電力物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)質(zhì)量智能評價技術(shù)與實現(xiàn)

張東東，鄭 波，吳月超，羅遠林，鄒 雯

（中國電建集團華東勘測設(shè)計研究院有限公司，浙江 杭州 311122）

0 引 言

數(shù)據(jù)質(zhì)量是智慧電廠“自主決策、無人值守、狀態(tài)檢修”的基礎(chǔ)保證。電力物聯(lián)網(wǎng)打通電站數(shù)據(jù)孤島間的數(shù)據(jù)鏈路，但在數(shù)據(jù)采集端和傳輸存儲過程中，由于傳感器故障、信號干擾、隔離裝置異常等情況，經(jīng)常造成原始數(shù)據(jù)質(zhì)量下降，無法為后續(xù)智慧化深度應(yīng)用提供基礎(chǔ)支撐。掌握數(shù)據(jù)的質(zhì)量，是有效利用數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)。隨著海量數(shù)據(jù)的不斷累積，對電力物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)質(zhì)量進行有效的監(jiān)督已成為電力行業(yè)面臨的新課題。

1 電力物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)的特點

電力物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)具有多源多度性[1]。電力物聯(lián)網(wǎng)第一類數(shù)據(jù)來自生產(chǎn)實時信息系統(tǒng)；電力物聯(lián)網(wǎng)第二類數(shù)據(jù)來自生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)；電力物聯(lián)網(wǎng)第三類數(shù)據(jù)來自流媒體平臺。同時，這三類多源數(shù)據(jù)采用了不同的采樣率，呈現(xiàn)出多種時間尺度，包括納秒級、微秒級、毫秒級及秒級等。

電力物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)具有海量異構(gòu)性。常規(guī)水電廠單臺機組配有近萬個監(jiān)測點，每天產(chǎn)生海量數(shù)據(jù)，僅存儲的數(shù)據(jù)就在GB 級，且數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)多樣。

2 數(shù)據(jù)質(zhì)量評價的現(xiàn)狀

傳統(tǒng)評價流程如下：

（1）從電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)/狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫導(dǎo)出需要查看的數(shù)據(jù)excel；

（2）人工查看某時間段某些測點的數(shù)據(jù)質(zhì)量情況；

（3）人工統(tǒng)計數(shù)據(jù)缺失、異常情況。

選擇某水電廠1 500 條計算機監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)，采用人工方式進行數(shù)據(jù)質(zhì)量評價，對各個環(huán)節(jié)的耗時情況進行統(tǒng)計，如表1 所示。將表1 的結(jié)果繪制成餅狀圖如圖1 所示。

表1 人工方式數(shù)據(jù)質(zhì)量評價各環(huán)節(jié)耗時統(tǒng)計表

圖1 采用人工方式進行數(shù)據(jù)質(zhì)量評價各環(huán)節(jié)耗時餅分圖

按行業(yè)現(xiàn)狀，人工方式進行數(shù)據(jù)質(zhì)量評價需要人工識別和統(tǒng)計數(shù)據(jù)的缺失條目、錯誤條目、異常條目、重復(fù)條目、時間戳錯誤條目等，評價 1500 條數(shù)據(jù)總耗時94 min，其中人工統(tǒng)計數(shù)據(jù)質(zhì)量占88%，人工查看數(shù)據(jù)質(zhì)量占11%，導(dǎo)出數(shù)據(jù)庫占1%，總體效率不高。

3 數(shù)據(jù)質(zhì)量智能評價系統(tǒng)

3.1 系統(tǒng)架構(gòu)

系統(tǒng)采用數(shù)據(jù)層、技術(shù)支撐層、用戶層三層架構(gòu)，如圖2 所示。數(shù)據(jù)層提供分布式大數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)查詢功能，通過數(shù)據(jù)接口與其他兩層實現(xiàn)通信；技術(shù)支撐層提供8 種識別數(shù)據(jù)質(zhì)量問題的算法模型和軟件系統(tǒng)常規(guī)性功能模塊；用戶層提供系統(tǒng)前端頁面，可按時間、按系統(tǒng)選擇數(shù)據(jù)，并可生成數(shù)據(jù)質(zhì)量評價報告。

物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)、移動通信等新一代信息技術(shù)的發(fā)展，正深刻改變著傳統(tǒng)制造業(yè)的發(fā)展模式。2015年5月國務(wù)院印發(fā)了《中國制造2025》，把智能制造作為兩化深度融合的主攻方向。2016年12月，工信部發(fā)布了《智能制造發(fā)展規(guī)劃（2016-2020年）》，明確了到2020年，將要建成300個以上智能制造試點示范項目，數(shù)字化車間、智能工廠試點示范項目，遴選確定150個以上智能制造標桿企業(yè)”［1-3］。

3.2 評價結(jié)果

在系統(tǒng)前端頁面選擇要進行數(shù)據(jù)質(zhì)量評價的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)經(jīng)過接口灌入算法模型進行質(zhì)量評價，并生成數(shù)據(jù)質(zhì)量評價報告（見圖3），報告包含數(shù)據(jù)信息、數(shù)據(jù)特征、評價結(jié)果及綜合意見等信息。

圖3 數(shù)據(jù)質(zhì)量評價報告

4 結(jié) 論

本文在總結(jié)電力系統(tǒng)傳統(tǒng)數(shù)據(jù)質(zhì)量評價方法基礎(chǔ)上，提出提高評價效率的方法，通過編寫識別數(shù)據(jù)質(zhì)量的算法模型，開發(fā)數(shù)據(jù)質(zhì)量智能評價系統(tǒng)，按選定時間范圍自動評價數(shù)據(jù)質(zhì)量，將1 500 條數(shù)據(jù)質(zhì)量評價的總耗時降低至26 s，即由人工評價94 min 降低至26 s，大大提高了數(shù)據(jù)質(zhì)量評價效率。