研究大數(shù)據(jù)技術(shù)在電力調(diào)控中的應(yīng)用

文小龍 熊航 趙永剛 丁佳樂 張東明 王震 連婷

摘要：新時(shí)期，社會(huì)用電需求逐漸增加，電力工程建設(shè)數(shù)量和規(guī)模也在逐漸擴(kuò)大，與此同時(shí)，電網(wǎng)復(fù)雜性和不確定性加劇，電力調(diào)控難度越來越大。大數(shù)據(jù)技術(shù)在數(shù)據(jù)整合集成方面應(yīng)用優(yōu)勢(shì)明顯，其在電力調(diào)控中的應(yīng)用空間廣闊，因此，對(duì)大數(shù)據(jù)技術(shù)在電力調(diào)控中的應(yīng)用方式進(jìn)行詳細(xì)探究具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

關(guān)鍵詞：大數(shù)據(jù)技術(shù);電力調(diào)控;應(yīng)用

一、電力大數(shù)據(jù)的來源及特點(diǎn)

中國(guó)電機(jī)工程學(xué)會(huì)信息化專委會(huì)在2013年3月發(fā)布了《中國(guó)電力大數(shù)據(jù)發(fā)展白皮書》，將電力大數(shù)據(jù)的特征概括為3V和3E。3V是指體量大、速度快、類型多;3E是指數(shù)據(jù)即能量、數(shù)據(jù)即交互、數(shù)據(jù)即共情。其中3E的描述具有典型的電力系統(tǒng)特征，體現(xiàn)了大數(shù)據(jù)在電力系統(tǒng)中的巨大應(yīng)用價(jià)值。數(shù)據(jù)即能量是指通過大數(shù)據(jù)分析能實(shí)現(xiàn)節(jié)能，而電力大數(shù)據(jù)應(yīng)用的過程即是電力數(shù)據(jù)能量釋放的過程;數(shù)據(jù)即交互是指電力大數(shù)據(jù)與其他領(lǐng)域數(shù)據(jù)相互交互融合，才能發(fā)揮更大價(jià)值;數(shù)據(jù)即共情是指電力大數(shù)據(jù)緊密聯(lián)系各行各業(yè)，只有情系用電客戶，才能滿足客戶需求，以數(shù)據(jù)取勝。電力系統(tǒng)包括發(fā)電、輸電、變電、配電、用電、調(diào)控等各個(gè)環(huán)節(jié)，運(yùn)行數(shù)據(jù)基數(shù)龐大、增長(zhǎng)快速，是典型的大數(shù)據(jù)，其數(shù)據(jù)來源主要有：電網(wǎng)運(yùn)行和設(shè)備監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、電力營(yíng)銷數(shù)據(jù)、電力企業(yè)管理數(shù)據(jù)。電力調(diào)控中心的數(shù)據(jù)主要有：電網(wǎng)一、二次設(shè)備的基本參數(shù)數(shù)據(jù)、SCADA所需的基本量測(cè)數(shù)據(jù)以及智能告警等各類高級(jí)應(yīng)用所需的離線分析數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)分散在變電站終端、調(diào)控中心各專業(yè)部門，數(shù)據(jù)基數(shù)龐大，采集周期短，對(duì)實(shí)時(shí)性要求較高。

二、電力大數(shù)據(jù)的核心技術(shù)

2.1數(shù)據(jù)集成管理技術(shù)

在電力大數(shù)據(jù)中，數(shù)據(jù)集成管理技術(shù)的是對(duì)不同數(shù)據(jù)源、特征形式的數(shù)據(jù)進(jìn)行收集和整理，在對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換、加載后，得出全新的數(shù)據(jù)源，然后載對(duì)全新的數(shù)據(jù)源進(jìn)行管理和，并對(duì)外提供服務(wù)。數(shù)據(jù)集成管理技術(shù)可以為電力企業(yè)提供新的服務(wù)和應(yīng)用功能。

2.2數(shù)據(jù)分析技術(shù)

在電力大數(shù)據(jù)中，數(shù)據(jù)分析技術(shù)有很多種，包括機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)、數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)等等，通過數(shù)據(jù)分析，可以提取大數(shù)據(jù)中的有用信息。機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)是人工智能的核心，其能夠改善計(jì)算機(jī)系統(tǒng)使用性能，主要被應(yīng)用于電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性評(píng)估、電力設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)檢測(cè)等方面。

2.3數(shù)據(jù)處理技術(shù)

電力數(shù)據(jù)處理技術(shù)可以分為分布式計(jì)算技術(shù)、內(nèi)存計(jì)算技術(shù)以及分布式數(shù)據(jù)流處理技術(shù)。其中，分布式計(jì)算技術(shù)指的是通過應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，將電力系統(tǒng)中的計(jì)算機(jī)進(jìn)行連接，進(jìn)而形成超級(jí)計(jì)算機(jī)，對(duì)大數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)和計(jì)算;內(nèi)存計(jì)算技術(shù)指的是將已經(jīng)收集到的大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在內(nèi)存中，然后直接對(duì)大數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算和分析;分布式數(shù)據(jù)流處理技術(shù)具有實(shí)時(shí)性、伸縮性和開放性特征，可以對(duì)電力系統(tǒng)中的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理。

2.4可視化技術(shù)

可視化技術(shù)指的是通過應(yīng)用圖形化處理技術(shù)，將各類信息以比較容易理解的形式來展現(xiàn)，便于運(yùn)行管理人員能夠準(zhǔn)確掌握各類信息。可視化技術(shù)的應(yīng)用目標(biāo)是發(fā)現(xiàn)信息，洞察數(shù)據(jù)，然后再做出決策。通過將可視化技術(shù)應(yīng)用于電力系統(tǒng)狀態(tài)實(shí)施監(jiān)測(cè)中，能夠有效提升電力系統(tǒng)自動(dòng)化水平。

三、大數(shù)據(jù)技術(shù)在電力調(diào)控中的應(yīng)用

3.1電力大數(shù)據(jù)的核心技術(shù)應(yīng)用分析

電力大數(shù)據(jù)的核心技術(shù)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面，分別是數(shù)據(jù)集成管理技術(shù)、數(shù)據(jù)分析技術(shù)、數(shù)據(jù)處理技術(shù)和可視化技術(shù)。數(shù)據(jù)集成管理技術(shù)的主要作用是對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行過程中的各類型數(shù)據(jù)進(jìn)行收集和管理，最終通過轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)獲取新數(shù)據(jù)源，然后依次為電力調(diào)控提供相應(yīng)的服務(wù);數(shù)據(jù)分析技術(shù)主要對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行過程中的各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘和分析，從而得到能夠滿足電力調(diào)控應(yīng)用的有效信息;數(shù)據(jù)處理技術(shù)主要將計(jì)算機(jī)與大數(shù)據(jù)技術(shù)相結(jié)合，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)各項(xiàng)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的及時(shí)處理;可視化技術(shù)主要將數(shù)據(jù)以圖形的形式進(jìn)行處理，從而進(jìn)行直觀的展示。

3.2大數(shù)據(jù)技術(shù)在電力調(diào)控中的應(yīng)用體現(xiàn)

3.2.1對(duì)電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行智能監(jiān)控

當(dāng)電網(wǎng)處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，電力調(diào)控中心能夠通過大數(shù)據(jù)技術(shù)對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行全程的智能監(jiān)控，并且利用數(shù)據(jù)集成技術(shù)、數(shù)據(jù)分析技術(shù)和數(shù)據(jù)處理技術(shù)對(duì)各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)，診斷當(dāng)前電網(wǎng)運(yùn)行的狀態(tài)。例如采用ETL工具對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行抽取。ETL工具分為Kettle、Talend和InaplexInaport三種，最常用的Kettle工具，主要利用集群方式對(duì)臺(tái)機(jī)器上進(jìn)行工作部署，優(yōu)化Postgre等數(shù)據(jù)源，利用Java腳本、SQL語(yǔ)句完成數(shù)據(jù)清洗，并將監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)記錄在電子日志內(nèi)。隨著電力設(shè)備的逐漸增多，電網(wǎng)運(yùn)行中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量也越來越大，要實(shí)現(xiàn)有效的電力調(diào)控，必須促進(jìn)智能電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的跨越式發(fā)展，從而緩解智能監(jiān)控的負(fù)擔(dān)，提高大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用水平。

3.2.2對(duì)電力負(fù)荷的情況進(jìn)行優(yōu)化調(diào)控

隨著社會(huì)對(duì)用電質(zhì)量需求的不斷提升，新能源逐漸成為電網(wǎng)建設(shè)中的重要組成部分，但是與傳統(tǒng)火電的發(fā)電方式不同，新能源發(fā)電一般具有間歇性的特點(diǎn)，例如風(fēng)力發(fā)電、太陽(yáng)能光伏發(fā)電都依賴于自然環(huán)境，不受人為的控制，將新能源發(fā)電與傳統(tǒng)發(fā)電按照一定的比例進(jìn)行并網(wǎng)建設(shè)，無(wú)疑對(duì)電力系統(tǒng)的電網(wǎng)調(diào)控提出更大的挑戰(zhàn)，利用大數(shù)據(jù)技術(shù)能夠根據(jù)電網(wǎng)運(yùn)行的需求側(cè)可控資源信息制定相應(yīng)的調(diào)度技術(shù)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)負(fù)荷信息的有效處理。例如利用大數(shù)據(jù)技術(shù)在Hedoop分布式文件系統(tǒng)中構(gòu)建HBase數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的列動(dòng)態(tài)增加和自動(dòng)切分，實(shí)現(xiàn)對(duì)各項(xiàng)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)讀寫和處理。

3.2.3對(duì)電力系統(tǒng)的安全進(jìn)行智能預(yù)警

智能預(yù)警是大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用于電力系統(tǒng)的典型體現(xiàn)。傳統(tǒng)安全預(yù)警主要通過評(píng)估預(yù)案和離線計(jì)算的方式對(duì)電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測(cè)。從實(shí)際的應(yīng)用情況來看，這種預(yù)警方式的效率不足，難以滿足當(dāng)前電網(wǎng)運(yùn)行的需求，因此必須利用大數(shù)據(jù)技術(shù)實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的智能化管理。例如采用全網(wǎng)仿真統(tǒng)一計(jì)算和數(shù)據(jù)分類儲(chǔ)存處理的技術(shù)，對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行過程中產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)籌處理，分析存在異常的數(shù)據(jù)，對(duì)故障發(fā)生的區(qū)域進(jìn)行追蹤，確定準(zhǔn)確位置，并生成實(shí)時(shí)的評(píng)估方案，針對(duì)性的解決其中存在的故障和矛盾。

四、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在信息技術(shù)發(fā)展日新月異的形勢(shì)下，大數(shù)據(jù)時(shí)代已經(jīng)來臨并在影響著社會(huì)發(fā)展，電力建設(shè)管理的自動(dòng)化和數(shù)字化發(fā)展也迎來了嶄新的局面。大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用到當(dāng)前電力調(diào)控工作中對(duì)于電網(wǎng)運(yùn)行質(zhì)量和效率的提升，以及電網(wǎng)運(yùn)行成本的降低具有重要的意義。

參考文獻(xiàn)：

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（作者單位：國(guó)網(wǎng)新疆電力有限公司巴州供電公司）

作者簡(jiǎn)介：文小龍（1990.2.4），性別：男;籍貫：重慶;民族：漢;學(xué)歷：本科、學(xué)士;職稱：助理工程師;研究方向：電力系統(tǒng)。