng)決策，而這些數(shù)據(jù)來(lái)源廣泛、關(guān)系復(fù)雜、粒度不一、結(jié)構(gòu)多樣且生成快速，具有明顯的大數(shù)據(jù)特征。

針對(duì)配用電的大數(shù)據(jù)，論文就相關(guān)概念，技術(shù)及應(yīng)用進(jìn)行了全面綜述，以為未來(lái)配用電大數(shù)據(jù)的發(fā)展應(yīng)用提供參考。

1 配用電大數(shù)據(jù)

聚焦電力大數(shù)據(jù)，通過(guò)采集而來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)性和戰(zhàn)略性的分析可以為電網(wǎng)運(yùn)行各環(huán)節(jié)提供更為豐富的反饋，這有助于修正和加強(qiáng)電網(wǎng)規(guī)劃與運(yùn)行，反映電網(wǎng)運(yùn)行及發(fā)展進(jìn)程［5］。而將這些數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)有效處理有助于 “新知識(shí)”的發(fā)現(xiàn)［6］，其分析結(jié)果對(duì)于大量業(yè)務(wù)創(chuàng)新并對(duì)改善決策質(zhì)量有積極意義。隨著“三集五大兩中心”業(yè)務(wù)的推進(jìn)，智能變電站系統(tǒng)、現(xiàn)場(chǎng)移動(dòng)檢修系統(tǒng)、測(cè)控一體化系統(tǒng)、GIS（geographic information system，GIS）［7］系統(tǒng)、智能抄表等配電自動(dòng)化業(yè)務(wù)的建設(shè)，以往數(shù)據(jù)類(lèi)型較為單一、增長(zhǎng)緩慢的情況將發(fā)生轉(zhuǎn)變，逐漸步入到由異構(gòu)數(shù)據(jù)源廣泛存在和驅(qū)動(dòng)的時(shí)代。

1.1 配用電大數(shù)據(jù)的來(lái)源

配用電大數(shù)據(jù)主要來(lái)源于三個(gè)方面，配電自動(dòng)化、配電管理系統(tǒng)和用電需求側(cè)管理。其中配電自動(dòng)化及管理系統(tǒng)是進(jìn)行配電網(wǎng)監(jiān)控、運(yùn)行管理的重要部分［8］。目前與之相關(guān)的應(yīng)用系統(tǒng)有許多，它們之間都有著天然的業(yè)務(wù)聯(lián)系，存在大量信息交換。換句話說(shuō)，配電自動(dòng)化及管理系統(tǒng)將調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)、生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)（PMS）、電力營(yíng)銷(xiāo)系統(tǒng)和計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)等信息高度集成。如圖1所示的高級(jí)配電自動(dòng)化架構(gòu)存在大量的多源異構(gòu)數(shù)據(jù)。

圖1 高級(jí)配電自動(dòng)化架構(gòu)Fig.1 Advanced distribution automation architecture

配用電大數(shù)據(jù)的另一個(gè)主要的數(shù)據(jù)來(lái)源是需求側(cè)管理。電力需求側(cè)管理理念已經(jīng)越來(lái)越多為人們所接受，其協(xié)調(diào)各方利益、降低能源成本和實(shí)現(xiàn)效益最大化［9］。內(nèi)容包括負(fù)荷監(jiān)控和管理與遠(yuǎn)方抄表和計(jì)費(fèi)自動(dòng)化兩方面。負(fù)荷監(jiān)控和管理根據(jù)電力系統(tǒng)負(fù)荷特性，改變電力需求在時(shí)序上的分布，減少日或者季節(jié)性的電網(wǎng)高峰負(fù)荷，達(dá)到提高電網(wǎng)運(yùn)行可靠性和經(jīng)濟(jì)性的目的；而遠(yuǎn)方抄表和計(jì)費(fèi)自動(dòng)化利用公用電話網(wǎng)絡(luò)、負(fù)荷控制信道等方式自動(dòng)采集用戶(hù)電表數(shù)據(jù)到計(jì)算機(jī)中心處理。圖2為配用電大數(shù)據(jù)集成示意圖，配電管理系統(tǒng)、配電自動(dòng)化系統(tǒng)以及需求側(cè)管理是三個(gè)主要配用電數(shù)據(jù)來(lái)源，涵蓋數(shù)據(jù)采集，處理和數(shù)據(jù)綜合應(yīng)用等方面。

圖2 配用電大數(shù)據(jù)集成示意圖Fig.2 Schematic diagram of integrated distribution and utilization big data

1.2 配用電大數(shù)據(jù)的發(fā)展

在過(guò)去的20年中，數(shù)據(jù)在各個(gè)領(lǐng)域都大規(guī)模地增長(zhǎng)。2011年某國(guó)際數(shù)據(jù)公司在一份報(bào)告中指出，全世界創(chuàng)造和復(fù)制的數(shù)據(jù)量為1.8ZB（≈1021B），五年內(nèi)增加了近九倍［10］。這個(gè)數(shù)字將在不久的將來(lái)至少每隔兩年翻一番。此外，大數(shù)據(jù)也帶來(lái)了有關(guān)發(fā)現(xiàn)新價(jià)值的機(jī)遇，幫助我們獲得對(duì)隱藏價(jià)值的深入了解［11-12］。當(dāng)然同時(shí)也迎來(lái)了新的挑戰(zhàn)，如：如何有效率管理和組織這樣的數(shù)據(jù)集并發(fā)現(xiàn)隱藏在各數(shù)據(jù)集之間的內(nèi)在價(jià)值。

早在2001年已經(jīng)有機(jī)構(gòu)給出大數(shù)據(jù)的定義。某國(guó)外公司的分析師在一份研究報(bào)告中，定義了挑戰(zhàn)和機(jī)遇所帶來(lái)的不斷增長(zhǎng)的3Vs模型數(shù)據(jù)。也就是說(shuō)，數(shù)量、速度和類(lèi)型的增加。而在2010年，Apache Hadoop這樣定義大數(shù)據(jù)：“在可接受的范圍內(nèi)的普通計(jì)算機(jī)不能被捕獲、管理，并且處理的數(shù)據(jù)集?！痹谶@個(gè)定義的基礎(chǔ)上，2011年5月一家全球性的咨詢(xún)機(jī)構(gòu)，公布大數(shù)據(jù)是下一個(gè)創(chuàng)新，競(jìng)爭(zhēng)和生產(chǎn)力的前沿領(lǐng)域。大數(shù)據(jù)是指它無(wú)法由傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)等軟件獲取、存儲(chǔ)和管理的數(shù)據(jù)集。

從目前應(yīng)用來(lái)看，配用電數(shù)據(jù)分析的很多應(yīng)用已經(jīng)充分體現(xiàn)出大數(shù)據(jù)的優(yōu)點(diǎn)。文獻(xiàn)［13］指出，通過(guò)對(duì)來(lái)自智能電表的大數(shù)據(jù)進(jìn)行有效分析，可以幫助電力運(yùn)營(yíng)部門(mén)更好地了解用戶(hù)用電行為。文獻(xiàn)［14］提出基于k-means算法云計(jì)算平臺(tái)的居民用電行為分析模型，提供用戶(hù)個(gè)性化服務(wù)。在文獻(xiàn)［15］中，國(guó)外研究人員通過(guò)捕獲的智能電表數(shù)據(jù)建立分析模型，揭示了居民光伏發(fā)電裝置和天氣變化等諸多因素對(duì)低壓供電點(diǎn)的影響。在國(guó)外，某公用事業(yè)公司通過(guò)智能電表和大數(shù)據(jù)分析，讓分時(shí)動(dòng)態(tài)電價(jià)成為可能。智能電表的利用和智能電表數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集技術(shù)的發(fā)展使電網(wǎng)獲得海量數(shù)據(jù)來(lái)更好地定制服務(wù)。

國(guó)內(nèi)的電力大數(shù)據(jù)工作也在有序開(kāi)展，國(guó)家電網(wǎng)公司自2012年以來(lái)啟動(dòng)了多項(xiàng)智能電網(wǎng)大數(shù)據(jù)研究項(xiàng)目，其中“智能配用電的技術(shù)體系及仿真基礎(chǔ)性問(wèn)題研究”由中國(guó)電科院和南瑞集團(tuán)公司承擔(dān)，已于2015年10月驗(yàn)收。江蘇省電力公司于2013年初率先開(kāi)始建設(shè)營(yíng)銷(xiāo)大數(shù)據(jù)智能分析系統(tǒng)，開(kāi)展了基于大數(shù)據(jù)的客戶(hù)服務(wù)新模式。國(guó)家科技部2014年下達(dá)了3項(xiàng)863項(xiàng)目，支持智能電網(wǎng)大數(shù)據(jù)研究［16］。國(guó)家863計(jì)劃項(xiàng)目《電力大數(shù)據(jù)在輸變電設(shè)備狀態(tài)估計(jì)和配用電中的應(yīng)用》之一的“智能配用電大數(shù)據(jù)應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)”由國(guó)家電網(wǎng)公司作為課題承擔(dān)單位負(fù)責(zé)申請(qǐng)，中國(guó)電科院等10余家單位作為協(xié)作單位參與，也在2014年末完成了方案論證答辯。2015年中國(guó)南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司也啟動(dòng)了“配用電大數(shù)據(jù)信息模型與體系架構(gòu)研究”。

1.3 配用電大數(shù)據(jù)的特點(diǎn)

配用電大數(shù)據(jù)的特征可以概括為4“V”和3“E”。其中4“V”分別是體量大（Volume）、價(jià)值密度低（Value）、類(lèi)型多（Variety）和速度快（Velocity）［17-18］，這是一般大數(shù)據(jù)所具備的基本特征。3“E”［19］是電力大數(shù)據(jù)獨(dú)有的特點(diǎn)，分別是數(shù)據(jù)即能量（Energy）、數(shù)據(jù)即交互（Exchange）、數(shù)據(jù)即共情（Empathy）。另外，智能電網(wǎng)數(shù)據(jù)處理過(guò)程中，對(duì)數(shù)據(jù)質(zhì)量有一定的要求。為此，大數(shù)據(jù)強(qiáng)調(diào)數(shù)據(jù)的真實(shí)性。真實(shí)性是指在數(shù)據(jù)的可信度、適用性、噪聲、偏差和異常等質(zhì)量方面的特性［20］。

2 大數(shù)據(jù)相關(guān)技術(shù)

2.1 云計(jì)算

智能電網(wǎng)環(huán)境下?tīng)顟B(tài)數(shù)據(jù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)傳統(tǒng)電網(wǎng)監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)。而電網(wǎng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)與診斷主要側(cè)重單臺(tái)獨(dú)立的設(shè)備，數(shù)據(jù)無(wú)法共享，無(wú)法進(jìn)行統(tǒng)籌分析［21-22］，形成“數(shù)據(jù)豐富，知識(shí)貧乏”的現(xiàn)狀。常規(guī)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與分析方法無(wú)法解決這些海量的、異構(gòu)的狀態(tài)數(shù)據(jù)。而云計(jì)算技術(shù)使得解決上述問(wèn)題成為可能。文獻(xiàn)［23］詳細(xì)闡述了智能電網(wǎng)環(huán)境下應(yīng)用云計(jì)算平臺(tái)的情況。

2.2 物聯(lián)網(wǎng)

在物聯(lián)網(wǎng)模式下，數(shù)量巨大的傳感器被嵌入到各種設(shè)備。不同領(lǐng)域的傳感器可以收集相應(yīng)數(shù)據(jù)，如環(huán)境數(shù)據(jù)，地理數(shù)據(jù)，天文數(shù)據(jù)和后勤數(shù)據(jù)。移動(dòng)設(shè)備，運(yùn)輸設(shè)施，公共設(shè)施以及家用電器都可以是物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)采集對(duì)象［24-25］。物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展也推動(dòng)大數(shù)據(jù)時(shí)代的來(lái)臨。其中，文獻(xiàn)［26］探討了未來(lái)智能電網(wǎng)控制中心將會(huì)面臨的挑戰(zhàn)，提出物聯(lián)網(wǎng)和云計(jì)算技術(shù)結(jié)合可為新型控制中心提供技術(shù)支撐。

2.3 Hadoop

目前，Hadoop［27］廣泛應(yīng)用在工業(yè)大數(shù)據(jù)領(lǐng)域，它已經(jīng)成為重要的并行處理架構(gòu)之一。文獻(xiàn)［28］針對(duì)智能電網(wǎng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)的特點(diǎn)，結(jié)合Hadoop，借助虛擬化技術(shù)、分布式存儲(chǔ)以及基于列存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)管理模式來(lái)存儲(chǔ)和管理數(shù)據(jù)，以保證電網(wǎng)海量狀態(tài)數(shù)據(jù)的可靠和高效管理。已有課題組在實(shí)驗(yàn)室中搭建了Hadoop云計(jì)算實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了基于Hadoop的電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)存儲(chǔ)系統(tǒng)［29］，并對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了測(cè)試，驗(yàn)證了云計(jì)算平臺(tái)的高可靠性、良好的可擴(kuò)展性和數(shù)據(jù)并行訪問(wèn)的性能優(yōu)勢(shì)。根據(jù)這些實(shí)驗(yàn)，可以看出松藕合將被越來(lái)越多地應(yīng)用到研究電子云，以及并行編程技術(shù)（MapReduce）的并行處理框架［30］，以更少的成本為用戶(hù)提供更為便捷的服務(wù)接口。如圖3所示，這是一個(gè)典型的配用電大數(shù)據(jù)處理路線。通過(guò)傳感器以及其他部門(mén)收集而來(lái)的電力數(shù)據(jù)和非電力數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)集成與融合，數(shù)據(jù)儲(chǔ)存和管理，數(shù)據(jù)分析三步，最后應(yīng)用于實(shí)踐，形成“知識(shí)庫(kù)”供給各業(yè)務(wù)部門(mén)利用。

圖3 配用電大數(shù)據(jù)處理路線圖Fig.3 Road map of distribution and utilization big data processing

2.4 電力運(yùn)營(yíng)駕駛艙技術(shù)

進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，電力行業(yè)內(nèi)開(kāi)始研究新一代調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)，電力運(yùn)營(yíng)駕駛艙技術(shù)應(yīng)用而生。該技術(shù)主要利用信息共享［31］，強(qiáng)調(diào)優(yōu)化決策、預(yù)警預(yù)控、可視化技術(shù)等，提出建設(shè)基于各類(lèi)安全指標(biāo)的電網(wǎng)實(shí)時(shí)安全預(yù)警系統(tǒng)，并采用人工智能的智能機(jī)器代替工作人員，推進(jìn)一體化管理、決策、智能可視化等應(yīng)用方案。

駕駛艙以數(shù)據(jù)多維度、多層次展示為核心，按照各層級(jí)管理者自身崗位業(yè)務(wù)需求自動(dòng)采集各專(zhuān)業(yè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，由駕駛艙對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘分析，對(duì)異常關(guān)鍵指標(biāo)做出預(yù)警，通過(guò)將數(shù)據(jù)更直觀地提供給電力運(yùn)營(yíng)人員，進(jìn)一步提升電力企業(yè)各層級(jí)管理人員管控和決策能力［32］。數(shù)據(jù)駕駛艙使用各種常見(jiàn)的圖表（速度表、音量柱、預(yù)警雷達(dá)、雷達(dá)圖等）形象地以駕駛艙的形式展示運(yùn)行的關(guān)鍵指標(biāo)，直觀地監(jiān)測(cè)電力企業(yè)運(yùn)營(yíng)情況，并對(duì)異常關(guān)鍵指標(biāo)進(jìn)行預(yù)警和挖掘分析，以幫助運(yùn)營(yíng)人員更好進(jìn)行決策。業(yè)務(wù)決策模塊位于分析系統(tǒng)的頂端，底層是生產(chǎn)系統(tǒng)、在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、和其他專(zhuān)業(yè)系統(tǒng)，這些數(shù)據(jù)通過(guò)駕駛艙設(shè)定的數(shù)據(jù)接口調(diào)取各專(zhuān)業(yè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)，將數(shù)據(jù)抽取、轉(zhuǎn)換后存儲(chǔ)至數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)中。文中提到的數(shù)據(jù)駕駛艙是基于此數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行在線分析，數(shù)據(jù)挖掘和報(bào)表處理。數(shù)據(jù)駕駛艙構(gòu)架如圖4所示。

圖4 數(shù)據(jù)駕駛艙架構(gòu)Fig.4 Architecture of the data cockpit

3 配用電大數(shù)據(jù)的應(yīng)用與展望

智能電網(wǎng)的最大特點(diǎn)是電網(wǎng)中的電源及用戶(hù)和信息技術(shù)的結(jié)合［33］。基于智能配用電大數(shù)據(jù)應(yīng)用，可為配電企業(yè)制定措施提高運(yùn)營(yíng)水平提供決策依據(jù)，最終在節(jié)約電網(wǎng)投資，提高資產(chǎn)利用效率，提高電網(wǎng)可靠性和經(jīng)濟(jì)性，改善用戶(hù)體驗(yàn)，提升企業(yè)社會(huì)形象方面發(fā)揮作用。通過(guò)對(duì)這些海量數(shù)據(jù)進(jìn)行有效挖掘分析，電力生產(chǎn)供需管理將變得更為靈活有效。

3.1 大數(shù)據(jù)在配用電業(yè)務(wù)中的應(yīng)用展望

3.1.1 協(xié)同調(diào)度

過(guò)去，前期規(guī)劃與運(yùn)行調(diào)度所用的完全是兩套基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，彼此不貫通不兼容。導(dǎo)致電網(wǎng)進(jìn)入運(yùn)行階段后難以完全達(dá)到規(guī)劃階段預(yù)想的目標(biāo)。而電氣部分的數(shù)據(jù)也難以完全符合當(dāng)前實(shí)際情況。因此，迫切需要建設(shè)統(tǒng)一的大數(shù)據(jù)管理，支撐規(guī)劃業(yè)務(wù)與生產(chǎn)運(yùn)行業(yè)務(wù)融為一體，無(wú)縫銜接。通過(guò)對(duì)用戶(hù)的用電行為特征進(jìn)行分析并建立基于大數(shù)據(jù)的用電預(yù)測(cè)模型［34］，得到更高精度、更細(xì)粒度的預(yù)測(cè)結(jié)果，實(shí)現(xiàn)負(fù)荷精準(zhǔn)調(diào)度。

3.1.2 數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的新型技術(shù)

隨著智能電能表的普及以及用電數(shù)據(jù)采集自動(dòng)化技術(shù)的提高，形成整合抄表系統(tǒng)的高級(jí)配電自動(dòng)化系統(tǒng)（Advanced Distribution Automation，ADA）［35］，如圖5所示。該系統(tǒng)近幾年積累的這些海量用電數(shù)據(jù)為研究“數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)（Data-Driven）”［36］的用電預(yù)測(cè)技術(shù)提供了很好的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。如，可根據(jù)不同用戶(hù)對(duì)象的用電數(shù)據(jù)在采集頻率、數(shù)據(jù)真實(shí)性等方面的差異性，研究兼容不同時(shí)間尺度數(shù)據(jù)的用電預(yù)測(cè)技術(shù)，以最大程度利用所采集的數(shù)據(jù)資源。

圖5 整合抄表系統(tǒng)的高級(jí)配電自動(dòng)化系統(tǒng)Fig.5 Advanced distribution automation system of the integrated metering system

3.1.3 智能用電

不同用戶(hù)在負(fù)荷特性、用電理念和節(jié)電策略之間存在較大差異，導(dǎo)致了多樣的用戶(hù)用電行為模式［37］。而分布式能源以及電動(dòng)汽車(chē)等新型設(shè)備的接入也將加速這種多樣性的發(fā)展。從用戶(hù)的角度，了解多樣的用電行為模式有助于為其量身訂制經(jīng)濟(jì)合理的用電方案。目前，虛擬發(fā)電廠（Virtual Power Plant，VPP）是對(duì)大規(guī)模新能源電力進(jìn)行安全高效利用的有效形式。利用新能源電力與傳統(tǒng)儲(chǔ)能裝置集成的模式，能夠在智能協(xié)同調(diào)控和決策支持下對(duì)電網(wǎng)呈現(xiàn)出穩(wěn)定的電力輸出，為新能源電力的安全高效利用開(kāi)辟新的路徑［38］。如圖6所示，應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)可以采集并分析處理區(qū)域中各對(duì)象的數(shù)據(jù)，如分布式發(fā)電設(shè)備的發(fā)電量和運(yùn)行效率并能對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的檢索和調(diào)用［39］。

3.2 配用電大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用難點(diǎn)

3.2.1 面向高頻、實(shí)時(shí)、多源和異構(gòu)的配用電大數(shù)據(jù)處理的實(shí)時(shí)性

對(duì)于高頻、實(shí)時(shí)、多源和異構(gòu)的配用電大數(shù)據(jù)的高效管理，目前缺乏異構(gòu)數(shù)據(jù)的一體化信息模型、元數(shù)據(jù)規(guī)范與統(tǒng)一轉(zhuǎn)換格式的準(zhǔn)確定義，無(wú)法對(duì)配用電大數(shù)據(jù)進(jìn)行高效的集成與融合，因此需要提出可擴(kuò)展的，適用于多源、多層異構(gòu)數(shù)據(jù)的融合技術(shù)。

未來(lái)智能電網(wǎng)環(huán)境下，各運(yùn)行環(huán)節(jié)都離不開(kāi)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)處理。短暫的網(wǎng)絡(luò)擁塞，甚至單臺(tái)服務(wù)器故障都可能影響云計(jì)算系統(tǒng)提供的快速服務(wù)而不能滿(mǎn)足其時(shí)間響應(yīng)。目前電力系統(tǒng)已經(jīng)開(kāi)始使用內(nèi)存數(shù)據(jù)庫(kù)，以提高實(shí)時(shí)性［40］。另外，有研究表明，正常運(yùn)行的SCADA系統(tǒng)接收到監(jiān)測(cè)信息延時(shí)如果超過(guò)50 ms，可能會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)誤的控制策略［41］；還有研究表明，TCP協(xié)議進(jìn)行流量控制和數(shù)據(jù)糾錯(cuò)而造成數(shù)據(jù)傳輸?shù)难舆t是Internet環(huán)境下SCADA系統(tǒng)中最普遍的TCP/IP協(xié)議故障的原因［42］。未來(lái)智能配電網(wǎng)需要解決即使節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障的情況下，也能實(shí)時(shí)地響應(yīng)。

圖6 智能配電系統(tǒng)的通信和控制設(shè)施Fig.6 Overlay of communication and control infrastructure on smarter distribution system

3.2.2 異構(gòu)多數(shù)據(jù)源整合

根據(jù)配用電大數(shù)據(jù)的異構(gòu)、海量特點(diǎn)，以及典型業(yè)務(wù)應(yīng)用的數(shù)據(jù)訪問(wèn)模式，研究可擴(kuò)展、高可靠、高效率的配用電大數(shù)據(jù)管理技術(shù)。針對(duì)不同來(lái)源的配用電數(shù)據(jù)以及外部非電力數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)規(guī)模、結(jié)構(gòu)化特征和價(jià)值疏密程度等方面的差異性，研究適合于配用電結(jié)構(gòu)化、半結(jié)構(gòu)化、非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的優(yōu)化存取、高效查詢(xún)以及數(shù)據(jù)清理［43-44］。實(shí)現(xiàn)減少數(shù)據(jù)冗余，提高數(shù)據(jù)共享的目標(biāo)。

包括配電自動(dòng)化系統(tǒng)在內(nèi)的電網(wǎng)各系統(tǒng)大多是各自為政分頭規(guī)劃，導(dǎo)致信息與資源不能共享，上下級(jí)間縱向貫通困難，形成信息孤島［45］。而采用云平臺(tái)管理智能電網(wǎng)異構(gòu)多源信息，可實(shí)現(xiàn)這些分散孤立系統(tǒng)之間的信息互聯(lián)。面對(duì)電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施增加且分布在各地的現(xiàn)實(shí)，如何有效率的管理這些基礎(chǔ)設(shè)施并處理異構(gòu)數(shù)據(jù)，減少電網(wǎng)成本將是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。

3.2.3 適用于不同結(jié)構(gòu)特征配用電大數(shù)據(jù)的態(tài)勢(shì)感知與知識(shí)提取技術(shù)

大數(shù)據(jù)分析技術(shù)需要有具體的應(yīng)用目標(biāo)，結(jié)合所處理數(shù)據(jù)的類(lèi)型、規(guī)模和結(jié)構(gòu)等特征，以提出與之相適應(yīng)的分析方法。對(duì)于配用電大數(shù)據(jù)而言，其應(yīng)用目標(biāo)是多元的，包括對(duì)于配電網(wǎng)健康狀態(tài)的診斷、對(duì)于配網(wǎng)運(yùn)行的分析等，需要提出具有適應(yīng)性的大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)分析方法；除了要研究面向海量結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的高效處理技術(shù)，包括經(jīng)典的模式識(shí)別、聚類(lèi)分析與特征提取技術(shù)等［46］，也要研究面向半結(jié)構(gòu)化、非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的知識(shí)提取技術(shù)，以滿(mǎn)足配用電大數(shù)據(jù)的高速檢索、實(shí)時(shí)計(jì)算等技術(shù)要求。

4 結(jié)束語(yǔ)

在信息化時(shí)代，“數(shù)據(jù)”的能量是巨大的，它已經(jīng)成為驅(qū)動(dòng)社會(huì)創(chuàng)新、機(jī)制變革、能力提升的重要力量。因此，有充分的理由相信，基于“配用電大數(shù)據(jù)”，電力企業(yè)一樣能夠嘗試從數(shù)據(jù)中學(xué)習(xí)更多的知識(shí)，可以更廣泛、深入、準(zhǔn)確地把握配電網(wǎng)可靠性、經(jīng)濟(jì)性的關(guān)鍵影響因素，實(shí)現(xiàn)更精細(xì)化的需求側(cè)管理和優(yōu)化響應(yīng)機(jī)制，進(jìn)一步優(yōu)化配電網(wǎng)架和運(yùn)行方式，大幅度提高電能輸送效率和設(shè)備資產(chǎn)利用率，提高智能配電網(wǎng)的可靠性，逐步構(gòu)建良性互動(dòng)機(jī)制。當(dāng)前，配用電大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用處在初級(jí)階段，其未來(lái)值得期待。