數(shù)據(jù)挖掘的電力物聯(lián)網(wǎng)多源業(yè)務(wù)體系研究

郭江濤 鄒岳琳 賈俊強(qiáng) 馬倩 王平

【摘要】? ? 要想保證電網(wǎng)系統(tǒng)的安全運(yùn)行，則需要將電力大數(shù)據(jù)作為關(guān)鍵的代表，并且在電力物聯(lián)網(wǎng)中引入科學(xué)化的信息技術(shù)，真正解決信息收集、存儲(chǔ)等多方面的問題，挖掘海量的電力數(shù)據(jù)與信息，獲得價(jià)值較高的內(nèi)容。此外，還需要做好運(yùn)行調(diào)度管理的工作，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自動(dòng)化運(yùn)行，挖掘與共享數(shù)據(jù)。本文從大數(shù)據(jù)與電力物聯(lián)網(wǎng)之間的關(guān)系入手，分析了電力業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)需求。并以此為基礎(chǔ)，提出了電網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃、電網(wǎng)優(yōu)化運(yùn)行、電網(wǎng)資產(chǎn)管理等方面的策略，旨在為相關(guān)人士提供參考。

【關(guān)鍵詞】? ? 電力物聯(lián)網(wǎng)? ? 數(shù)據(jù)挖掘? ? 電網(wǎng)運(yùn)行? ? 業(yè)務(wù)體系

引言：

現(xiàn)階段，能源清潔逐漸向著低碳不斷發(fā)展與改革，使得交直流輸電的規(guī)模也不斷擴(kuò)大，電網(wǎng)運(yùn)行環(huán)境也愈發(fā)復(fù)雜。另外，電能消費(fèi)用戶的需求也呈現(xiàn)出了多樣化的特點(diǎn)，用戶的行為也會(huì)在一定程度上影響市場(chǎng)的電力價(jià)格，電力市場(chǎng)中電能交易方式、周期等變化顯著。電網(wǎng)經(jīng)過了長(zhǎng)時(shí)間的發(fā)展，建設(shè)了完善、自動(dòng)化的管理系統(tǒng)，而電網(wǎng)運(yùn)行模式、服務(wù)等業(yè)務(wù)領(lǐng)域中也有了一定的規(guī)模，給電力物聯(lián)網(wǎng)的運(yùn)行打下了良好的基礎(chǔ)，有助于構(gòu)建多源業(yè)務(wù)體系。由于隨著智能電網(wǎng)的持續(xù)發(fā)展，采集終端的數(shù)量增加，采集頻度不斷增強(qiáng)，給電網(wǎng)運(yùn)行管理帶來了一定的挑戰(zhàn)。5G技術(shù)日漸成熟，而如何與大數(shù)據(jù)平臺(tái)相融合，整合電力大數(shù)據(jù)是最需要思考的問題。通過開展動(dòng)態(tài)化監(jiān)控電網(wǎng)運(yùn)行狀況、能源使用情況、描繪用戶側(cè)畫像等，構(gòu)建全新的商業(yè)運(yùn)營(yíng)發(fā)展體系。在對(duì)電力物聯(lián)網(wǎng)價(jià)值進(jìn)行充分挖掘的同時(shí)，制定并且出臺(tái)相關(guān)的政策，并且提供高質(zhì)量的公共服務(wù)，為電力企業(yè)的管理活動(dòng)參考的數(shù)據(jù)。

一、大數(shù)據(jù)與電力物聯(lián)網(wǎng)之間的關(guān)系

在電力物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域中，合理化的利用大數(shù)據(jù)技術(shù)，可以進(jìn)一步整合電力系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施、通信基礎(chǔ)設(shè)施，對(duì)資源進(jìn)行合理的分配，并且為電力系統(tǒng)運(yùn)行服務(wù)，以此提升電力運(yùn)行的信息化水平，優(yōu)化電力系統(tǒng)建，提升基礎(chǔ)設(shè)施利用率。建設(shè)電力物聯(lián)網(wǎng)，最關(guān)鍵的內(nèi)容就是利用系統(tǒng)進(jìn)行智能化的判斷，并做好系統(tǒng)調(diào)節(jié)工作，使得多種能源可以統(tǒng)一入網(wǎng)，進(jìn)行智能化管理，監(jiān)督與控制電網(wǎng)客戶，還能采集關(guān)鍵的信息[1]。借助大數(shù)據(jù)技術(shù)，實(shí)時(shí)采集用電的信息數(shù)據(jù)，做好深度挖掘的工作，以此使得用戶可以獲得價(jià)值較高的信息。采用合理調(diào)度的形式，以經(jīng)濟(jì)性、安全性叫高的輸變配電方式為終端用戶輸送電能，有利于合理配置電能，終端用戶也可以享受優(yōu)質(zhì)的電能。從本質(zhì)上進(jìn)行分析，電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)主要就是為了替代能源、保證兼容利用，所以需要在建設(shè)開放性系統(tǒng)的同時(shí)，整合電力數(shù)據(jù)，提出完善的電力運(yùn)行管理體系。

二、電力業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)需求

對(duì)于電力業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)來說，其涉及到的范圍較廣，包括電力系統(tǒng)中用電、配電、發(fā)電的整個(gè)過程。而電力行業(yè)的數(shù)據(jù)來源，主要就是來自電能使用情況、電力生產(chǎn)情況，可以劃分為以下幾個(gè)不同的類型：①電力設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)、電網(wǎng)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)等。②企業(yè)的營(yíng)銷數(shù)據(jù)，主要值得就是客戶用電量、電力價(jià)格等。③企業(yè)的管理數(shù)據(jù)，主要就是由運(yùn)行數(shù)據(jù)、設(shè)備數(shù)據(jù)、客戶數(shù)據(jù)、管理數(shù)據(jù)等幾個(gè)方面構(gòu)成的。一般來說，電力行業(yè)都需要獲得大量的客戶數(shù)據(jù)，才能開展后續(xù)的分析工作，然后才是運(yùn)行數(shù)據(jù)、設(shè)備數(shù)據(jù)等。究其根本，主要就是因?yàn)楣芾頂?shù)據(jù)、設(shè)備數(shù)據(jù)等都與電網(wǎng)運(yùn)行有著直接的關(guān)系，但是對(duì)于外部企業(yè)來說，無法發(fā)揮出較大的參考作用，所以相比需求量要少一些。而用戶數(shù)據(jù)中包含的信息眾多，如電能消耗情況、使用電能行為等，與電力企業(yè)開展節(jié)能服務(wù)、能源托管服務(wù)等增值類的服務(wù)有著直接的關(guān)系，所以相比信息需求量要大一些[2]。對(duì)于電力數(shù)據(jù)的運(yùn)用范圍來說，主要就是商業(yè)增值服務(wù)、用戶服務(wù)、社會(huì)公共服務(wù)等。在電力用戶服務(wù)層面上，要想獲得更多的電力數(shù)據(jù)，則需要從職能運(yùn)行、充電、業(yè)擴(kuò)報(bào)裝、節(jié)能改造等方面入手，增強(qiáng)與用電用戶的互動(dòng)，還需要進(jìn)行行為分析。其中社會(huì)公共服務(wù)價(jià)值，主體現(xiàn)在開展城市規(guī)劃工作、調(diào)整產(chǎn)生發(fā)展規(guī)劃、出臺(tái)經(jīng)濟(jì)調(diào)控政策、建設(shè)智慧城市等方面。其中商業(yè)增值服務(wù)，主要就是定向投放廣告、做好合理的商業(yè)規(guī)劃工作、檢測(cè)電網(wǎng)設(shè)備等方面。

三、以數(shù)據(jù)挖掘?yàn)楹诵牡碾娏ξ锫?lián)網(wǎng)多源業(yè)務(wù)體系

3.1電網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃

以數(shù)據(jù)挖掘?yàn)榛A(chǔ)，開展電網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃的工作，需要編制完善的計(jì)劃方案，并在前期充分的分析可能獲得的投資收益，預(yù)測(cè)負(fù)荷情況等。

3.1.1負(fù)荷預(yù)測(cè)與建模

為了能順利的開展電力規(guī)劃的工作，就需要確保電力符合預(yù)測(cè)工作到位。但是負(fù)荷預(yù)測(cè)的研究對(duì)象，大部分都具有不確定性、多樣性的特點(diǎn)。采用傳統(tǒng)的負(fù)荷預(yù)測(cè)方式，主要分為智能算法、統(tǒng)計(jì)算法等。如果采樣量不大，預(yù)測(cè)結(jié)果則會(huì)缺乏真實(shí)性，甚至受到原有數(shù)據(jù)的影響。而隨著大數(shù)據(jù)技術(shù)的引入，提升了處理海量數(shù)據(jù)的能力，并為數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)打造了完善的平臺(tái)，其能處理時(shí)間跨度更長(zhǎng)的數(shù)據(jù)，具有明顯的優(yōu)勢(shì)[3]。在對(duì)電能負(fù)荷進(jìn)行預(yù)測(cè)與建模的過程中，應(yīng)當(dāng)引入故障擬合法、總體側(cè)辨法、綜合統(tǒng)計(jì)法等。但受到大規(guī)模利用可再生能源的影響，真正合理利用新能源，做好設(shè)備配置優(yōu)化的工作，構(gòu)建和諧的電網(wǎng)運(yùn)行環(huán)境，成為當(dāng)前電力企業(yè)發(fā)展的重中之重。

3.1.2電動(dòng)汽車需求分析

隨著群眾電力需求上漲、政府支持政策的出臺(tái)，使得我國(guó)電動(dòng)企業(yè)的數(shù)量逐漸上漲。而收集少量數(shù)據(jù)，建設(shè)簡(jiǎn)單的電網(wǎng)模型，已經(jīng)無法滿足當(dāng)前的市場(chǎng)需求。對(duì)于充電站的特點(diǎn)進(jìn)行分析，其主要就與電網(wǎng)容量、交通容量、運(yùn)行規(guī)劃等有著直接的關(guān)系。交通流量可能影響用戶的駕駛行為、充電行為。而電網(wǎng)容量可能影響電網(wǎng)運(yùn)行、用戶波峰等，嚴(yán)重的話還會(huì)影響電能質(zhì)量[4]。由于電動(dòng)汽車數(shù)量較多，使得充電樁信息規(guī)模擴(kuò)大，并形成了充電樁大數(shù)據(jù)。而歷史數(shù)據(jù)的利用，能為充電站的運(yùn)行與規(guī)劃提供關(guān)鍵的支持，消除充電行為對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行的影響。

3.2電網(wǎng)優(yōu)化運(yùn)行

在電網(wǎng)運(yùn)行中接入例大量的新能源，其不穩(wěn)定性、波動(dòng)性也使得電網(wǎng)面臨許多不確定因素，電網(wǎng)運(yùn)行也面臨著較大的挑戰(zhàn)。在電力大數(shù)據(jù)平臺(tái)的運(yùn)行過程中，利用多種智能設(shè)備，采集相關(guān)數(shù)據(jù)，還要做好電網(wǎng)運(yùn)行的評(píng)測(cè)工作，整合內(nèi)部數(shù)據(jù)與外部數(shù)據(jù)。通過利用大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)，整合多源海量數(shù)據(jù)，并做好高效計(jì)算的工作，獲取到精準(zhǔn)的參考數(shù)據(jù)。

3.3電網(wǎng)資產(chǎn)管理

為了做好電網(wǎng)資產(chǎn)管理的工作，則需要獲得多源數(shù)據(jù)，主要包括地理、天氣、設(shè)備、調(diào)度等多方面，科學(xué)化的預(yù)測(cè)與評(píng)估設(shè)備實(shí)際情況，有效避免設(shè)備故障風(fēng)險(xiǎn)問題。主要方向則是評(píng)估與監(jiān)測(cè)輸變電生、電力設(shè)備可靠性、電能存儲(chǔ)系統(tǒng)等，從以下幾個(gè)方面入手做好綜合性的分析工作：①評(píng)估設(shè)備狀態(tài)：結(jié)合基礎(chǔ)設(shè)備數(shù)據(jù)、故障警告信息等，挖掘關(guān)鍵的數(shù)據(jù)，并且全面的檢測(cè)設(shè)備運(yùn)行情況，分析與評(píng)估設(shè)備的全面性[5]。②做好故障隱患排查的工作：以電網(wǎng)數(shù)據(jù)為依托，訓(xùn)練人工智能、機(jī)器模型等，還需要及時(shí)判斷已經(jīng)發(fā)生的故障問題、潛藏的故障問題等，給予技術(shù)人員相應(yīng)的幫助，盡早處置故障，避免產(chǎn)生較大的經(jīng)濟(jì)損失。③做好電網(wǎng)造價(jià)數(shù)據(jù)管理的工作：由于電網(wǎng)工程具有數(shù)據(jù)價(jià)值較高、種類復(fù)雜、容量大的特點(diǎn)，所以需要整合大量的數(shù)據(jù)，才能做好精細(xì)化的數(shù)據(jù)管理工作。

3.4對(duì)外數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)體系架構(gòu)

3.4.1電力用戶服務(wù)

1.響應(yīng)提出的各項(xiàng)需求：以電網(wǎng)數(shù)據(jù)收集為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)用戶響應(yīng)建模，并研究用戶側(cè)響應(yīng)的規(guī)律。

2.實(shí)現(xiàn)節(jié)能改造：整合用戶真實(shí)電能消耗信息，匯報(bào)給電網(wǎng)企業(yè)，與以往的數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，智能化的分析電網(wǎng)能耗情況，并編制合理的節(jié)能方案，以此減少電能消耗。

3.做好智能化運(yùn)行維護(hù)的工作：整理與挖掘相關(guān)的數(shù)據(jù)，有利于開展多元化、智能化的評(píng)價(jià)工作，并顯著提升運(yùn)行效率，開展集約化的運(yùn)行維護(hù)工作。

4.智能充電：利用主體不同、海量的電動(dòng)汽車數(shù)據(jù)，顯著的提升充電站的數(shù)據(jù)實(shí)效性，避免出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失的風(fēng)險(xiǎn)，還可以開展合理的規(guī)劃工作，為充電站編制合理的運(yùn)行發(fā)展方案。

5.做好業(yè)擴(kuò)報(bào)裝工作：了解業(yè)擴(kuò)報(bào)裝用戶的基本特點(diǎn)、分析用電行為，還需要將其作為預(yù)測(cè)未來發(fā)點(diǎn)量的基礎(chǔ)依據(jù)[6]。

6.加強(qiáng)故障停電管理力度：以大數(shù)據(jù)信息與用戶信息融合，并且預(yù)估停電的情況，明確設(shè)定檢修的時(shí)間，增強(qiáng)與用戶互動(dòng)，為用戶提供高質(zhì)量服務(wù)，確保電網(wǎng)運(yùn)行可靠性。

7.開展用電行為分析工作：在收集相關(guān)信息以后，做好智能化、全面化的電網(wǎng)用戶行為分析工作，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享的目標(biāo)，打造出智能化的電網(wǎng)服務(wù)系統(tǒng)。

3.4.2能源企業(yè)服務(wù)

1.可再生能源消耗情況：結(jié)合當(dāng)前新時(shí)期發(fā)展背景下，新能源集中式電源存在的不穩(wěn)定性特點(diǎn)進(jìn)行分析，并且挖掘地理、天氣等多方面的數(shù)據(jù)，獲取到實(shí)時(shí)的信息內(nèi)容，編制完善的電網(wǎng)調(diào)度計(jì)劃。

2.電力交易活動(dòng)：合理的引入大數(shù)據(jù)技術(shù)，可以做好電力數(shù)據(jù)的甄別、篩選工作，促進(jìn)電力交易活動(dòng)順利開展，還可以確保雙方交易安全性、隱私性，規(guī)避用戶損失。

四、結(jié)束語(yǔ)

綜上，受到電力數(shù)據(jù)集成共享的影響，電力企業(yè)對(duì)數(shù)據(jù)的需求也隨之增加。所以，相關(guān)人員需要做好對(duì)電力數(shù)據(jù)價(jià)值挖掘的工作，并且以數(shù)據(jù)挖掘?yàn)榛A(chǔ)，探究電力物聯(lián)網(wǎng)的多源業(yè)務(wù)體系，建立完善的內(nèi)部數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)體系架構(gòu)。在此基礎(chǔ)上，要想保證電網(wǎng)運(yùn)行的安全性，并且發(fā)揮出服務(wù)職能，就需要開展合理的電網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃工作，加強(qiáng)內(nèi)部資產(chǎn)管理力度，優(yōu)化運(yùn)行機(jī)制，實(shí)現(xiàn)精細(xì)化的管理目標(biāo)。不僅僅能減少電網(wǎng)成本的支出，還可以整合多項(xiàng)資源，將數(shù)據(jù)的價(jià)值挖掘出來，促進(jìn)電力企業(yè)的健康穩(wěn)定發(fā)展。

參? 考? 文? 獻(xiàn)

[1]熊學(xué)鋒，周蘇，宋凱.泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的用戶側(cè)電力大數(shù)據(jù)關(guān)鍵技術(shù)[J].信息技術(shù)，2020，44（10）：149-154.

[2]王曉冰，宋寶同，王方敏，李笑彤，呂風(fēng)波.基于數(shù)據(jù)挖掘的電力物聯(lián)網(wǎng)多源業(yè)務(wù)體系研究[J].機(jī)電信息，2020（27）：29-31+33.

[3]張立靜，盛戈皞，江秀臣.泛在電力物聯(lián)網(wǎng)在變電站的應(yīng)用分析與研究展望[J].高壓電器，2020，56（09）：1-10.

[4]王海洋，趙忠強(qiáng)，唐建華.面向電力物聯(lián)網(wǎng)的電力大數(shù)據(jù)應(yīng)用[J].電力大數(shù)據(jù)，2020，23（02）：87-92.

[5]周峰，周暉，刁贏龍.泛在電力物聯(lián)網(wǎng)智能感知關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展思路[J].中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2020，40（01）：70-82+375.

[6]陽(yáng)銳，劉娜，李俊珠，徐樂西.泛在電力物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)平臺(tái)架構(gòu)及應(yīng)用探討[J].郵電設(shè)計(jì)技術(shù)，2019（09）：25-30.