電網(wǎng)調(diào)控運行大數(shù)據(jù)存儲與處理技術(shù)的運用研究

摘""要：電網(wǎng)調(diào)控運行過程中，各個業(yè)務(wù)領(lǐng)域?qū)?shù)據(jù)實時性提出了不同的要求，如果還是采取一刀切的數(shù)據(jù)處理手段，則很容易由于數(shù)據(jù)時效性不強影響決策控制的效果。基于此，對電網(wǎng)調(diào)控運行中大數(shù)據(jù)分類存儲與處理技術(shù)框架進行梳理，并且分析大數(shù)據(jù)存儲與處理技術(shù)在電網(wǎng)調(diào)控運行中的具體運用表現(xiàn)，希望借助技術(shù)優(yōu)勢，提升電網(wǎng)調(diào)控運行水平。

關(guān)鍵詞：電網(wǎng)調(diào)控""大數(shù)據(jù)技術(shù)""分類存儲""安全智能預(yù)警""數(shù)據(jù)價值

中圖分類號：TM73

Research"on"the"Application"of"Big"Data"Storage"and"Processing"Technology"in"Power"Grid"Regulation"and"Operation

YANG"Dong

State"Grid"Xiangxi"Power"Supply"Company，"Xiangxi，"Hu’nan"Province，"416000"China

Abstract："In"the"process"of"power"grid"regulation"and"operation，"various"business"fields"have"proposed"different"requirements"for"real-time"data."If"a"one-size-fits-all"data"processing"method"is"still"adopted，"it"is"easy"to"affect"the"effectiveness"of"decision"control"due"to"weak"data"timeliness."Based"on"this，"it"summarizes"the"framework"of"big"data"classification"storage"and"processing"technology"in"power"grid"regulation"and"operation，"and"analyzes"the"specific"application"performance"of"big"data"storage"and"processing"technology"in"power"grid"regulation"and"operation，"hoping"to"improve"the"level"of"power"grid"regulation"and"operation"by"leveraging"technological"advantages.

Key"Words："Power"grid"regulation;"Big"data"technology;"Classified"storage;"Security"intelligent"warning;"Data"value

經(jīng)過多年的努力，我國已經(jīng)建設(shè)了較大規(guī)模的電網(wǎng)運行體系，其中數(shù)據(jù)來源也更為多元，這為電網(wǎng)調(diào)控中心提供了可靠的調(diào)控依據(jù)。這些數(shù)據(jù)主要源自數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)、采集系統(tǒng)、電網(wǎng)廣域監(jiān)控系統(tǒng)等，因電網(wǎng)建設(shè)規(guī)模不斷擴大，數(shù)據(jù)信息呈現(xiàn)井噴式增長，數(shù)據(jù)處理的壓力驟增，處理效率自然無法保障。此外，有很多電力系統(tǒng)的外部數(shù)據(jù)資源也在電網(wǎng)調(diào)控運行中扮演著重要角色，在此種背景下，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲與處理方式已經(jīng)不能滿足數(shù)據(jù)應(yīng)用需求，因此迫切需要研究一種新型的數(shù)據(jù)存儲與處理技術(shù)，而大數(shù)據(jù)技術(shù)因本身就具備數(shù)據(jù)處理的優(yōu)勢，將其引入電網(wǎng)調(diào)控運行系統(tǒng)勢在必行。大量的理論和實踐研究也表明，應(yīng)用大數(shù)據(jù)存儲與處理技術(shù)對強化電網(wǎng)調(diào)控運行水平具有重要意義。

1""大數(shù)據(jù)分類存儲與處理技術(shù)框架

電網(wǎng)調(diào)控運行中，實時全景數(shù)據(jù)屬于十分寶貴的資源，大數(shù)據(jù)存儲與處理技術(shù)的應(yīng)用為獲取實時數(shù)據(jù)提供了可能。為使大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用價值得到充分挖掘，本文基于已有的研究理論和實踐應(yīng)用成果，探究適用于電網(wǎng)調(diào)控運行的大數(shù)據(jù)分類存儲與處理技術(shù)，旨在提高數(shù)據(jù)獲取和分析的效率，為電網(wǎng)調(diào)控運行提供可靠的參考依據(jù)。

1.1""大數(shù)據(jù)分類存儲技術(shù)

通過收集獲得的原始數(shù)據(jù)中，經(jīng)常出現(xiàn)冗雜數(shù)據(jù)和噪聲數(shù)據(jù)等，部分情況下還會產(chǎn)生數(shù)據(jù)缺失的問題，如不對其進行預(yù)處理，直接投入使用很難發(fā)揮數(shù)據(jù)的應(yīng)用價值。因此，必須對獲取的各類原始數(shù)據(jù)進行清洗、補充和重構(gòu)，改善數(shù)據(jù)質(zhì)量，提高數(shù)據(jù)價值"[1]。

當(dāng)對數(shù)據(jù)實時性的要求偏高時，可以選用實時性數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)，也可被稱為內(nèi)存數(shù)據(jù)庫，具體是指支持在數(shù)據(jù)庫中直接處理數(shù)據(jù)的狀況，無論是對數(shù)據(jù)信息的讀取，還是分析效率都要比常規(guī)的磁盤存儲高出多個數(shù)量級，此種數(shù)據(jù)存儲方式往往能夠大幅度提升數(shù)據(jù)處理效率，增強數(shù)據(jù)信息的實時性。當(dāng)對數(shù)據(jù)實時性的要求不高時，或者屬于非結(jié)構(gòu)性數(shù)據(jù)時，則可采取非實時數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)，這里指的是分布式存儲系統(tǒng)，主要是利用分布式技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將分布在各個計算機不同位置中的數(shù)據(jù)文件形成邏輯統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫，保障對各類數(shù)據(jù)文件的分布式管理，此舉既能解決計算機存儲空間不足的問題，也能同時發(fā)揮多個計算機的資源計算作用。

1.2""大數(shù)據(jù)分類處理技術(shù)

數(shù)據(jù)處理過程中分布于不同系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)集被稱為一次數(shù)據(jù)集，而被應(yīng)用的數(shù)據(jù)集作為目標(biāo)數(shù)據(jù)集，此時的一次數(shù)據(jù)集為系統(tǒng)輸入，目標(biāo)數(shù)據(jù)集則為數(shù)據(jù)輸出。因此，可以認(rèn)為，目標(biāo)數(shù)據(jù)集指的是未經(jīng)處理便可直接應(yīng)用的數(shù)據(jù)，而一次數(shù)據(jù)僅代表數(shù)據(jù)源頭，二者雖然一個作為輸入量一個作為輸出量，但二者的聯(lián)系十分密切，且呈現(xiàn)出多元化的特征，不同數(shù)據(jù)之間也存在耦合的可能，在數(shù)據(jù)整合分析過程中需要受到很多不確定因素的影響，為此一次數(shù)據(jù)集與目標(biāo)數(shù)據(jù)集之間的數(shù)據(jù)價值鏈并不明確。大數(shù)據(jù)的分類處理實際上就與從數(shù)據(jù)實時性的角度出發(fā)，將數(shù)據(jù)處理過程分為系統(tǒng)內(nèi)和系統(tǒng)外兩種，目的是將不同一次數(shù)據(jù)集與目標(biāo)數(shù)據(jù)集的隱性關(guān)系轉(zhuǎn)變?yōu)轱@性關(guān)系，主要是采取數(shù)據(jù)關(guān)系解耦和整理的手段。

1.2.1""系統(tǒng)內(nèi)處理

借助數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，明確在實時數(shù)據(jù)和非實時數(shù)據(jù)儲存系統(tǒng)中一次數(shù)據(jù)集與目標(biāo)數(shù)據(jù)集之間的關(guān)系，目的是形成較為可靠的數(shù)據(jù)價值鏈。在實時數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)中是通過流處理技術(shù)來分析一次數(shù)據(jù)集與目標(biāo)數(shù)據(jù)集的關(guān)系，流處理技術(shù)的原理是分析數(shù)據(jù)自身價值，判斷數(shù)據(jù)處理等待的時間與數(shù)據(jù)價值是否成正比，這主要是由于數(shù)據(jù)價值并不是一成不變的，會隨著時間的推移發(fā)生改變，如數(shù)據(jù)實時性難以保障則很容易喪失數(shù)據(jù)價值。流處理技術(shù)支持在數(shù)據(jù)存儲的過程中完成數(shù)據(jù)價值分析，保障數(shù)據(jù)實時性。相關(guān)研究中顯示，系統(tǒng)接收數(shù)據(jù)出現(xiàn)延時問題的情況下，即便是延時50"s也可能造成決策失誤的問題。因此，在一些對數(shù)據(jù)實時性要求較高的領(lǐng)域中，盡可能縮短數(shù)據(jù)分析時間顯得尤為重要。而在非實時性數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)中，則建議選取批處理技術(shù)，即先對非實時數(shù)據(jù)進行有效劃分，之后交給不同的任務(wù)部門進行數(shù)據(jù)處理，最后形成較為可靠的數(shù)據(jù)價值鏈集合。批處理的目的在于對數(shù)據(jù)進行分別處理，通過直接將數(shù)據(jù)推到對應(yīng)數(shù)據(jù)中來明確數(shù)據(jù)價值。結(jié)合批處理技術(shù)的這一特征，可以將其應(yīng)用于數(shù)據(jù)處理壓力偏大，且對數(shù)據(jù)時效性要求不高的業(yè)務(wù)過程中。

1.2.2""系統(tǒng)外處理

通常被用于處理兩個或者多個存儲系統(tǒng)中的大數(shù)據(jù)，一般情況下，單個存儲系統(tǒng)中的一次數(shù)據(jù)集往往只能反映出對應(yīng)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)集和價值鏈，很難與其他存儲系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)集建立聯(lián)系。而通過對各個存儲系統(tǒng)中數(shù)據(jù)集的梳理和整合，可以使各個存儲系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)集產(chǎn)生交集，并使其中一次數(shù)據(jù)集和目標(biāo)數(shù)據(jù)集的聯(lián)系更加清晰和明確[2]。通過分類存儲和處理后的大數(shù)據(jù)已經(jīng)形成了較為明晰的價值鏈，且有了較為清晰的關(guān)系網(wǎng)絡(luò)，在二者得以明確的基礎(chǔ)上，可為大數(shù)據(jù)在電網(wǎng)調(diào)控運行中的應(yīng)用提供可靠的依據(jù)，有助于切實發(fā)揮大數(shù)據(jù)存儲與處理技術(shù)的應(yīng)用成果，進一步提升電網(wǎng)調(diào)控運行的整體水平。

2""大數(shù)據(jù)存儲與處理技術(shù)的具體運用

2.1""智能監(jiān)控電網(wǎng)狀態(tài)

目前，電網(wǎng)調(diào)度中心儼然已經(jīng)實現(xiàn)了電網(wǎng)設(shè)備狀態(tài)在線數(shù)據(jù)集中管理的目標(biāo)，但卻忽視了設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測的重要性，同時還存在監(jiān)測數(shù)據(jù)過于分散，缺乏共享性的問題，這導(dǎo)致無法就不同設(shè)備的運行狀態(tài)進行統(tǒng)籌分析，很難全面了解電網(wǎng)系統(tǒng)的整體運行狀態(tài)。另外，由于電網(wǎng)建設(shè)規(guī)模增大，其中使用的設(shè)備量也隨之增多，致使電網(wǎng)設(shè)備運行狀態(tài)監(jiān)測的過程中產(chǎn)生了海量的數(shù)據(jù)信息，針對此類數(shù)據(jù)的傳輸和存儲無疑會增加監(jiān)控系統(tǒng)的運行負(fù)擔(dān)。從早期的一些研究文獻來看，監(jiān)控系統(tǒng)中海量數(shù)據(jù)的傳輸與存儲需求已經(jīng)成為限制智能電網(wǎng)進一步發(fā)展的關(guān)鍵性因素，要想推動智能電網(wǎng)的跨越式發(fā)展，就需要首先解決海量數(shù)據(jù)的傳輸和存儲難題。大數(shù)據(jù)存儲與處理技術(shù)的應(yīng)用不僅可以解決數(shù)據(jù)存儲的難題，還能提高數(shù)據(jù)處理的效率，使其為電網(wǎng)調(diào)控操作提供實時性的數(shù)據(jù)服務(wù)，充分發(fā)揮數(shù)據(jù)利用價值。同時，還能最大限度地發(fā)揮出I/O系統(tǒng)的優(yōu)勢，對監(jiān)控系統(tǒng)中的相關(guān)數(shù)據(jù)，如電流數(shù)據(jù)、電壓數(shù)據(jù)、保護動作信號等，以及天氣數(shù)據(jù)進行分類存儲，并與相關(guān)數(shù)據(jù)完成系統(tǒng)內(nèi)外的耦合，最后建立起一個以數(shù)據(jù)為驅(qū)動的安全運行狀態(tài)模型，確保在設(shè)備運行過程中能夠?qū)崟r監(jiān)測設(shè)備運行狀態(tài)，對風(fēng)險問題的影響范圍進行準(zhǔn)確劃定，使相關(guān)設(shè)備維護和檢修人員快速確認(rèn)故障位置，爭取在短時間內(nèi)恢復(fù)正常，保障電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定運行[3]。

2.2""安全智能預(yù)警

在早期的變電站和調(diào)控中心通常是結(jié)合以往事故類型中出現(xiàn)的典型運行方式進行離線計算，此種方式雖然也能起到一定的安全預(yù)警作用，但在實際應(yīng)用中表現(xiàn)出了預(yù)警信息不全面、預(yù)警范圍小和預(yù)警不及時的弊端。此種形勢下，很難適應(yīng)當(dāng)前的電網(wǎng)調(diào)控運行需求。為此，要在其中積極引入新技術(shù)，利用大數(shù)據(jù)存儲與處理技術(shù)保障數(shù)據(jù)采集和分析的及時性，同時聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和計算機技術(shù)構(gòu)建一個實時仿真計算體系，對于電網(wǎng)運行中的故障和隱患問題進行全方位、系統(tǒng)性的計算，以提升安全預(yù)警的時效性，增強電網(wǎng)運行過程中的安全預(yù)警水平。在該系統(tǒng)中，還能實現(xiàn)對電網(wǎng)運行狀態(tài)的科學(xué)評估，確保為相關(guān)系統(tǒng)維護人員提供可靠的參考依據(jù)，且在發(fā)生隱患問題和突發(fā)問題的第一時間發(fā)布預(yù)警信息，提示工作人員及時介入處理，降低對電網(wǎng)運行質(zhì)量的影響。如可以通過智能溝通平臺將電網(wǎng)運行異常信息傳遞給系統(tǒng)維護人員，確保其能夠盡快到達現(xiàn)場，并及時排除隱患問題，使電網(wǎng)系統(tǒng)處于穩(wěn)定運行狀態(tài)。特別是在人們用電需求不斷增大的形勢下，電網(wǎng)運行壓力增加，故障和安全事件的發(fā)生概率也隨之增大，此種形勢下，則需借助安全智能預(yù)警系統(tǒng)嚴(yán)格控制故障隱患[4]。

2.3""廣域能源的優(yōu)化調(diào)度

我國對新型能源的開發(fā)和利用力度較大，希望利用新型清潔能源代替煤炭等生產(chǎn)能源，以減輕對環(huán)境和生態(tài)的危害，實現(xiàn)人類社會可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)?，F(xiàn)階段已經(jīng)取得較大研究進展，并且實現(xiàn)成果轉(zhuǎn)化的新型能源包括風(fēng)能、太陽能和生物質(zhì)能等[5]。上述幾種新型能源雖然滿足經(jīng)濟環(huán)保的要求，但存在間歇性特征，很難持續(xù)供應(yīng)能源，然而電網(wǎng)運行中，對能源的持續(xù)性作用提出了較高的要求，在此種背景下，傳統(tǒng)的電網(wǎng)調(diào)控運行手段已經(jīng)不再適用，大數(shù)據(jù)分類存儲和處理技術(shù)的應(yīng)用則可彌補傳統(tǒng)調(diào)控手段的不足，通過對電網(wǎng)資源需求數(shù)據(jù)的整合分析以及負(fù)荷狀態(tài)的分析，能夠為電網(wǎng)調(diào)控運行提供可靠的依據(jù)，使其依據(jù)電能供應(yīng)需求的不同，做好資源配置工作。這樣做，一方面保障電網(wǎng)運行的穩(wěn)定性，另一方面實現(xiàn)對新型能源的高效利用，盡可能減少煤炭等非清潔能源的使用量，降低電力生產(chǎn)對生態(tài)環(huán)境的負(fù)面影響。

3""結(jié)語

電網(wǎng)調(diào)控運行形式發(fā)生了根本性的改變，這與能源結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)方式的轉(zhuǎn)變存在必然的聯(lián)系，在多元能源結(jié)構(gòu)下，電力生產(chǎn)活動對生態(tài)環(huán)境的影響得到有效改善，但同時也為電網(wǎng)調(diào)控運行工作帶來了很多新挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲和處理手段已經(jīng)很難適應(yīng)新時期的電網(wǎng)調(diào)控運行需求，而大數(shù)據(jù)存儲與處理技術(shù)在電網(wǎng)調(diào)控運行過程中的應(yīng)用不僅解決了海量監(jiān)控數(shù)據(jù)的存儲與處理難題，還有助于提高數(shù)據(jù)實時性，可充分挖掘大數(shù)據(jù)在電網(wǎng)調(diào)控決策中的價值。為此，在今后的工作仍需積極研究大數(shù)據(jù)存儲與處理技術(shù)的應(yīng)用潛能，使其在電網(wǎng)調(diào)控運行中發(fā)揮更大的價值，并且與智能化技術(shù)聯(lián)合應(yīng)用，促進智能電網(wǎng)事業(yè)的大跨步發(fā)展。

參考文獻

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[2]"孫喬，林少波，王英杰.關(guān)于電網(wǎng)調(diào)控運行大數(shù)據(jù)存儲與處理技術(shù)的分析[J].中國新通信，2020，22（5）：45.

[3]"王玉軍，盧敏，孫云楓，等.基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的電網(wǎng)歷史數(shù)據(jù)管理設(shè)計實現(xiàn)[J].電子測量技術(shù)，2020，43（3）：30-34.

[4]"明智濤.基于Spark"Streaming的電網(wǎng)運行數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)研究與實現(xiàn)[D].揚州：揚州大學(xué)，2023.

[5]"俞周帆.電網(wǎng)多源數(shù)據(jù)融合建模與實時處理[D].武漢：華中科技大學(xué)，2022.