基于大數(shù)據(jù)分析的配電網(wǎng)停電數(shù)據(jù)管理平臺

李 蓉，張 亮，馮國禮

（國網(wǎng)寧夏電力公司信息通信公司，寧夏 銀川 750001）

電力信息及通信技術

基于大數(shù)據(jù)分析的配電網(wǎng)停電數(shù)據(jù)管理平臺

李 蓉，張 亮，馮國禮

（國網(wǎng)寧夏電力公司信息通信公司，寧夏 銀川 750001）

針對當前配電網(wǎng)停電數(shù)據(jù)管理存在的問題，結合配電網(wǎng)停電數(shù)據(jù)管理需求，提出一種基于大數(shù)據(jù)分析技術的配電網(wǎng)停電數(shù)據(jù)管理平臺的實現(xiàn)方法。應用結果表明：基于大數(shù)據(jù)分析的配電網(wǎng)停電數(shù)據(jù)管理平臺實現(xiàn)了對停電故障的預警、告警和原因分析，可對監(jiān)測范圍內停電信息進行全局檢索和綜合展現(xiàn)，為停電故障的治理提供有力的數(shù)據(jù)支撐。

大數(shù)據(jù)；配電網(wǎng)；數(shù)據(jù)管理

隨著國民經(jīng)濟增長和生活水平的提升，對電力供應的需求日益增加以及基礎架構薄弱，導致在實際生產(chǎn)運行過程中停電事件頻發(fā)，不僅對用戶的生產(chǎn)和生活造成直接影響，也給供電企業(yè)帶來經(jīng)濟損失。

目前，配電網(wǎng)停電相關數(shù)據(jù)來源于用電信息采集系統(tǒng)等諸多業(yè)務系統(tǒng)，集中存儲于公共數(shù)據(jù)資源池，其中包含大量的結構化數(shù)據(jù)、非結構化數(shù)據(jù)、海量歷史準實時數(shù)據(jù)和地理信息數(shù)據(jù)。各業(yè)務系統(tǒng)數(shù)據(jù)未進行整合，不同業(yè)務數(shù)據(jù)之間卻缺少關聯(lián)關系［1-2］。對于這些停電數(shù)據(jù)的管理，缺少自動化手段，工作效率低，不利于業(yè)務分析和數(shù)據(jù)價值挖掘工作的進一步開展，需開發(fā)一套海量停電數(shù)據(jù)的管理平臺，解決數(shù)據(jù)管理問題。

隨著電力企業(yè)公共數(shù)據(jù)資源池和大數(shù)據(jù)平臺的建設及相關技術的應用，在數(shù)據(jù)存儲、監(jiān)視和展現(xiàn)方面都有一定的基礎，因此，可以在公共數(shù)據(jù)資源池和大數(shù)據(jù)平臺的數(shù)據(jù)基礎上，借助大數(shù)據(jù)技術對配網(wǎng)停電數(shù)據(jù)統(tǒng)一進行監(jiān)測、分析與展現(xiàn)，以提高配網(wǎng)停電數(shù)據(jù)的管理水平［3-5］。

1 配電網(wǎng)停電數(shù)據(jù)管理現(xiàn)狀及需求

1.1配電網(wǎng)停電數(shù)據(jù)管理現(xiàn)狀和不足

目前涉及電力企業(yè)公用變壓器臺區(qū)的停電數(shù)據(jù)來自用電信息采集系統(tǒng)、營銷業(yè)務系統(tǒng)、GIS系統(tǒng)等多個業(yè)務系統(tǒng)，數(shù)據(jù)來源較廣，且缺乏對配電網(wǎng)停電數(shù)據(jù)的自動化管理手段，主要存在以下3個方面問題：

（1）數(shù)據(jù)監(jiān)測單一。各業(yè)務系統(tǒng)數(shù)據(jù)之間未建立關聯(lián)關系，數(shù)據(jù)監(jiān)測及展現(xiàn)規(guī)則單一。

（2）數(shù)據(jù)接入效率低。開展停電數(shù)據(jù)分析時，需由業(yè)務人員對各系統(tǒng)數(shù)據(jù)分別進行提取并人工建立關聯(lián)，工作量較大，效率低下且容易遺留關鍵數(shù)據(jù)。

（3）數(shù)據(jù)展現(xiàn)不直觀。停電數(shù)據(jù)獲取、統(tǒng)計和全局檢索缺少可視化和圖形化的展現(xiàn)方式［6］。

1.2配電網(wǎng)停電數(shù)據(jù)管理平臺功能需求

針對以上問題，需要開發(fā)一套停電業(yè)務海量數(shù)據(jù)的管理平臺，進一步豐富停電數(shù)據(jù)監(jiān)測的規(guī)則、對各類數(shù)據(jù)建立關聯(lián)分析，并實現(xiàn)對配電網(wǎng)停電數(shù)據(jù)的檢索和展現(xiàn)。

基于電力企業(yè)大數(shù)據(jù)平臺建設的總體技術路線，以配網(wǎng)停電業(yè)務作為切入點，針對目前配電網(wǎng)停電數(shù)據(jù)管理存在的問題，提出以下3個方面的功能需求：

（1）豐富的數(shù)據(jù)監(jiān)測。根據(jù)配電網(wǎng)頻繁停電業(yè)務需求，按照省公司和地市公司兩個維度，通過日監(jiān)測模塊與月分析模塊，對配電網(wǎng)頻繁停電進行監(jiān)測展示，并通過大數(shù)據(jù)平臺及技術，實現(xiàn)配電網(wǎng)停電海量數(shù)據(jù)的跨業(yè)務、跨部門關聯(lián)分析，實現(xiàn)關系數(shù)據(jù)價值的深度挖掘。

（2）優(yōu)化的數(shù)據(jù)接入。基于大數(shù)據(jù)平臺優(yōu)化數(shù)據(jù)處理模式，實現(xiàn)用電信息采集、生產(chǎn)管理和營銷等業(yè)務系統(tǒng)數(shù)據(jù)的高效接入，確實有效提升數(shù)據(jù)模型運算效率。

（3）全面的數(shù)據(jù)展現(xiàn)?；诖髷?shù)據(jù)平臺綜合展示功能，提供多維度、多功能、高效率的綜合查詢功能，有效支持對停電數(shù)據(jù)的全局檢索、各類信息關聯(lián)分析等，提升配電網(wǎng)停電監(jiān)測模型實用化水平。

2 配電網(wǎng)停電數(shù)據(jù)管理平臺設計

以公司配電網(wǎng)調度自動化系統(tǒng)、配電自動化系統(tǒng)、GIS系統(tǒng)、用電信息采集系統(tǒng)、生產(chǎn)管理系統(tǒng)、營銷管理系統(tǒng)等現(xiàn)有成熟的配電網(wǎng)運行和搶修管理平臺為基礎，將其數(shù)據(jù)統(tǒng)一接入公共數(shù)據(jù)資源池，進行結構化數(shù)據(jù)的管理，并針對配電網(wǎng)停電事件進行多維度、全角度分析，利用大數(shù)據(jù)思維方法，充分利用數(shù)據(jù)中心的優(yōu)勢，通過實時分析、關聯(lián)分析、明細穿透分析等手段［7］，將停電相關數(shù)據(jù)進行整合分析，為制定停電檢修計劃等提供有效依據(jù)，輔助配電網(wǎng)改造和檢修決策，提升用電可靠性和用戶服務質量。

2.1總體架構設計

基于大數(shù)據(jù)平臺的配電網(wǎng)停電數(shù)據(jù)深度監(jiān)測與綜合展示平臺總體架構設計如圖1所示。

來源于各個業(yè)務應用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)中心進行交換，形成基于大數(shù)據(jù)平臺的配網(wǎng)停電數(shù)據(jù)深度監(jiān)測與綜合展示平臺的基礎數(shù)據(jù)信息，通過業(yè)務分析模型庫和業(yè)務分析監(jiān)測指標庫的相關方法［8-9］進行數(shù)據(jù)的高級應用，形成對停電業(yè)務的深度數(shù)據(jù)挖掘，為配電網(wǎng)運行、決策提供可靠依據(jù)。

圖1總體功能

2.2 技術路線

以大數(shù)據(jù)平臺相關技術組件作為基礎支撐，大數(shù)據(jù)平臺技術組件以集成成熟開源產(chǎn)品為主，并對現(xiàn)有可重用的SG-ERP組件進行提升改造。平臺核心分布式存儲與計算組件采用Hadoop技術體系中分布式存儲（HDFS、HBase、Hive等）［10］、分布式計算框架(MapReduce)［11］及Spark［12］等開源產(chǎn)品或技術，同時利用統(tǒng)一目錄、統(tǒng)一權限及數(shù)據(jù)管理服務平臺實現(xiàn)完善的安全控制和數(shù)據(jù)管理功能。如圖2所示。

圖2技術架構

2.2.1 模型構建

選取相關性最高的設備停運損失等影響因素，利用粒子群算法構建配電網(wǎng)停電分析模型，給出最優(yōu)方案。

2.2.2 大數(shù)據(jù)源

模型的大數(shù)據(jù)源來自于大數(shù)據(jù)平臺，通過大數(shù)據(jù)平臺采集來自生產(chǎn)管理系統(tǒng)、營銷系統(tǒng)、調度系統(tǒng)、GIS系統(tǒng)等配電網(wǎng)運行管理平臺的停電、故障、保修等業(yè)務數(shù)據(jù)，利用實時計算工具spark進行篩選和加工，實現(xiàn)模型計算的基礎數(shù)據(jù)，也即上述模型的X。

2.2.3 數(shù)據(jù)流轉

數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)流轉根據(jù)數(shù)據(jù)應用需求，主要可分為數(shù)據(jù)共享、分析挖掘、縱向級聯(lián)3類場景的流轉路線，3類場景根據(jù)數(shù)據(jù)使用特點及轉換要求，在業(yè)務系統(tǒng)、數(shù)據(jù)中心內容與分析應用之間進行流轉。

2.3業(yè)務架構設計

主要包含日監(jiān)測與月分析2大模塊，對配電網(wǎng)頻繁停電進行監(jiān)測展示。日監(jiān)測模塊主要通過統(tǒng)計每臺當天發(fā)生停電的配電變壓器30天內一共停電的次數(shù)，監(jiān)測發(fā)生2次及以上停電的配電變壓器情況；月分析模塊主要通過統(tǒng)計本月所有停電配電變壓器信息，計算單臺配電變壓器停電次數(shù)，監(jiān)測月度內發(fā)生2次及以上停電的配電變壓器情況［13-15］。

3 應用效果

通過模型構建，大數(shù)據(jù)源采集和計算，優(yōu)化了數(shù)據(jù)接入及計算效率，豐富了數(shù)據(jù)監(jiān)測規(guī)則并進一步完善了綜合展現(xiàn)功能，取得實效如下：

3.1實現(xiàn)了停電數(shù)據(jù)的跨業(yè)務關聯(lián)分析與深度挖掘

對接入的用電信息采集系統(tǒng)、營銷業(yè)務系統(tǒng)、GIS系統(tǒng)等數(shù)據(jù)進行清洗和重構，并根據(jù)配電網(wǎng)停電業(yè)務管理，進一步豐富數(shù)據(jù)監(jiān)測規(guī)則，按照省公司和地市公司兩個維度，通過日監(jiān)測模塊與月分析模塊，從總體情況、饋線關聯(lián)分析、停電原因分析、投訴關聯(lián)分析等維度對配電網(wǎng)停電進行監(jiān)測展示，實時在線監(jiān)測全省停電情況，及時發(fā)現(xiàn)異動問題。

3.2優(yōu)化了數(shù)據(jù)接入及計算效率

在原有數(shù)據(jù)監(jiān)測的基礎上，運用粒子群算法以計劃停電方案的經(jīng)濟性、可靠性以及工作量均衡性聯(lián)合最優(yōu)為目標函數(shù)，并結合停電管理的實際需求，構建配電網(wǎng)停電優(yōu)化模型，運用大數(shù)據(jù)計算框架進行實時計算，基于大數(shù)據(jù)平臺優(yōu)化了用電信息采集系統(tǒng)、生產(chǎn)管理系統(tǒng)和營銷系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接入效率，并提升了數(shù)模構建運算效率［16-20］。

3.3完善了綜合展現(xiàn)功能

利用大數(shù)據(jù)平臺強大的展現(xiàn)框架和豐富的可視化組件實現(xiàn)了以下功能展現(xiàn)：

（1）總量監(jiān)測?；谕ｋ娛录旧磉M行監(jiān)測，綜合展現(xiàn)監(jiān)測范圍內停電的整體狀況。監(jiān)測過程對預設告警指標依據(jù)閥值進行預警、告警。

（2）數(shù)據(jù)檢索。實現(xiàn)了有關停電情況綜合分析查詢，并反映出停電與設備自身故障，計劃停電不合理，用戶低電壓，線路過流、過載以及自然災害等因素的關聯(lián)關系［21］。

（3）關聯(lián)因素分析。以停電因素為主題，對某一類停電原因所造成的停電問題進行綜合展示，為同類問題的治理提供有力的數(shù)據(jù)支撐。

4 結論

（1）配電網(wǎng)停電數(shù)據(jù)管理平臺基于大數(shù)據(jù)技術，對接入的海量停電數(shù)據(jù)進行清洗和重構，并建立豐富的數(shù)據(jù)關聯(lián)規(guī)則，通過對停電數(shù)據(jù)的多維度深入分析，及時發(fā)現(xiàn)異動問題，實現(xiàn)了對海量停電數(shù)據(jù)的有效管理。

（2）配電網(wǎng)停電數(shù)據(jù)管理平臺通過運用科學化的算法和函數(shù)，構建出配電網(wǎng)停電數(shù)據(jù)分析模型，運用大數(shù)據(jù)計算框架進行實時計算，提高了業(yè)務系統(tǒng)數(shù)據(jù)的接入和運算效率。

（3）配電網(wǎng)停電數(shù)據(jù)管理平臺在配電網(wǎng)停電相關功能及界面展現(xiàn)方面，為數(shù)據(jù)管理和應用人員提供了具備檢索和圖形化匯總統(tǒng)計的數(shù)據(jù)全景視圖，數(shù)據(jù)管理更加直觀、易用。

（4）基于大數(shù)據(jù)分析的配電網(wǎng)停電數(shù)據(jù)管理平臺的應用，在提高海量數(shù)據(jù)管理水平，提高工作效率的同時，為同類問題治理提供了數(shù)據(jù)支撐，并且對企業(yè)生產(chǎn)活動提供輔助決策等方面起到了積極的促進作用。

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Power failure datamanagement platform of distribution network based on big data analysis

LIRong,ZHANG Liang,FENG Guoli
(Information&Communication FilialeofStateGrid Ningxia Power Co.,Yinchuan Ningxia 750001,China)

Aiming at the problems of power failure datamanagement for distribution network,combiningwith themanagement demands for power failure data of distribution network,puts forward the implementingmethod aboutpower failure datamanagementplatform ofdistribution network based on big data analysis technology.The application result shows that this platform can realize the advance alarm and alarm,and reason analysis for power failure,retrieve and display the power failure information within themonitoring region,provide powerful data support for the treatmentofpower failure.

big data;distribution network;datamanagement

TP277

A

1672-3643（2017）02-0062-04

10.3969/j.issn.1672-3643.2017.02.012

2016-12-09

李蓉（1985），女，工程師，從事電力信息技術工作。

有效訪問地址：http：//dx.doi.org/10.3969/j.issn.1672-3643.2017.02.012