基于多維數(shù)據(jù)模型的電力調(diào)控系統(tǒng)設(shè)計與實(shí)現(xiàn)

摘要：隨著電網(wǎng)逐步向智能化發(fā)展，電力調(diào)控系統(tǒng)以智能電網(wǎng)的關(guān)鍵組成部件的角色存在，電力調(diào)控對于智能電網(wǎng)的高效運(yùn)行起到了關(guān)鍵作用。通常情況下，電力調(diào)控系統(tǒng)具備了較好的通用性能及功能擴(kuò)展能力，但是對于多維數(shù)據(jù)的處理存在一定的不足。因此，該研究基于多維數(shù)據(jù)模型對電力調(diào)控系統(tǒng)的建模進(jìn)行了深入的研究，在多維方式下實(shí)現(xiàn)了電力調(diào)控系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的構(gòu)建，有效解決了常規(guī)電力系統(tǒng)存在的缺陷。經(jīng)過實(shí)例驗(yàn)證，該研究所提出的基于多維數(shù)據(jù)模型的電力調(diào)控系統(tǒng)對于智能電網(wǎng)具有更好的適應(yīng)性，具備一定的科學(xué)性和有效性，可進(jìn)行大規(guī)模的推廣應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：多維數(shù)據(jù)模型；電力調(diào)控系統(tǒng)；設(shè)計與實(shí)現(xiàn)

中圖分類號：TM773 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 引言

電力調(diào)控系統(tǒng)作為智能電網(wǎng)的重要組成部分，會直接影響到智能電網(wǎng)的安全性、穩(wěn)定性、可靠性［1-2］。目前，智能電網(wǎng)的電力調(diào)控系統(tǒng)已經(jīng)取得了一定程度的發(fā)展，但是尚不夠完善，功能停留在常規(guī)調(diào)控方面，不夠智能化［3］。通常情況下都是基于關(guān)系模型來對電力調(diào)控系統(tǒng)進(jìn)行建模，這樣能夠保證模型的通用性和功能擴(kuò)展性，但是不能夠?qū)﹄娏?shù)據(jù)進(jìn)行多維度的分析，因此該研究須要基于多維數(shù)據(jù)模型進(jìn)行電力調(diào)控系統(tǒng)的模型構(gòu)建，以提升電力調(diào)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理能力［4］。

1 電力調(diào)控系統(tǒng)常規(guī)數(shù)據(jù)建模方法

電力調(diào)控系統(tǒng)普遍采用關(guān)系型數(shù)據(jù)模型來完成建模。關(guān)系型數(shù)據(jù)模型具備以下特點(diǎn)。

1.1 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型簡單、單一

在關(guān)系模型中，其中的任意2個元素都須要賦予某種關(guān)系來進(jìn)行描述，關(guān)系在本質(zhì)上是二維屬性的，其描述簡單、清晰、明了。

1.2 數(shù)據(jù)關(guān)系規(guī)范

數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)之間最底層的關(guān)系就是其中的元素不能夠進(jìn)一步拆分，數(shù)據(jù)之間的關(guān)系必須嚴(yán)格遵從數(shù)學(xué)概念的基本要求。

1.3 數(shù)據(jù)定義明確、操作簡單

關(guān)系型數(shù)據(jù)模型最為突出的特點(diǎn)是概念清晰、結(jié)構(gòu)簡單，能夠通過二維數(shù)據(jù)表的形式直接展現(xiàn)，這樣就能夠直接對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行操作。關(guān)系型數(shù)據(jù)模型同樣存在突出的缺點(diǎn)，就是不支持多維數(shù)據(jù)的處理，尤其是海量的電力數(shù)據(jù)，電力數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)屬性就是多維性。

2 多維數(shù)據(jù)模型

多維數(shù)據(jù)出現(xiàn)的時候是應(yīng)用于聯(lián)系處理進(jìn)程。根據(jù)具體實(shí)際運(yùn)用需求，數(shù)據(jù)在邏輯方面須要呈現(xiàn)出多維度的基本特征，即每一個獨(dú)立的維度描述一種獨(dú)立的性質(zhì)，可認(rèn)作是常規(guī)關(guān)系數(shù)據(jù)庫中附加了粒度參數(shù)的屬性，這樣就保證能夠從多個層次來進(jìn)行數(shù)據(jù)的觀察。下鉆是指對數(shù)據(jù)的分析由高層次向低層次逐步推進(jìn)，將已經(jīng)完成匯總的數(shù)據(jù)重新劃分為更細(xì)致的粒度進(jìn)行分析，而上卷正好是相反的過程。

基于多維數(shù)據(jù)模型的這些優(yōu)點(diǎn)，多維數(shù)據(jù)模型已經(jīng)是一種進(jìn)行科學(xué)、有效的數(shù)據(jù)深度分析及模式化工具。由于大數(shù)據(jù)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，多維數(shù)據(jù)模型作為一種工具能夠很便捷地對數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總、分解以及多維度處理，后續(xù)一些工具都以多維數(shù)據(jù)模型作為基礎(chǔ)模型，進(jìn)行擴(kuò)展與延伸。但是底層數(shù)據(jù)庫是基于現(xiàn)有的海量數(shù)據(jù)之上的，這些海量數(shù)據(jù)是以關(guān)系模型的形式存在，基于計算機(jī)的物理存儲介質(zhì)上，實(shí)際是二維隨機(jī)存儲器件。即便出現(xiàn)了真正的三維編址結(jié)構(gòu)存儲設(shè)備，對于現(xiàn)有的多維數(shù)據(jù)模型來說，也無法做到完全映射，所以在技術(shù)方面須要從二維平面關(guān)系映射到任意的多維數(shù)據(jù)面之間的變換方法。

3 多維數(shù)據(jù)建模方法

文章通過進(jìn)行電力調(diào)控系統(tǒng)多維數(shù)據(jù)模型建模的基本出發(fā)點(diǎn)是常規(guī)的星型模式和雪花模式，這樣電力技術(shù)人員就能夠根據(jù)實(shí)際情況確定出電力調(diào)控的多維場景，然后再確定具體的數(shù)據(jù)維度，由此便得到了調(diào)控場景的核心技術(shù)指標(biāo)，這樣便構(gòu)建完成了結(jié)構(gòu)清晰、表意明確的多維數(shù)據(jù)模型。星型模式和雪花模式如圖1所示。

在星型模式和雪花模式下構(gòu)建完成的電力調(diào)控系統(tǒng)多維數(shù)據(jù)模型，能夠?qū)哂卸嗑S屬性的電力數(shù)據(jù)進(jìn)行有效處理。具體就多維度來說，維度涵蓋面廣，主要可以是時刻、廠站具體位置、母線電壓等級等。這種類型的數(shù)據(jù)模型完全能夠滿足多維度的需求。上卷要求從數(shù)據(jù)的細(xì)節(jié)著手，從微觀層次開始向宏觀層次延伸展開逐步分析，下鉆要求從數(shù)據(jù)的頂層入手，從宏觀層次開始向微觀層次延伸展開逐步分析，完成全面分析，具體的模型構(gòu)建步驟如下。

（1）確定電力調(diào)控系統(tǒng)的應(yīng)用場景。

多維數(shù)據(jù)模型的建?；A(chǔ)是電力調(diào)控系統(tǒng)的應(yīng)用基本場景，要根據(jù)電力調(diào)度以及電力監(jiān)控的實(shí)際應(yīng)用情況出發(fā)，確定邊界條件，完成設(shè)計。應(yīng)用場景直接關(guān)系到多維數(shù)據(jù)模型的多樣性，才能夠完成數(shù)據(jù)覆蓋面廣的數(shù)據(jù)模型。通常情況下，母線電壓過壓、終端負(fù)荷過載、數(shù)據(jù)異常跳動等主題的應(yīng)用較為普遍，這樣就能夠從相對全面的角度描述智能電網(wǎng)的運(yùn)行情況。

（2）確定電力調(diào)控系統(tǒng)多維數(shù)據(jù)模型的具體維度。

進(jìn)行多維數(shù)據(jù)模型的設(shè)計時要以應(yīng)用主題和電力調(diào)控的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)來進(jìn)行，期間應(yīng)用到的數(shù)據(jù)覆蓋范圍較廣，有時刻、母線電壓等級等，每組數(shù)據(jù)都需要構(gòu)建獨(dú)立的維度事實(shí)表，根據(jù)這些單獨(dú)構(gòu)建的維度事實(shí)表對技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行深入分析。

智能電網(wǎng)中的全部數(shù)據(jù)都是基于時間序列，能夠采用線性回歸的方法進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，線性回歸方程為：

S（t）=a+bt

T1≤t≤T2（1）

其中，a和b分別為回歸方程的斜率和截距，T1和T2分別為數(shù)據(jù)的起止時刻。

回歸方程得誤差：

y=ax+b+ε

ε→N（0，σ2）

σ2=［Syy（1-r2）］/（n-2）（2）

其中，

Syy=∑（y-y）2（3）

該參數(shù)描述了y的平方和，r為相關(guān)性系數(shù)，描述變異被回歸直線解釋的比例。

（3）將構(gòu)建完成的維度事實(shí)表導(dǎo)入，得到最終的多維數(shù)據(jù)模型。

多維數(shù)據(jù)模型的設(shè)計，需要從能量管系統(tǒng)中導(dǎo)出其中的數(shù)據(jù)表以及應(yīng)用主題。多維數(shù)據(jù)模型主要由維度事實(shí)表和維度數(shù)據(jù)表構(gòu)成。其中，維度事實(shí)表中保留有與應(yīng)用主題相關(guān)聯(lián)的關(guān)鍵性指標(biāo)，具體指母線電壓超限的時刻、母線電壓過壓幅度、數(shù)據(jù)異常跳動值等。還需要特定的功能軟件將數(shù)據(jù)與事實(shí)表進(jìn)行關(guān)聯(lián)，這樣便得到了多維數(shù)據(jù)模型。

4 應(yīng)用實(shí)例

電力調(diào)控系統(tǒng)的多維數(shù)據(jù)模型形象化展示如圖2所示。

電力調(diào)控系統(tǒng)的多維數(shù)據(jù)模型總共涵蓋了3個維度，即時間點(diǎn)、數(shù)據(jù)對應(yīng)的設(shè)備、超限幅度。在時間點(diǎn)維度方面，可以從年份、月份、日期、小時、分鐘、秒的方向逐步深入細(xì)化；在數(shù)據(jù)對應(yīng)的設(shè)備方面，可從設(shè)備配置區(qū)域、配置廠站、具體設(shè)備的方向逐步深入細(xì)化；超限幅度維度方面的處理較為靈活，可進(jìn)行全面分析，也可進(jìn)行單獨(dú)類別分析，還可從多個維度切割后進(jìn)行分析。多維數(shù)據(jù)模型對3個維度的數(shù)據(jù)進(jìn) 行綜合分析，得到相對合理的結(jié)果，為電力調(diào)控后續(xù)的工作提供技術(shù)依據(jù)。

5 結(jié)語

文章通過研究與分析，完成了新型電力調(diào)控系統(tǒng)的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)，有效地解決了電力調(diào)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)模型從關(guān)系模型向多維模型的轉(zhuǎn)變及對數(shù)據(jù)的多維處理的問題。隨著智能電網(wǎng)應(yīng)用需求的逐步提升，對電力調(diào)控系統(tǒng)同樣提出了更高的要求，不僅實(shí)時監(jiān)控智能電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)時分析運(yùn)行數(shù)據(jù)，還須要通過特殊方法對電力數(shù)據(jù)進(jìn)行多維度解析。

參考文獻(xiàn)

［1］李鵬，黃文琦，王鑫，等.數(shù)據(jù)與知識聯(lián)合驅(qū)動的人工智能方法在電力調(diào)度中的應(yīng)用綜述［J］.電力系統(tǒng)自動化，2024（1）：160-175.

［2］李志超，尹興隆，何文洪，等.基于模糊隸屬度的智能電網(wǎng)電力調(diào)度多目標(biāo)優(yōu)化研究［J］.微型電腦應(yīng)用，2024（2）：137-140.

［3］張貝，王亮，袁少偉，等.電力調(diào)度智能網(wǎng)絡(luò)化下令系統(tǒng)功能研究［J］.水電站機(jī)電技術(shù)，2024（3）：41-42.

［4］申昕怡，宋廣彥.電力調(diào)度數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)與安全滲透分析［J］.電氣技術(shù)與經(jīng)濟(jì)，2024（2）：112-114.

（編輯 王永超）

Design and implementation of power control system based on multidimensional data model

WANG Pengfei

（State Grid Laizhou Power Supply Company， Yantai 261400， China）

Abstract： As the power grid gradually develops towards intelligence， the power regulation system exists as a key component of the smart grid， and power regulation plays a crucial role in the efficient operation of the smart grid. Under normal circumstances， power regulation systems have good general performance and functional expansion capabilities， but there are certain shortcomings in the processing of multidimensional data. Therefore， this research article conducted in-depth research on the modeling of power regulation systems based on multidimensional data models， and achieved the construction of mathematical models for power regulation systems in a multidimensional manner， effectively solving the shortcomings of conventional power systems. Through practical examples， it has been verified that the power regulation system based on multidimensional data model proposed in this research has better adaptability to smart grids， and has certain scientific and effective characteristics， which can be widely promoted and applied.

Key words： multidimensional data model; power regulation system; design and Implementation