數(shù)據(jù)可視化生產(chǎn)運行新模式的研究

周鵬程

摘要：隨著相關(guān)技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步，目前有很多方法可以實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的處理，而且數(shù)據(jù)中的價值需要更可靠更先進(jìn)的技術(shù)來進(jìn)行充分的發(fā)掘，目前的可視化分析技術(shù)還有很多的發(fā)展空間，機遇與挑戰(zhàn)并存。由于傳統(tǒng)的可視化技術(shù)相對還比較落后，一次數(shù)據(jù)探索的開發(fā)比較繁瑣，或者由于展示的方式不太合適，不能為用戶提供最合適最直觀的展示，因此對于數(shù)據(jù)背后的價值不容易被發(fā)現(xiàn)，這樣往往會使相關(guān)人員在重要時機無法做出最及時的決定。針對大數(shù)據(jù)可視化的現(xiàn)實情況和存在的問題，需要尋求一種能夠快速實現(xiàn)數(shù)據(jù)探索的可視化方法，這對于數(shù)據(jù)價值的發(fā)現(xiàn)和利用具有重要的現(xiàn)實意義。

關(guān)鍵詞：電力數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)分析，數(shù)據(jù)可視化

1數(shù)據(jù)可視化基本流程

1.1電網(wǎng)數(shù)據(jù)采集過程

智能電網(wǎng)是一個完整的自動化系統(tǒng)，現(xiàn)有的電網(wǎng)系統(tǒng)中嵌入了大量傳感器，利用各種現(xiàn)代信息技術(shù)對電網(wǎng)規(guī)模、負(fù)荷水平、經(jīng)濟效益等進(jìn)行控制和監(jiān)控。從這些傳感器收集的數(shù)據(jù)非常龐大。然后將采集到的數(shù)據(jù)通過通信線路傳送給主站進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理如 A/D 轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)篩選等，最后將處理后的數(shù)據(jù)信息匯集到電網(wǎng)集中監(jiān)控中心。

1.2電網(wǎng)數(shù)據(jù)處理過程

為保證數(shù)據(jù)的完備性、準(zhǔn)確性、一致性和可用性，需要對數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理、計算統(tǒng)計等數(shù)據(jù)處理步驟。對于數(shù)據(jù)可視化而言，數(shù)據(jù)處理的關(guān)鍵是數(shù)據(jù)表示和轉(zhuǎn)換。對于電力大數(shù)據(jù)，如果使用 Hadoop 集群，它可以以并行方式處理大量數(shù)據(jù)集，這將大大縮短文件訪問時間。集成在 Hadoop、HDFS 分布式文件系統(tǒng)和并行處理架構(gòu) MapReduce 以及 HBase、Sqoop 和其他子項目可以很容易地處理各種電網(wǎng)數(shù)據(jù)。

1.3電網(wǎng)數(shù)據(jù)存儲過程

電力大數(shù)據(jù)經(jīng)過處理后一般都以文件的形式存儲在分布式文件系統(tǒng)HDFS中。它將許多在本地節(jié)點上的文件系統(tǒng)連接在一起使它們成為一個大文件系統(tǒng)。假設(shè)某一節(jié)點異常，它可以通過跨節(jié)點來實現(xiàn)復(fù)制數(shù)據(jù)的功能以此來保障系統(tǒng)的可靠性。Hadoop 集群中的數(shù)據(jù)被分成各個數(shù)據(jù)塊然后分布在整個集群中。通過這種方式，在較大數(shù)據(jù)集的較小子集上 Map 和 Reduce 函數(shù)都可以執(zhí)行，同時也提供了大數(shù)據(jù)處理中所需要的可擴展性的功能。Hadoop 的目標(biāo)是在非常大的集群中使用普遍的較易獲得的服務(wù)器，每個服務(wù)器都有一套廉價的內(nèi)部磁盤驅(qū)動器。

2數(shù)據(jù)可視化設(shè)計原則

2.1可靠性

對于電力大數(shù)據(jù)的分析一定要保證數(shù)據(jù)的真實性和可靠性，充分利用各種成熟可靠的技術(shù)、加強軟硬件的測試等，避免造成數(shù)據(jù)的丟失及其它數(shù)據(jù)篡改等異常情況發(fā)生。

2.2準(zhǔn)確性

對于數(shù)據(jù)的可視化首先需要理解要展示的數(shù)據(jù)，然后根據(jù)目的的要求來選擇合適的圖表展示方式，同時要確保數(shù)據(jù)展示的準(zhǔn)確性，無數(shù)據(jù)丟失、數(shù)據(jù)遮蓋等異常情況出現(xiàn)。

2.3直觀性

圖表的展示應(yīng)該要足夠直觀，可以讓用戶直觀的看到想要了解的信息，過于復(fù)雜的圖表反而會成為誤導(dǎo)因素，因此，易于理解、極具意義和更人性化的信息的圖表展示，用戶才越能快速找到圖表所要表達(dá)的信息。

3 電力行業(yè)中數(shù)據(jù)應(yīng)用中難點問題分析

3.1系統(tǒng)的運行控制水平

在電網(wǎng)運行過程中，廣泛地應(yīng)用了高容量、超高壓的特大電網(wǎng)。其主要是通過分區(qū)電網(wǎng)的支援、補充來達(dá)到穩(wěn)定運行的目的。而近些年來，部分電網(wǎng)企業(yè)為了追求經(jīng)濟效益，廣泛使用了大規(guī)模遠(yuǎn)距離輸送電方式，這此方式面對于日益復(fù)雜的環(huán)境，需要在系統(tǒng)成員的類型情況下，提高系統(tǒng)的運行控制的水平。

3.2系統(tǒng)的綜合性分析

隨著我國電網(wǎng)建設(shè)規(guī)模的不斷擴大，電力系統(tǒng)的動態(tài)行為變得越來越復(fù)雜。氣象和環(huán)境條件導(dǎo)致了電力地理信息系統(tǒng)集成發(fā)生了較大的變化。隨著電力市場的不斷深入，出現(xiàn)了大量經(jīng)濟類數(shù)據(jù)，加上電力市場的交易數(shù)據(jù)導(dǎo)致電網(wǎng)系統(tǒng)也變得日益復(fù)雜。

3.3數(shù)據(jù)量大

智能電子設(shè)備數(shù)據(jù)源的準(zhǔn)確性，有利于數(shù)據(jù)采集規(guī)模的提升。隨著我國電力網(wǎng)絡(luò)建設(shè)規(guī)模的不斷擴大，導(dǎo)致數(shù)據(jù)采集量不斷增加，尤其是在采集數(shù)量和頻率上，產(chǎn)生了巨大的數(shù)據(jù)量，故我們需要加強對設(shè)備的數(shù)據(jù)分析與監(jiān)控。

3.4對系統(tǒng)實時性和統(tǒng)一性較高

為了更好地滿足電網(wǎng)系統(tǒng)的實時性實現(xiàn)電網(wǎng)系統(tǒng)控制目標(biāo)，我們需要對高密度相位測量單元進(jìn)行采集，但在高速通信實時分析和遠(yuǎn)程決策時，將難以達(dá)到要求。因此，我們要結(jié)合時間刻度，將靜態(tài)信息、動態(tài)信息相結(jié)合，以確保系統(tǒng)調(diào)度時能夠確?？臻g尺度上的協(xié)調(diào)性。從尺度角度上考慮，應(yīng)將電力傳輸網(wǎng)和分配網(wǎng)相互組合，從經(jīng)濟角度上考慮，應(yīng)確保系統(tǒng)經(jīng)濟的統(tǒng)一性。

3.5智能化調(diào)度的要求的提高

對電網(wǎng)實時監(jiān)控是確保電網(wǎng)安全運行的基礎(chǔ)條件。這主要體現(xiàn)在以下兩點：一是工作人員在電網(wǎng)系統(tǒng)數(shù)據(jù)監(jiān)控時，需要較長的時間，如果對網(wǎng)絡(luò)中的變化進(jìn)行復(fù)測，就會增加系統(tǒng)調(diào)度的難度，且會增加工作人員的工作量，這樣將會削弱整體理解系統(tǒng)操作;二是在對抽象數(shù)據(jù)的電網(wǎng)運行的模式分析時，缺乏深入的分析，不能清晰表達(dá)相互之間的關(guān)系，導(dǎo)致難以呈現(xiàn)出集中的數(shù)據(jù)。這將不利到未來電網(wǎng)改變的分析，難以確保未來電力安全運行安全，故對智能調(diào)度要求不斷提升。

4 可視化技術(shù)在電力行業(yè)中的應(yīng)用

在國外，可視化技術(shù)在電力行業(yè)中的應(yīng)用較多，尤其是美國PJM 互聯(lián)電網(wǎng)（PJM Interconnection）推出了先進(jìn)的網(wǎng)格化管理系統(tǒng)，其控制中心主要是利用西門子共享平臺，采用 Spectrum Power 進(jìn)行管理。此管理系統(tǒng)獨立運行能力較高，可以通過站點可通過設(shè)置相應(yīng)的管理控制中心來實現(xiàn)虛擬網(wǎng)絡(luò)的控制。同時，系統(tǒng)具有上網(wǎng)功能，用戶可以通過界面框架來提高認(rèn)知能力和情景識別，各個站點都具備數(shù)據(jù)可視化功能，能夠?qū)嵤┫嚓P(guān)網(wǎng)站的訪問。PJM 作為北美一家重要的電力公司，具有兩個主要控制中心，即使是控制中心發(fā)生或者分站點發(fā)生故障，都能夠確保電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。在國內(nèi)，電網(wǎng)運行公司通過電網(wǎng)運行管理系統(tǒng)以及工程進(jìn)度、物資、成本等統(tǒng)計表，實現(xiàn)了關(guān)鍵數(shù)據(jù)的提取，并將它作為數(shù)據(jù)基礎(chǔ)進(jìn)行每周數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析，確保工程管理信息得到快速反映，且可以實時對系統(tǒng)進(jìn)行管控，且能夠做出合理的戰(zhàn)略決策，提升管理效果。同時，我們可以利用實時數(shù)進(jìn)行多維度的線路負(fù)荷故障數(shù)據(jù)信息分析，以便采取相應(yīng)的升級改造措施。另外，還可以通過數(shù)據(jù)印證和最新數(shù)據(jù)的實時記錄，迅速了解和掌握工程進(jìn)度，提高管理效率，為電力用戶提供可靠、安全、優(yōu)質(zhì)的電力服務(wù)。

結(jié)束語

綜上所述，在電力系統(tǒng)可視化技術(shù)應(yīng)用過程中，我們可以實現(xiàn)電力系統(tǒng)元件的可視化管理目標(biāo)。近年來隨著我國計算機技術(shù)的不斷發(fā)展，電力工作人員能夠通過新的方法來幫助調(diào)度員迅速評估電力系統(tǒng)狀態(tài)，確保電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行。同時，隨著電網(wǎng)建設(shè)規(guī)模不斷擴大，電網(wǎng)調(diào)度作為確保電網(wǎng)穩(wěn)定運行的前提條件，在智能電網(wǎng)發(fā)展的過程中，通過引入可視化技術(shù)，實現(xiàn)了電網(wǎng)運營數(shù)據(jù)的智能化管理，滿足智能調(diào)度系統(tǒng)下電力企業(yè)的發(fā)展要求。

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（作者單位：國網(wǎng)山西省電力公司陽泉供電公司）