基于綜合能源信息融合的大數(shù)據(jù)挖據(jù)分析與應(yīng)用

邱桂華，吳樹鴻，何　炎（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司佛山供電局，廣東　佛山　528000）

?

基于綜合能源信息融合的大數(shù)據(jù)挖據(jù)分析與應(yīng)用

邱桂華，吳樹鴻，何炎（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司佛山供電局，廣東佛山528000）

本文對(duì)新能源發(fā)電大數(shù)據(jù)中心平臺(tái)搭建架構(gòu)、大數(shù)據(jù)中心與門戶的集成和分析應(yīng)用的集成進(jìn)行了闡述。在此設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上和基于應(yīng)用層面需求，對(duì)大數(shù)據(jù)中心平臺(tái)的典型數(shù)據(jù)--預(yù)測(cè)和典型實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行了數(shù)據(jù)入庫(kù)、數(shù)據(jù)挖掘和數(shù)據(jù)分析，建立了新能源大數(shù)據(jù)挖掘分析的典型應(yīng)用案例。

綜合能源信息；大數(shù)據(jù)中心；數(shù)據(jù)入庫(kù)；數(shù)據(jù)挖掘；數(shù)據(jù)分析

1　引言

本文基于已建設(shè)的信息數(shù)據(jù)大數(shù)據(jù)中心平臺(tái)，建立大數(shù)據(jù)庫(kù)，在大數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)上針對(duì)關(guān)鍵實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)和預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)，基于實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)挖掘，為發(fā)電公司、制造廠商的運(yùn)營(yíng)維護(hù)、設(shè)備檢修提供多種大數(shù)據(jù)服務(wù)和便利，提高了電力系統(tǒng)發(fā)電運(yùn)維水平，提高發(fā)電設(shè)備質(zhì)量、產(chǎn)品性能，提升發(fā)電行業(yè)服務(wù)質(zhì)量，提高整體市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，為提高設(shè)備制造水平及鞏固和開拓新市場(chǎng)有著重要的意義。

2　平臺(tái)架構(gòu)

大數(shù)據(jù)中心技術(shù)架構(gòu)體現(xiàn)為后臺(tái)數(shù)據(jù)集成、存儲(chǔ)和展現(xiàn)技術(shù)架構(gòu)，分為數(shù)據(jù)獲取層、存儲(chǔ)組織層、數(shù)據(jù)分析層、展現(xiàn)層。其中涉及數(shù)據(jù)采集技術(shù)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)、數(shù)據(jù)分析技術(shù)、數(shù)據(jù)備份與數(shù)據(jù)安全等多種關(guān)鍵技術(shù)。結(jié)構(gòu)圖見圖1所示。

3　實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)挖掘

3.1實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)入庫(kù)

入庫(kù)的數(shù)據(jù)來(lái)源包括：①實(shí)際數(shù)據(jù)來(lái)源是由風(fēng)場(chǎng)或者光伏電站實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)定時(shí)回傳到云平臺(tái)ftp服務(wù)器；②數(shù)據(jù)來(lái)源由現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施人員收資來(lái)的數(shù)據(jù)。

其中實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)有，如新能源光伏電站同一斷面同一時(shí)刻的光伏組件、逆變器發(fā)電數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)進(jìn)行定時(shí)（如按分鐘存儲(chǔ)）存儲(chǔ)，存儲(chǔ)數(shù)據(jù)包括輻照度、環(huán)境溫度、組件溫度、風(fēng)速、風(fēng)向、I、U、P發(fā)電功率、發(fā)電效率、發(fā)電功率差值等。

3.2數(shù)據(jù)應(yīng)用挖掘

圖1　大數(shù)據(jù)中心技術(shù)架構(gòu)

利用光伏組串實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析挖掘，為光伏組串的運(yùn)營(yíng)維護(hù)提供實(shí)際指導(dǎo)，包括損壞告警、浮塵清掃預(yù)警等。

發(fā)電功率差值計(jì)算公式：

式中：P分析串：待分析串的輸出功率值；P參照串：參照串的發(fā)電輸出功率值。

參照串選擇：與待分析串為同廠家、同型號(hào)、同一屋頂、安裝位置稍遠(yuǎn)、投入發(fā)電運(yùn)行的光伏組串。在未遮擋情況下：條件相似；遮擋情況下：與自己相比。采用優(yōu)選串作為參照量，也可人工指定，手動(dòng)選。參照串選多個(gè)，如挑5串，拿出前3名，做平均值。這5串調(diào)選可人為指定，可配置。

分析判據(jù)：

式中：Pset1：為整定值，用戶可設(shè)置，默認(rèn)值為PN×10%數(shù)據(jù)時(shí)間窗為1d內(nèi)發(fā)電功率有輸出的時(shí)間段內(nèi)的點(diǎn)，如早8點(diǎn)～晚8點(diǎn)時(shí)間段。

發(fā)電離散報(bào)警判據(jù)：

式中：時(shí)間點(diǎn)數(shù)Nset1設(shè)置為3點(diǎn)，則離散點(diǎn)報(bào)警。發(fā)電異常報(bào)警判據(jù)：

式中：時(shí)間點(diǎn)數(shù)Nset1設(shè)置為60點(diǎn)/h×0.5h=30點(diǎn)，則發(fā)電異常報(bào)警。

運(yùn)維報(bào)警判據(jù)：

損壞判據(jù)：第一天出現(xiàn)發(fā)電異常，第二天再出現(xiàn)發(fā)電異常事件，且功率＜Pnet2=Pn×10%，判該串損壞。

遮擋判據(jù)：第一天出現(xiàn)未發(fā)電異常，第二天出現(xiàn)發(fā)電異常，第三天未異常，判該串遮擋。

浮塵報(bào)警分析判據(jù)：

式中：Pset4為整定值，用戶可整定，默認(rèn)值為PN×5～8%。浮塵報(bào)警。

表1　特征列表

通過分析判據(jù)及特征列表呈現(xiàn)規(guī)律，可實(shí)現(xiàn)對(duì)光伏組串的遮擋、浮塵、損壞等不同運(yùn)行工況進(jìn)行預(yù)警或告警，并通知運(yùn)行維護(hù)人員對(duì)相應(yīng)工況進(jìn)行處理。

4　預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)挖掘

4.1預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)入庫(kù)

（1）氣象源抓取數(shù)據(jù)（三種氣象源）：抓取數(shù)據(jù)源到本地服務(wù)器，進(jìn)行下載、轉(zhuǎn)換、預(yù)測(cè)、發(fā)送（文件上傳到60服務(wù)器）、生成當(dāng)日電廠所需的氣象文件和功率文件。

（2）標(biāo)準(zhǔn)文件入庫(kù)（Hbase）：定時(shí)將文件下載到本地服務(wù)器后，進(jìn)行文件解析，輸出，最后存入到Hbase庫(kù)中。

（3）抽取Hbase數(shù)據(jù)到oracle更新最新數(shù)據(jù)：設(shè)置調(diào)度當(dāng)日定時(shí)抽取出次日的氣象源數(shù)據(jù)（1d=96個(gè)節(jié)點(diǎn)，每15min一個(gè)節(jié)點(diǎn)。），把最新數(shù)據(jù)篩選抽取后錄入到Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)指定表中，可供智能預(yù)測(cè)平臺(tái)修模數(shù)據(jù)使用。

4.2智能算法應(yīng)用

4.2.1設(shè)計(jì)智能修正模型

（1）啟動(dòng)程序：寫入開始狀態(tài)，更新JAB_STATE；

（2）數(shù)據(jù)查詢：模型配置、實(shí)際功率、天氣預(yù)報(bào)、場(chǎng)站運(yùn)行，Data_Select；寫入數(shù)據(jù)狀態(tài)，更新JAB_STATE；

（3）綜合表匯總及分析：ZHB_Analysis寫入數(shù)據(jù)分析狀態(tài)，Update_Status更新狀態(tài)；

（4）樣本篩選：Samples_Select寫入樣本分析狀態(tài)，更新JAB_STATE。

4.2.2Java調(diào)用Matlab總體流程

預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)應(yīng)用展示用Java頁(yè)面來(lái)展示，智能算法用Matlab實(shí)現(xiàn)，在智能算法應(yīng)用時(shí)，Java須調(diào)用Matlab算法，Java調(diào)用Matlab總體流程見圖2所示。

4.2.3預(yù)測(cè)告警應(yīng)用

（1）采用智能預(yù)測(cè)自適應(yīng)的預(yù)測(cè)模型包進(jìn)行預(yù)測(cè)，解決了傳統(tǒng)模式無(wú)法滿足使用需求問題，采用web程序與預(yù)測(cè)程序分離方式，將預(yù)測(cè)程序打成一個(gè)可運(yùn)行的jar包，使用批處理腳本執(zhí)行。

圖2　調(diào)用流程圖

（2）短信告警：即短信發(fā)送告警短信通知觸發(fā)器，每隔1min定時(shí)執(zhí)行一次，持續(xù)時(shí)間為1d。

（3）郵件告警：郵件發(fā)送--丹麥：每天17：30執(zhí)行，每隔12h執(zhí)行一次，用來(lái)檢查當(dāng)日氣象源文件未上傳到外商 （丹麥）提供的ftp文件服務(wù)器，有異常后便發(fā)送異常確實(shí)的數(shù)據(jù)郵件。

5　結(jié)論

通過本文設(shè)計(jì)的新能源發(fā)電大數(shù)據(jù)中心平臺(tái)架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了新能源大數(shù)據(jù)信息平臺(tái)管理，提升了信息通信平臺(tái)的能力，對(duì)信息資源實(shí)現(xiàn)共享利用、動(dòng)態(tài)調(diào)度，并基于此大數(shù)據(jù)平臺(tái)，提供基于業(yè)務(wù)的大數(shù)據(jù)挖掘分析服務(wù)，提高設(shè)備利用率，降低設(shè)備的管理和運(yùn)營(yíng)成本，為確保新能源發(fā)電系統(tǒng)安全穩(wěn)定可靠運(yùn)行提供有效高質(zhì)服務(wù)。

［1］王 璨，馮勤超．基于價(jià)值評(píng)價(jià)的電力用戶分類研究［J］.價(jià)值工程，2009（5）：64～66．

［2］王 軼，達(dá)新宇．分布式并行數(shù)據(jù)挖掘計(jì)算框架及其算法研究［J］.微電子學(xué)與計(jì)算機(jī)，2006，23（9）：223～225．

［3］沐連順，崔立忠，安 寧．電力系統(tǒng)云計(jì)算中心的研究與實(shí)踐［J］.電網(wǎng)技術(shù)，2011，35（6）：171～175．

吳樹鴻（1977），男，廣東揭西人，工程師，工學(xué)學(xué)士，主要從事配電網(wǎng)運(yùn)行工作。

何 炎（1986），女，廣西玉林人，工程師，碩士，主要從事配電網(wǎng)運(yùn)行工作。

邱桂華（1987），男，江西贛州人，工程師，碩士，主要從事配電網(wǎng)運(yùn)行工作。

TP311.1

A

2095-2066（2016）11-0240-02

本論文由南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司“區(qū)域配電網(wǎng)綜合能源服務(wù)管控技術(shù)研究與應(yīng)用”項(xiàng)目（GDKJ00000042）資助。

2016-3-8