大數(shù)據(jù)技術(shù)在電力調(diào)度工作中的應(yīng)用

袁浩亮

摘要：伴隨著我國(guó)科技水平的發(fā)展，大數(shù)據(jù)技術(shù)被廣泛應(yīng)用在電力調(diào)度工作中。針對(duì)大數(shù)據(jù)在電力調(diào)度中的應(yīng)用研究，結(jié)合理論實(shí)踐，在簡(jiǎn)要闡述大數(shù)據(jù)在電力調(diào)度中應(yīng)用價(jià)值的基礎(chǔ)上，分析了目前大數(shù)據(jù)在電力調(diào)度中應(yīng)用存在的挑戰(zhàn)，并提出具體的應(yīng)用思路。得出在電力調(diào)度中應(yīng)用大數(shù)據(jù)提高調(diào)度效率和準(zhǔn)確性關(guān)鍵的結(jié)論，希望對(duì)相關(guān)單位有一定幫助。

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

引言

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，大數(shù)據(jù)技術(shù)和理念應(yīng)運(yùn)而生，雖然現(xiàn)在仍處于發(fā)展階段，但在許多領(lǐng)域已經(jīng)創(chuàng)造了巨大的價(jià)值，可謂前景無(wú)限。電力調(diào)度體系和大數(shù)據(jù)的結(jié)合，憑借其強(qiáng)大的數(shù)據(jù)挖掘和智能判斷能力，能為電力調(diào)度打造出高效的業(yè)務(wù)流程，助力自身戰(zhàn)略決策，并將逐步改變電力企業(yè)發(fā)展方式，為全球能源互聯(lián)網(wǎng)和智能電網(wǎng)的建設(shè)提供新的思路。

1數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)及其原理

數(shù)據(jù)安全研究中心網(wǎng)站對(duì)數(shù)據(jù)挖掘的定義是：基于現(xiàn)實(shí)或虛擬的數(shù)據(jù)處理中心，圍繞一個(gè)特定的研究對(duì)象或一個(gè)特別的研究目的，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、保存、分析等數(shù)據(jù)收集與管理。目前，國(guó)網(wǎng)電力公司正在實(shí)施“SGl86”工程，正在建設(shè)并完善以數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)共享、數(shù)據(jù)分析為主要功能的智能型綜合業(yè)務(wù)系統(tǒng)。

服務(wù)架構(gòu)是海量實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)中心對(duì)外提供的各種服務(wù)功能的集合，具體而言，包括數(shù)據(jù)接入服務(wù)、數(shù)據(jù)采訪和基礎(chǔ)工具服務(wù)。利用海量數(shù)據(jù)，可以訪問(wèn)電力系統(tǒng)各業(yè)務(wù)流程的歷史記錄，提供各流程業(yè)務(wù)的標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)一訪問(wèn)方法，并為跨專業(yè)、跨部門的分析及輔助決策提供必要的支撐。海量實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)中心提供標(biāo)準(zhǔn)的業(yè)務(wù)應(yīng)用數(shù)據(jù)接入方法，主要包括以下幾種。

（1）實(shí)時(shí)/歷史數(shù)據(jù)通用應(yīng)用程序訪問(wèn)接口（UAPI）。利用應(yīng)用程序訪問(wèn)接口將數(shù)據(jù)寫入中心服務(wù)平臺(tái)，以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)/歷史數(shù)據(jù)接入。業(yè)務(wù)應(yīng)用可以直接使用UAPI直接向?qū)崟r(shí)數(shù)據(jù)中心寫入數(shù)據(jù)，從而完成實(shí)時(shí)歷史數(shù)據(jù)的接入。該接入方法可以適用于同在管理信息大區(qū)的業(yè)務(wù)應(yīng)用接入，生產(chǎn)控制大區(qū)的應(yīng)用由于單向隔離網(wǎng)閘而無(wú)法應(yīng)用。

（2）E格式語(yǔ)言文件。E格式語(yǔ)言文件是國(guó)網(wǎng)公司制定的一種通用的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)文本文件在單向隔離網(wǎng)閘的穿越傳輸，在調(diào)度與信息的數(shù)據(jù)交換領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。該接入方法能夠適用于所有業(yè)務(wù)應(yīng)用的接入，由業(yè)務(wù)應(yīng)用依據(jù)需求持續(xù)形成E格式文件并輸送至實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)中心的接入服務(wù)器，接入服務(wù)器負(fù)責(zé)解析E格式文件并調(diào)用UAPI將數(shù)據(jù)寫入實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)中心。

（3）實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)接入通用規(guī)約。該通用規(guī)約基于TC/IP，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)通信報(bào)文的形式將業(yè)務(wù)應(yīng)用的數(shù)據(jù)傳輸?shù)綄?shí)時(shí)數(shù)據(jù)中心的接入服務(wù)器，接入服務(wù)器負(fù)責(zé)解析該通用規(guī)約并調(diào)用UAPI將數(shù)據(jù)寫入實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)中心?？紤]到單向隔離網(wǎng)間的特點(diǎn)，該通用規(guī)約在設(shè)計(jì)時(shí)不考慮應(yīng)答報(bào)文，其目的是通過(guò)通信規(guī)約的形式。

（4）其他標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)約和接口。對(duì)于電力行業(yè)及相關(guān)行業(yè)內(nèi)比較成熟通用的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)約和接口，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)中心都應(yīng)提供支持。

2大數(shù)據(jù)在電力調(diào)度中應(yīng)用存在的挑戰(zhàn)

大數(shù)據(jù)在電力調(diào)度中的應(yīng)用大體上可以分為三個(gè)階段，第一階段，理論知識(shí)的研究階段，對(duì)電力調(diào)度大數(shù)據(jù)相關(guān)知識(shí)和體系進(jìn)行深入研究，明確其可行性;第二階段，關(guān)鍵技術(shù)研究階段，通過(guò)數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)等對(duì)大數(shù)據(jù)在電力調(diào)度中應(yīng)用的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行收集和處理，為后期的應(yīng)用奠定基礎(chǔ);第三階段，應(yīng)用研究階段，重點(diǎn)對(duì)各技術(shù)領(lǐng)域的詳細(xì)需求分析、場(chǎng)景設(shè)計(jì)、分析模型和專業(yè)方法研究。

2013年，我國(guó)電力科學(xué)研究院所開(kāi)始對(duì)大數(shù)據(jù)在電力調(diào)查中的應(yīng)用進(jìn)行研究，同時(shí)也提出了大數(shù)據(jù)在電力調(diào)度中應(yīng)用時(shí)存在的挑戰(zhàn)。主要包括：基礎(chǔ)數(shù)據(jù)獲取難度大、多領(lǐng)域數(shù)據(jù)融合比較困難、專業(yè)數(shù)據(jù)解析準(zhǔn)確度有待提高等。與電力調(diào)度內(nèi)部數(shù)據(jù)獲取相比，外部相關(guān)數(shù)據(jù)獲取的難度更大。而作為全球工業(yè)大國(guó)，德國(guó)很早就實(shí)現(xiàn)了大數(shù)據(jù)在電力調(diào)度中的應(yīng)用，但上述三類難題一直沒(méi)有得到有效解決。主要原因是大數(shù)據(jù)是一項(xiàng)綜合性非常強(qiáng)的技術(shù)，其在電力調(diào)度中應(yīng)用時(shí)，無(wú)論系統(tǒng)構(gòu)建還是應(yīng)用開(kāi)發(fā)，都需要多領(lǐng)域、多學(xué)科的合作才能完成，就我國(guó)目前電力系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀而言，對(duì)此方面的研究還停留在起步階段。因此，我國(guó)大數(shù)據(jù)在電力調(diào)度中的應(yīng)用仍然任重而道遠(yuǎn)。

3大數(shù)據(jù)電力調(diào)度中的應(yīng)用思路

3.1異常數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

異常數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析的作用是從電力系統(tǒng)海量信息中自動(dòng)挖掘錯(cuò)誤或異常數(shù)據(jù)，達(dá)到錯(cuò)誤異常提示的目的。電力系統(tǒng)中的錯(cuò)誤、異常數(shù)據(jù)往往預(yù)示著電網(wǎng)中設(shè)備的故障或異常狀態(tài)，指引調(diào)度管理者處理電網(wǎng)缺陷，提升電網(wǎng)的穩(wěn)定性。例如，負(fù)荷突變推送，系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集各縣域總加負(fù)荷，并形成負(fù)荷曲線，當(dāng)某縣域負(fù)荷突增或驟減時(shí)，自動(dòng)生成負(fù)荷異常記錄，并通過(guò)短信的形式告知調(diào)度專責(zé)。又如廠站運(yùn)行率，系統(tǒng)自動(dòng)統(tǒng)計(jì)每座變電站當(dāng)前通訊狀態(tài)、當(dāng)月通訊中斷時(shí)長(zhǎng)，并算出一定時(shí)間段內(nèi)的廠站運(yùn)行率，廠站運(yùn)行率較低的說(shuō)明廠站自動(dòng)化設(shè)備故障或通訊通道欠佳，供調(diào)度自動(dòng)化專責(zé)參考。再如遙控失敗、遙信異常、遙測(cè)異常、監(jiān)控信號(hào)頻發(fā)統(tǒng)計(jì)，更是直指SCADA基礎(chǔ)數(shù)據(jù)缺陷，有助于提升調(diào)度自動(dòng)化基礎(chǔ)數(shù)據(jù)水平。

3.2數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的應(yīng)用

在對(duì)電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)挖掘過(guò)程中，可以使用現(xiàn)代化機(jī)械學(xué)習(xí)系統(tǒng)緊盯數(shù)據(jù)開(kāi)發(fā)、挖掘、使用，并將傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行連接，以保證數(shù)據(jù)信息的準(zhǔn)確性，確保調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的使用安全。針對(duì)電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的特點(diǎn)，使用擴(kuò)展的方式進(jìn)行處理，結(jié)合中央處理器與圖形處理器結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析計(jì)算，從而保證電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的使用安全與人們?nèi)粘Ｓ秒姲踩?，從根本上提高我?guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益，提高人們的生活質(zhì)量，促進(jìn)電力行業(yè)快速發(fā)展。

除此之外，還可以使用半監(jiān)督半學(xué)習(xí)的形式，保證數(shù)據(jù)的項(xiàng)目使用的準(zhǔn)確性，同時(shí)還可將這些數(shù)據(jù)信息結(jié)構(gòu)結(jié)合，將數(shù)據(jù)信息進(jìn)行可視化分析，從而達(dá)到最終的數(shù)據(jù)挖掘效果。

3.3數(shù)據(jù)存儲(chǔ)壓縮

數(shù)據(jù)中心主要應(yīng)用于存儲(chǔ)和獲取時(shí)間序列的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，用于工廠數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集、存儲(chǔ)和監(jiān)視，它是連接工廠底層控制系統(tǒng)與上層管理信息系統(tǒng)的橋梁。在數(shù)據(jù)庫(kù)中的電力數(shù)據(jù)類型是多種多樣的，既包括電力生產(chǎn)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，又包括一些累計(jì)數(shù)據(jù)。特別是在電能量采集系統(tǒng)和用電信息采集系統(tǒng)中的計(jì)量關(guān)口和大用戶數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)往往規(guī)模龐大，如果把這些數(shù)據(jù)分散存儲(chǔ)在各個(gè)數(shù)據(jù)單元，將浪費(fèi)大量測(cè)點(diǎn)資源，也不利于數(shù)據(jù)的管理。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)壓縮技術(shù)將數(shù)據(jù)通過(guò)時(shí)分法進(jìn)行無(wú)損壓縮，從而保證數(shù)據(jù)的精度與質(zhì)量。以電量數(shù)據(jù)為，將電量數(shù)據(jù)集成到實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，基于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)完成分析電表運(yùn)行狀態(tài)、電量平衡、網(wǎng)損計(jì)算和各種統(tǒng)計(jì)管理功能。

3.4互動(dòng)負(fù)荷大范圍的廣域優(yōu)化調(diào)度

傳統(tǒng)電力調(diào)度主要是通過(guò)調(diào)節(jié)相應(yīng)的電機(jī)組來(lái)實(shí)現(xiàn)電力調(diào)度和調(diào)整，但當(dāng)風(fēng)電間歇性能源的容量達(dá)到一定臨界值時(shí)，僅僅憑借電機(jī)組很難實(shí)現(xiàn)電力的調(diào)度和調(diào)整。在未來(lái)“五縱六橫”高壓電網(wǎng)骨架中，相應(yīng)的可控資源也要納入電力調(diào)度系統(tǒng)中，傳統(tǒng)的調(diào)度方式則更加難以滿足具體需求。而利用大數(shù)據(jù)技術(shù)，就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)全網(wǎng)負(fù)荷信息的全方位、全過(guò)程監(jiān)測(cè)，甚至可以根據(jù)資源優(yōu)化配置的原則，實(shí)現(xiàn)大范圍的廣域調(diào)度，可以有效提高電網(wǎng)全局姿態(tài)感知和統(tǒng)一控制決策的能力，滿足電網(wǎng)安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，而且也可以最大限度上接納可再生能源的需求。

結(jié)語(yǔ)

大數(shù)據(jù)在電力調(diào)度中的應(yīng)用，充分利用了大數(shù)據(jù)高性能計(jì)算、數(shù)據(jù)挖掘、統(tǒng)計(jì)分析的能力，將電網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)和調(diào)度管理信息結(jié)合起來(lái)，成為提升電力調(diào)度發(fā)展水平的新的發(fā)動(dòng)機(jī)。未來(lái)電力調(diào)度大數(shù)據(jù)的應(yīng)用必將轉(zhuǎn)變電力公司發(fā)展方式，促進(jìn)電力行業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，為智能電網(wǎng)的全面建成打下堅(jiān)實(shí)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1]中國(guó)電機(jī)工程學(xué)會(huì)信息化專業(yè)委員會(huì).中國(guó)電力大數(shù)據(jù)發(fā)展白皮書[M].北京：中國(guó)電力出版社，2013.

[2]趙云山，劉煥煥.大數(shù)據(jù)技術(shù)在電力行業(yè)的應(yīng)用研究[J].電信科學(xué)，2014，30（1）：57-62.