云視角下智能配電網(wǎng)數(shù)據(jù)存儲模式研究

陳煒駿，徐紅艷，崔金棟，于婷婷

（1.國網(wǎng)浙江省杭州市余杭區(qū)供電公司，浙江杭州，311100；2.東北電力大學(xué)，吉林吉林，132012）

0 引言

隨著智能電網(wǎng)建設(shè)進(jìn)程的加快，配電網(wǎng)自動化、信息化水平的提高，導(dǎo)致電力系統(tǒng)中積攢了大量的數(shù)據(jù)，除了運行調(diào)度數(shù)據(jù)、用電數(shù)據(jù)，還有輸電線路監(jiān)測數(shù)據(jù)，海量數(shù)據(jù)的堆積，使得管理成本增加，數(shù)據(jù)存取靈活性不足，讓傳統(tǒng)的配電網(wǎng)數(shù)據(jù)存儲管理難以應(yīng)付。另外，隨著數(shù)字化、信息化進(jìn)程的加快，配電網(wǎng)數(shù)據(jù)中蘊藏的價值也大大提高，配電網(wǎng)數(shù)據(jù)的存儲安全成為重中之重，而原來的配電網(wǎng)存儲模式很難滿足數(shù)據(jù)安全性的需求，也不能達(dá)到穩(wěn)定性、可靠性存儲的目的[1]。為解決上述配電網(wǎng)數(shù)據(jù)存儲上的難題，筆者提出引用云存儲技術(shù)，在保證數(shù)據(jù)安全性的同時實現(xiàn)配電網(wǎng)數(shù)據(jù)資源的集成與管理，進(jìn)一步優(yōu)化智能配電網(wǎng)的資源配置，進(jìn)而提升電網(wǎng)的服務(wù)水平。

1 云視角下智能配電網(wǎng)數(shù)據(jù)存儲模式

云存儲由云計算擴展來的一個概念，是云計算的一個重要組成部分，也是云平臺、云服務(wù)的基礎(chǔ)，是指將數(shù)據(jù)資源存儲在數(shù)據(jù)中心而非本地，用戶可以隨時隨地使用各種終端通過網(wǎng)絡(luò)來訪問、使用這些數(shù)據(jù)資源[2]。云存儲的發(fā)展為智能配電網(wǎng)的高度信息化、智能化帶來了機會。云存儲的優(yōu)勢在于能夠?qū)Ａ颗潆娋W(wǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行低成本、高安全的存儲和管理，符合配電網(wǎng)運行的要求，對進(jìn)一步開展智能配電網(wǎng)的持續(xù)建設(shè)工作具有重大意義。

1.1 智能配電網(wǎng)數(shù)據(jù)云存儲模式

在實際的電力系統(tǒng)運作情形中，配電網(wǎng)相應(yīng)的監(jiān)測技術(shù)并沒有達(dá)到理想狀態(tài)，三相不平衡現(xiàn)象任頻繁出現(xiàn)，重載負(fù)荷的問題更是時常發(fā)生，其根本問題在于配電網(wǎng)大量數(shù)據(jù)存儲和數(shù)據(jù)分析對比的能力不足。對此，筆者提出云視角下的智能配電網(wǎng)數(shù)據(jù)存儲模式，該存儲模式將在IEC61970中CIM標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)之上進(jìn)行構(gòu)建，并以CIM的繼承層次結(jié)構(gòu)為依據(jù)，完成輸配電網(wǎng)信息建模。另外，建立以CIM模型為基準(zhǔn)的對象模型以及對象模型接口，以達(dá)到客戶端與服務(wù)器間數(shù)據(jù)交互的目的。在分布式存儲的基礎(chǔ)上定義CIM/RDF規(guī)范，使得各個應(yīng)用系統(tǒng)在進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲、訪問、交換的過程中不依賴數(shù)據(jù)存儲形式和表示方式，實現(xiàn)配電系統(tǒng)與輸電系統(tǒng)、配電系統(tǒng)與用戶之間的雙向互通，達(dá)到配電網(wǎng)信息高度整合。這種云模式下的存儲方案和存儲方法，更能夠提高數(shù)據(jù)管理效率，且滿足智能配電網(wǎng)數(shù)據(jù)可靠性以及實時性要求。

1.2 智能配電網(wǎng)分布式云存儲與管理

智能配電網(wǎng)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)類型多種多樣，例如狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)、設(shè)備運維人員信息、決策分析信息等，數(shù)據(jù)量每天都在擴充，面對如此龐大且復(fù)雜的數(shù)據(jù)信息，常規(guī)的配電網(wǎng)數(shù)據(jù)存儲和管理方式不能達(dá)到海量信息可靠存儲和有效管理的要求。為了進(jìn)一步提高配電網(wǎng)數(shù)據(jù)存儲質(zhì)量和管理水平，采用分布式冗余云存儲達(dá)到海量信息可靠存儲和有效管理的目的。

1.2.1 智能配電網(wǎng)數(shù)據(jù)的海量存儲

配電網(wǎng)數(shù)據(jù)云存儲模式利用分布式冗余云存儲方式達(dá)到海量數(shù)據(jù)存儲目的，存儲數(shù)據(jù)類型例如母線和線路節(jié)點電壓和電流等同步相量數(shù)據(jù)、授時和對時單元同步采集數(shù)據(jù)等，針對測量數(shù)據(jù)實時存儲的基礎(chǔ)上，為數(shù)據(jù)信息預(yù)留冗余空間，以適應(yīng)智能配電網(wǎng)運行對數(shù)據(jù)可靠性的需求。此外，分布式存儲通過將各個節(jié)點劃分成不一樣的角色來降低服務(wù)器負(fù)載，從而滿足大容量存儲、高速數(shù)據(jù)查詢等功能，并且滿足海量數(shù)據(jù)安全性和可擴展性等方面的存儲要求。

1.2.2 智能配電網(wǎng)數(shù)據(jù)的高效管理

智能配電網(wǎng)中的數(shù)據(jù)量龐大，且數(shù)據(jù)類型種類繁多，廣泛的分布在不同子系統(tǒng)當(dāng)中，當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生故障時，為了能夠及時的為故障識別和報警功能提供數(shù)據(jù)支持，配電網(wǎng)數(shù)據(jù)云存儲模式將配電網(wǎng)每個節(jié)點的電壓、電流等運行變量測量數(shù)據(jù)的實時云端存儲，同時利用虛擬化技術(shù)對母線和線路節(jié)點電壓和電流同步相量數(shù)據(jù)進(jìn)行同步處理，并將結(jié)果送往監(jiān)測中心，實現(xiàn)了智能配電網(wǎng)運行狀況的實時監(jiān)測，以此來保證全電網(wǎng)運行的可靠性，從而提高數(shù)據(jù)存儲管理過程的效率。

1.2.3 智能配電網(wǎng)數(shù)據(jù)計算分析

當(dāng)今時代，配電網(wǎng)數(shù)據(jù)的價值遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其基礎(chǔ)設(shè)施的價值，為了確保智能配電網(wǎng)安全、穩(wěn)定、精準(zhǔn)的運行，智能配電網(wǎng)數(shù)據(jù)云存儲模式在提供精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)信息之外，還要實現(xiàn)海量配電網(wǎng)數(shù)據(jù)信息模擬、離線數(shù)據(jù)分析和暫態(tài)數(shù)據(jù)記錄等，并且能夠結(jié)合阻抗法、行波法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法、和貝葉斯算法，利用配電網(wǎng)線路本身的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，快速判斷故障點發(fā)生發(fā)確切位置，智能配電網(wǎng)云存儲模式的建立將大大提高故障判斷的精準(zhǔn)度和故障排除的效率。

2 云視角下智能配電網(wǎng)數(shù)據(jù)存儲模式的實現(xiàn)

云視角下的智能配電網(wǎng)數(shù)據(jù)存儲模式徹底摒棄傳統(tǒng)的單機數(shù)據(jù)存儲模式，致力于構(gòu)建云存儲下的配電網(wǎng)數(shù)據(jù)集成模型，在此基礎(chǔ)上為智能配電網(wǎng)運行狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷提供穩(wěn)定、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持，以較低的管理成本實現(xiàn)數(shù)據(jù)高效管理，確保了智能配電網(wǎng)系統(tǒng)能運行狀態(tài)的穩(wěn)定性。云視角下智能配電網(wǎng)數(shù)據(jù)存儲模式如圖1所示。

2.1 基于云存儲的智能配電網(wǎng)實時監(jiān)測

圖1 基于云存儲的智能配電網(wǎng)數(shù)據(jù)存儲模式

智能配電網(wǎng)的線路實時監(jiān)測功能實現(xiàn)的基礎(chǔ)在于配電母線、線路電壓、電流和三相基本分量數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)、動靜態(tài)模型等數(shù)據(jù)的實時、穩(wěn)定存儲以及相應(yīng)數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)快速獲取，利用云存儲模式，結(jié)合同步相量測量技術(shù)，實現(xiàn)相量信息實時上傳和每個節(jié)點采樣數(shù)據(jù)接收，使配電網(wǎng)控制中心隨時對電力潮流或狀態(tài)進(jìn)行評估，進(jìn)一步提升智能配電網(wǎng)監(jiān)測技術(shù)精準(zhǔn)性和數(shù)據(jù)存儲安全穩(wěn)定性。

2.2 基于云存儲的智能配電網(wǎng)故障識別

運用云存儲模式的另外一個優(yōu)勢在于其能夠為配電網(wǎng)故障識別提供強大的數(shù)據(jù)分析支撐。在海量配電網(wǎng)數(shù)據(jù)穩(wěn)定存儲的基礎(chǔ)上運用數(shù)據(jù)同步處理技術(shù)，建立故障診斷模型，半段短路故障和短路故障的同時，區(qū)分三相短路、兩相短路、單相短路和兩相接地短路等故障，并且利用優(yōu)化算法進(jìn)行故障設(shè)備的求解，確定故障設(shè)備，迅速判斷故障位置，充分挖掘海量配電網(wǎng)信息的價值，進(jìn)而提高智能配電網(wǎng)的高信息化、高智能化水平，為修復(fù)線路和保證可靠供電提供保障，保證整個電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定和經(jīng)濟運行。

3 結(jié)束語

在智能電網(wǎng)時代，提高配電網(wǎng)海量數(shù)據(jù)安全、可靠存儲以及合理、高效管理更能充分體現(xiàn)出配電網(wǎng)系統(tǒng)和海量數(shù)據(jù)本身的價值，在傳統(tǒng)電網(wǎng)存儲平臺不能滿足使用要求是，創(chuàng)新型的融入云存儲技術(shù)，優(yōu)化智能配電網(wǎng)數(shù)據(jù)存儲結(jié)構(gòu)，構(gòu)建云視角下的智能配電網(wǎng)數(shù)據(jù)存儲管理模式，充分利用云存儲費用低、安全性高、可靠性強特點，實現(xiàn)智能配電網(wǎng)線路實時監(jiān)測、故障識別和警報信息推送，滿足智能配電網(wǎng)建設(shè)的需求，實現(xiàn)智能配電網(wǎng)的可持續(xù)發(fā)展。