大數(shù)據(jù)技術(shù)在配電網(wǎng)低電壓監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用研究

陸祖紅

摘? ?要：文章主要對(duì)配電網(wǎng)低電壓監(jiān)測(cè)進(jìn)行分析，在分析中指出大數(shù)據(jù)技術(shù)在配電網(wǎng)低壓監(jiān)測(cè)中的具體應(yīng)用和實(shí)踐。

關(guān)鍵詞：大數(shù)據(jù)技術(shù);配電網(wǎng);低電壓監(jiān)測(cè)

電壓合格率對(duì)配電網(wǎng)運(yùn)行具有重要意義，第27號(hào)《供電監(jiān)管辦法》（2010年國(guó)家電力監(jiān)管委員會(huì)）中對(duì)該值監(jiān)管提出了明確要求。作為一個(gè)綜合性、全方位的考核指標(biāo)，需要在配電網(wǎng)中建立起完善的供電電壓檢測(cè)管理體系以對(duì)該值進(jìn)行監(jiān)控。大數(shù)據(jù)的興起也為配電網(wǎng)低壓監(jiān)測(cè)提供了重要的技術(shù)支撐，利用大數(shù)據(jù)構(gòu)建配電網(wǎng)低壓監(jiān)測(cè)體系，能夠?qū)崿F(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)供電電壓的全方位檢測(cè)，對(duì)直觀(guān)、快捷發(fā)現(xiàn)電壓異常具有重要意義。同時(shí)，借助大數(shù)據(jù)分析技術(shù)深入分析信息化系統(tǒng)的相關(guān)數(shù)據(jù)，定位異常所在，為電壓的質(zhì)量改善、故障處理提供支持。

1? ? 電壓監(jiān)測(cè)現(xiàn)狀分析

在智能電網(wǎng)建設(shè)進(jìn)程穩(wěn)步推進(jìn)的背景下，電壓監(jiān)測(cè)需求提高，同時(shí)，電壓檢測(cè)數(shù)據(jù)量也迅速增加，面對(duì)當(dāng)前智能電網(wǎng)復(fù)雜多樣的特征，當(dāng)前的電壓監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)已經(jīng)不能滿(mǎn)足業(yè)務(wù)發(fā)展要求，具有一定局限性。

（1）我國(guó)電力網(wǎng)絡(luò)改革以及智能電網(wǎng)建設(shè)、建成進(jìn)程不斷推進(jìn)，電壓質(zhì)量監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)量不斷增加，這導(dǎo)致計(jì)算與監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)量也不斷增加，雖然系統(tǒng)在不斷完善，但仍不能完全滿(mǎn)足當(dāng)前實(shí)際需求。

（2）電壓質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)的性能和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、計(jì)算、分析功能的水平息息相關(guān)，電壓量的增加對(duì)軟件平臺(tái)架構(gòu)、擴(kuò)充提出了要求，但當(dāng)前的軟件平臺(tái)構(gòu)架并不能滿(mǎn)足實(shí)際需求，同時(shí)，硬件性能也有待提高。

（3）數(shù)據(jù)集成平臺(tái)已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足當(dāng)前智能電網(wǎng)背景下數(shù)據(jù)增長(zhǎng)的需求，就廣東省智能電網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀來(lái)看，這一問(wèn)題尤為突出。不能在傳統(tǒng)數(shù)據(jù)集成平臺(tái)中引入新技術(shù)以及智能算法等來(lái)實(shí)現(xiàn)電力質(zhì)量監(jiān)控和故障識(shí)別、定位處理等功能，在電能質(zhì)量治理方面存在的問(wèn)題亟待解決。

面對(duì)這些問(wèn)題和現(xiàn)狀，就必須要科學(xué)引入大數(shù)據(jù)技術(shù)來(lái)輔助電壓監(jiān)測(cè)發(fā)展，滿(mǎn)足電壓監(jiān)測(cè)分析的實(shí)際需求。

2? ? 大數(shù)據(jù)技術(shù)在電壓監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用展望

2.1? 基于大數(shù)據(jù)的電壓監(jiān)測(cè)影響因素分析

在配電網(wǎng)運(yùn)行中，電流、電阻、變壓器容量等因素均會(huì)影響電壓，另外，功率因素、短路電流，甚至電線(xiàn)長(zhǎng)度和設(shè)備類(lèi)型等也會(huì)直接影響電源電壓。根據(jù)實(shí)際情況，在計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)以及綜合調(diào)度系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，引入大數(shù)據(jù)技術(shù)實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)低電壓的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)功能。

（1）將配電網(wǎng)的電壓情況以可視化的形式在接線(xiàn)圖上展示出來(lái)，并且依托基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析匯總，最終形成電壓情況總圖并進(jìn)行可視化顯示。

（2）利用大數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)對(duì)不同區(qū)域分別進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，形成不同區(qū)域的電壓情況趨勢(shì)圖并進(jìn)行可視化展示。

（3）通過(guò)監(jiān)控功能篩選配電網(wǎng)中不合格的主變、配電臺(tái)區(qū)以及輸電線(xiàn)路等，對(duì)不合格的部分進(jìn)行匯總和可視化展示。同時(shí)，依托基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行深入分析，歸類(lèi)分析得出不合格原因。

（4）一般需要對(duì)重要的設(shè)備進(jìn)行特別關(guān)注，并設(shè)置自動(dòng)預(yù)警功能。設(shè)置相應(yīng)預(yù)警參數(shù)，系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的電壓值等參數(shù)能夠和預(yù)警參數(shù)閾值比對(duì)，當(dāng)出現(xiàn)問(wèn)題或者故障的時(shí)候，能進(jìn)行預(yù)警。

（5）低電壓監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和信息能夠在數(shù)據(jù)庫(kù)中進(jìn)行存儲(chǔ)，并以“圖+表”的形式展示給工作人員。

2.2? 基于大數(shù)據(jù)的停電監(jiān)測(cè)影響因素分析

結(jié)合配電網(wǎng)低電壓監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)得到相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)匯總信息，借助大數(shù)據(jù)技術(shù)對(duì)匯總數(shù)據(jù)進(jìn)行深入分析和挖掘，能夠得到用戶(hù)平均停電時(shí)間趨勢(shì)圖以及停電持續(xù)時(shí)間分布情況等，同時(shí)，還能夠結(jié)合實(shí)際情況得到用戶(hù)停電的原因，并利用大數(shù)據(jù)對(duì)主要責(zé)任原因進(jìn)行比對(duì)分析。利用大數(shù)據(jù)分析還能夠?qū)ε渚W(wǎng)自動(dòng)化覆蓋路、線(xiàn)路分段數(shù)、帶電作業(yè)次數(shù)等與可靠性相關(guān)的生產(chǎn)指標(biāo)進(jìn)行分析，通過(guò)指標(biāo)分析得出供電可靠性薄弱環(huán)節(jié)與其薄弱的原因，以此為基礎(chǔ)制定相應(yīng)的整改措施。

（1）利用大數(shù)據(jù)技術(shù)結(jié)合配電網(wǎng)系統(tǒng)對(duì)不同區(qū)域用戶(hù)停電情況進(jìn)行分析，得到相應(yīng)停電時(shí)間趨勢(shì)圖。

（2）統(tǒng)計(jì)不同區(qū)域用戶(hù)停電次數(shù)，根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)以及大數(shù)據(jù)技術(shù)得到不同區(qū)域停電次數(shù)趨勢(shì)圖。

（3）利用大數(shù)據(jù)技術(shù)統(tǒng)計(jì)分析停電的主要原因以及每個(gè)原因?qū)е峦ｋ姷恼急?，以“圖+表”形式展示出來(lái)，為提出應(yīng)對(duì)措施，提供借鑒資料。

（4）結(jié)合供電率、線(xiàn)路分段數(shù)、絕緣化率等對(duì)生產(chǎn)指標(biāo)進(jìn)行分析。

3? ? 電壓監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)平臺(tái)應(yīng)用實(shí)證及關(guān)鍵技術(shù)

3.1? 技術(shù)路線(xiàn)

配電網(wǎng)低電壓監(jiān)測(cè)采用如圖1所示的數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)平臺(tái)系統(tǒng)架構(gòu)，利用J2EE 3層體系結(jié)構(gòu)將低電壓監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)邏輯與業(yè)務(wù)邏輯分類(lèi)，進(jìn)一步提高系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)計(jì)算能力以及并行操作能力，使系統(tǒng)的整體性能有所提升。采用這一體系構(gòu)建的系統(tǒng)可擴(kuò)展性高、可維護(hù)性強(qiáng)、成本低、開(kāi)發(fā)難度低。

瀏覽器/應(yīng)用服務(wù)器/數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器（Browser/Application /Server，B/A/S）架構(gòu)引入構(gòu)建配電網(wǎng)低電壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。將J2EE應(yīng)用服務(wù)作為中間層的運(yùn)行平臺(tái)，并通過(guò)業(yè)務(wù)組件的形式將配電網(wǎng)低電壓監(jiān)測(cè)所需的各種業(yè)務(wù)組件部署到服務(wù)器上。應(yīng)用框架層處于中間層上部，主要為電力行業(yè)以及配電網(wǎng)低電壓監(jiān)測(cè)提供可以重復(fù)使用的通用基礎(chǔ)服務(wù)，為實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能提供科學(xué)、完善的軟硬件支撐[1]。

3.2? 關(guān)鍵技術(shù)分析

3.2.1? 系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

配電網(wǎng)低電壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在數(shù)據(jù)獲取過(guò)程中，一般對(duì)接多個(gè)系統(tǒng)，導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)平臺(tái)數(shù)據(jù)量極大。為更好應(yīng)對(duì)較大數(shù)據(jù)量問(wèn)題，引入并行計(jì)算基數(shù)以及分布式存儲(chǔ)技術(shù)以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)分析和存儲(chǔ)。為保證配電網(wǎng)低電壓數(shù)據(jù)的深入分析，還引入了大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)以及指標(biāo)預(yù)測(cè)技術(shù)等，這些技術(shù)的應(yīng)用滿(mǎn)足了智能電網(wǎng)建設(shè)的實(shí)際需求。

3.2.2? 分布式存儲(chǔ)技術(shù)

當(dāng)前電網(wǎng)建設(shè)存在分布范圍廣、相關(guān)設(shè)備繁多的特點(diǎn)，導(dǎo)致采集到的數(shù)據(jù)量極大，傳統(tǒng)集中式數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式應(yīng)用性交叉，限制數(shù)據(jù)處理速度，在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)可靠性和實(shí)時(shí)性方面欠佳[2]。并且這種傳統(tǒng)集中式數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的方式需要在各服務(wù)器之間進(jìn)行大量的數(shù)據(jù)交換，會(huì)浪費(fèi)大量的網(wǎng)絡(luò)資源。針對(duì)這種現(xiàn)狀，尋求一種適合智能電網(wǎng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的方法成為一大研究熱點(diǎn)，其中，分布式數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)很好地解決了這一問(wèn)題。

分布式存儲(chǔ)充分利用網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)存儲(chǔ)設(shè)備之間的存儲(chǔ)容量，進(jìn)行虛擬連接，形成大容量存儲(chǔ)池，使大容量的數(shù)據(jù)分散存儲(chǔ)在不同節(jié)點(diǎn)，同時(shí)，選用科學(xué)的存儲(chǔ)策略將存儲(chǔ)數(shù)據(jù)有機(jī)聯(lián)系在一起，形成存儲(chǔ)整體。應(yīng)用分布式存儲(chǔ)技術(shù)，能夠有效、安全地處理配電網(wǎng)低電壓監(jiān)測(cè)過(guò)程中產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)。

3.2.3? 并行計(jì)算技術(shù)

采用集群、分布式處理、任務(wù)調(diào)度等策略實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)采集管理。采取內(nèi)存計(jì)算技術(shù)，在內(nèi)存中駐留各類(lèi)服務(wù)和節(jié)點(diǎn)所需訪(fǎng)問(wèn)的參數(shù)數(shù)據(jù)，將大部分業(yè)務(wù)對(duì)歷史數(shù)據(jù)庫(kù)的訪(fǎng)問(wèn)轉(zhuǎn)為對(duì)內(nèi)存的訪(fǎng)問(wèn)，減少數(shù)據(jù)庫(kù)壓力、提高性能。采用多機(jī)集群以及多線(xiàn)程并行計(jì)算等實(shí)現(xiàn)高效的數(shù)據(jù)計(jì)算處理，從而保障了電壓監(jiān)測(cè)的實(shí)時(shí)性和高效性[3]。

3.2.4? 數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)

在配電網(wǎng)低壓監(jiān)測(cè)過(guò)程中，不應(yīng)該僅通過(guò)傳統(tǒng)聯(lián)機(jī)分析的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理，還應(yīng)該借助大數(shù)據(jù)技術(shù)進(jìn)行深入挖掘，分析各項(xiàng)指標(biāo)以及潛在規(guī)律，為配電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)與發(fā)展提供科學(xué)、有力的支撐。目前，大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)已經(jīng)開(kāi)始應(yīng)用于廣州的配電網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中，采用聚類(lèi)模型、遺傳算法模型等進(jìn)行分析，取得了較好的效果[4-5]。

3.2.5? 指標(biāo)預(yù)測(cè)技術(shù)

利用大數(shù)據(jù)技術(shù)結(jié)合基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，得到已有的趨勢(shì)圖能夠進(jìn)行預(yù)測(cè)和分析如配電網(wǎng)低電壓波動(dòng)趨勢(shì)、停電時(shí)間趨勢(shì)以及停電次數(shù)趨勢(shì)等。對(duì)相應(yīng)的指標(biāo)也能夠進(jìn)行預(yù)測(cè)，并且給出短期、中期、長(zhǎng)期預(yù)測(cè)，未雨綢繆，保證配電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行。

4? ? 結(jié)語(yǔ)

智能電網(wǎng)建設(shè)進(jìn)程加快、電壓負(fù)荷問(wèn)題突出，采取科學(xué)、有效的措施維護(hù)用電穩(wěn)定性成為人們關(guān)注的熱點(diǎn)。為提高配電網(wǎng)低電壓監(jiān)測(cè)質(zhì)量和水平，引入大數(shù)據(jù)技術(shù)具有重要意義。但在未來(lái)發(fā)展中，這一技術(shù)需要不斷發(fā)展與完善。

[參考文獻(xiàn)]

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