智能電網(wǎng)大數(shù)據(jù)處理技術(shù)

孫笑一 翟京 于洋

摘? 要：智能傳感器網(wǎng)絡(luò)為智能電網(wǎng)應(yīng)用大量應(yīng)用在電力監(jiān)控，能源存儲(chǔ)與管理以及可再生能源發(fā)電機(jī)的集成等領(lǐng)域。成本低使得智能傳感器網(wǎng)絡(luò)很容易在未來的智能電網(wǎng)中大規(guī)模使用。從而導(dǎo)致了在通信中產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)。處理和分析這些數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)更深入的問題，從而可以幫助專家改善電網(wǎng)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)更高的性能。目前使用處理大數(shù)據(jù)技術(shù)并有效地管理數(shù)據(jù)并從中提取最有用的信息仍然是一個(gè)挑戰(zhàn)。本文以提供并提供將在智能電網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)的未來使用的建議和實(shí)踐，探索智能傳感器網(wǎng)絡(luò)在智能電網(wǎng)領(lǐng)域的不同應(yīng)用，探討大數(shù)據(jù)處理技術(shù)用于應(yīng)用程序處理的傳感器和儀表生成的大數(shù)據(jù)。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng);智能電網(wǎng)，大數(shù)據(jù);智能傳感器網(wǎng)絡(luò);分層通信基礎(chǔ)設(shè)施

1 現(xiàn)階段智能電網(wǎng)大數(shù)據(jù)處理技術(shù)現(xiàn)狀

1.1智能電網(wǎng)中技術(shù)的挑戰(zhàn)

由于缺乏有效性，現(xiàn)有的電網(wǎng)存在監(jiān)控、故障診斷和自動(dòng)化技術(shù)等方面都有很多不確定因素。當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施缺乏靈活性整合新的分布式能源使得增加可再生能源成為一項(xiàng)具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)。智能電網(wǎng)和智能電力基礎(chǔ)設(shè)施的出現(xiàn)可以應(yīng)對這些挑戰(zhàn)。智能電網(wǎng)技術(shù)有望使世界電力系統(tǒng)更加安全，可靠，高效，靈活，并且可持續(xù)的[1]。它通過信息和通信網(wǎng)絡(luò)的整合實(shí)現(xiàn)了這些功能。在電網(wǎng)上開發(fā)用于信息收集和處理數(shù)據(jù)以提供自動(dòng)控制的智能算法監(jiān)控自然事故或?yàn)?zāi)難和實(shí)時(shí)的提供解決方案，以防止電力事故和停電，以確保來電網(wǎng)的實(shí)時(shí)智能監(jiān)控和傳感能力。

1.2 智能電網(wǎng)中的大數(shù)據(jù)和問題

監(jiān)控智能電網(wǎng)內(nèi)的能源和信息流動(dòng)，以深入了解電力使用情況并預(yù)測未來提高能源效率和降低總體成本的行動(dòng)[4]。據(jù)預(yù)測，預(yù)計(jì)到2020年全球?qū)惭b8億臺智能電表。為了要達(dá)到精細(xì)的度監(jiān)測和調(diào)度，需要在短時(shí)間內(nèi)收集電網(wǎng)信息。假設(shè)智能電表每15分鐘記錄一次，這導(dǎo)致一天之內(nèi)全球約有77億個(gè)讀數(shù)。如此龐大的數(shù)據(jù)量可能會(huì)壓倒現(xiàn)有的處理和存儲(chǔ)技術(shù)和系統(tǒng)。公用事業(yè)公司需要這些讀數(shù)才能更好地了解最終用戶的消費(fèi)行為和定價(jià)政策。管理從智能電表和電網(wǎng)的其他組件生成的大量數(shù)據(jù)，實(shí)用程序公司可以使用云基礎(chǔ)架構(gòu)提供的服務(wù)。云企業(yè)提供的服務(wù)智能電網(wǎng)用戶的基礎(chǔ)設(shè)施包括：提供存儲(chǔ)空間，能源資源管理和虛擬電源廠。

2.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

2.1 智能電網(wǎng)大數(shù)據(jù)處理技術(shù)分析

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是在日常生活中集成的不同網(wǎng)絡(luò)嵌入式設(shè)備互連進(jìn)入互聯(lián)網(wǎng)。它應(yīng)用在自動(dòng)化不同領(lǐng)域，如家用電器，醫(yī)療保健系統(tǒng)，安全和監(jiān)視系統(tǒng)，工業(yè)系統(tǒng)，運(yùn)輸系統(tǒng)，軍事系統(tǒng)，電氣系統(tǒng)等。為了實(shí)現(xiàn)完全自動(dòng)化，必須配備不同域中的微控制器設(shè)備，收發(fā)器和協(xié)議，以促進(jìn)和標(biāo)準(zhǔn)化彼此之間的通信與外部實(shí)體[3]。智能家居和智能城市在智能電網(wǎng)應(yīng)用中，人們對物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)抱有很高的期望，從而擁有智能家居和智能家居電器如：智能冰箱，智能電視，家庭安防系統(tǒng)，照明控制，火災(zāi)探測，溫度等監(jiān)控。這些系統(tǒng)和設(shè)備包括監(jiān)控環(huán)境和發(fā)送的傳感器和執(zhí)行器監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)到家里的控制單元。控制單元使住戶能夠持續(xù)監(jiān)控和完全控制電器。它還使用監(jiān)測數(shù)據(jù)來預(yù)測未來準(zhǔn)備的活動(dòng)為更方便，舒適，安全，高效的生活環(huán)境而努力。鄰域中的一組智能家庭通過鄰域網(wǎng)（NAN）連接以形成智能社區(qū)[2]。在智能社區(qū)中，家庭共享其室外監(jiān)控?cái)z像頭的結(jié)果以進(jìn)行檢測任何意外，甚至可能通知警察局。智能社區(qū)概念的其他應(yīng)用是醫(yī)療保健，管理共享資源，并支持社交網(wǎng)絡(luò)。

2.1 智能電網(wǎng)中能源管理

供能源管理需求側(cè)能源管理（DSM）是消費(fèi)者能源消費(fèi)狀況的變化不斷變化的電價(jià)以及公用事業(yè)公司的其他付款激勵(lì)措施。需求響應(yīng)是用于最小化消費(fèi)者的電費(fèi)，轉(zhuǎn)移峰值的負(fù)荷需求，使電網(wǎng)的運(yùn)營成本最低，以及盡量減少能源損失和溫室氣體排放。物聯(lián)網(wǎng)組件收集不同的能源需求家用電器并將它們發(fā)送到智能電表。智能電網(wǎng)中的控制單元安排能耗家庭用具根據(jù)用戶的偏好采用最小化電費(fèi)的策略?？梢栽诜謱又悄茈娋W(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施的不同級別解決DSM問題。它可以解決居住場所的水平，以保護(hù)消費(fèi)者的生活[3]。此外，它可以在更高的水平上解決，以產(chǎn)生更多有效的調(diào)度計(jì)劃，不僅有利于消費(fèi)者，也有利于公用事業(yè)公司。

3. 數(shù)據(jù)傳輸與存儲(chǔ)技術(shù)挑戰(zhàn)

集成在智能電網(wǎng)中的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)需要大量存儲(chǔ)和處理成本每分鐘的數(shù)據(jù)量。該數(shù)據(jù)包括最終用戶負(fù)載需求，電力線故障，網(wǎng)絡(luò)組件狀態(tài)，調(diào)度能耗，預(yù)測條件，高級計(jì)量記錄，停電管理記錄，企業(yè)資產(chǎn)等信息。因此，公用事業(yè)公司必須擁有軟件和硬件功能存儲(chǔ)，有效地管理和處理收集的數(shù)據(jù)。智能電網(wǎng)中的大量數(shù)據(jù)集合在大小和特征上與大數(shù)據(jù)的概念相似。大數(shù)據(jù)被定義為具有海量，速度和多樣性的數(shù)據(jù)。來自感知設(shè)備的采樣頻率可以數(shù)據(jù)量非常大。數(shù)據(jù)速度反映了收集和處理數(shù)據(jù)所需的速度。因此，很大數(shù)據(jù)管理和處理技術(shù)（硬件，軟件，算法，AI等）可以借用和應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)的領(lǐng)域。

綜述，今天在大數(shù)據(jù)處理技術(shù)方面的發(fā)展，智能電網(wǎng)中的數(shù)據(jù)管理仍然存在基于電力系統(tǒng)關(guān)鍵性，實(shí)時(shí)響應(yīng)，主動(dòng)解決方案，準(zhǔn)確的預(yù)測和安全等問題的挑戰(zhàn)。因此，我們首先解決智能電網(wǎng)大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)位置的問題。監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集（SCADA）系統(tǒng)是智能電網(wǎng)決策的核心。他們用于對電網(wǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和控制，SCADA系統(tǒng)從傳感器收集數(shù)據(jù)。

4.結(jié)語

本文討論了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在電網(wǎng)中的應(yīng)用以及集成可再生電能，以實(shí)現(xiàn)可持續(xù)能源和防止氣候變化。該文件強(qiáng)調(diào)了管理和存儲(chǔ)從物聯(lián)網(wǎng)中的不同傳感器和儀表收集大數(shù)據(jù)的必要性。在智能電網(wǎng)中的實(shí)時(shí)應(yīng)用中可靠性和低延遲是智能電網(wǎng)中高度分散的環(huán)境中的兩個(gè)研究方向。

參考文獻(xiàn)

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