電力大數(shù)據(jù)可視化研究設(shè)計(jì)

孫夢(mèng)覺+徐敏++牛斌

摘 要本文在分析和研究電力大數(shù)據(jù)和可視化技術(shù)的基礎(chǔ)上，對(duì)基于DataV的電力大數(shù)據(jù)可視化設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了分析，并通過實(shí)際系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行了成果展示的描述。DataV大屏展示是實(shí)際大電網(wǎng)在虛擬世界的全信息仿真，可在任一時(shí)段，采集任一地區(qū)電力生產(chǎn)運(yùn)行的詳細(xì)資料；在電腦上清楚直觀地展現(xiàn)電網(wǎng)綜合統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)和設(shè)備監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)電網(wǎng)所有的雷害區(qū)、鳥害區(qū)、污閃區(qū)，并且可以直觀的展現(xiàn)電網(wǎng)預(yù)警情況，隨時(shí)取得電網(wǎng)運(yùn)行的最新數(shù)據(jù)。

【關(guān)鍵詞】DataV 電力大數(shù)據(jù) 可視化

電力大數(shù)據(jù)是大數(shù)據(jù)理念、技術(shù)和方法在電力行業(yè)的實(shí)踐，是大數(shù)據(jù)應(yīng)用的重點(diǎn)領(lǐng)域之一。相比于傳統(tǒng)圖表與數(shù)據(jù)儀表盤，如今的數(shù)據(jù)可視化致力于用更生動(dòng)、友好的形式，即時(shí)呈現(xiàn)隱藏在瞬息萬變且龐雜數(shù)據(jù)背后的業(yè)務(wù)洞察。DataV旨在讓更多的人看到數(shù)據(jù)可視化的魅力，幫助非專業(yè)的工程師通過圖形化的界面輕松搭建專業(yè)水準(zhǔn)的可視化應(yīng)用。提供豐富的可視化模板，滿足會(huì)議展覽、業(yè)務(wù)監(jiān)控、風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警、地理信息分析等多種業(yè)務(wù)的展示需求。

電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的特點(diǎn)是數(shù)據(jù)海量，每時(shí)每刻都有各種各樣的分析計(jì)算結(jié)果源源不斷地產(chǎn)生。隨著系統(tǒng)的廣泛互聯(lián)和電力市場(chǎng)化的推進(jìn)，數(shù)據(jù)量更是呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)?，F(xiàn)有能量管理系統(tǒng)在處理和顯示這些數(shù)據(jù)時(shí)顯得力不從心，如何借助可視化技術(shù)高效地組織和顯示海量數(shù)據(jù)成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。

1 輸變電數(shù)據(jù)可視化研究思路

根據(jù)輸變電數(shù)據(jù)可視化實(shí)際情況，電力大數(shù)據(jù)可視化組件的總體架構(gòu)如圖1（包含和其它外部系統(tǒng)的整合關(guān)系）。

電力大數(shù)據(jù)可視化組件研發(fā)完成后，其它電網(wǎng)系統(tǒng)只要將該組件加入到系統(tǒng)中并且做少量配置就可以無縫集成多數(shù)據(jù)源配置管理、數(shù)據(jù)分析流程化可視化等功能。需要對(duì)外提供一些接口，這些接口包括后端的接口，也包括前端的接口。各種類型的接口都有合理的分類，接口中心可以實(shí)現(xiàn)對(duì)接口的管理和查詢。會(huì)產(chǎn)生很多與外部系統(tǒng)或者是套件之間的交互操作，接口體系負(fù)責(zé)封裝這些交互所需的數(shù)據(jù)和服務(wù)。涉及到對(duì)電力大數(shù)據(jù)相關(guān)服務(wù)的調(diào)用，也涉及到對(duì)外提供標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)接口，這兩者之間的整合需要涉及到數(shù)據(jù)過濾、數(shù)據(jù)適配等功能和步驟。

對(duì)于一些基礎(chǔ)功能，組件會(huì)提供一些關(guān)鍵參數(shù)的配置。對(duì)于一些特殊功能，組件不僅會(huì)提供參數(shù)配置，還會(huì)提供可插拔的控制配置，讓用戶自由使用和加載組件體系里的一些特殊功能。

電力大數(shù)據(jù)可視化組件主要提供的是可視化相關(guān)的一些功能，至于數(shù)據(jù)計(jì)算、挖掘等大數(shù)據(jù)分析相關(guān)的一些功能，該組件需要調(diào)用相關(guān)的分布式服務(wù)才能完成。和底層大數(shù)據(jù)相關(guān)的分布式服務(wù)的交互等功能將會(huì)被封裝在該體系里。

2 DataV應(yīng)用場(chǎng)景分析

從使用dataV這個(gè)角度來講，需要涉及到三個(gè)方面的內(nèi)容：設(shè)計(jì)、部署、數(shù)據(jù)方面；下面對(duì)這三方面的一個(gè)簡(jiǎn)單概述。

設(shè)計(jì)方面，提供運(yùn)營(yíng)動(dòng)態(tài)直播、數(shù)據(jù)綜合展示、設(shè)備監(jiān)控預(yù)警等多種場(chǎng)景模板，稍加修改就能夠直接服務(wù)于可視化需求。通過拖拽即可實(shí)現(xiàn)靈活的可視化布局，在模板的基礎(chǔ)上任何人都能夠發(fā)揮創(chuàng)意，實(shí)現(xiàn)您自己的可視化應(yīng)用。

以WebGL技術(shù)作為支撐，能夠繪制海量數(shù)據(jù)下的地理軌跡、飛線、熱力、區(qū)塊、3D地圖/地球，支持多層疊加。

部署方面，第一，創(chuàng)建的可視化應(yīng)用能夠發(fā)布分享，通過URL參數(shù)控制數(shù)據(jù)變量，讓不同的用戶看到不同的數(shù)據(jù)頁面。第二，將配置好的應(yīng)用進(jìn)行本地化部署（需要安裝DataV Server），便于互聯(lián)網(wǎng)連接受限的場(chǎng)景使用。

數(shù)據(jù)方面，多數(shù)據(jù)源整合，支持阿里云分析數(shù)據(jù)庫、關(guān)系型數(shù)據(jù)庫、Restful API、CSV、靜態(tài)JSON等多種數(shù)據(jù)來源，且能夠動(dòng)態(tài)輪詢。能夠?qū)崿F(xiàn)多個(gè)數(shù)據(jù)源匯聚于一個(gè)可視化界面中。

DataV產(chǎn)品適合用于大屏展示，也就是使用該產(chǎn)品，指定一些展示樣式和配置一些數(shù)據(jù)源后，使用DataV的前端和后端的服務(wù)將數(shù)據(jù)以圖形的方式展現(xiàn)在大屏上。

3 電力大數(shù)據(jù)可視化分析

電力大數(shù)據(jù)可視化主要涉及到電網(wǎng)資產(chǎn)管理統(tǒng)計(jì)分析，電網(wǎng)實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，電網(wǎng)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控等幾方面的數(shù)據(jù)。

電網(wǎng)資產(chǎn)管理統(tǒng)計(jì)分析主要目的是將電網(wǎng)系統(tǒng)經(jīng)過分析、計(jì)算、統(tǒng)計(jì)之后得到的結(jié)果展示給用戶，其本身更專注于友好的數(shù)據(jù)展現(xiàn)方式和美觀的展現(xiàn)界面。

電網(wǎng)實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析是電網(wǎng)中實(shí)時(shí)產(chǎn)生的一些數(shù)據(jù)，通過大數(shù)據(jù)平臺(tái)獲取、存儲(chǔ)、處理之后，可以動(dòng)態(tài)的傳輸給DataV相關(guān)的組件，對(duì)這些實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)做一個(gè)統(tǒng)計(jì)和展示。電網(wǎng)實(shí)時(shí)運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)有很多種類，例如：電廠的實(shí)時(shí)發(fā)電量、輸電線路的實(shí)時(shí)輸電量、用電客戶的實(shí)時(shí)耗電情況等。

電網(wǎng)中的很多設(shè)備需要監(jiān)控故障情況，這些監(jiān)控設(shè)施產(chǎn)生的一些監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)需要經(jīng)過一定的處理和分析用來判斷設(shè)備是否有異常發(fā)生，類似的情況可以使用DataV對(duì)這些監(jiān)控時(shí)發(fā)現(xiàn)的異常數(shù)據(jù)做相關(guān)的統(tǒng)計(jì)和展現(xiàn)，從而達(dá)到對(duì)設(shè)備監(jiān)控的目的。

4 電力大數(shù)據(jù)DataV展示設(shè)計(jì)

由于篇幅限制，本文將主要從電網(wǎng)資產(chǎn)管理統(tǒng)計(jì)分析，電網(wǎng)實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，電網(wǎng)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控等幾個(gè)方面抽取設(shè)備裝備規(guī)模統(tǒng)計(jì)，缺陷分布，山火信息，電網(wǎng)潮流等幾個(gè)指標(biāo)展現(xiàn)。

4.1 設(shè)備裝備規(guī)模

根據(jù)電壓等級(jí)統(tǒng)計(jì)全網(wǎng)各種設(shè)備類別的設(shè)備數(shù)量及其分布情況，以折線圖和柱狀圖組合的雙坐標(biāo)展現(xiàn)電網(wǎng)設(shè)備裝備規(guī)模見圖2。

4.2 缺陷分布展示

以供電局為統(tǒng)計(jì)單位，展現(xiàn)電網(wǎng)輸變電缺陷的分布，便于分析缺陷及缺陷消除。以多維柱狀圖或者各供電局循環(huán)播放的形式展現(xiàn)缺陷統(tǒng)計(jì)情況，缺陷等級(jí)指標(biāo)維度統(tǒng)計(jì)缺陷分布情況見圖3。

4.3 山火信息展示

展示全省范圍內(nèi)實(shí)時(shí)山火情況以及全年山火區(qū)域見圖4。

4.4 電網(wǎng)潮流展示

在輸變電網(wǎng)的網(wǎng)架基礎(chǔ)上結(jié)合調(diào)度和計(jì)量數(shù)據(jù)，繪制電網(wǎng)動(dòng)態(tài)潮流圖。以某種速度和箭頭及其顏色來表示電流潮流的方向和負(fù)荷大小見圖5。

將電網(wǎng)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)綜合展示、電網(wǎng)實(shí)時(shí)運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)展示、設(shè)備監(jiān)控相關(guān)數(shù)據(jù)展示等展示指標(biāo)結(jié)合DataV的功能用大屏的方式全屏展現(xiàn)電力大數(shù)據(jù)，效果圖如圖6。

5 總結(jié)與展望

本文在分析和研究電力大數(shù)據(jù)和可視化技術(shù)的基礎(chǔ)上，對(duì)基于DataV的電力大數(shù)據(jù)可視化需求的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了分析，并通過實(shí)際系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行了成果展示的描述。本文分析電力大數(shù)據(jù)可視化需求的總體設(shè)計(jì)思路、原則以及軟硬件系統(tǒng)組成，介紹了電網(wǎng)可視化的必要性。該系統(tǒng)的工程實(shí)踐結(jié)果表明，其具有較好的應(yīng)用前景與深入研究?jī)r(jià)值，為進(jìn)一步發(fā)展智能電網(wǎng)提供了技術(shù)支持。

參考文獻(xiàn)

[1]McCormickBH DeFantiTA BrownMD etal.VisualizationinScientificComputingComputerGraphics，1987，21（06）.

[2]DeFantiT A Brown M D McCormick B H.Visualization：ExpandingScientificand Engineering Research Opportunities.IEEEComputer，1989 22（08）：12-25.

[3]韓幀祥，呂捷，邱家駒.（Hanzhenxiang L Jie CiuJia u）科學(xué)計(jì)算可視化及其在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用前景（VisualizationinScientific Computing and Its Application Aspectsin PowerSystem）電網(wǎng)技術(shù)（PowerSystem Technology），1996，20（07）：22-27.

作者單位

1.云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司信息中心 云南省昆明市 650217

2.昆明能訊科技有限責(zé)任公司 云南省昆明市 650217