基于大數(shù)據(jù)云平臺(tái)的電力能源大數(shù)據(jù)采集與應(yīng)用研究

姚昕彥　蔣耀仙　王中杰

摘要：在我國(guó)快速發(fā)展的過(guò)程中，隨著智能電網(wǎng)建設(shè)的不斷推進(jìn)，電力系統(tǒng)中運(yùn)行的采集終端數(shù)量大幅激增。面對(duì)采集到的海量用電數(shù)據(jù)，如何快速挖掘出有價(jià)值的信息，指導(dǎo)企業(yè)發(fā)展并服務(wù)社會(huì)民生，顯得尤為迫切。文章介紹了利用分布式架構(gòu)的用電信息采集系統(tǒng)采集用電數(shù)據(jù)，建立大數(shù)據(jù)云平臺(tái)，通過(guò)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法等大數(shù)據(jù)分析方法，提高線損治理成效，實(shí)現(xiàn)負(fù)荷的準(zhǔn)確預(yù)測(cè)，并在光伏、車輛網(wǎng)等新的領(lǐng)域?qū)﹄娏δ茉创髷?shù)據(jù)應(yīng)用的研究進(jìn)行了展望，對(duì)未來(lái)電力能源大數(shù)據(jù)的深化應(yīng)用有重要的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：分布式架構(gòu)的用電信息采集系統(tǒng);大數(shù)據(jù)云平臺(tái);大數(shù)據(jù)分析方法;電力能源大數(shù)據(jù)

引言

二十世紀(jì)末，精益管理由一些跨國(guó)公司引入我國(guó)，“精”表示少而精，不投入多余的生產(chǎn)要素，只在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間生產(chǎn)必要的市場(chǎng)產(chǎn)品，“益”表示所有經(jīng)營(yíng)活動(dòng)都要有效，精益管理就是企業(yè)把精益思想與自己的管理活動(dòng)相融合形成的管理模式。目前電力企業(yè)也大力推行“消除浪費(fèi)、創(chuàng)造價(jià)值、持續(xù)改善、精益求精”的精益管理理念，消除價(jià)值鏈各個(gè)環(huán)節(jié)的一切損耗浪費(fèi)，提高資源利用率和管理效率。精益管理的知識(shí)、工具和方法有很多，其中大數(shù)據(jù)技術(shù)的采用是必不可少的。

1大數(shù)據(jù)概述

1）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)大數(shù)據(jù)技術(shù)中的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，主要采用分布式存儲(chǔ)方式進(jìn)行，就實(shí)際應(yīng)用情況而言，可以完成大規(guī)模數(shù)據(jù)存儲(chǔ)要求，并且可以保證數(shù)據(jù)存儲(chǔ)吞吐率，降低存儲(chǔ)中的數(shù)據(jù)故障。具體存儲(chǔ)內(nèi)容可以概況為以下幾種：（1）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)基本路線為行存儲(chǔ)以及列存儲(chǔ)，或者是采用二者融合形式進(jìn)行存儲(chǔ)。（2）立足于存儲(chǔ)實(shí)際情況而言，數(shù)據(jù)信息將會(huì)被存儲(chǔ)在多個(gè)設(shè)備當(dāng)中。（3）為保證存儲(chǔ)質(zhì)量，存儲(chǔ)設(shè)備需要被連接在高速網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中。（4）為保證數(shù)據(jù)查詢效率與質(zhì)量，需要建立一個(gè)分布式搜索引擎。雖然大數(shù)據(jù)技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)效果良好，但是仍然存在一定的局限性，具體內(nèi)容為：（1）當(dāng)下技術(shù)手段雖然可以建立起一個(gè)穩(wěn)定的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，但是建立的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)較為單一，并不能支持復(fù)雜數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)建立。（2）數(shù)據(jù)的調(diào)度技術(shù)尚且不完善，而不適當(dāng)?shù)恼{(diào)度將會(huì)增加數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)承載力。（3）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)過(guò)程中所應(yīng)用到的列存儲(chǔ)技術(shù)尚不完善，有待進(jìn)一步優(yōu)化。2）數(shù)據(jù)遷移隨著社會(huì)的進(jìn)一步發(fā)展，產(chǎn)生的數(shù)據(jù)信息量逐漸增加，為保證各類數(shù)據(jù)信息可以正常應(yīng)用以及分析，最終引入了大數(shù)據(jù)技術(shù)。在大數(shù)據(jù)技術(shù)中，為確保大體量數(shù)據(jù)遷移正常，又引入了平滑遷移概念。就目前實(shí)際應(yīng)用情況而言，平滑遷移主要分為兩種形式，第一種是追日志法以及雙寫法。其中追日志法的應(yīng)用較為廣泛，本文以此種方法為例，對(duì)大數(shù)據(jù)技術(shù)中的數(shù)據(jù)遷移技術(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)要論述。（1）服務(wù)將會(huì)進(jìn)行升級(jí)，并且記錄清晰庫(kù)上的數(shù)據(jù)修改內(nèi)容，這些內(nèi)容便是數(shù)據(jù)的日志，記錄不需十分詳盡。（2）記錄完成之后需要對(duì)數(shù)據(jù)遷移工具進(jìn)行構(gòu)建，要求其與離線遷移工具相同，可以完成數(shù)據(jù)日志新到舊的遷移。（3）數(shù)據(jù)遷移所采用的格式為單獨(dú)形式，因此需要構(gòu)建一個(gè)日志解讀工具。（4）為保證數(shù)據(jù)追評(píng)質(zhì)量，需要構(gòu)建一個(gè)校檢工具。（5）數(shù)據(jù)校檢比對(duì)完成之后，進(jìn)行數(shù)據(jù)舊庫(kù)到新庫(kù)的遷移。

2應(yīng)用與探索

2.1電力能源大數(shù)據(jù)與線損管理

基于采集系統(tǒng)，開展精準(zhǔn)的防竊電分析，提升對(duì)竊電用戶分析治理能力。文中利用采集系統(tǒng)海量數(shù)據(jù)，分析A1～A6六個(gè)單位1499個(gè)線損偏高臺(tái)區(qū)，查找引起臺(tái)區(qū)高損的原因。如表1所示，引起該市臺(tái)區(qū)高損的原因，有用戶竊電、戶變關(guān)系不對(duì)等，其中占比最高的是用戶竊電，約27%。針對(duì)該項(xiàng)異常原因，對(duì)A1～A6單位2017年竊電表計(jì)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，竊電事件主要發(fā)生在開蓋事件、電壓異常、電流異常等，具體見(jiàn)表2。結(jié)果顯示，開蓋事件占比最高，約27.09%。通過(guò)用電信息采集系統(tǒng)，查詢電表開蓋事件竊電行為，可以遠(yuǎn)程定位到疑似竊電用戶用電地址、事件記錄發(fā)生時(shí)間和發(fā)生次數(shù)等，精確鎖定竊電用戶，并制定相應(yīng)處理措施，大大減少了現(xiàn)場(chǎng)排查時(shí)間，防竊電成效顯著。

2.2建立科學(xué)有效的電力營(yíng)銷信息系統(tǒng)和輔助網(wǎng)絡(luò)新媒體

電力企業(yè)應(yīng)當(dāng)建立大局域網(wǎng)電力系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)多層次網(wǎng)絡(luò)營(yíng)業(yè)服務(wù)。例如，國(guó)網(wǎng)江蘇省電力公司建立了大數(shù)據(jù)智能分析系統(tǒng)，國(guó)網(wǎng)上海電力公司成立了電力需求響應(yīng)中心，國(guó)網(wǎng)浙江省電力公司建立數(shù)據(jù)信息平臺(tái)等，這些電力系統(tǒng)能收集客戶的用電信息、繳費(fèi)信息、能源分類等信息，為用電客戶合理利用電力資源、減少能耗、緩解供電壓力、進(jìn)行電力營(yíng)銷等提供更加科學(xué)的依據(jù)。然而這樣的大數(shù)據(jù)系統(tǒng)在全國(guó)還沒(méi)有廣泛推行起來(lái)，已有的系統(tǒng)也基本停留在數(shù)據(jù)研究階段，利用數(shù)據(jù)信息進(jìn)行營(yíng)銷的企業(yè)還非常少。電力企業(yè)應(yīng)當(dāng)利用網(wǎng)站系統(tǒng)進(jìn)行營(yíng)銷。

2.3大數(shù)據(jù)技術(shù)在決策管理中的應(yīng)用

隨著我國(guó)電力企業(yè)邁入大電網(wǎng)、高電壓和大機(jī)組的高速發(fā)展時(shí)代，傳統(tǒng)的電網(wǎng)規(guī)劃方法及其管理體系已不再適應(yīng)。在對(duì)大型的電力網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行規(guī)劃建設(shè)時(shí)，如果僅憑專家個(gè)人的經(jīng)驗(yàn)勢(shì)必大大降低整個(gè)電網(wǎng)的資源利用度，因此，就需要借助聚類分析等數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，將不同規(guī)劃專家的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)化表示，存儲(chǔ)在輔助決策系統(tǒng)中，對(duì)最終的電網(wǎng)規(guī)劃提供有效的決策支持。對(duì)于新能源電網(wǎng)，我們還可以建立氣象、地理數(shù)據(jù)信息與發(fā)電機(jī)組的數(shù)據(jù)信息之間的關(guān)聯(lián)模型，為風(fēng)力、水力發(fā)電的選址建設(shè)提供決策支持，有效提高能源利用率。電網(wǎng)作為載體承載著能源與用能兩大主體，它關(guān)聯(lián)著諸多因素。在國(guó)家推進(jìn)節(jié)能減排和需求側(cè)管理的大背景下，針對(duì)目前存在的高峰時(shí)段供電短缺，峰谷差值不斷加大，智能用電管理相對(duì)粗放等問(wèn)題，需要開拓智能用電管理的新思路，設(shè)計(jì)出新型的用電管理方案，這也要借助大數(shù)據(jù)技術(shù)，分析出優(yōu)化的智能用電管理模型。例如：用戶階梯電價(jià)的制定，基于綜合用能行為數(shù)據(jù)和生產(chǎn)、生活各因素以及電力生產(chǎn)成本等多因素進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，才能有效地激活各個(gè)要素，實(shí)現(xiàn)最佳效果。當(dāng)前我國(guó)已經(jīng)陸續(xù)出臺(tái)新的政策文件，開始新一輪的電力體制改革。這些制定的政策文件是否可行有效，是否有利于當(dāng)前電網(wǎng)的發(fā)展，就需要借助大數(shù)據(jù)技術(shù)，在政策施行的試行階段進(jìn)行驗(yàn)證和分析。此外，電力與經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會(huì)穩(wěn)定和人民生活息息相關(guān)，電力需求變化能夠真實(shí)、客觀地反映國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展?fàn)顩r與態(tài)勢(shì)。通過(guò)分析用戶用電數(shù)據(jù)和新能源發(fā)電數(shù)據(jù)等信息，電力企業(yè)可為政府了解全社會(huì)各行業(yè)發(fā)展?fàn)顩r、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)布局、預(yù)測(cè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展走勢(shì)提供數(shù)據(jù)支撐，為相關(guān)部門在城市規(guī)劃建設(shè)、推廣新能源和電動(dòng)汽車、促進(jìn)智慧城市發(fā)展等方面提供輔助決策。

結(jié)語(yǔ)

基于采集系統(tǒng)，發(fā)展電力能源大數(shù)據(jù)應(yīng)用，是推進(jìn)智慧能源發(fā)展的重要方向。通過(guò)采集電力大數(shù)據(jù)，能夠提升電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行和智慧服務(wù)水平。研究了采集數(shù)據(jù)在負(fù)荷預(yù)測(cè)、線損管理及大氣污染防治等方面的應(yīng)用，創(chuàng)新性地提出了基于采集系統(tǒng)，建立大數(shù)據(jù)云平臺(tái)，提高線損治理成效;與環(huán)保部門等共享數(shù)據(jù)，利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法等大數(shù)據(jù)分析方法，顯著提升負(fù)荷預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性。采集數(shù)據(jù)還可與光伏、車聯(lián)網(wǎng)等多領(lǐng)域共享數(shù)據(jù)，進(jìn)一步挖掘能源大數(shù)據(jù)的價(jià)值，服務(wù)社會(huì)民生和經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

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