基于數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的運營監(jiān)控系統(tǒng)

于海平

（國電南瑞科技股份有限公司，南京 211106）

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基于數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的運營監(jiān)控系統(tǒng)

于海平

（國電南瑞科技股份有限公司，南京 211106）

為提升配網(wǎng)運營管控穿透力，實現(xiàn)配網(wǎng)信息“全網(wǎng)、全程、實時”管理，全面深化專業(yè)間的縱向貫通和橫向融合，推進營配調(diào)貫通數(shù)據(jù)采錄和治理，構(gòu)建以可靠性為導向的配網(wǎng)建設(shè)模式和以客戶服務(wù)為導向的配網(wǎng)管理模式，提升配網(wǎng)協(xié)同效率和優(yōu)質(zhì)服務(wù)水平。本文提出了一種基于數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的運營監(jiān)控系統(tǒng)，采用大數(shù)據(jù)分析方法，實現(xiàn)配網(wǎng)精益化管理，通過縱向穿透和分層分級管理，將原來點多面廣、錯綜復雜的配電網(wǎng)透明化，可視化。

數(shù)據(jù)挖掘；運營監(jiān)控；可視化

配網(wǎng)作為電網(wǎng)的末端環(huán)節(jié)，直接面向廣大電力客戶，配網(wǎng)管理水平的高低，直接影響供電能力與供電質(zhì)量，關(guān)系電網(wǎng)企業(yè)的運營水平和社會形象。深化配網(wǎng)管理，既是公司自身持續(xù)、健康發(fā)展的需要，更是經(jīng)濟社會發(fā)展的需求。因此，有必要建立一個支撐配電網(wǎng)精益化管理的監(jiān)控平臺，實現(xiàn)配電網(wǎng)設(shè)備管控、可靠性效益分析、配網(wǎng)運行風險評估與預防管控等應用功能，為精益化配電大數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)應用提供有效支撐，提高配電網(wǎng)協(xié)同運行效率、危機應對能力和公共服務(wù)水平，全面提升配電網(wǎng)精益化管理水平。

1 數(shù)據(jù)挖掘在電力系統(tǒng)中的應用

數(shù)據(jù)挖掘［1］是一項研究技術(shù)，這項技術(shù)能夠從數(shù)據(jù)庫中自動的、智能的提取出有利用價值的信息和知識，是發(fā)現(xiàn)知識過程中的特殊地重要步驟，同時也是個綜合學科，涉及數(shù)據(jù)庫與人工智能等。數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)從實際問題產(chǎn)生的，所以說它從一開始就是面向應用的。隨著電力系統(tǒng)引入各類計算機設(shè)備，電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)就呈爆炸性的增長，地理信息系統(tǒng)與管理信息系統(tǒng)在電力系統(tǒng)中飛速發(fā)展。電力系統(tǒng)正在跨入數(shù)字化時代，如何形象地、實時地描述與展現(xiàn)電力系統(tǒng)的特性、技術(shù)性能、經(jīng)濟管理、人員狀況等方面的信息是非常重要的，也是急需解決的問題。國內(nèi)外眾多科研人員對電力系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進行了分析、加工，對數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應用進行了研究，從中獲得許多有用有益的知識，己經(jīng)取得了一定得成果。

2 運營監(jiān)控系統(tǒng)概述

配網(wǎng)運行監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)具備高度的信息化、自動化、互動化水平的城市配電網(wǎng)的發(fā)展目標，以提升配網(wǎng)運行管控水平為主線，以大數(shù)據(jù)分析等先進的信息化手段為載體，整合配電網(wǎng)各相關(guān)專業(yè)數(shù)據(jù)，基于計劃、故障、搶修、保電等系統(tǒng)功能進行完善提升，實現(xiàn)對配網(wǎng)設(shè)備運行、配網(wǎng)停電、檢修及搶修等各類電網(wǎng)數(shù)據(jù)資源的深度挖掘和高效應用。

通過對實時運行數(shù)據(jù)和統(tǒng)計分析指標進行監(jiān)控，形成基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和運行數(shù)據(jù)的分層查詢、統(tǒng)計、告警，從管理上實現(xiàn)了配網(wǎng)指標到底層數(shù)據(jù)的逐級穿透，為精確定位影響統(tǒng)計指標的底層數(shù)據(jù)提供技術(shù)支撐；從設(shè)備層次上實現(xiàn)了“線路-配變-客戶”的透明化監(jiān)視，掌握配電設(shè)備電壓、電流及用戶電壓等運行情況，實現(xiàn)對配網(wǎng)的全景化、透明化和實時化在線管理；

通過對實時及歷史數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析，挖掘配電網(wǎng)運行薄弱環(huán)節(jié)，掌握低電壓、重過載、重復停電等配網(wǎng)設(shè)備隱患點，為配電網(wǎng)運行提供關(guān)注重點，并對歷史指標數(shù)據(jù)進行對比，展現(xiàn)配電網(wǎng)管理效益，為配網(wǎng)精益化管理提供輔助支持。

系統(tǒng)以信息交互總線為紐帶，橫向集成、整合、分析電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)、電網(wǎng)生產(chǎn)管理系統(tǒng)、營銷管理系統(tǒng)、配電自動化系統(tǒng)等業(yè)務(wù)系統(tǒng)電網(wǎng)運營信息、業(yè)務(wù)流程；縱向完成配網(wǎng)數(shù)據(jù)的集成抽取，采用數(shù)據(jù)治理和大數(shù)據(jù)技術(shù)，實現(xiàn)各業(yè)務(wù)的縱向深化。在此基礎(chǔ)上通過采用聚類分析、關(guān)聯(lián)分析、特異群組分析等大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)實現(xiàn)系統(tǒng)綜合展示、配網(wǎng)規(guī)劃輔助管理、運維管理、客戶管理、運營管理等配電網(wǎng)全過程管理建設(shè)，全面提升配網(wǎng)運維管控能力。

3 系統(tǒng)架構(gòu)

圖1　系統(tǒng)架構(gòu)圖

系統(tǒng)實現(xiàn)過程是一個基礎(chǔ)數(shù)據(jù)從各業(yè)務(wù)系統(tǒng)到運營監(jiān)控系統(tǒng)的流動過程，該過程是一個從下到上的過程，即各相關(guān)業(yè)務(wù)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)通過信息集成層進入基礎(chǔ)平臺層，在基礎(chǔ)平臺層中經(jīng)過一系列的數(shù)據(jù)存儲、計算、分析等數(shù)據(jù)挖掘操作，將分析處理后的結(jié)果在應用層展示，應用層包括大屏、PC端等終端顯示。根據(jù)數(shù)據(jù)的處理過程，運營監(jiān)控系統(tǒng)在邏輯層面從下到上分為：信息集成層、基礎(chǔ)平臺層、應用層三部分。支撐系統(tǒng)的三個邏輯分層之間存在著依賴關(guān)系，其中，應用層負責對應用服務(wù)層處理完畢的數(shù)據(jù)進行綜合展示，二者之間通過Web服務(wù)、消息、數(shù)據(jù)集成等方式進行交互；基礎(chǔ)平臺層將位于信息集成層的各個業(yè)務(wù)支撐系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)按照業(yè)務(wù)主題進行分析匯總，計算各類指標，形成流程實例，為應用層提供分析結(jié)果；信息集成層管理各個應用的數(shù)據(jù)，為基礎(chǔ)平臺層提供業(yè)務(wù)明細數(shù)據(jù)，如圖1所示。系統(tǒng)的整體設(shè)計方案要能夠滿足以下三個關(guān)鍵的功能模塊：基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集合并、數(shù)據(jù)挖掘過程、終端數(shù)據(jù)展現(xiàn)。

3.1信息集成層

該層將 PMS、DMS、SG186、EMS、95598、用電信息采集系統(tǒng)、生產(chǎn)搶修指揮平臺等系統(tǒng)通過信息交換總線抽取各種數(shù)據(jù)，經(jīng)過轉(zhuǎn)換、整理、分析，形成統(tǒng)一的數(shù)據(jù)信息共享層。然后根據(jù)應用層業(yè)務(wù)需求，對數(shù)據(jù)信息進行進一步的集成和建模，渲染，最終為基礎(chǔ)平臺層和應用層奠定基礎(chǔ)。

3.2基礎(chǔ)平臺層

該層整合各個業(yè)務(wù)應用系統(tǒng)數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)集成、應用集成和界面集成等方式，為運營監(jiān)測業(yè)務(wù)提供數(shù)據(jù)支撐。信息集成層的數(shù)據(jù)需要用ETL工具經(jīng)過邏輯處理并加載到基礎(chǔ)平臺層數(shù)據(jù)倉庫中。數(shù)據(jù)倉庫中的數(shù)據(jù)是按照主題要求而進行設(shè)計和組織的，即通過對業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)的重新處理和再組合，形成統(tǒng)一結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)形式，再按照不同的主題分別存儲。因此，主題的確定過程即是數(shù)據(jù)倉庫的建立過程。其中，每個主題對應數(shù)據(jù)挖掘系統(tǒng)中的一個分析領(lǐng)域，關(guān)聯(lián)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫中的若干業(yè)務(wù)分析對象，主題域的確界定了分析的邊界及其需準備的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)群。因此，分析主題的確定，是構(gòu)建數(shù)據(jù)倉庫的首要任務(wù)。

在數(shù)據(jù)挖掘系統(tǒng)的實際設(shè)計過程中，首先確定的是分析主題，然后對其所包括的內(nèi)容進行細化，得出各個子主題。主題細化的過程，即是數(shù)據(jù)倉庫邏輯模型的構(gòu)建過程。主題域的確定是由業(yè)務(wù)人員、數(shù)據(jù)倉庫設(shè)計人員和最終用戶共同確定的，對本文的數(shù)據(jù)挖掘系統(tǒng)而言，就是運檢人員，系統(tǒng)設(shè)計人員和公司領(lǐng)導及項目經(jīng)理等決策管理人員。系統(tǒng)的分析主題是“運營監(jiān)控需求分析”，子主題包括實時監(jiān)視、配電自動化指標、規(guī)劃建設(shè)、運檢分析、客戶管理等。各類子主題還有相應最小主題（例如終端在線明細、遙控操作明細、遙信明細、開關(guān)變位明細等），每個最小主題均與一個記錄實際業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的事實表相對應，事實表是數(shù)據(jù)倉庫的基本組成部分，是數(shù)據(jù)倉庫的實際操作對象。各個事實表之間通過維表相連，從而創(chuàng)建了多維數(shù)據(jù)集，各個事實表多維立方體的子立方中。事實表一般包含2類“數(shù)值”：原始業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)和統(tǒng)計所得的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，統(tǒng)計所得的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)經(jīng)過了初步的數(shù)據(jù)處理，具備較大的使用價值，如圖2所示。

圖2　數(shù)據(jù)挖掘流程圖3.3 展示應用層

該層將基礎(chǔ)平臺層中的數(shù)據(jù)集通過各種表達方式在終端展示，應用平臺采用B/S模式，提供可視化平臺的圖形及應用服務(wù)，B/S結(jié)構(gòu)采用基于多層體系框架，以瀏覽器方式提供三維應用系統(tǒng)的瀏覽，綜合查詢，綜合統(tǒng)計，二、三維聯(lián)動等功能滿足系統(tǒng)更廣范圍應用需求。

4 結(jié)論

基于數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的運營監(jiān)控平臺以信息交互總線為紐帶，橫向集成、整合、分析電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)、電網(wǎng)生產(chǎn)管理系統(tǒng)、營銷管理系統(tǒng)、配電自動化系統(tǒng)等業(yè)務(wù)系統(tǒng)電網(wǎng)運營信息、業(yè)務(wù)流程，縱向完成配網(wǎng)運營數(shù)據(jù)的集成抽取，在此基礎(chǔ)上通過信息集成層、基礎(chǔ)平臺層、應用層實現(xiàn)系統(tǒng)各功能模塊，全面提升配網(wǎng)運維管控能力。

深圳先進院等在黑磷光伏器件研究中取得新進展

團隊利用黑磷量子點的近紅外強吸收和高光電轉(zhuǎn)換能力，將黑磷量子點沉積于多孔導電聚苯胺薄膜表面，制備出可紅外光響應的光陰極，與光陽極形成互補的光吸收，將器件的光吸收范圍擴展至可見-紅外波段，從而組裝成可雙面進光的準固態(tài)染料敏化太陽能電池。

電池性能測試結(jié)果表明，沉積黑磷量子點后光陰極實現(xiàn)了對低能紅外光子的充分利用，并有效增加了器件的光生載流子濃度，從而將太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率提高了20％。

該研究成果表明黑磷量子點在太陽能電池、光伏器件等領(lǐng)域的巨大應用潛力。

近日，中國科學院深圳先進技術(shù)研究院研究員喻學鋒與中南大學冶金與環(huán)境學院副教授楊英以及物理與電子學院副教授肖思等合作，在黑磷光伏器件應用領(lǐng)域取得進展。相關(guān)論文在線發(fā)表于《先進材料》。

黑磷，作為一種具有二維層狀結(jié)構(gòu)的直接帶隙半導體材料，展現(xiàn)出優(yōu)異的光學和電學性能，被廣泛視為新的“超級材料”，在半導體工業(yè)、光電器件、光學探測、生物醫(yī)藥等多個領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的潛在應用價值。

研究團隊創(chuàng)新性地將大小僅為幾個納米的黑磷量子點應用于構(gòu)筑染料敏化太陽能電池的光陰極。染料敏化太陽能電池具有成本低廉、工藝簡單且環(huán)境友好等優(yōu)點，而實現(xiàn)太陽能電池高轉(zhuǎn)化效率的首要途徑就是盡可能提高

于海平（1985-），男，江蘇鹽城人，碩士，研究方向為運營監(jiān)控可視化、電網(wǎng)數(shù)據(jù)信息化集成。太陽光的利用率。

［1］朱玉全，楊鶴標，孫蕾. 數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)［M］. 南京：東南大學出版社，2006.