智能電網(wǎng)中的電力大數(shù)據(jù)應(yīng)用

劉福君　包鳴

【摘 要】目前，信息技術(shù)的快速發(fā)展，在社會(huì)中出現(xiàn)了智能電網(wǎng)這一新型的技術(shù)，其應(yīng)用為電力企業(yè)帶來了新的發(fā)展，進(jìn)而提高了供電質(zhì)量和管理水平。在大數(shù)據(jù)的環(huán)境下，企業(yè)要想長(zhǎng)久的發(fā)展，需要合理的處理電力系統(tǒng)中存在的大量數(shù)據(jù)信息，進(jìn)而確保數(shù)據(jù)處理工作的準(zhǔn)確及高效，最終實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的可靠運(yùn)行。本文就對(duì)智能電網(wǎng)中的電力大數(shù)據(jù)應(yīng)用進(jìn)行探討。

【關(guān)鍵詞】智能；電網(wǎng)；電力；大數(shù)據(jù)

隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的快速進(jìn)步，智能電網(wǎng)技術(shù)也日趨成熟，其規(guī)模不斷擴(kuò)大。智能電力系統(tǒng)與電力企業(yè)信息在日常運(yùn)行中持續(xù)不斷地產(chǎn)生龐大的數(shù)據(jù)信息，這些數(shù)據(jù)增長(zhǎng)速度極快并且類型繁多，與大數(shù)據(jù)的特性相一致，電力大數(shù)據(jù)的瞬時(shí)處理特性使其對(duì)數(shù)據(jù)分析的速度提出了更高的要求。傳統(tǒng)的電力數(shù)據(jù)分析技術(shù)一般都是基于關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)，分析速度慢且可伸縮性差，這已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足當(dāng)前電力發(fā)展需要，大大制約了智能電網(wǎng)的發(fā)展。為了保障電力數(shù)據(jù)處理質(zhì)量，促進(jìn)我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展，更好地滿足社會(huì)需要，在智能電網(wǎng)中采用電力大數(shù)據(jù)分析技術(shù)成為了一種必然，符合電力行業(yè)持續(xù)發(fā)展的需求。

1、電力大數(shù)據(jù)特點(diǎn)

參照傳統(tǒng)大數(shù)據(jù)的分類方式，電力大數(shù)據(jù)也可以分為結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。目前，我國(guó)大部分電力大數(shù)據(jù)都是不可以用簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)表示的復(fù)雜數(shù)據(jù)，例如電力視頻監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)、電力企業(yè)和電力營(yíng)銷過程中產(chǎn)生的圖形和圖像數(shù)據(jù)等。這些復(fù)雜數(shù)據(jù)需要大量的關(guān)聯(lián)分析，對(duì)電力大數(shù)據(jù)處理的實(shí)時(shí)性要求較高，給電力大數(shù)據(jù)的應(yīng)用帶來了很大的挑戰(zhàn)，這也是電力大數(shù)據(jù)與傳統(tǒng)大數(shù)據(jù)的最大區(qū)別?，F(xiàn)階段，我國(guó)電力大數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)量方面已經(jīng)達(dá)到TB級(jí)，并且正在向PB級(jí)穩(wěn)步發(fā)展；在數(shù)據(jù)速度方面，大部分已經(jīng)達(dá)到“實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)流”，具有對(duì)電力大數(shù)據(jù)的即時(shí)處理能力；在數(shù)據(jù)價(jià)值方面，通過采用高性能計(jì)算、數(shù)據(jù)挖掘、統(tǒng)計(jì)分析、數(shù)據(jù)可視化等一系列先進(jìn)的大數(shù)據(jù)處理手段，已經(jīng)可以輔助電力企業(yè)進(jìn)行各種趨勢(shì)預(yù)測(cè)和決策分析。電力大數(shù)據(jù)具有以下顯著特點(diǎn)：（1）數(shù)據(jù)量大。電力行業(yè)的顯著特征就是數(shù)量眾多，這既包括用戶數(shù)量多、電力企業(yè)多，也包括電力在生產(chǎn)、傳輸和管理過程中設(shè)計(jì)的層面多，而電力數(shù)據(jù)涉及生產(chǎn)、傳輸、管理和使用全過程。（2）數(shù)據(jù)類型多。在龐大的電力閉環(huán)系統(tǒng)中，涉及的數(shù)據(jù)類型往往是形式多樣的，這與其他行業(yè)的大數(shù)據(jù)存在著顯著不同，電力大數(shù)據(jù)不僅包括數(shù)字、符號(hào)等結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，還包括圖像、視頻等非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，并且還會(huì)產(chǎn)生半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。（3）數(shù)據(jù)速率高。對(duì)于電力行業(yè)的運(yùn)行過程而言，數(shù)據(jù)分析處理的速度是一個(gè)關(guān)鍵因素，必須大力普及速度快、智能化程度高的設(shè)備，才能提高電力大數(shù)據(jù)使用的準(zhǔn)確性與及時(shí)性，保證充分發(fā)揮電力大數(shù)據(jù)應(yīng)有的價(jià)值。（4）數(shù)據(jù)價(jià)值高。電力大數(shù)據(jù)將電力使用過程中的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行全方位的綜合，這包括發(fā)電、輸電、配電、變電以及用電，這不僅僅可以帶動(dòng)電力行業(yè)的發(fā)展，同時(shí)保證了人民群眾的生產(chǎn)和生活的安全用電，也為經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展增添活力。

2、智能電網(wǎng)、云計(jì)算以及大數(shù)據(jù)技術(shù)之間的聯(lián)系

科學(xué)技術(shù)發(fā)展日新月異，電力系統(tǒng)中已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了信息化技術(shù)的使用，希望能夠在電力系統(tǒng)中加入信息技術(shù)，來有效進(jìn)行信息共享，進(jìn)而有效的控制電網(wǎng)，讓電網(wǎng)能夠穩(wěn)定的運(yùn)行。但是當(dāng)前電網(wǎng)中基礎(chǔ)設(shè)施還不完善，不能有效的對(duì)相應(yīng)信息資源進(jìn)行搜集、分析和存儲(chǔ)，要解決當(dāng)前現(xiàn)狀，就需要在電力系統(tǒng)中加入智能電網(wǎng)應(yīng)用。要對(duì)電網(wǎng)中的數(shù)據(jù)信息資源進(jìn)行合理的使用，為決策提供有效的依據(jù)，就需要構(gòu)建大數(shù)據(jù)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)科學(xué)決策。在構(gòu)建的過程中，還需要加入云計(jì)算技術(shù)，將云計(jì)算技術(shù)和大數(shù)據(jù)技術(shù)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，這樣可以提高計(jì)算機(jī)在數(shù)據(jù)計(jì)算和處理方面的能力，利用計(jì)算機(jī)高容錯(cuò)的能力，去有效解決大數(shù)據(jù)技術(shù)使用中可能遇到的難題，實(shí)現(xiàn)企業(yè)對(duì)智能電網(wǎng)下各類數(shù)據(jù)信息的有效分析、計(jì)算與存儲(chǔ)，為更好的控制智能電網(wǎng)提供技術(shù)支撐。智能電網(wǎng)、大數(shù)據(jù)技術(shù)、云計(jì)算之間具有緊密聯(lián)系，在構(gòu)建大數(shù)據(jù)平臺(tái)時(shí)，要將云計(jì)算加入其中，靠其功能對(duì)智能電網(wǎng)下各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行計(jì)算以及分析，云計(jì)算技術(shù)具備很大的信息存儲(chǔ)功能，而電網(wǎng)運(yùn)行又會(huì)不斷產(chǎn)生龐大的數(shù)據(jù)，因此在搭建平臺(tái)時(shí)，可以利用這一功能，來滿足智能電網(wǎng)運(yùn)行的實(shí)際需求，為實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)數(shù)據(jù)在線分析功能提供技術(shù)支撐。另外，應(yīng)用這一技術(shù)，還可以加強(qiáng)對(duì)智能電網(wǎng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控與管理，為其經(jīng)濟(jì)合理的運(yùn)行提供支持。

3電力大數(shù)據(jù)關(guān)鍵技術(shù)

3.1電力大數(shù)據(jù)的集成管理技術(shù)

電力大數(shù)據(jù)的集成就是把不同來源、格式、特點(diǎn)性質(zhì)的數(shù)據(jù)在邏輯上或物理上有機(jī)的集中，從而為用戶提供全面的數(shù)據(jù)共享。目前電力企業(yè)各部門的數(shù)據(jù)運(yùn)行管理大多是豎井模式，信息采集與管理系統(tǒng)是相對(duì)孤立構(gòu)建的，這也就導(dǎo)致了很多問題的出現(xiàn)，數(shù)據(jù)多源異構(gòu)、信息冗余、統(tǒng)計(jì)分析模型不一致、數(shù)據(jù)質(zhì)量參差不齊等問題。這對(duì)電力大數(shù)據(jù)的集成管理提出了很高的要求，必須能夠有效解決企業(yè)內(nèi)部系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)冗余及部分?jǐn)?shù)據(jù)信息無(wú)法實(shí)現(xiàn)關(guān)聯(lián)的問題。大數(shù)據(jù)處理過程中非常關(guān)鍵的一個(gè)技術(shù)就是存儲(chǔ)技術(shù)，可以采用NoSQL（NotOnlySQL，泛指非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)）技術(shù)，可以很好的解決大規(guī)模數(shù)據(jù)集合多重?cái)?shù)據(jù)種類帶來的挑戰(zhàn)，應(yīng)用時(shí)，不需要事先定義數(shù)據(jù)模式，數(shù)據(jù)中的每條記錄都可能有不同的屬性和格式。NoSQL將數(shù)據(jù)劃分然后存儲(chǔ)在各個(gè)本地服務(wù)器上，從本地磁盤讀取數(shù)據(jù)的性能往往要好于通過網(wǎng)絡(luò)傳輸獲得，系統(tǒng)的性能得到了大大的提高。

3.2數(shù)據(jù)處理關(guān)鍵技術(shù)

在電力大數(shù)據(jù)中，使用數(shù)據(jù)處理技術(shù)就是對(duì)采集來的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，包括分庫(kù)、分區(qū)與分表。數(shù)據(jù)分庫(kù)處理就是要按照一定的處理原則將一些利用率高的數(shù)據(jù)輸入到不同的數(shù)據(jù)庫(kù)中，這樣可以提高數(shù)據(jù)庫(kù)中一些數(shù)據(jù)的利用率。數(shù)據(jù)分區(qū)處理，就是將通表數(shù)據(jù)有效的載入到不同文件中，可以有效減輕大型表壓力，可以提高數(shù)據(jù)的訪問性能，讓運(yùn)行情況更好。數(shù)據(jù)分表處理，就是按照相關(guān)的數(shù)據(jù)處理原則來建造各種數(shù)據(jù)表，這樣可以減輕單表壓力。除此之外，構(gòu)建并行式和縱列式數(shù)據(jù)庫(kù)，可以提高數(shù)據(jù)加載性能，可以實(shí)現(xiàn)高效的數(shù)據(jù)查詢。例如，可以將結(jié)構(gòu)化查詢語(yǔ)言和MapReduce進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，可以加強(qiáng)數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)的處理性能，提高數(shù)據(jù)的抗壓彈性。

4、電力大數(shù)據(jù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用

近年來，由于電網(wǎng)故障而引起的大規(guī)模停電事故時(shí)有發(fā)生，這就給國(guó)民經(jīng)濟(jì)和人們生活帶來了嚴(yán)重的損害。研究表明，很多大事故發(fā)生原因往往都是因?yàn)槟骋辉蚰骋画h(huán)節(jié)發(fā)生故障后，事故逐漸擴(kuò)大，最后導(dǎo)致電網(wǎng)崩潰。隨著智能電網(wǎng)建設(shè)的推進(jìn)，大數(shù)據(jù)在智能電網(wǎng)中占有了越來越重要的位置，應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)識(shí)別出電力系統(tǒng)的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)和薄弱環(huán)節(jié)并對(duì)其進(jìn)行重點(diǎn)保護(hù)具有重要的意義。典型的基于大數(shù)據(jù)的電網(wǎng)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)和薄弱環(huán)節(jié)識(shí)別系統(tǒng)以電網(wǎng)拓?fù)?、運(yùn)行數(shù)據(jù)、地理信息為數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，然后通過算法模型層、判據(jù)層、業(yè)務(wù)邏輯層推理分析，最終得到識(shí)別結(jié)果。

5、結(jié)論

大數(shù)據(jù)及云計(jì)算和智能電網(wǎng)這三方面息息相關(guān)，大數(shù)據(jù)關(guān)鍵技術(shù)被電力行業(yè)廣泛應(yīng)用，可迅速帶動(dòng)行業(yè)性變革，亦可將智能電網(wǎng)發(fā)展推入下一個(gè)階段。信息通訊系統(tǒng)屬于智能電網(wǎng)重要系統(tǒng)，其合理推進(jìn)了現(xiàn)代化電網(wǎng)生產(chǎn)及管理方式的發(fā)展，也讓電力行業(yè)迎來了電力大數(shù)據(jù)時(shí)代。電網(wǎng)技術(shù)水平的不斷提升，使得大數(shù)據(jù)關(guān)鍵技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用量飛速增長(zhǎng)，其間數(shù)據(jù)量及信息量提升快速，這對(duì)電力系統(tǒng)信息處理則提出了更高要求。目前，電力行業(yè)信息處理水平不能適應(yīng)現(xiàn)代化社會(huì)發(fā)展需求，更不能滿足智能電網(wǎng)需求。所以，分析面向智能電網(wǎng)應(yīng)用的電力大數(shù)據(jù)關(guān)鍵技術(shù)有著極大現(xiàn)實(shí)意義。本文就云計(jì)算及大數(shù)據(jù)關(guān)鍵技術(shù)和智能電網(wǎng)這三者關(guān)系進(jìn)行了深層探析，對(duì)電力大數(shù)據(jù)關(guān)鍵技術(shù)展開了概述，基于此分析了智能電網(wǎng)中大數(shù)據(jù)關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用實(shí)際，以期提升國(guó)內(nèi)智能電網(wǎng)中電力大數(shù)據(jù)關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用水平。

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（作者單位：國(guó)網(wǎng)山西省電力公司忻州供電公司）