基于大數(shù)據(jù)分析的冶金企業(yè)電網(wǎng)智能控制平臺

劉 冰

（河鋼唐鋼動力部生產(chǎn)技術(shù)室，河北唐山 063000）

引言

隨著國內(nèi)冶金技術(shù)的快速發(fā)展，冶金企業(yè)用電項目和用電量日益增多，對冶金企業(yè)電網(wǎng)的供電可靠性要求也越來越高.但是，由于冶金集團電網(wǎng)規(guī)模過于龐大，其建設(shè)進度尚未完全跟上用電形勢的變化，因此冶金企業(yè)電網(wǎng)的源—網(wǎng)—荷不匹配、部分地區(qū)負載過大、電壓質(zhì)量難以保證、供電可靠性較差、自動化程度不高等諸多問題相繼出現(xiàn)。同時，冶金企業(yè)的分布式電源種類繁雜、數(shù)量眾多，也是企業(yè)電網(wǎng)建設(shè)面臨的一大問題［1］。為了解決這些問題，提出并設(shè)計了一種智能電網(wǎng)大數(shù)據(jù)分析平臺。基于數(shù)據(jù)源、業(yè)務(wù)應(yīng)用、數(shù)據(jù)集成管理、客戶交互四個層級搭建平臺架構(gòu)，制定了平臺軟硬件部分設(shè)計方案，通過可視化、數(shù)據(jù)篩取等手段實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，為冶金集團電網(wǎng)的智能化建設(shè)提供了切實可行的技術(shù)方案。

1 平臺總體結(jié)構(gòu)

智能電網(wǎng)大數(shù)據(jù)分析平臺由業(yè)務(wù)應(yīng)用、數(shù)據(jù)集成管理、數(shù)據(jù)源、客戶交互四個層級構(gòu)成，其整體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 智能電網(wǎng)大數(shù)據(jù)分析平臺總體架構(gòu)

平臺通過數(shù)據(jù)源層對數(shù)據(jù)實施管理并與用戶進行應(yīng)用交互，該層中部署了GIS 系統(tǒng)、資產(chǎn)系統(tǒng)、營銷系統(tǒng)、企業(yè)運營監(jiān)測系統(tǒng)、配網(wǎng)自動化系統(tǒng)、調(diào)度自動化系統(tǒng)、計量系統(tǒng)及其它多個系統(tǒng)和數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)來自于上述系統(tǒng)完成業(yè)務(wù)處理后獲取的結(jié)果。數(shù)據(jù)集成管理層中部署了平臺創(chuàng)建的數(shù)據(jù)庫，用于保存數(shù)據(jù)源層所獲取的測量類結(jié)果數(shù)據(jù)信息及文件資料類基礎(chǔ)信息，為數(shù)據(jù)的存儲、提取、應(yīng)用以及數(shù)據(jù)的質(zhì)量提供保障。同時，數(shù)據(jù)集成管理層中還部署了數(shù)據(jù)集成平臺，通過該平臺數(shù)據(jù)得以集中管理，供用戶進行在線提取。

數(shù)據(jù)集成管理層的數(shù)據(jù)集中、存儲與處理的功能都是基于大數(shù)據(jù)平臺或數(shù)據(jù)積累來實現(xiàn)。

業(yè)務(wù)應(yīng)用層的職責(zé)是對平臺的具體業(yè)務(wù)功能實施監(jiān)控管理，在該層中能夠?qū)崿F(xiàn)具體業(yè)務(wù)展示、數(shù)據(jù)分析、平臺及模塊的管理等功能。［2］業(yè)務(wù)應(yīng)用層基于云服務(wù)平臺構(gòu)建，向用戶提供細化服務(wù)。

客戶交互層是平臺與用戶進行可視化交互的樞紐，向用戶提供信息顯示和指令輸入服務(wù)。

2 平臺工作原理

2.1 技術(shù)原理

（1）通過信息可視化技術(shù)實現(xiàn)客戶端界面智能調(diào)整。利用信息可視化技術(shù)，使平臺客戶端界面在圖片、圖表和文字的顯示上能夠根據(jù)設(shè)備屏幕進行智能調(diào)整，以滿足移動設(shè)備、LED 大屏及PC 設(shè)備的客戶端顯示需求。

（2）在數(shù)據(jù)篩取的基礎(chǔ)上進行參數(shù)的分析和趨勢判斷。通過時序分析、K評分計算、聚類分析等數(shù)據(jù)篩取技術(shù)來分析和提取電網(wǎng)運行有關(guān)的數(shù)據(jù)，例如設(shè)備交替運行提示、設(shè)備健康度評估、發(fā)電預(yù)測、負荷預(yù)測等。

（3）通過對策論提高平臺智能分析能力。［3］基于對策論分析電網(wǎng)運維信息與各功能服務(wù)的關(guān)系，通過優(yōu)化組合選取最佳策略以提高供電可靠性。

2.2 數(shù)據(jù)傳輸原理

由市、區(qū)、企業(yè)三級數(shù)據(jù)庫采集數(shù)據(jù)并集中到市級平臺的數(shù)據(jù)庫中，由其進行數(shù)據(jù)處理和分析，獲取的數(shù)據(jù)由業(yè)務(wù)應(yīng)用層向用戶進行顯示。具體數(shù)據(jù)傳輸流程如圖2所示。

圖2 智能電網(wǎng)大數(shù)據(jù)分析平臺數(shù)據(jù)傳輸流程

3 平臺部署

3.1 軟硬件部分設(shè)計方案

考慮到電網(wǎng)建設(shè)工作的持續(xù)性，智能電網(wǎng)大數(shù)據(jù)分析平臺的軟硬件系統(tǒng)應(yīng)能完全滿足當(dāng)前平臺穩(wěn)定運行的基本要求，同時也需要具備一定的可擴展性。

平臺在以下軟件環(huán)境下運行：Oracle 11 G 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)；服務(wù)器安裝UNIX 或Windows 2008 Server 及以上版本操作系統(tǒng)；客戶端安裝Window7及以上版本操作系統(tǒng)，核心IE 9.0 及以上版本瀏覽器；WEBLOGIC 10應(yīng)用程序服務(wù)器管理系統(tǒng)。

以流暢提供Web 服務(wù)及保證平臺數(shù)據(jù)的安全存儲為重點，選取平臺硬件配置如下：2.66 GHz主頻E5 6 核CPU，4 個；64 G 內(nèi)存；1 000 G 容量10 K 硬盤，5個；raid5模式冗余電源。

3.2 平臺部署方式

平臺按圖3所示結(jié)構(gòu)進行部署。

圖3 平臺部署方式

數(shù)據(jù)庫服務(wù)器：存儲用戶充值平臺、大數(shù)據(jù)平臺、各內(nèi)網(wǎng)系統(tǒng)所采集的各種數(shù)據(jù)，平臺各項業(yè)務(wù)處理完成后獲取的數(shù)據(jù)結(jié)果也存儲在該服務(wù)器中。

應(yīng)用服務(wù)器：為應(yīng)用程序提供運行空間，通過客戶端為用戶提供可視化服務(wù)。

數(shù)據(jù)集成服務(wù)器：平臺各系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理結(jié)果以及平臺的智能分析結(jié)果由該服務(wù)器進行集中和存儲。

影像預(yù)處理服務(wù)器：電網(wǎng)巡檢過程中所拍攝的影像資料經(jīng)專業(yè)軟件處理后存儲于該服務(wù)器中。

4 電網(wǎng)智能分析平臺的應(yīng)用

4.1 應(yīng)用功能

該平臺部署在某冶金集團電網(wǎng)集控中心，平臺的智能應(yīng)用通過平臺總體功能展示、安全運維主題展示、數(shù)據(jù)分析需求、綠色能源主題展示、可靠輸變配主題展示、高效管理主題展示以及平臺基本管理等模塊實現(xiàn)。各模塊具體功能如圖4所示。

圖4 平臺智能應(yīng)用模塊及其功能

總體功能展示模塊通過地理圖形和供電流向圖形并結(jié)合供電數(shù)據(jù)列表的方式進行可視化展示，用戶通過客戶端該模塊所屬界面能夠了解電網(wǎng)供電總量、電網(wǎng)總體結(jié)構(gòu)以及當(dāng)前電網(wǎng)的運行情況，還能夠了解重點客戶用電量、配電設(shè)施分布、輸變電設(shè)施分布、新能源（含光伏、風(fēng)電、小水電）電站分布等信息。［4］綠色能源主題展示模塊提供綠色能源發(fā)電信息展示，信息內(nèi)容主要包括儲能、光伏、風(fēng)電、小水電等各種新型清潔能源的供電情況。

安全運維主題展示模塊提供環(huán)境監(jiān)測、自動化巡檢報告、變電站綜合運維管理的可視化信息。平臺通過環(huán)境檢測功能收集和整理防山火監(jiān)測、覆冰監(jiān)測、智能防雷等電網(wǎng)安全系統(tǒng)所提供的數(shù)據(jù)，形成環(huán)境監(jiān)測報表在平臺界面進行顯示；自動化巡檢報告基于無人機與機器人的日常巡檢結(jié)果完成，報告中包含巡檢路線、目標(biāo)、結(jié)果等內(nèi)容，如發(fā)現(xiàn)設(shè)備設(shè)施、線路存在異常情況或安全隱患，則將相應(yīng)信息錄入報表并進行提示；變電站綜合運維管理可視化信息提供基于3D模型向平臺用戶呈現(xiàn)，根據(jù)變電站內(nèi)設(shè)備、線路的實際布局繪制變電站3D 模型，將經(jīng)平臺整理過的設(shè)備監(jiān)測、巡檢等數(shù)據(jù)顯示在設(shè)備對應(yīng)模型的附近位置供用戶讀取。［5］可靠輸變配主題展示模塊在客戶端界面顯示的內(nèi)容包括：線路狀態(tài)、臺區(qū)/配電房環(huán)境、配網(wǎng)運行監(jiān)測信息、輸變電設(shè)備信息、輸變電運行信息、配網(wǎng)基礎(chǔ)信息等。

數(shù)據(jù)分析展示模塊能夠分析電網(wǎng)的整體運營情況并通過客戶端顯示給用戶。平臺數(shù)據(jù)庫收集企業(yè)客服、營銷管理、自動化計量等企業(yè)運營管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，統(tǒng)計綜合線損率、第三方客戶滿意度、冶金企業(yè)電網(wǎng)端電壓合格率、電費回收率、主營業(yè)務(wù)收入等運營指標(biāo)。同時，基于設(shè)備臺賬、設(shè)備監(jiān)測的數(shù)據(jù)對線路設(shè)備狀態(tài)、客戶服務(wù)質(zhì)量、客戶訴求、線路停電情況、設(shè)備重過載情況等信息進行智能分析。

4.2 應(yīng)用交互

供電企業(yè)的用戶充值系統(tǒng)、自動化計量系統(tǒng)、配網(wǎng)生產(chǎn)系統(tǒng)、資產(chǎn)管理系統(tǒng)、營銷管理系統(tǒng)等生產(chǎn)運營系統(tǒng)所獲取的數(shù)據(jù)經(jīng)由大數(shù)據(jù)平臺發(fā)送到本平臺數(shù)據(jù)庫中，由本平臺處理分析后發(fā)送給客戶端。平臺應(yīng)用交互的流程如圖5所示。

圖5 平臺應(yīng)用交互流程

5 結(jié)論

在冶金企業(yè)電網(wǎng)存在源—網(wǎng)—荷不匹配、部分區(qū)域負載過大、電壓質(zhì)量難以保證、供電可靠性較差、自動化程度不夠等問題的背景下，提出并設(shè)計了智能電網(wǎng)大數(shù)據(jù)分析平臺，基于數(shù)據(jù)源、業(yè)務(wù)應(yīng)用、數(shù)據(jù)集成管理、客戶交互四個層級搭建平臺架構(gòu)，通過多個功能模塊實現(xiàn)平臺的智能化功能，同時創(chuàng)建了應(yīng)用交互的流程，為冶金企業(yè)電網(wǎng)的智能化建設(shè)提供了切實可行的技術(shù)方案。在今后的研究中，將根據(jù)冶金企業(yè)用電需求的變化進一步完善平臺功能，為企業(yè)可靠供電提供堅實的技術(shù)保障。