大數(shù)據(jù)平臺(tái)在電網(wǎng)運(yùn)檢管理中的研究及應(yīng)用

胡盛

摘 要：大數(shù)據(jù)平臺(tái)卓越優(yōu)勢(shì)在電力網(wǎng)絡(luò)中的發(fā)揮，有望提升電力網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行階段檢修維護(hù)準(zhǔn)確性。因此，文章以電力網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行階段檢修維護(hù)為研究節(jié)點(diǎn)，以大數(shù)據(jù)平臺(tái)卓越優(yōu)勢(shì)在電力網(wǎng)絡(luò)中的發(fā)揮為討論話題，討論了架構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)、功能實(shí)現(xiàn)情況，并對(duì)大數(shù)據(jù)平臺(tái)在特定電力網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行檢修維護(hù)場(chǎng)景中的應(yīng)用效果進(jìn)行了檢驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：大數(shù)據(jù)平臺(tái);電網(wǎng);運(yùn)檢

前言：在以大數(shù)據(jù)為代表的信息技術(shù)飛速發(fā)展過程中，數(shù)據(jù)的加工、生產(chǎn)、挖掘、存儲(chǔ)模式均發(fā)生了顯著的變化。利用模式識(shí)別、自然語言處理、大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，可以了解傳統(tǒng)非結(jié)構(gòu)化電網(wǎng)數(shù)據(jù)承載的多元信息，滿足智能電網(wǎng)發(fā)展對(duì)于海量數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)收錄、關(guān)聯(lián)分析挖掘、在線計(jì)算處理的高要求，助力電力企業(yè)業(yè)務(wù)模式轉(zhuǎn)型升級(jí)。因此，探究大數(shù)據(jù)平臺(tái)卓越優(yōu)勢(shì)在電力網(wǎng)絡(luò)中的開發(fā)途徑、實(shí)現(xiàn)方向就具有非常重要的意義。

1 架構(gòu)設(shè)計(jì)

架構(gòu)設(shè)計(jì)是大數(shù)據(jù)平臺(tái)卓越優(yōu)勢(shì)在電力網(wǎng)絡(luò)中發(fā)揮的前提。從總體視角進(jìn)行分析，大數(shù)據(jù)平臺(tái)主要選擇以Apache Hadoop為核心的開源解決方案，包括數(shù)據(jù)計(jì)算、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)整合、數(shù)據(jù)分析、平臺(tái)服務(wù)幾個(gè)層次，涉及了管理配置、數(shù)據(jù)安全、數(shù)據(jù)管理幾個(gè)保障模塊。其中數(shù)據(jù)計(jì)算主要包括流計(jì)算為主的計(jì)算功能模塊，除此之外還包括查詢計(jì)算、內(nèi)存計(jì)算、批量計(jì)算等幾個(gè)模塊，可以達(dá)成大批量數(shù)據(jù)的無時(shí)間間隔、無上線要求計(jì)算需求;數(shù)據(jù)存儲(chǔ)可以通過分布式數(shù)據(jù)庫(kù)功能發(fā)掘，憑借分布式文件系統(tǒng)以及關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)自帶優(yōu)勢(shì)，將非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)、結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)以及半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)在較短的時(shí)間段內(nèi)存入庫(kù)內(nèi);數(shù)據(jù)整合可以在文件適配器、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集技術(shù)支持下，將外界數(shù)據(jù)源導(dǎo)入內(nèi)部;數(shù)據(jù)分析可以對(duì)海量數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、挖掘、多維處理，滿足業(yè)務(wù)決策支持需求;平臺(tái)服務(wù)可以可視化呈現(xiàn)的方式，進(jìn)行底層組件、工具、算法處理，為業(yè)務(wù)系統(tǒng)提供所需的服務(wù)[1]。而管理配置、數(shù)據(jù)安全、數(shù)據(jù)管理保障模塊的合理設(shè)置，可以為應(yīng)用功能的穩(wěn)定、安全發(fā)揮提供依據(jù)。

2 應(yīng)用實(shí)現(xiàn)

2.1 業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)應(yīng)用

在電網(wǎng)運(yùn)檢管理過程中，大數(shù)據(jù)平臺(tái)的主要功能為業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)應(yīng)用，涉及了數(shù)據(jù)收錄、數(shù)據(jù)計(jì)算、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)多個(gè)模塊。根據(jù)電網(wǎng)運(yùn)維管理業(yè)務(wù)的差異，也可以將業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)應(yīng)用模式劃分為生產(chǎn)型、消費(fèi)型和混合型幾種類型。其中生產(chǎn)型主要是針對(duì)業(yè)務(wù)運(yùn)行過程中產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)，經(jīng)大數(shù)據(jù)平臺(tái)的進(jìn)一步整合、存儲(chǔ)，為其他業(yè)務(wù)提供支撐。比如，針對(duì)用電信息采集終端傳回的數(shù)據(jù)，可以利用大數(shù)據(jù)平臺(tái)清洗、修正、索引，完成存儲(chǔ);消費(fèi)型主要是在業(yè)務(wù)運(yùn)行過程不產(chǎn)生海量數(shù)據(jù)的情況下，利用大數(shù)據(jù)平臺(tái)自帶查詢、挖掘、分析以及展現(xiàn)、計(jì)算功能，提高業(yè)務(wù)運(yùn)行效率。比如，在配網(wǎng)故障搶修階段，可以借助大數(shù)據(jù)技術(shù)，開展故障設(shè)備關(guān)聯(lián)分析、故障風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警，并幫助電網(wǎng)運(yùn)檢人員明確發(fā)生故障的設(shè)備以及對(duì)應(yīng)的故障等級(jí)，或者發(fā)生故障的臺(tái)區(qū)以及影響范圍;混合型主要是在電網(wǎng)運(yùn)檢業(yè)務(wù)運(yùn)行過程中，不僅依賴于大數(shù)據(jù)平臺(tái)中數(shù)據(jù)資源，而且實(shí)時(shí)生成海量數(shù)據(jù)輸送給大數(shù)據(jù)平臺(tái)。比如，在異常用電分析模塊，借助大數(shù)據(jù)平臺(tái)對(duì)不同類型的數(shù)據(jù)進(jìn)行用戶用電行為特征分析，獲得用戶用電行為之后，以歷史數(shù)據(jù)的形式存儲(chǔ)到大數(shù)據(jù)平臺(tái)，同時(shí)明確臺(tái)區(qū)是否存在異常用電行為及竊電行為，及時(shí)采取針對(duì)性解決措施，避免違規(guī)違章用電或者偷竊點(diǎn)對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行效益的不利影響。

2.2 數(shù)據(jù)建模

數(shù)據(jù)建模是大數(shù)據(jù)平臺(tái)在電網(wǎng)運(yùn)檢管理中應(yīng)用升級(jí)的表現(xiàn)，根據(jù)大數(shù)據(jù)技術(shù)支撐業(yè)務(wù)應(yīng)用維度的差異，數(shù)據(jù)建模可以劃分為預(yù)測(cè)預(yù)警型、提升優(yōu)化類、企業(yè)決策類多種類別[2]。其中預(yù)測(cè)預(yù)警型主要針對(duì)實(shí)樣，通過建立數(shù)據(jù)模型，預(yù)先估測(cè)未來某一電力事故的發(fā)生，并及時(shí)采取人為干預(yù)措施，促使電力網(wǎng)絡(luò)朝著更加安全、理想的方向發(fā)展。比如，在電網(wǎng)運(yùn)檢物資庫(kù)存物料動(dòng)態(tài)特征分析時(shí)，就可以根據(jù)電網(wǎng)設(shè)備現(xiàn)狀、運(yùn)檢物資出庫(kù)信息、電力網(wǎng)絡(luò)項(xiàng)目規(guī)劃信息，進(jìn)行電網(wǎng)運(yùn)檢物資消耗情況預(yù)先估測(cè)模型。在模型內(nèi)，開展大數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)研究，并制定安全庫(kù)存管理方案，避免電網(wǎng)運(yùn)檢物料庫(kù)不足或虛高;提升優(yōu)化類主要是為分布式并行數(shù)據(jù)、復(fù)雜事件流、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)流處理提供服務(wù)的模型，可以充分利用大數(shù)據(jù) 平臺(tái)的高可擴(kuò)展性、高性能存儲(chǔ)優(yōu)勢(shì)。比如，在海量用電信息采集處理分析能力提升方面，針對(duì)用電信息采集終端傳回的數(shù)據(jù)，可以利用大數(shù)據(jù)平臺(tái)構(gòu)建高速海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模型、分布式快速運(yùn)算模型，同步提升用電信息采集系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理、分析性能;企業(yè)決策類主要是在數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)下，拋棄以往經(jīng)驗(yàn)、知覺，構(gòu)建學(xué)習(xí)型運(yùn)檢平臺(tái)，助力電網(wǎng)運(yùn)檢決策。比如，在配網(wǎng)停電優(yōu)化模塊，可以通過大數(shù)據(jù)平臺(tái)進(jìn)行配電網(wǎng)運(yùn)行過程實(shí)時(shí)信息、設(shè)備檢修信息的搜索、分析，獲得最優(yōu)停電方案，提高計(jì)劃停電管理、臨時(shí)停電管理、停電范圍管理、停電用戶統(tǒng)計(jì)等決策水平，實(shí)現(xiàn)停電范圍最小、停電時(shí)間最短、停電損失最少的電網(wǎng)運(yùn)檢目標(biāo)。

3 應(yīng)用場(chǎng)景及效果

3.1 場(chǎng)景

以輸電線路為對(duì)象，開展在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、線路臺(tái)賬信息、日常巡視記錄、試驗(yàn)檢測(cè)數(shù)據(jù)、無人機(jī)巡檢、衛(wèi)星遙感等數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)與狀態(tài)評(píng)估作業(yè)。由于上述數(shù)據(jù)類型較多、管理難度較高，在數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)、處理方面存在較大困難，比如，圖像視頻海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、處理仍然無法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)實(shí)時(shí)處理，在線監(jiān)測(cè)的各種數(shù)據(jù)仍然存在誤報(bào)、拒報(bào)情況。針對(duì)上述情況，可利用大數(shù)據(jù)平臺(tái)，針對(duì)輸電監(jiān)測(cè)與狀態(tài)評(píng)估業(yè)務(wù)開展專業(yè)化挖掘，對(duì)桿塔基礎(chǔ)臺(tái)賬數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)、運(yùn)行數(shù)據(jù)、試驗(yàn)檢測(cè)數(shù)據(jù)、直升機(jī)及無人機(jī)巡檢數(shù)據(jù)、輸電線路歷史檢修數(shù)據(jù)進(jìn)行描述，不斷改進(jìn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、檢索、計(jì)算準(zhǔn)確性、安全性。同時(shí)利用大數(shù)據(jù)平臺(tái)流處理功能，對(duì)包括絕緣子在內(nèi)的不同類別設(shè)備運(yùn)行情況進(jìn)行實(shí)時(shí)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)先估測(cè)，結(jié)合氣象部門發(fā)布的大雪、暴風(fēng)雨等異常氣象環(huán)境預(yù)警信息，評(píng)價(jià)輸電線路運(yùn)行狀態(tài)安全性。進(jìn)而將評(píng)價(jià)信息同步寫入分布式存儲(chǔ)系統(tǒng)，待數(shù)據(jù)模型啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)運(yùn)行安全隱患的有效識(shí)別。

3.2 效果

通過大數(shù)據(jù)平臺(tái)在上述情境中的應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)與電力資源監(jiān)測(cè)與狀態(tài)評(píng)估相關(guān)的氣象數(shù)據(jù)、臺(tái)賬數(shù)據(jù)、檢修數(shù)據(jù)、試驗(yàn)數(shù)據(jù)、運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)、全面管理，促使數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、檢索、計(jì)算可靠率達(dá)到99.92%，滿足電網(wǎng)運(yùn)檢業(yè)務(wù)評(píng)估與監(jiān)測(cè)要求[3]。大數(shù)據(jù)平臺(tái)已經(jīng)在電力公司本部、十余個(gè)地市公司、百余個(gè)縣公司全面應(yīng)用。系統(tǒng)上線運(yùn)行一年多來，應(yīng)用狀況優(yōu)良，已成為電網(wǎng)運(yùn)檢工作日常通報(bào)、管控、考核的重要手段。同時(shí)通過實(shí)時(shí)發(fā)布不同類別設(shè)備的跳閘率、重過載率、可用系數(shù)、停運(yùn)率、電壓合格率，可以為電網(wǎng)運(yùn)維管理體系的全面升級(jí)提供借鑒。

總結(jié)：綜上所述，電網(wǎng)運(yùn)檢大數(shù)據(jù)平臺(tái)是基于變電站-配電線路-配電變壓器-用電方的拓?fù)浼軜?gòu)，可將分散運(yùn)行的故障指示器主站、EMS能源管理系統(tǒng)、用電信息采集系統(tǒng)、智能開關(guān)主站信息系統(tǒng)、氣象信息系統(tǒng)集成。進(jìn)而依據(jù)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)組織，構(gòu)建運(yùn)行檢修管理一體化的基礎(chǔ)實(shí)時(shí)大數(shù)據(jù)支撐平臺(tái)。通過運(yùn)用大數(shù)據(jù)支撐平臺(tái)特有的數(shù)據(jù)抽取、數(shù)據(jù)建模、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)清洗、數(shù)據(jù)展示、數(shù)據(jù)挖掘功能，可以實(shí)現(xiàn)三相不平衡管控、停運(yùn)/可靠性管控、故障跳閘管控、低電壓管控以及配網(wǎng)雷害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，落實(shí)主動(dòng)運(yùn)檢方針，為電網(wǎng)的智能化、透明化、全景化、實(shí)時(shí)化生產(chǎn)提供支持。

參考文獻(xiàn)：

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