大數(shù)據(jù)技術(shù)在電力行業(yè)中的應(yīng)用研究

● 國(guó)網(wǎng)北京密云供電公司 王同旭

隨著大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)通信等信息技術(shù)開(kāi)始應(yīng)用于電力行業(yè)，電網(wǎng)開(kāi)始向智能化、信息化的方向穩(wěn)步發(fā)展。對(duì)于電力企業(yè)而言，電力數(shù)據(jù)涉及到電力生產(chǎn)和管理的全過(guò)程中。因此對(duì)大數(shù)據(jù)技術(shù)在電力行業(yè)中的應(yīng)用進(jìn)行研究分析，對(duì)于提高電力系統(tǒng)運(yùn)行、管理水平，提升電力行業(yè)服務(wù)社會(huì)的能力具有重要意義。

大數(shù)據(jù)技術(shù)主要由數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)展示幾部分組成。大數(shù)據(jù)技術(shù)最重要的特性是4V特性，即數(shù)據(jù)多樣性、數(shù)據(jù)大量性、數(shù)據(jù)處理高速性以及數(shù)據(jù)價(jià)值性。由于電力行業(yè)的特殊性，電力大數(shù)據(jù)在4V特性之外，還有著數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。

1 大數(shù)據(jù)技術(shù)與電力行業(yè)間的關(guān)系

1.1 大數(shù)據(jù)技術(shù)與電力系統(tǒng)的聯(lián)系

大數(shù)據(jù)技術(shù)是一種能夠?qū)⒋罅康男畔①Y源進(jìn)行收集整理和分析的信息處理模式。電力行業(yè)是國(guó)家重要的能源產(chǎn)業(yè)，其運(yùn)營(yíng)過(guò)程涉及到發(fā)電、輸電、配變電、用電以及售電和調(diào)度等眾多環(huán)節(jié)。在電力生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，會(huì)產(chǎn)生運(yùn)行工況、設(shè)備參數(shù)、運(yùn)行狀態(tài)、發(fā)電量等數(shù)據(jù)。在電力輸送及配變電環(huán)節(jié)中，會(huì)產(chǎn)生線路設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，電量監(jiān)測(cè)等數(shù)據(jù)。在電力運(yùn)行管理中，會(huì)產(chǎn)生電力客戶(hù)的用電信息、電價(jià)交易信息、設(shè)備資產(chǎn)情況等數(shù)據(jù)。這些環(huán)節(jié)中所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)統(tǒng)稱(chēng)為電力數(shù)據(jù)。

在電力行業(yè)發(fā)展方面，大數(shù)據(jù)技術(shù)一方面可以通過(guò)對(duì)電力數(shù)據(jù)進(jìn)行整理、分析，使電力系統(tǒng)在內(nèi)呈現(xiàn)出更深層次，更為本質(zhì)的特質(zhì)，在外使電力行業(yè)的發(fā)展和規(guī)劃更加科學(xué)合理。另一方面，大數(shù)據(jù)技術(shù)可以對(duì)電網(wǎng)加以保護(hù)，使電力系統(tǒng)更加安全穩(wěn)定，同時(shí)獲得綠色、持續(xù)的發(fā)展。

1.2 大數(shù)據(jù)技術(shù)對(duì)電力行業(yè)發(fā)展的意義

大數(shù)據(jù)技術(shù)對(duì)電力行業(yè)的發(fā)展的影響是巨大的，按照電力行業(yè)的特點(diǎn)可以劃分為3部分：發(fā)電領(lǐng)域、輸電領(lǐng)域和用電領(lǐng)域。

發(fā)電方面。發(fā)電側(cè)是電能發(fā)生損耗較大的地方，電力大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用可以使電力調(diào)度較為準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)用電負(fù)荷，從而合理地安排用電計(jì)劃，在滿(mǎn)足客戶(hù)用電需求的同時(shí)，優(yōu)化電網(wǎng)運(yùn)行方式，做到“需要多少，就發(fā)多少”，減小電能的損耗。

輸電方面。電能在傳輸?shù)倪^(guò)程中同樣會(huì)有一定比例的電能損耗，通過(guò)電力大數(shù)據(jù)技術(shù)可以實(shí)時(shí)的對(duì)線路上設(shè)備的電能損耗進(jìn)行分析，查找原因，從而降低線損。

用電方面。電力行業(yè)在向用戶(hù)銷(xiāo)售電能時(shí)，可以獲得大量用戶(hù)使用電能的數(shù)據(jù)，通過(guò)對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可以響應(yīng)國(guó)家節(jié)能減排的號(hào)召，制定合理的電力營(yíng)銷(xiāo)策略，倡導(dǎo)節(jié)約型社會(huì)。

2 大數(shù)據(jù)技術(shù)在電力行業(yè)中的應(yīng)用

國(guó)家電網(wǎng)公司在“十二五”期間根據(jù)公司發(fā)展戰(zhàn)略，劃分出了大規(guī)劃、大建設(shè)、大運(yùn)行、大檢修和大營(yíng)銷(xiāo)5個(gè)體系。大數(shù)據(jù)技術(shù)在這5個(gè)體系中都有著重要的應(yīng)用。

2.1 在大規(guī)劃中的應(yīng)用

用電量的不斷增長(zhǎng)對(duì)電力行業(yè)在電力數(shù)據(jù)控制和規(guī)劃設(shè)計(jì)方面提出了越來(lái)越高的要求。其中用電預(yù)測(cè)和負(fù)荷預(yù)測(cè)對(duì)于電力規(guī)劃起著至關(guān)重要的作用。在用電預(yù)測(cè)時(shí)，大數(shù)據(jù)技術(shù)通過(guò)對(duì)某一地區(qū)的歷史用電數(shù)據(jù)、人口區(qū)域面積和經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平進(jìn)行數(shù)據(jù)整合與分析來(lái)建立可靠的用電模型進(jìn)行預(yù)測(cè)。在負(fù)荷預(yù)測(cè)時(shí)，結(jié)合地區(qū)天氣歷史據(jù)、負(fù)荷密度、總負(fù)荷值等數(shù)據(jù)，建立科學(xué)有效的預(yù)測(cè)模型，選取有效的算法，對(duì)負(fù)荷進(jìn)行預(yù)測(cè)，降低重載和過(guò)載情況的發(fā)生。

2.2 在大建設(shè)中的應(yīng)用

在電力大建設(shè)中，大數(shù)據(jù)技術(shù)發(fā)揮著重要的指導(dǎo)作用。電力行業(yè)的快速發(fā)展使每年都有相當(dāng)多數(shù)量的建設(shè)、管理項(xiàng)目在進(jìn)行。在項(xiàng)目建設(shè)過(guò)程中由于數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和分析能力有限，大量現(xiàn)場(chǎng)建設(shè)的資料信息無(wú)法被有效的保存，使得后續(xù)的管理人員很難對(duì)項(xiàng)目有較為深入的了解和掌控。大數(shù)據(jù)的應(yīng)用可以擴(kuò)大建設(shè)現(xiàn)場(chǎng)的文檔、圖像、音頻等非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)能力和收集范圍，并加強(qiáng)對(duì)這些數(shù)據(jù)的分析處理能力，提高項(xiàng)目建設(shè)、管理的全面性和準(zhǔn)確性。以風(fēng)力發(fā)電建設(shè)項(xiàng)目為例，大數(shù)據(jù)技術(shù)可以將地區(qū)的天氣數(shù)據(jù)與風(fēng)力電機(jī)的數(shù)據(jù)進(jìn)行集成和共享，通過(guò)建立大數(shù)據(jù)模型對(duì)風(fēng)力數(shù)據(jù)和電網(wǎng)規(guī)劃發(fā)展的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，來(lái)為基建位置的選擇提供依據(jù)，最大限度地減少成本，提高效益，并對(duì)未來(lái)類(lèi)似的建設(shè)提供參考。

2.3 在大運(yùn)行中的應(yīng)用

大數(shù)據(jù)技術(shù)在電力大運(yùn)行中的主要應(yīng)用是通過(guò)對(duì)電網(wǎng)設(shè)備狀態(tài)的管理來(lái)服務(wù)于調(diào)度運(yùn)行。電網(wǎng)設(shè)備狀態(tài)管理按照應(yīng)用可以分為設(shè)備“三遙”信息、設(shè)備數(shù)據(jù)質(zhì)量以及斷面預(yù)測(cè)三部分。

在設(shè)備“三遙”信息中，遙信、遙測(cè)和遙控等電網(wǎng)設(shè)備信息不停的被采集和存儲(chǔ)，形成歷史事項(xiàng)數(shù)據(jù)庫(kù)，方便調(diào)控人員對(duì)在任意時(shí)刻進(jìn)行查詢(xún)和監(jiān)測(cè)。在設(shè)備數(shù)據(jù)質(zhì)量和斷面預(yù)測(cè)方面，大數(shù)據(jù)技術(shù)通過(guò)收集設(shè)備發(fā)生斷面時(shí)刻的狀態(tài)和設(shè)備信息的歷史狀態(tài)數(shù)據(jù)，對(duì)調(diào)度操作進(jìn)行總結(jié)并進(jìn)行模擬演算，以便在發(fā)生設(shè)備斷面前，能提前預(yù)知并做出處置方案。

2.4 在大檢修中的應(yīng)用

在電力大檢修應(yīng)用方面，大數(shù)據(jù)技術(shù)在設(shè)備狀態(tài)評(píng)價(jià)、故障診斷和檢修策略改進(jìn)等方面有著重要的應(yīng)用。大數(shù)據(jù)技術(shù)可以對(duì)設(shè)備的基礎(chǔ)信息、歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)、檢修的頻率和發(fā)生問(wèn)題情況進(jìn)行收集和數(shù)據(jù)挖掘，得到設(shè)備正常運(yùn)行和發(fā)生故障時(shí)的參數(shù)變化情況，通過(guò)比較判斷當(dāng)前運(yùn)行設(shè)備是否存在故障，為檢修提供決策支持。

2.5 在大營(yíng)銷(xiāo)中的應(yīng)用

大營(yíng)銷(xiāo)體系建設(shè)的重點(diǎn)是提高營(yíng)銷(xiāo)業(yè)績(jī)和客戶(hù)服務(wù)水平，確保業(yè)務(wù)高效地開(kāi)展。大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用對(duì)于提高服務(wù)和營(yíng)銷(xiāo)水平、降低線損、預(yù)防竊電行為等方面有著重要的應(yīng)用。在服務(wù)和營(yíng)銷(xiāo)方面，大數(shù)據(jù)技術(shù)通過(guò)對(duì)客戶(hù)用電數(shù)據(jù)的分析可以得到其用電行為規(guī)律，進(jìn)而可以做到以客戶(hù)為中心，推出不同的營(yíng)銷(xiāo)方案，提高客戶(hù)選擇度。在經(jīng)營(yíng)管理方面，結(jié)合一體化線損系統(tǒng)和電量采集系統(tǒng)的大量數(shù)據(jù)建立計(jì)算和預(yù)測(cè)模型，提高線損和竊電行為的分析能力，降低線路損耗并減少竊電行為的發(fā)生。

3 大數(shù)據(jù)技術(shù)給電力行業(yè)帶來(lái)的挑戰(zhàn)

3.1 數(shù)據(jù)質(zhì)量方面的挑戰(zhàn)

大數(shù)據(jù)技術(shù)的先決條件是海量信息數(shù)據(jù)的收集?，F(xiàn)階段電力系統(tǒng)中的自動(dòng)化設(shè)備尚未在整個(gè)電網(wǎng)范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)布置，一些老舊廠站及線路上的電氣設(shè)備仍不具備自動(dòng)化功能，電力數(shù)據(jù)無(wú)法做到及時(shí)、全面的采集，數(shù)據(jù)分析的準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)性無(wú)法得到保證，電力大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用會(huì)受到一定的影響。

3.2 數(shù)據(jù)集成與共享方面的挑戰(zhàn)

大數(shù)據(jù)技術(shù)的關(guān)鍵在于對(duì)海量信息數(shù)據(jù)的整合分析?，F(xiàn)階段電網(wǎng)中使用的智能系統(tǒng)較多，這些工作主站采用的數(shù)據(jù)模型和數(shù)據(jù)口徑不同，存儲(chǔ)位置也不同。采集上來(lái)的電力數(shù)據(jù)很難做到集成與共享，整合與分析無(wú)法做到有效性，電力大數(shù)據(jù)的核心價(jià)值就會(huì)失去意義。

3.3 數(shù)據(jù)分析處理方面的挑戰(zhàn)

現(xiàn)階段的電力行業(yè)數(shù)據(jù)量龐大，但是分析和處理能力還很薄弱，大都還僅限于數(shù)據(jù)的錄入和查詢(xún)等較為低級(jí)的級(jí)別，無(wú)法對(duì)數(shù)據(jù)的價(jià)值進(jìn)行深入的挖掘，如果能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行深入的分析，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)的特征規(guī)律，專(zhuān)業(yè)人員就可以預(yù)測(cè)可能發(fā)生的變化趨勢(shì)，進(jìn)而拓展企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力。

3.4 安全防御方面的挑戰(zhàn)

大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用在提高電力系統(tǒng)的規(guī)劃、運(yùn)行和管理水平的同時(shí)，也存在一些信息安全的問(wèn)題。電力數(shù)據(jù)含有海量的電力企業(yè)數(shù)據(jù)和客戶(hù)隱私數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)量大、價(jià)值度高、敏感度強(qiáng)，很容易成為網(wǎng)絡(luò)黑客的攻擊目標(biāo)。同時(shí)數(shù)據(jù)在傳輸、處理、存儲(chǔ)和應(yīng)用過(guò)程中也存在著傳輸中斷、被惡意竊聽(tīng)、存儲(chǔ)故障等風(fēng)險(xiǎn)。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在智能電網(wǎng)的背景下，電力行業(yè)與大數(shù)據(jù)技術(shù)在生產(chǎn)和管理的全過(guò)程中都存在著緊密的聯(lián)系。雖然大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用在電力行業(yè)中還存在一些挑戰(zhàn)，但加大對(duì)電力行業(yè)中大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用研究，對(duì)電力數(shù)據(jù)的進(jìn)行管理和處理分析、電力系統(tǒng)的規(guī)劃、建設(shè)、運(yùn)行、檢修和營(yíng)銷(xiāo)服務(wù)能力都有著至關(guān)重要的推進(jìn)作用。