大數(shù)據(jù)技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用研究

楊誠宇

（華中科技大學(xué),湖北 武漢 430074）

隨著科技的發(fā)展，各行各業(yè)的智能化程度不斷提高，電力行業(yè)也是如此，電網(wǎng)技術(shù)的智能化程度已今非昔比?！按髷?shù)據(jù)”、“物聯(lián)網(wǎng)”等新概念的提出推動了電力企業(yè)迎接更多的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。國家電網(wǎng)、南方電網(wǎng)等不少電力公司都順應(yīng)時(shí)代潮流積極開展智能電網(wǎng)、用電效能與環(huán)境保護(hù)等眾多領(lǐng)域的大數(shù)據(jù)層面的研究，從而讓本公司的科技創(chuàng)新度不斷提高。當(dāng)電力公司面對海量數(shù)據(jù)的時(shí)候，他們必須找到科學(xué)的方法來對這些數(shù)據(jù)加以利用，這樣公司才能夠在激烈的市場競爭中立足。電力系統(tǒng)對大數(shù)據(jù)技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用的時(shí)候，要對當(dāng)前業(yè)務(wù)模式進(jìn)行全面改革，從而構(gòu)建出科學(xué)合理的電力系統(tǒng)大數(shù)據(jù)平臺。

1 電力系統(tǒng)中的大數(shù)據(jù)特點(diǎn)

隨著人們對大數(shù)據(jù)的理解不斷深入，再加上人們對電力公司業(yè)務(wù)要求的考慮，大數(shù)據(jù)技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用大有可為。當(dāng)人們對數(shù)據(jù)的計(jì)算、集成管理等功能進(jìn)行科學(xué)的整合以后，能夠及時(shí)構(gòu)建出與當(dāng)下和將來發(fā)展趨勢相匹配的業(yè)務(wù)管理模式。電力系統(tǒng)里面的大數(shù)據(jù)特征如下：首先，電力系統(tǒng)里面的大數(shù)據(jù)的體量較大?？萍嫉陌l(fā)展推動著電力企業(yè)信息化程度不斷提高，電力數(shù)據(jù)的增長率已經(jīng)超出很多人的預(yù)測。其次，電力系統(tǒng)大數(shù)據(jù)的類型較多。電力系統(tǒng)的大數(shù)據(jù)類型多種多樣，比如半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)、非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)指不能通過數(shù)據(jù)二維邏輯表進(jìn)行描述的數(shù)據(jù)，圖片、影音正是非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。當(dāng)人們遇到非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的時(shí)候，需要進(jìn)行圖像識別、語音語義識別等操作，使其向結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化。結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)指的是那些能夠用二維邏輯表進(jìn)行描述的數(shù)據(jù)。半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)顧名思義是介于二者之間的數(shù)據(jù)，電力行業(yè)的不斷運(yùn)轉(zhuǎn)推動著視頻應(yīng)用度的提升，非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)在電力行業(yè)總量中的比重不斷提升。第三，電力系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)傳播速度快。無論是數(shù)據(jù)的采集、處理還是數(shù)據(jù)的分析，其速度都很快。第四，電力大數(shù)據(jù)不受消耗，不受磨損，傳輸起來比較容易。電力企業(yè)的這些大數(shù)據(jù)還會在使用中增值。第五，電力大數(shù)據(jù)具有安全性。這就要求系統(tǒng)對數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、存儲等操作的時(shí)候，都要使數(shù)據(jù)質(zhì)量得到保證。電力系統(tǒng)的綜合能力水平往往受制于該系統(tǒng)里面的弱勢環(huán)節(jié)，而該系統(tǒng)里面的大數(shù)據(jù)安全性也受制于該系統(tǒng)中薄弱環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)質(zhì)量。電力系統(tǒng)對大數(shù)據(jù)的應(yīng)用首先要保證各個(gè)環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)的安全。

2 電力系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的主要類型

2.1 基礎(chǔ)類數(shù)據(jù)

基礎(chǔ)類數(shù)據(jù)的指的是那些和變壓器、發(fā)電機(jī)等一系列電力設(shè)施屬性存在關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)，電力企業(yè)要及自身具體情況對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行規(guī)劃和管理并把這些數(shù)據(jù)在電力系統(tǒng)里面加以更新，使調(diào)度中心能夠及時(shí)對這些數(shù)據(jù)加以掌握。這樣他們作出的決策才會有更加可靠的基礎(chǔ)并做好這些數(shù)據(jù)的管理和存儲工作，這些基礎(chǔ)類數(shù)據(jù)一旦丟失，其后果不堪設(shè)想。

2.2 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)

此類數(shù)據(jù)往往產(chǎn)生于電力系統(tǒng)運(yùn)行過程里面，這些數(shù)據(jù)數(shù)量大，需要的存儲空間也非常大。此類數(shù)據(jù)能夠?qū)﹄娏ο到y(tǒng)的具體運(yùn)行狀態(tài)加以反映，數(shù)據(jù)的及時(shí)處理能夠使其使用價(jià)值大幅度提升，調(diào)度決策部門作出的各類決策也要以此為依據(jù)。

2.3日常管理數(shù)據(jù)

電力系統(tǒng)不同部門需要對該系統(tǒng)運(yùn)行中以及問題解決以后形成的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，此類數(shù)據(jù)即為日常管理數(shù)據(jù)。此類數(shù)據(jù)是在電力系統(tǒng)里面的特定范圍中自動生成，其共享可以通過共享平臺的構(gòu)建來實(shí)現(xiàn)，從而對電力設(shè)備設(shè)施的狀態(tài)加以反映。電力企業(yè)不同部門也能夠及時(shí)獲取自己所需要的信息，讓自己的工作開展更加科學(xué)有效。

2.4 外部數(shù)據(jù)

互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等與電力系統(tǒng)存在連接關(guān)系的其他網(wǎng)絡(luò)是電力系統(tǒng)外部數(shù)據(jù)的重要來源，此類數(shù)據(jù)往往會對電力系統(tǒng)的運(yùn)行和維護(hù)產(chǎn)生不小的影響。舉個(gè)例子，太陽能發(fā)電站的變化情況能夠通過天氣信息加以反映，進(jìn)而影響電力系統(tǒng)的調(diào)度工作。而當(dāng)石油、天然氣等的價(jià)格出現(xiàn)變化的時(shí)候，電價(jià)也隨之變化。當(dāng)人們把這些外部信息納入電力系統(tǒng)大數(shù)據(jù)里面以后，這些外部信息的潛力會得到充分的挖掘，其應(yīng)用領(lǐng)域也隨之拓寬。

3 電力系統(tǒng)中應(yīng)用的大數(shù)據(jù)技術(shù)

3.1 大數(shù)據(jù)的存儲傳送技術(shù)

電網(wǎng)規(guī)模的拓展過程中，電力設(shè)備的數(shù)量也大幅度增加，各類數(shù)據(jù)不斷增多，監(jiān)控系統(tǒng)的壓力也越來越大。為了對這些龐大的數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)的存儲，存儲方式的選擇就非常重要。當(dāng)然面對那些非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)的時(shí)候，可以對這些數(shù)據(jù)用分布式文件系統(tǒng)來加以存儲。數(shù)據(jù)信息的類型不同，則把其歸入不同的類別并存儲起來。如果有些數(shù)據(jù)存儲要求相對較高，則可以通過數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)對其進(jìn)行存儲。如果有些數(shù)據(jù)需要保密，那么就可以通過數(shù)據(jù)倉庫系統(tǒng)對其進(jìn)行存儲。數(shù)據(jù)倉庫系統(tǒng)主要由三部分組成，第一部分是數(shù)據(jù)抽取，也就是把數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)源系統(tǒng)里面抽取出來；第二部分是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，也就是把抽取出來的數(shù)據(jù)按要求加以轉(zhuǎn)換。如果數(shù)據(jù)存在錯(cuò)誤或者偏差，就要對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行加工；第三部分是數(shù)據(jù)加載，這一部分指的是把前兩階段所得數(shù)據(jù)進(jìn)行加載并保存到數(shù)據(jù)源系統(tǒng)。

3.2 數(shù)據(jù)處理技術(shù)

大數(shù)據(jù)技術(shù)在電力系統(tǒng)里面的應(yīng)用，首先要做好大數(shù)據(jù)的倉庫、分區(qū)、分表等處理。分庫處理指的是基于固定的處理原則提升數(shù)據(jù)庫管理數(shù)據(jù)的利用率。分區(qū)處理指的是合理載入各類文件的數(shù)據(jù)，從而使大型表的壓力得到緩解，使數(shù)據(jù)的訪問性能得到提升。分表處理指的是以一定處理原則為基礎(chǔ)構(gòu)建出不同的數(shù)據(jù)表，使各個(gè)單一數(shù)據(jù)表的壓力得到緩解。構(gòu)造并列形式、并行形式的數(shù)據(jù)庫，從而使數(shù)據(jù)的加載性能得到一定程度的強(qiáng)化，實(shí)時(shí)查詢也變得越來越快。

3.3 數(shù)據(jù)分析技術(shù)

電力系統(tǒng)中對大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用有一個(gè)重要目標(biāo)，那就是把各類信號的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化，然后用數(shù)據(jù)分析提煉形成知識。如此以來，決策的科學(xué)參考隨之出現(xiàn)。隨著大數(shù)據(jù)的發(fā)展，電力系統(tǒng)通過對各類數(shù)據(jù)的分析能夠在龐大的信息數(shù)據(jù)里面盡快找到其中的規(guī)律，從而及時(shí)構(gòu)建起相應(yīng)的模型，決策者也就有了更多的信息支持，其決策會更加科學(xué)。電力企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營等環(huán)節(jié)的管理也會更加科學(xué)，電力企業(yè)競爭力隨之提升，經(jīng)濟(jì)效益也會大幅度增加。

4 大數(shù)據(jù)技術(shù)在系統(tǒng)中的應(yīng)用

數(shù)據(jù)量大、處理過程復(fù)雜是大數(shù)據(jù)的兩個(gè)明顯特征，這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用其關(guān)鍵是做好龐大數(shù)據(jù)的篩選工作，通過對龐大數(shù)據(jù)的篩選和加工，使電力系統(tǒng)使用者的各類需求得到充分的滿足。電力系統(tǒng)主要包括六個(gè)環(huán)節(jié)，分別是發(fā)電、變電、輸電、配電、用戶、調(diào)度。這六個(gè)環(huán)節(jié)的整合能夠推動信息平臺的建立，使電力系統(tǒng)的調(diào)度得到改進(jìn)。在一體化信息平臺的構(gòu)建過程中，大數(shù)據(jù)、云計(jì)算都是其重要支撐。電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行對不同環(huán)節(jié)的協(xié)同性提出了明確要求，動態(tài)的信息監(jiān)測能夠推動不同環(huán)節(jié)對數(shù)據(jù)信息進(jìn)行實(shí)時(shí)采集、處理等操作，不同環(huán)節(jié)之間的協(xié)作隨之增強(qiáng)。

最近幾年電力系統(tǒng)的各類數(shù)據(jù)越積越多，對這些數(shù)據(jù)的收集、處理、存儲等工作也有了更高的標(biāo)準(zhǔn)。電力系統(tǒng)中對大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用取得了較高成效，預(yù)測空間復(fù)合就是其中的一項(xiàng)重要成果。預(yù)測空間負(fù)荷就是以電網(wǎng)覆蓋下的建筑面積、占地面積的負(fù)荷密度等來對接下來的年電量負(fù)荷加以預(yù)測。以歷史人口數(shù)據(jù)、區(qū)域面積變化情況等歷史數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，對該電網(wǎng)區(qū)域下的用電量加以預(yù)測。利用對多項(xiàng)指標(biāo)的關(guān)聯(lián)，從各個(gè)外部系統(tǒng)對所需數(shù)據(jù)加以采集并作出分析，從而為規(guī)劃設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)作出貢獻(xiàn)。電力系統(tǒng)在開展項(xiàng)目管理的時(shí)候也會受到數(shù)據(jù)存儲、處理能力等的制約。如果在對項(xiàng)目進(jìn)行管理的時(shí)候，由于建設(shè)現(xiàn)場的各類信息存儲不完整，導(dǎo)致項(xiàng)目細(xì)節(jié)的了解不夠深入，也就無法對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)的利用。為了讓大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用更佳，就要推動電力系統(tǒng)存儲非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的能力不斷提升，從而實(shí)現(xiàn)對非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的科學(xué)分析。電力系統(tǒng)中對大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用要通過建模處理等達(dá)到對風(fēng)險(xiǎn)的管理和控制這一目標(biāo)。數(shù)據(jù)的監(jiān)測采集屬于基礎(chǔ)工作，這項(xiàng)工作是其他工作開展的前提。

5 結(jié)語

電網(wǎng)規(guī)模的拓展使電力業(yè)務(wù)里面的信息資源不斷增加，如果這些信息資源的共享沒有實(shí)現(xiàn)，那么電力企業(yè)的發(fā)展和升級就會受到更多的阻礙。大數(shù)據(jù)技術(shù)在電力系統(tǒng)里面的應(yīng)用能夠很好的整合不同部門的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一管理調(diào)度，資源的共享也就越來越容易。電力企業(yè)的運(yùn)行效率也隨之提升，企業(yè)的長久發(fā)展也就有了更堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。