基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的電力信息技術(shù)發(fā)展探索

顏清華

摘 要：隨著經(jīng)濟體制的不斷轉(zhuǎn)型升級，電力體制改革進程的不斷推動，致使電力企業(yè)傳統(tǒng)的經(jīng)營管理模式受到?jīng)_擊。而充分利用大數(shù)據(jù)技術(shù)，加大電力企業(yè)信息化建設(shè)力度，提升精細(xì)化管理，拓展多元化業(yè)務(wù)逐漸成為電力企業(yè)面臨的熱點問題。對此，本文重點分析了電力大數(shù)據(jù)的本質(zhì)及特征，并細(xì)致探討了大數(shù)據(jù)背景下電力信息技術(shù)的發(fā)展路徑，以供參考。

關(guān)鍵詞：大數(shù)據(jù)；電力信息技術(shù)；大數(shù)據(jù)平臺；智能電網(wǎng)

中圖分類號：F407 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）19-0013-02

1 電力大數(shù)據(jù)概述

1.1 大數(shù)據(jù)的本質(zhì)

首先，大數(shù)據(jù)是海量、復(fù)雜數(shù)據(jù)的一個集合，其作為國家發(fā)展、企業(yè)進步的重要信息資源，是推動信息經(jīng)濟時代不斷向前發(fā)展的主導(dǎo)性因素。電力大數(shù)據(jù)貫穿于電力企業(yè)生產(chǎn)、管理、營銷以及服務(wù)的各個業(yè)務(wù)流程中，對推動企業(yè)發(fā)展、提升管理水平、引領(lǐng)技術(shù)變革、提高服務(wù)質(zhì)量意義重大。南方電網(wǎng)公司擁有海量、豐富的大數(shù)據(jù)資源，主要有電力企業(yè)信息管理數(shù)據(jù)、調(diào)度運行數(shù)據(jù)以及外部環(huán)境數(shù)據(jù)。企業(yè)信息管理數(shù)據(jù)主要包括企業(yè)發(fā)展目標(biāo)、工程建設(shè)目標(biāo)、材料采購計劃、設(shè)備運維管理、市場營銷等數(shù)據(jù)；調(diào)度運行數(shù)據(jù)主要包括實時電量信息、電壓信息、設(shè)備運行數(shù)據(jù)和狀態(tài)數(shù)據(jù)等；外部環(huán)境數(shù)據(jù)主要包括宏觀經(jīng)濟數(shù)據(jù)、政策信息、行業(yè)發(fā)展等數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)信息統(tǒng)一構(gòu)成了電力企業(yè)賴以生存和發(fā)展的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

其次，大數(shù)據(jù)是一種新型的數(shù)據(jù)分析與處理技術(shù)，面對海量、復(fù)雜的數(shù)據(jù)資源，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理技術(shù)已經(jīng)無法滿足信息數(shù)據(jù)的處理需求，因此，MapReduce、NoSQL、HDFS等技術(shù)逐漸成為目前海量數(shù)據(jù)計算與處理的主流技術(shù)。但值得一提的是，大數(shù)據(jù)技術(shù)的出現(xiàn)與發(fā)展，并沒有完全否定傳統(tǒng)關(guān)系數(shù)據(jù)庫技術(shù)，而是在海量的數(shù)據(jù)資源情況下，大數(shù)據(jù)技術(shù)因建設(shè)成本與技術(shù)難度等多重優(yōu)勢，成為了目前數(shù)據(jù)處理的最佳技術(shù)方案。而傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫技術(shù)經(jīng)過多年的發(fā)展與革新，不僅具備較為成熟的技術(shù)，而且技術(shù)人才眾多，在遇到小容量的數(shù)據(jù)處理情況時依然適用。兩者優(yōu)勢分析對比如表1。

最后，大數(shù)據(jù)技術(shù)改變了人們傳統(tǒng)的思維方式，主要體現(xiàn)為思維數(shù)據(jù)化、整體性思維、相關(guān)性思維等。通過大數(shù)據(jù)技術(shù)的合理應(yīng)用，促使電力企業(yè)從海量的數(shù)據(jù)資源中獲取新知識、新能力，為企業(yè)決策提供更高價值的數(shù)據(jù)信息。

1.2 電力大數(shù)據(jù)的特征

1.2.1 數(shù)據(jù)量巨大

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，使得電力企業(yè)的信息化程度不斷加快。在企業(yè)運行過程中，各業(yè)務(wù)流程的共同運作使得數(shù)據(jù)量突增，數(shù)據(jù)量也逐步由PB級別躍升到EB級別，數(shù)據(jù)信息的規(guī)模不斷擴大。

1.2.2 數(shù)據(jù)種類繁多

電力企業(yè)的生產(chǎn)運營過程中，會生成形式各樣、類型不一的數(shù)據(jù)信息，按照大數(shù)據(jù)的生成方式可大致分為以下幾種：設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)、電力系統(tǒng)擴展數(shù)據(jù)、實時運行采樣數(shù)據(jù)等；按照大數(shù)據(jù)的生成環(huán)節(jié)可分為：發(fā)電側(cè)數(shù)據(jù)、輸變電側(cè)數(shù)據(jù)以及用電側(cè)數(shù)據(jù)等。

1.2.3 數(shù)據(jù)價值大

電力大數(shù)據(jù)真實反映了電力企業(yè)的運行與內(nèi)部規(guī)律，應(yīng)用先進的技術(shù)對數(shù)據(jù)資源進行分析、研究，能夠及時了解電網(wǎng)運行狀態(tài)，并能夠為企業(yè)決策提供有效的數(shù)據(jù)支持。

1.2.4 數(shù)據(jù)處理快

信息化水平的不斷進步，促使處理數(shù)據(jù)的能力得到有效提高，快速高效的大數(shù)據(jù)處理，有效滿足了電力企業(yè)各階段復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理需求。

2 基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的電力信息技術(shù)發(fā)展探索

2.1 大數(shù)據(jù)推動電力信息系統(tǒng)的建設(shè)

2.1.1 構(gòu)建云平臺

為充分發(fā)揮大數(shù)據(jù)在電力業(yè)務(wù)信息系統(tǒng)的重要價值，應(yīng)加大云平臺的建設(shè)力度，促使企業(yè)云系統(tǒng)平臺具備高靈活性、高安全性、高可用性以及高擴展性，以便能夠及時、靈活、智能地響應(yīng)各階段的業(yè)務(wù)需求，提高電力企業(yè)的信息化程度。另外，合理利用大數(shù)據(jù)、信息技術(shù)，實現(xiàn)對基礎(chǔ)設(shè)施資源的管理，例如虛擬資源優(yōu)化分配、監(jiān)控設(shè)備運行狀態(tài)等，從而為大數(shù)據(jù)背景下的電網(wǎng)信息化建設(shè)、電網(wǎng)運營管理以及風(fēng)險的合理管控提供平臺，并通過利用大數(shù)據(jù)技術(shù)為電力企業(yè)的安全生產(chǎn)、高效運行提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

2.1.2 建設(shè)信息集成平臺

首先，通過對信息系統(tǒng)的開發(fā)、測試、部署，為電力企業(yè)的運營與管理提供無縫銜接的內(nèi)部環(huán)境與系統(tǒng)平臺。其次，提升電力企業(yè)IT基礎(chǔ)設(shè)施中物理資源、虛擬資源的管理效率，提高各個數(shù)據(jù)信息的利用率，有效降低系統(tǒng)平臺的運維成本。另外，為電力企業(yè)的仿真系統(tǒng)提供分布式高性能的計算環(huán)境，有力支持電力企業(yè)的數(shù)據(jù)挖掘與戰(zhàn)略決策。整個信息集成平臺可采用分布式架構(gòu)，實現(xiàn)省地兩級電網(wǎng)運行的一體化協(xié)同，并在現(xiàn)有的信息數(shù)據(jù)中心與集成平臺上，對基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進行擴展，構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)一的信息資源庫，從而為電力企業(yè)配電、用電的信息化建設(shè)提供數(shù)據(jù)支持。

2.1.3 強化安全防護技術(shù)

安全防護技術(shù)是指為有效介入提前防范，確保數(shù)據(jù)信息傳輸過程安全與穩(wěn)定的一種技術(shù)手段，其中，常見的安全防護主要有物理安全分析、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)安全分析、信息系統(tǒng)安全分析、信息安全管理分析等一系列安全服務(wù)措施。在此方面，南方電網(wǎng)建立了信息技術(shù)與信息安全實驗室，并作為保護電力企業(yè)信息數(shù)據(jù)安全的測評中心，通過評估信息系統(tǒng)的安全性，查找存在的安全風(fēng)險，有效確保企業(yè)內(nèi)網(wǎng)安全。在信息系統(tǒng)與安全監(jiān)控系統(tǒng)方面，南方電網(wǎng)加大管理力度，積極組織進行信息安全的定期檢查，不定期進行信息安全分析，查找漏洞與不足。

2.2 大數(shù)據(jù)實現(xiàn)電力企業(yè)數(shù)據(jù)集中管控

首先，對大數(shù)據(jù)存儲與處理技術(shù)進行深入分析，構(gòu)建高效、穩(wěn)定的數(shù)據(jù)存儲基礎(chǔ)架構(gòu)。傳統(tǒng)模式下的數(shù)據(jù)存儲設(shè)備多為小型機，不僅成本較高，而且穩(wěn)定性差。并且，數(shù)據(jù)存儲在關(guān)系型數(shù)據(jù)庫，無法通過增加服務(wù)器節(jié)點實現(xiàn)容量擴展，在數(shù)據(jù)格式多樣、復(fù)雜的情況下，難以進行有效的管理，無法滿足實時計算的要求。針對上述問題，積極引入以X86設(shè)備為基礎(chǔ)的分布式集群，大大降低了基礎(chǔ)設(shè)施的投入成本，顯著提高數(shù)據(jù)庫橫向擴展能力。同時，使用NOSQL主流數(shù)據(jù)庫，對于多種復(fù)雜的數(shù)據(jù)格式進行集中管理，促進數(shù)據(jù)實現(xiàn)有效融合，并結(jié)合大數(shù)據(jù)離線批處理與實時流處理，使數(shù)據(jù)達(dá)到秒級甚至是毫秒級的處理效率。

其次，建立完善的數(shù)據(jù)質(zhì)量管控體系，完善電力企業(yè)數(shù)據(jù)信息分類與編碼機制，建立數(shù)據(jù)資源建設(shè)與規(guī)范化管理標(biāo)準(zhǔn)，提高數(shù)據(jù)的整體質(zhì)量。以往非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)缺少統(tǒng)一的大數(shù)據(jù)分析平臺，應(yīng)用不合理，雖然進行了一定的專項分析，但多分散于不同的系統(tǒng)，致使不同結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)性較差。而通過建立統(tǒng)一的企業(yè)數(shù)據(jù)編碼機制，采用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)模型表達(dá)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)資源的有效共享與互聯(lián)互通。

另外，完善數(shù)據(jù)中心建設(shè)，對數(shù)據(jù)資源進行統(tǒng)一管理。電力企業(yè)數(shù)據(jù)資源實時性高、數(shù)據(jù)增長快，數(shù)據(jù)規(guī)模逐步發(fā)展至PB級，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲與處理已無法滿足當(dāng)前大數(shù)據(jù)的處理要求，致使大量結(jié)構(gòu)復(fù)雜多樣的數(shù)據(jù)得不到及時有效的處理。對此，南方電網(wǎng)以“統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一建設(shè)”的理念，建立了統(tǒng)一的數(shù)據(jù)中心，對數(shù)據(jù)信息資源實現(xiàn)了集中統(tǒng)一管理。對于傳統(tǒng)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫建立了高并發(fā)讀寫、大量數(shù)據(jù)高效存儲、高可擴展性和高可用性的數(shù)據(jù)存儲集群，對于海量數(shù)據(jù)實時性要求較高的計算環(huán)境建立了海量數(shù)據(jù)實時處理平臺，以滿足多種復(fù)雜的數(shù)據(jù)存儲及處理要求。

2.3 大數(shù)據(jù)推動智能電網(wǎng)的發(fā)展

智能電網(wǎng)是基于物理電網(wǎng)技術(shù)，并將先進的信息技術(shù)、通訊技術(shù)、控制技術(shù)等與物理電網(wǎng)高效集成融合成為新型電網(wǎng)。智能電網(wǎng)涵蓋了發(fā)電、輸電、變電、配電、用電和調(diào)度的六大環(huán)節(jié)，通過對各參與者的需求和功能進行有效協(xié)調(diào)，并在確保整個系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)電力系統(tǒng)安全可靠、高效穩(wěn)定的運行。智能電網(wǎng)的“智能”主要表現(xiàn)為對每個用戶和電網(wǎng)節(jié)點的“可觀測”與“可控制”，而實現(xiàn)可觀測與可控制的前提是必須要能夠獲得真實反映電網(wǎng)運行情況的全景實時數(shù)據(jù)，通過分析、處理轉(zhuǎn)化成為有效的信息，并以此為基礎(chǔ)為電力企業(yè)的決策提供支持。圖1對大數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)化過程進行了描述。

智能電網(wǎng)要想實現(xiàn)可觀測、可控制這一目標(biāo)，必須在智能電網(wǎng)的六大環(huán)節(jié)配置齊全的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與信息管理系統(tǒng)。這些系統(tǒng)的建設(shè)，尤其是大量智能電表的安裝以及同步相量測量裝置（PMU）等先進技術(shù)的應(yīng)用，使得智能電網(wǎng)的各環(huán)節(jié)生成了各種復(fù)雜多樣的數(shù)據(jù)資源。實踐發(fā)現(xiàn)，與傳統(tǒng)電網(wǎng)相比，智能電網(wǎng)的數(shù)據(jù)量要高出4個數(shù)量級，這些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、生成渠道多樣，表現(xiàn)出了典型的“4V”特點。為此，應(yīng)充分利用這些數(shù)據(jù)信息為電網(wǎng)的信息化建設(shè)與穩(wěn)定運行提供決策支持，確保智能電網(wǎng)的健康可持續(xù)發(fā)展。

3 結(jié)語

當(dāng)前，大數(shù)據(jù)技術(shù)逐漸成為電網(wǎng)信息化研究的重點。未來，電力企業(yè)將致力于如何提升用電能效、提高用戶服務(wù)質(zhì)量，如何利用大數(shù)據(jù)的分析與挖掘技術(shù)，實現(xiàn)對未來發(fā)展的準(zhǔn)確預(yù)測，實現(xiàn)“精細(xì)化、集約化、信息化”的管理目標(biāo)。因此，在大數(shù)據(jù)背景下，加大電力企業(yè)信息技術(shù)平臺的建設(shè)，積極響應(yīng)業(yè)務(wù)需求變化，通過電力信息化技術(shù)，不斷提高電力企業(yè)管理與經(jīng)營水平。

參考文獻(xiàn)

[1]王鵬.大數(shù)據(jù)時代電力信息技術(shù)思考與探索[J].中國信息化，2017，（12）：81-82.

[2]丁秀翠.面向智能電網(wǎng)應(yīng)用的電力大數(shù)據(jù)關(guān)鍵技術(shù)[J].中外交流，2017，（43）：33.