智能電網(wǎng)應(yīng)用背景下的電力大數(shù)據(jù)關(guān)鍵技術(shù)

張偉

（內(nèi)蒙古電力經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院 內(nèi)蒙古自治區(qū)呼和浩特市 010010）

相較于其它系統(tǒng)，電力系統(tǒng)的復(fù)雜程度更大，并且其地位范圍也比較廣，特點(diǎn)極多，包括用電平衡、數(shù)量龐大、通訊可靠、傳輸能量和數(shù)量龐大、運(yùn)行時(shí)間長等等。也正因如此，電力系統(tǒng)在正常運(yùn)轉(zhuǎn)過程中會產(chǎn)生出極多的數(shù)據(jù)，但這些數(shù)據(jù)的實(shí)際價(jià)值密度并不高。相比較而言，電力系統(tǒng)的運(yùn)行情況和大數(shù)據(jù)的特點(diǎn)有很多相符合的地方。

1 智能電網(wǎng)的大數(shù)據(jù)特征

智能電網(wǎng)在正常運(yùn)行過程中將計(jì)算出數(shù)量巨大的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)的來源有很多，主要分為兩個種類：

（1）與電力企業(yè)相關(guān)的內(nèi)部數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)主要來源于電力企業(yè)內(nèi)部的各大應(yīng)用系統(tǒng)，比如數(shù)據(jù)的采集以及監(jiān)控系統(tǒng)、生產(chǎn)管理系統(tǒng)、客戶服務(wù)系統(tǒng)、配電管理系統(tǒng)等；

（2）來自于企業(yè)外部的數(shù)據(jù)，主要來自于互聯(lián)網(wǎng)、氣象信息系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)等等。相較于第一種數(shù)據(jù)來源，這種數(shù)據(jù)的管理單位并不統(tǒng)一，且比較分散，不利于收集。

通過上文的敘述，智能電網(wǎng)的數(shù)據(jù)具有非常多的特點(diǎn)，來源非常多，各種結(jié)構(gòu)、各種數(shù)據(jù)的百分比也在顯著地提升，這些數(shù)據(jù)中主要包括在線監(jiān)測系統(tǒng)里的視頻、客戶服務(wù)系統(tǒng)中產(chǎn)生的語音數(shù)據(jù)、圖像、音頻數(shù)據(jù)等，這些數(shù)據(jù)都非結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)不僅價(jià)值密度非常低，而且在生命周期等方面有著比較大的差異。具體如圖1所示。

2 智能電網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)的關(guān)系

2.1 智能電網(wǎng)與大數(shù)據(jù)的關(guān)系

通信技術(shù)、信息技術(shù)和與此相關(guān)的基礎(chǔ)設(shè)施是構(gòu)建智能電網(wǎng)的重要支撐。隨著時(shí)代的發(fā)展，我國在智能電網(wǎng)領(lǐng)域的發(fā)展速度大大提高，可以穩(wěn)定地對外供應(yīng)高質(zhì)量的電，也可以有效的提高能源的使用效率。以智能電網(wǎng)為基礎(chǔ)，就可以很快地了解到用戶的實(shí)際用電情況，并通過對情況的了解，逐漸調(diào)整和完善供電工作中存在的問題，以此提升整體的供電質(zhì)量。

2.2 大數(shù)據(jù)和云計(jì)算的關(guān)系

隨著互聯(lián)網(wǎng)的興起，云計(jì)算這一概念也逐漸進(jìn)入到人們的視野、企業(yè)的系統(tǒng)當(dāng)中。對于企業(yè)而言，云計(jì)算可以有效的幫助企業(yè)對內(nèi)部數(shù)據(jù)進(jìn)行詳盡的計(jì)算、與合作平臺進(jìn)行數(shù)據(jù)共享，提高其工作效率。云計(jì)算其實(shí)是大數(shù)據(jù)技術(shù)的基礎(chǔ)，有了強(qiáng)大的計(jì)算能力之后，才能夠更好的完成對數(shù)據(jù)的儲存、管理和研究等工作。有云計(jì)算的加持，大數(shù)據(jù)技術(shù)對數(shù)據(jù)的快速處理和計(jì)算，幫助企業(yè)更好的了解用戶的實(shí)際需求，以此提升用戶的實(shí)際體驗(yàn)。在某一層面上來說，是云計(jì)算讓大數(shù)據(jù)技術(shù)真正地走向了社會；也可以說正因?yàn)榇髷?shù)據(jù)技術(shù)的發(fā)展，推動了云計(jì)算功能的進(jìn)一步開發(fā)。

2.3 智能電網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)的關(guān)系

圖1：智能電網(wǎng)數(shù)據(jù)采樣頻率和生命周期

圖2：智能電網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)的關(guān)系示意圖

如圖2 即為智能電網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)之間的關(guān)系?？梢哉f，智能電網(wǎng)能夠正常運(yùn)行，依靠的便是云計(jì)算，正是因?yàn)樵朴?jì)算提供的技術(shù)，才使得智能電網(wǎng)的數(shù)據(jù)能夠高效的完成整合與處理；而在云計(jì)算的基礎(chǔ)之上，大數(shù)據(jù)技術(shù)為了完成業(yè)務(wù)的需求，對數(shù)據(jù)進(jìn)行整合分析，做出有效的數(shù)據(jù)分析；將大數(shù)據(jù)應(yīng)用在電力系統(tǒng)當(dāng)中，即為智能電網(wǎng)，因此綜上所述，三者之間的關(guān)系是相輔相成的，并不是單獨(dú)存在的。

3 智能電網(wǎng)大數(shù)據(jù)關(guān)鍵技術(shù)

3.1 多源異構(gòu)數(shù)據(jù)聚合管理技術(shù)

前文已經(jīng)提到過，智能電網(wǎng)是一種非常復(fù)雜的系統(tǒng)，其存儲的數(shù)據(jù)量非常大，且種類較多，如果只是簡單地進(jìn)行數(shù)據(jù)處理工作的話，那么處理速度會非常之慢。正因如此，在智能電網(wǎng)的數(shù)據(jù)管理方面一定要做好以下幾項(xiàng)工作：首先是將數(shù)據(jù)整合，對其進(jìn)行排查，選出與此次工作內(nèi)容相關(guān)的數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，在剔除和修正之后就可以將其投入使用。當(dāng)然，在開始之前，要選擇合適的數(shù)據(jù)集成模型，現(xiàn)有的模型主要包括數(shù)據(jù)鏈板、基于中間體模型、數(shù)據(jù)倉庫等等。

數(shù)據(jù)倉庫技術(shù)又稱ETL，很多企業(yè)都會使用這一數(shù)據(jù)集成模型作為集成數(shù)據(jù)的方式。其主要分為三個方面：首先是對數(shù)據(jù)的抽取，通過數(shù)據(jù)源的系統(tǒng)，抽取與工作內(nèi)容相關(guān)的數(shù)據(jù)；其次是數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換，在數(shù)據(jù)抽取工作完成之后，按照相應(yīng)要求，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為另一種形式，如果數(shù)據(jù)出現(xiàn)了偏差等情況，也要對其進(jìn)行清理、加工等步驟；最后是數(shù)據(jù)的加載，完成數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換之后，要將這些數(shù)據(jù)加載至目標(biāo)數(shù)據(jù)源的系統(tǒng)當(dāng)中。就當(dāng)前的智能電網(wǎng)發(fā)展形勢而言，數(shù)據(jù)的集成是該技術(shù)中的關(guān)鍵步驟，它需要工作人員綜合考量多方面的因素，并依托多種技術(shù)完成集成。

3.2 復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理技術(shù)

智能電網(wǎng)中的數(shù)據(jù)存在著多種多樣的形式和結(jié)構(gòu)，對于這些比較復(fù)雜的數(shù)據(jù)比如非結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)需要先進(jìn)行特殊的處理之后，將其轉(zhuǎn)化為結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。而在整體的智能電網(wǎng)系統(tǒng)當(dāng)中，結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)可以直接應(yīng)用于傳統(tǒng)型的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、分布式并行數(shù)據(jù)庫當(dāng)中。

3.2.1 分布式文件系統(tǒng)

由于電網(wǎng)系統(tǒng)當(dāng)中的數(shù)據(jù)大多比較分散，因此，通過分布式文件系統(tǒng)可以將這些數(shù)據(jù)分別儲存在物理上分散的幾個儲存節(jié)點(diǎn)之上，通過這種方式使信息得到更好的管理和分配。與此同時(shí)，該系統(tǒng)會將文件系統(tǒng)的訪問接口展示給電力用戶，使數(shù)據(jù)、信息的管理不再受到大小、數(shù)量的限制。這種方式更適合對非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的保存，對其它方式的數(shù)據(jù)儲存工作來說并不一定是最好的方式。

3.2.2 分布式數(shù)據(jù)庫

分布式數(shù)據(jù)庫具有很多的特點(diǎn)，其中主要包括協(xié)同性、拓展性，這些特點(diǎn)也使分布式數(shù)據(jù)庫獲得了更多的應(yīng)用空間。當(dāng)前，隨著時(shí)代的發(fā)展，大數(shù)據(jù)的整體環(huán)境對數(shù)據(jù)信息的管理、儲存等工作有了更高的要求，分布式數(shù)據(jù)庫成為其中比較常用的處理方式。

3.2.3 關(guān)系型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)

就目前而言，智能電網(wǎng)系統(tǒng)當(dāng)中最為常見且占據(jù)著主導(dǎo)地位的仍然是結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。因此，對結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的管理、儲存、處理工作是非常重要的。Oracle 是目前世界范圍內(nèi)應(yīng)用頻率最高的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，使用起來非常便捷，功能也非常的全面。

3.3 數(shù)據(jù)分析的關(guān)鍵技術(shù)

就大數(shù)據(jù)的技術(shù)而言，轉(zhuǎn)化信號數(shù)據(jù)需要驅(qū)動能力作為支撐，當(dāng)數(shù)據(jù)得到了細(xì)致的分析之后，使得信息能夠更適用于智能電網(wǎng)工作。通過大數(shù)據(jù)技術(shù)，在數(shù)量巨大的信息當(dāng)中尋找到有用的信息數(shù)據(jù)，并對相關(guān)的電力數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的分析，找出其中的模塊態(tài)勢規(guī)律之后，決策者可以以此為參考，做出更有利于企業(yè)發(fā)展的決策。對于電力企業(yè)而言，決策者的每一次決策都影響著其今后的發(fā)展，對于企業(yè)的生產(chǎn)、經(jīng)營和投放工作都起著決定性的作用。好的決策不僅能夠讓企業(yè)更快地發(fā)展，更能讓企業(yè)的工作效率和質(zhì)量不斷攀升。德國在使用了數(shù)據(jù)分析的關(guān)鍵技術(shù)之后，就對太陽能的運(yùn)轉(zhuǎn)提供了非常合理的管理和支持，使得更多的電力用戶能夠使用太陽能帶來的便利。這一過程中，其產(chǎn)生的多余的電量都會回傳到電網(wǎng)當(dāng)中，電力企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益也會得到相應(yīng)的提高。

3.4 數(shù)據(jù)展示的關(guān)鍵技術(shù)

數(shù)據(jù)展示的關(guān)鍵技術(shù)主要有三種，第一是可視性技術(shù)，其多應(yīng)用在監(jiān)控電網(wǎng)狀態(tài)，通過電力系統(tǒng)提升其自動化水平，可以使電力發(fā)展情況達(dá)到更好的狀態(tài)；第二是歷史流，第三是空間信息展示技術(shù)，其具體的表現(xiàn)便是大眾熟知的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，包括三維展示技術(shù)等等。而這些都是空間信息展示技術(shù)在電網(wǎng)參數(shù)、現(xiàn)有的GIS 當(dāng)中的體現(xiàn)。

4 電力大數(shù)據(jù)關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用分析

對于智能電網(wǎng)而言，大數(shù)據(jù)技術(shù)是非常重要的。在應(yīng)用過程中，電力大數(shù)據(jù)關(guān)鍵技術(shù)需要通過集成管理、數(shù)據(jù)分析、處理及保存等多個角度完成功能的應(yīng)用。

4.1 集成管理

前文已經(jīng)提到了，智能電網(wǎng)在正常的運(yùn)行過程中所產(chǎn)生或使用的數(shù)據(jù)量非常之大。而電腦在完成工作的過程中，需要通過較多的傳感器對于工作內(nèi)容相關(guān)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，并依托于系統(tǒng)傳輸信息。在信息的管理方面，相關(guān)工作人員也需要采用比較嚴(yán)格的手段、科學(xué)的方式，通過這樣的方式完成信息采集與傳輸工作。如此一來所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，才能夠?yàn)楹罄m(xù)的工作奠定良好的基礎(chǔ)。大數(shù)據(jù)技術(shù)體現(xiàn)了非常出色的集成化管理，并通過更高標(biāo)準(zhǔn)的管理模式，使企業(yè)的數(shù)據(jù)管理工作的效率和水平都能夠提高明顯地提高。

4.2 數(shù)據(jù)分析

在電力企業(yè)的正常工作當(dāng)中，工作人員需要面對大量的數(shù)據(jù)以及分析、處理工作，這些也是電網(wǎng)管理、調(diào)度工作當(dāng)中的常態(tài)。為了簡化工作步驟、提升工作效率，可以通過大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用功能對具體的信息做出正確的處理方案。對于電網(wǎng)工作而言，大數(shù)據(jù)技術(shù)具有非常重要的意義，它可以將與工作內(nèi)容相關(guān)的信息、需要使用的技術(shù)進(jìn)行有效的分析，以此得出有效的結(jié)論或處理方案，引導(dǎo)整體的工作向前發(fā)展。當(dāng)前，大數(shù)據(jù)技術(shù)當(dāng)中的Hadoop 和Spark技術(shù)是其熱門技術(shù)，在各企業(yè)內(nèi)的使用范圍也比較廣，它們在很多方面都有著非常好的發(fā)展前景。在此過程中，工作人員需要對大數(shù)據(jù)技術(shù)進(jìn)行合理地、科學(xué)地應(yīng)用，通過它們的技術(shù)帶動整體的生產(chǎn)和經(jīng)營，提高其管理水平。

4.3 數(shù)據(jù)處理

在正常的工作過程中，大數(shù)據(jù)技術(shù)的確為智能電網(wǎng)提供了非常重要、寶貴的支持，尤其是在信息方面，更是在很大程度上提高了智能電網(wǎng)的工作效率。大數(shù)據(jù)技術(shù)的主要優(yōu)勢中就包括對信息的快速處理。在此過程中，信息的處理工作要更加注意細(xì)節(jié)，滿足處理的要求，促進(jìn)數(shù)據(jù)處理工作效率和水平的提升。相比較而言，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理方式的處理速度顯然更慢，其效率和完整性都將受到很大的影響。而通過利用大數(shù)據(jù)技術(shù)，就可以有效的改善這些問題，并以此為基礎(chǔ)，建立完備的數(shù)據(jù)管理庫及管理體系，完善數(shù)據(jù)的查詢工作和服務(wù)質(zhì)量。

4.4 數(shù)據(jù)安全

隨著時(shí)代的發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)成為人們生活中必不可少的一部分。在這樣的環(huán)境下，信息的安全也成為人們重點(diǎn)關(guān)注的內(nèi)容。因此，在大數(shù)據(jù)技術(shù)之下，做好數(shù)據(jù)安全工作也是非常必要的。通過大數(shù)據(jù)技術(shù)，對電網(wǎng)系統(tǒng)當(dāng)中損失的數(shù)據(jù)可以及時(shí)地恢復(fù)，并提高其防御風(fēng)險(xiǎn)的能力，保障信息和數(shù)據(jù)的安全性。

5 結(jié)束語

隨著時(shí)代的發(fā)展，科學(xué)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)水平、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的逐漸提升，智能電網(wǎng)也隨之發(fā)展。在智能電網(wǎng)的日常工作當(dāng)中，電力系統(tǒng)、設(shè)備檢測、用電信息采集等方面都將產(chǎn)生數(shù)量較多的各種類型、各種形式的數(shù)據(jù)和信息。相關(guān)工作人員要加強(qiáng)對電力大數(shù)據(jù)關(guān)鍵技術(shù)的分析和研究，以此促進(jìn)智能電網(wǎng)的工作效率。