基于電力大數(shù)據(jù)技術(shù)的泛在電力物聯(lián)網(wǎng)應用研究

劉建華

摘要：最近，我國的基礎(chǔ)建設(shè)迅速，國家發(fā)展改革委、國家能源局聯(lián)合印發(fā)了《關(guān)于全面提升“獲得電力”服務水平，持續(xù)優(yōu)化用電營商環(huán)境的意見》，提出了打造能源互聯(lián)網(wǎng)服務生態(tài)圈，引領(lǐng)能源服務發(fā)展新業(yè)態(tài)的目標。可以預見代表源、網(wǎng)、荷、儲等現(xiàn)實主體的能源流與發(fā)電量、用電量、繳費、調(diào)度等虛擬主體的信息流將發(fā)揮重要作用。作為電力行業(yè)“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧能源產(chǎn)物的泛在電力物聯(lián)網(wǎng)將能源流與信息流有機結(jié)合起來，具有了智能終端、多源統(tǒng)一、信息融合、供需平衡、鏈式服務、市場開放的特征和優(yōu)勢。電力大數(shù)據(jù)技術(shù)的透明化、協(xié)同化及開放化與能源生產(chǎn)、傳輸、消費、存儲發(fā)展新形態(tài)理念深度吻合，展現(xiàn)出計算智能化、數(shù)據(jù)可視化、遠程服務化和經(jīng)濟可持續(xù)的新趨勢。在市場計量、認證交易、資源增值、開放生態(tài)、能源金融產(chǎn)業(yè)中，促進了信息系統(tǒng)與物理系統(tǒng)的進一步融和，大大降低了運維成本。伴隨電力大數(shù)據(jù)協(xié)同技術(shù)的發(fā)展，多樣智能電力終端和各種電網(wǎng)業(yè)務系統(tǒng)將融會貫通，從而更安全高效地實現(xiàn)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)多源交互和統(tǒng)一調(diào)度，對大數(shù)據(jù)精準溯源和各種需求提供精細化的數(shù)據(jù)支撐。

關(guān)鍵詞：電力大數(shù)據(jù)技術(shù);泛在電力物聯(lián)網(wǎng);應用研究

在通信技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)高速發(fā)展和國家大力支持新能源產(chǎn)業(yè)和清潔能源的發(fā)展背景下，必將推動新一輪的能源改革。目前，電網(wǎng)企業(yè)面臨著三重挑戰(zhàn)：隨著社會經(jīng)濟的飛速發(fā)展，各行各業(yè)對電力供應的需求越來越大，電網(wǎng)架設(shè)規(guī)模也不斷擴大所帶來的電網(wǎng)形態(tài)復雜化挑戰(zhàn);在電力市場逐步向民營企業(yè)開放的形勢下，電力市場化倒逼電網(wǎng)企業(yè)做出新的改革挑戰(zhàn);數(shù)字化經(jīng)濟打造多邊市場的挑戰(zhàn)。為應對各種挑戰(zhàn)，提出了泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)。建設(shè)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)，是推進“三型兩網(wǎng)”建設(shè)的重要內(nèi)容和關(guān)鍵環(huán)節(jié)。本文在泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的目標和要求的基礎(chǔ)上，提出泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的技術(shù)構(gòu)架及實現(xiàn)方案，為電網(wǎng)企業(yè)的下一步改革提供參考與借鑒。

1數(shù)據(jù)管理層技術(shù)

數(shù)據(jù)管理層技術(shù)對數(shù)據(jù)進行進一步的挖掘加工與存儲調(diào)度，也是電力大數(shù)據(jù)在泛在電力物聯(lián)網(wǎng)應用中的重要技術(shù)，主要包含3個方面。（1）大數(shù)據(jù)存儲，關(guān)鍵技術(shù)為基于C/S模式的場景利用。該技術(shù)使用HDFS作為其文件存儲系統(tǒng)，依靠Ma-pReduce構(gòu)建具有一定規(guī)模的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化集群，用于存儲在節(jié)點服務器或者云端的數(shù)據(jù)。（2）大數(shù)據(jù)處理框架，針對采集存儲數(shù)據(jù)的質(zhì)量參差不齊、數(shù)據(jù)冗余、數(shù)據(jù)類型繁雜等缺點，要對數(shù)據(jù)進行預處理操作。該操作主要包含利用Sqoop技術(shù)與Kettie技術(shù)的數(shù)據(jù)抽取，數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，以及基于Mahout技術(shù)和R語言的數(shù)據(jù)挖掘。上述技術(shù)將冗余的垃圾數(shù)據(jù)去除從而優(yōu)化數(shù)據(jù)的質(zhì)量，在電力征信及電力咨詢服務中得到了廣泛應用。（3）大數(shù)據(jù)調(diào)度框架，實際采用基于Hbase、Avro、Flume和Zoo Keeper技術(shù)，將電力物聯(lián)網(wǎng)中實際分散的許多個物理數(shù)據(jù)資源節(jié)點連接，使其更容易接受節(jié)點服務器以及云端服務器的調(diào)度，最終組成規(guī)范、集成的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。利用數(shù)據(jù)層管理技術(shù)可以使數(shù)據(jù)獲得更大空間用于存儲和擴容多信道節(jié)點訪問量，大大減少了物理層面的資金投入，提高了訪問數(shù)據(jù)的可靠性以及未來擴容的內(nèi)存。

2泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)實現(xiàn)方案

2.1加強基礎(chǔ)設(shè)備建設(shè)

加強基礎(chǔ)設(shè)備建設(shè)貫穿了發(fā)電、變電、輸電、配電及用電全過程。發(fā)電包含多能源發(fā)電廠和發(fā)電設(shè)備的的建設(shè)，充分利用多種能源發(fā)電并建設(shè)新型發(fā)電站，同時重點安裝更高效更智能發(fā)電設(shè)備。全面利用設(shè)備的信息化建設(shè)虛擬電廠，從而提高分布式新能源的友好并網(wǎng)水平和電網(wǎng)可調(diào)控容量占比，促進清潔能源的利用。在常規(guī)站到智能變電站建設(shè)趨勢下，達到站內(nèi)設(shè)備智能化、微機化、信息化的目的，同時繼續(xù)加強對站內(nèi)一次設(shè)備的智能監(jiān)控和二次設(shè)備的改造升級。確保對全站設(shè)備的全方位監(jiān)控管理，全面感知設(shè)備的運行狀態(tài)。在輸電線路上，除了做架設(shè)堅強輸電線路網(wǎng)架建設(shè)，同時應著重實現(xiàn)線路和鐵塔智能在線監(jiān)測全覆蓋發(fā)展。配電和用電設(shè)備多而雜，需要對這些設(shè)備進行智能化改造，包括配網(wǎng)高壓線路、配變、開關(guān)，智能電表，及移動充電樁的建設(shè)，以逐步提高配電設(shè)備的智能化水平。

2.2網(wǎng)絡(luò)通信建設(shè)

電力網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)在電網(wǎng)智能化發(fā)展過程中占很重要地位，不僅僅是解決電力數(shù)據(jù)的傳輸問題，更重要的是使得電網(wǎng)系統(tǒng)更加通暢。目前，電力通信傳輸網(wǎng)絡(luò)的通信方式主要包括有線通信和無線通信。有線通信技術(shù)包括同步數(shù)字體系（SynchronousDigitalHierarchy，SDH）技術(shù)、電力線載波通信（PowerLineCommunication，PLC）技術(shù)、以太網(wǎng)無源光網(wǎng)絡(luò)（EthernetPassiveOpticalNetwork，EPON）技術(shù)。電力無線通信技術(shù)主要有ZigBee、蜂窩通信技術(shù)、通用分組無線服務技術(shù)（GeneralPacketRadioService，GPRS）技術(shù)。電力物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)則著重發(fā)展電力無線通信，相比于有線通信，電力無線專網(wǎng)具備安全性更高、接入更靈活、傳輸延時低、容量大等特點。目前，在建設(shè)電力無線專網(wǎng)時，可以設(shè)計多套無線核心網(wǎng)設(shè)備，將TD-LTE基站均分別接入這些核心網(wǎng)。各級網(wǎng)絡(luò)則對特定區(qū)域數(shù)據(jù)進行管理，且各核心網(wǎng)之間互為備用，以確保數(shù)據(jù)不會因網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障而中斷。

2.3“平臺+生態(tài)”建設(shè)

“平臺+生態(tài)”建設(shè)是要打造出共治共享的能源互聯(lián)網(wǎng)生態(tài)圈，以達到能源生產(chǎn)、傳輸、消費的最優(yōu)分配。同時利用已有資源建設(shè)智慧能源綜合服務平臺，為各類新興業(yè)務主體提供更優(yōu)質(zhì)、更便捷的服務。它具體實現(xiàn)方式是多樣的，例如，利用泛電力物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)收集行業(yè)內(nèi)豐富的業(yè)務數(shù)據(jù)，通過對各類數(shù)據(jù)的分析處理，統(tǒng)一對接總部級企業(yè)能效服務共享平臺，從而能更科學的，更經(jīng)濟的、更有效的進行業(yè)務來往。再者通過大量的智能終端采集的數(shù)據(jù)，將各種設(shè)備、電網(wǎng)運行數(shù)據(jù)、負荷消耗等各類數(shù)據(jù)發(fā)送至系統(tǒng)平臺，可對設(shè)備進行集中監(jiān)控，對設(shè)備故障的反應更智能。建設(shè)電力互聯(lián)網(wǎng)生態(tài)圈，利用公司強大的資源網(wǎng)，把電網(wǎng)企業(yè)、發(fā)電企業(yè)、設(shè)備制造廠家、金融機構(gòu)、政府及用戶融合至一個良好的電力生產(chǎn)、服務、消費互聯(lián)網(wǎng)生態(tài)圈。電力企業(yè)使用最先進的智能設(shè)備，同時在客戶端也存在大量智能設(shè)備，例如，充電樁、電動汽車、智能家居家電等。平臺能將電力生產(chǎn)與消費者消費特征相結(jié)合，做出最好的服務策略。

結(jié)語

利用大數(shù)據(jù)判斷設(shè)備的經(jīng)濟效益，提高了設(shè)備的精益化管理水平，促進電力數(shù)據(jù)資產(chǎn)的增值，便于開展數(shù)字信息化的應用和開展大數(shù)據(jù)分析，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)集聯(lián)應用，縮短數(shù)據(jù)交互時間，同時降低設(shè)備全壽命周期成本，提高設(shè)備綜合利用水平，特別是為“泛在電力物聯(lián)網(wǎng)”在現(xiàn)有條件下的建設(shè)提供了可行的理論支撐。

參考文獻

[1]刁柏青.泛在電力物聯(lián)網(wǎng)—數(shù)據(jù)科學的春天[N].中國能源報，2019-5-20（22）.

[2]汪洋，蘇斌，趙宏波.電力物聯(lián)網(wǎng)的理念和發(fā)展趨勢[J].電信科學，2010，26（S3）∶9-14.

（國網(wǎng)資陽供電公司 ?641300）