關(guān)于電力大數(shù)據(jù)關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用的探討

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要：文章結(jié)合當(dāng)前電力企業(yè)運(yùn)營的實(shí)際情況，闡述了大數(shù)據(jù)在電力企業(yè)運(yùn)營中的應(yīng)用特點(diǎn)，從而就電力大數(shù)據(jù)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了探討，并提出了大數(shù)據(jù)價關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用情況，為今后電網(wǎng)運(yùn)行管理工作提供數(shù)據(jù)支撐。

關(guān)鍵詞：大數(shù)據(jù)技術(shù)；電網(wǎng)運(yùn)營；物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)；可視化技術(shù)

0 引言

       目前，在電網(wǎng)運(yùn)營過程中，將會涉及到眾多數(shù)據(jù)，包括數(shù)據(jù)源、異構(gòu)、海量等，故將大數(shù)據(jù)新技術(shù)引入電網(wǎng)運(yùn)營過程中，是發(fā)展智能電網(wǎng)的必然條件。隨著我國智能電網(wǎng)的建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，電網(wǎng)營銷系統(tǒng)、資產(chǎn)系統(tǒng)、人才資源系統(tǒng)、財務(wù)系統(tǒng)、綜合系統(tǒng)、協(xié)同和決策系統(tǒng)等6+1系統(tǒng)在電力各個領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用。這些系統(tǒng)是我國電力大數(shù)據(jù)的重要來源，推動了電力行業(yè)的迅速發(fā)展。因此，本文探討基于電力大數(shù)據(jù)關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用具有重要的意義。

1 電力企業(yè)運(yùn)營中的大數(shù)據(jù)概述

       目前來說，我國部分電力企業(yè)已建成并擁有生產(chǎn)、GIS、投資計劃、項(xiàng)目、物資、基建、財務(wù)、營銷、人力資源、客戶等一批信息化管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了業(yè)務(wù)全覆蓋，并構(gòu)建資產(chǎn)全生命周期管理、客戶服務(wù)等的企業(yè)管理體系。然而從企業(yè)管理的角度分析，目前的信息化平臺建設(shè)仍有不足之處。首先，企業(yè)級運(yùn)營管控體系缺少總體規(guī)劃，各業(yè)務(wù)系統(tǒng)的核心數(shù)據(jù)未實(shí)現(xiàn)整合和應(yīng)用，無法為企業(yè)管理層帶來客觀準(zhǔn)確的業(yè)務(wù)定位、管理對象、監(jiān)測及分析方法。其次，面向公司領(lǐng)導(dǎo)，企業(yè)經(jīng)營指標(biāo)等數(shù)據(jù)仍采用手工上報方式，無法實(shí)現(xiàn)指標(biāo)的實(shí)時監(jiān)控。后，平臺缺乏集約能力，無法合理地運(yùn)用現(xiàn)代化技術(shù)去充分展示公司良好形象。因此，為提升電力企業(yè)運(yùn)營效率和效益，需要結(jié)合國際先進(jìn)的云大物智移技術(shù)，搭建專業(yè)級的數(shù)字化運(yùn)營管理工具。

1.1大數(shù)據(jù)的來源

       在電網(wǎng)運(yùn)營管理過程中，其數(shù)據(jù)類型主要分為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、運(yùn)營數(shù)據(jù)、管理數(shù)據(jù)和外部數(shù)據(jù)等幾種：其中，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、運(yùn)營數(shù)據(jù)、管理數(shù)據(jù)儲存于電力系統(tǒng)之內(nèi)，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)指的是電力設(shè)備參數(shù)和屬性。運(yùn)營數(shù)據(jù)包括客戶信息、用電量和售電量等。管理數(shù)據(jù)主要是指一體化平臺數(shù)據(jù)。而外部數(shù)據(jù)是指地理、氣象、法律等數(shù)據(jù)，儲存于電力系統(tǒng)之外。

1.2數(shù)據(jù)特點(diǎn)

       （1）數(shù)據(jù)量較大。據(jù)不完全統(tǒng)計，我國的電力生產(chǎn)、運(yùn)行、管理數(shù)據(jù)已達(dá)到20PB，相當(dāng)于950個國家圖書館的數(shù)據(jù)量。

       （2）數(shù)據(jù)類型眾多。在電網(wǎng)運(yùn)營過程中，涉及到的大數(shù)據(jù)類型眾多，包括用電量、視頻數(shù)據(jù)、音頻數(shù)據(jù)、報表數(shù)據(jù)以及95598工單數(shù)據(jù)等。

       （3）具有一定的實(shí)時性：在電網(wǎng)數(shù)據(jù)采集過程中，通過采用監(jiān)控系統(tǒng)SCADA（SupervisoryControlAndDatacquisition），并以秒為單位進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。

       （4）以結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)為主。電網(wǎng)數(shù)據(jù)主要以結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)為主，主要將電網(wǎng)數(shù)據(jù)存儲在數(shù)據(jù)庫中，其中結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)分為非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和半結(jié)構(gòu)化兩種數(shù)據(jù)。這兩種數(shù)據(jù)主要在電力企業(yè)生產(chǎn)、物資、財務(wù)、營銷、客戶管理應(yīng)用較多。

2 電力大數(shù)據(jù)關(guān)鍵技術(shù)

2.1物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

       平臺通過智能感知、識別技術(shù)與普適計算等通信感知手段，對物體進(jìn)行實(shí)時采集及監(jiān)控，形成一個智能物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)體系，為監(jiān)控業(yè)務(wù)提供實(shí)時的管理和控制能力。在生產(chǎn)領(lǐng)域，平臺以無人機(jī)、電網(wǎng)自動化設(shè)備、可視化移動作業(yè)終端為載體，通過使用其嵌入式系統(tǒng)技術(shù)、流媒體及傳感器技術(shù)，實(shí)現(xiàn)視頻的在線監(jiān)控實(shí)時調(diào)取，并對電網(wǎng)的負(fù)荷曲線趨勢監(jiān)控，對監(jiān)測到的故障及風(fēng)險提前消缺提前預(yù)防，保障電網(wǎng)的**穩(wěn)定運(yùn)行。

2.2大數(shù)據(jù)技術(shù)

       平臺涵蓋大規(guī)模數(shù)據(jù)同步、海量數(shù)據(jù)存儲建模、基于深度學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)挖掘等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)資產(chǎn)、營銷、人資、財務(wù)、客戶等相關(guān)的12個信息系統(tǒng)核心數(shù)據(jù)的抽取、整合、統(tǒng)計、分析，實(shí)現(xiàn)全指標(biāo)數(shù)據(jù)的直采直送。大規(guī)模數(shù)據(jù)同步技術(shù)，平臺主要體現(xiàn)為針對6+1系統(tǒng)及本地化業(yè)務(wù)系統(tǒng)存在不同的系統(tǒng)架構(gòu)與底層開發(fā)語言難點(diǎn)，采用了更細(xì)致的數(shù)據(jù)調(diào)度方案，按照存儲量、實(shí)時性按需定制，實(shí)現(xiàn)資源合理搶占、數(shù)據(jù)有效隔離及公平調(diào)度，保障數(shù)據(jù)實(shí)時性。同時，運(yùn)用基于深度學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)開展分析，對關(guān)鍵指標(biāo)進(jìn)行聚類算法分析，識別分析出指標(biāo)之間的關(guān)聯(lián)度，從而進(jìn)一步對指標(biāo)進(jìn)行構(gòu)成影響分析，準(zhǔn)確定位到影響核心指標(biāo)的關(guān)鍵點(diǎn)，為后續(xù)指標(biāo)的計劃值設(shè)定提供輔助參考。

2.3可視化技術(shù)

       平臺利用unity3D、css3，ThreeJs技術(shù)實(shí)現(xiàn)全景展示的3D建模渲染與首頁星空旋轉(zhuǎn)、內(nèi)容進(jìn)場動效、模塊切換效果、界面點(diǎn)綴動效等視覺動效，大幅提高頁面的性能與用戶體驗(yàn)。同時，通過大屏系統(tǒng)的單時鐘處理技術(shù)，保障所有信號在系統(tǒng)主時鐘的控制下同時輸出，實(shí)現(xiàn)拼接屏間圖像完全同步、影像清晰。在拼接屏上可顯示兩個或多個信號源圖像，完成在任意顯示畫面上疊加、裁剪、分割、拼接其他畫面，形成畫中畫的顯示效果。

2.4人工智能技術(shù)

       通過引入人臉識別技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對平臺訪問客戶進(jìn)行準(zhǔn)確識別，以友好方式迎接來賓及簽到管理，并結(jié)合語音識別、體感手勢等人工智能技術(shù)，用戶在進(jìn)行功能演示、匯報工作時，可隨時通過語音指令與手勢模擬滑動，快速切換展示內(nèi)容，給來訪客戶一種全新的、科技感豐富、沉浸式的交互體驗(yàn)。

3 電力大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用

3.1應(yīng)用中存在的問題

       大數(shù)據(jù)技術(shù)在電力行業(yè)應(yīng)用過程中，主要是對企業(yè)內(nèi)部管理模式進(jìn)行優(yōu)化。而隨著人們對電力需求量持續(xù)增加，電力系統(tǒng)得到了迅速的發(fā)展，但在發(fā)展過程中仍存在許多的新問題。具體來說，主要包括以下幾點(diǎn)：

      （1）大電網(wǎng)運(yùn)行控制有待加強(qiáng)。隨著我國電網(wǎng)運(yùn)行規(guī)模的不斷擴(kuò)大，超高壓、高容量的特大電網(wǎng)建設(shè)數(shù)量不斷增多，故需要對電網(wǎng)進(jìn)行分區(qū)。待電力系統(tǒng)市場引進(jìn)之后，人們廣泛使用了遠(yuǎn)距離輸送電方式，此方式有利于運(yùn)行控制的水平的提升，進(jìn)而有效地提升系統(tǒng)成員類型復(fù)雜情況下系統(tǒng)的控制水平。

      （2）系統(tǒng)分析有待加強(qiáng)。隨著我國電網(wǎng)建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，電力系統(tǒng)的動態(tài)變得越來越復(fù)雜。而伴隨著電力市場的改革與**，電力市場出現(xiàn)了大量的經(jīng)濟(jì)類數(shù)據(jù)，從而導(dǎo)致系統(tǒng)變得更復(fù)雜，故需要對電網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行分析。

      （3）難以達(dá)到高實(shí)時性、高統(tǒng)一性的需求。當(dāng)前，為了實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)實(shí)時性控制目標(biāo)，應(yīng)對相位測量單元進(jìn)行采集，但此方式難以達(dá)到高速通信實(shí)時分析需求。因此，我們需要從經(jīng)濟(jì)角度對空間尺度進(jìn)行調(diào)度，加強(qiáng)各級的協(xié)調(diào)，且要充分考慮物理的經(jīng)濟(jì)性和穩(wěn)定性。

      （4）人們對智能化調(diào)度的要求不斷提高。在電網(wǎng)**運(yùn)行過程中，其工作重點(diǎn)是對監(jiān)控和電網(wǎng)進(jìn)行實(shí)時控制。首先，在電網(wǎng)監(jiān)控過程中，由于電網(wǎng)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的實(shí)時變化監(jiān)控需要較長的時間，且工作量較大，故將大大削弱系統(tǒng)操作；其次，從歷史數(shù)據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，對于電網(wǎng)運(yùn)行的抽象數(shù)據(jù)，人們?nèi)狈ι钊氲姆治?，?dǎo)致集中數(shù)據(jù)不足，這將給未來的電網(wǎng)的改變和電力**運(yùn)行工作要求越來越高。

3.2應(yīng)用實(shí)例分析

       近年來，世界上較先進(jìn)的網(wǎng)格化管理系統(tǒng)由美國PJM互聯(lián)電網(wǎng)（PJMInterconnection）推出，此系統(tǒng)主要采用共享的整合平臺，利用SpectrumPower進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)化管理，系統(tǒng)運(yùn)行能力好，通過控制中心實(shí)現(xiàn)對每一站點(diǎn)虛擬網(wǎng)絡(luò)管理。同時，用戶界面設(shè)置了上網(wǎng)可視化功能，大大地方便用戶的使用，并且人們可以通過各個站點(diǎn)來訪問的數(shù)據(jù)。PJM作為美國惟一一個具有兩個控制中心的電力公司，能夠及時處理中心故障或者分站點(diǎn)故障，確保電網(wǎng)的**穩(wěn)定運(yùn)行。

       2018年，我國某供電公司采用配網(wǎng)管理系統(tǒng)對工程項(xiàng)目的進(jìn)度、物資、費(fèi)用等進(jìn)行統(tǒng)計，并從中提取關(guān)鍵數(shù)據(jù)，并定期對供電項(xiàng)目進(jìn)行統(tǒng)計與分析，確保工程管理信息得到及時反映，實(shí)現(xiàn)了項(xiàng)目的實(shí)時管控目標(biāo)。與此同時，通過了解實(shí)時數(shù)據(jù)，對相關(guān)信息進(jìn)行多維度分析。例如，可以利用系統(tǒng)對線路負(fù)荷故障問題進(jìn)行分析，以及時進(jìn)行調(diào)整升級。另外，可以對新數(shù)據(jù)記錄進(jìn)行實(shí)時分析，便于工作人員及時掌握電力工程項(xiàng)目建設(shè)情況，大大地提高工程管理效率，為用戶提供**、可靠的服務(wù)。

4 安科瑞變電所電力運(yùn)維云平臺介紹及選型

4.1 云平臺概述：

       按照國家電網(wǎng)公司的統(tǒng)計，10kV及以上供電電壓等級的工商業(yè)用戶有200萬戶以上，此類“用戶側(cè)變配電所”產(chǎn)權(quán)歸電力用戶所有（工商企業(yè)、住宅小區(qū)、學(xué)校、醫(yī)院等），雖然數(shù)量眾多，但是日常的運(yùn)行維護(hù)工作比較傳統(tǒng)，普遍存在以下痛點(diǎn)：

       人工成本高：人工巡視、紙質(zhì)記錄、電話溝通，缺乏智能化的手段

       工作效率低：巡視頻率低、巡檢任務(wù)無法定位、巡檢過程不標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、巡檢缺陷缺乏閉環(huán)跟蹤；

       **隱患：有些用電單位無專業(yè)維護(hù)電工、無法即時排查電氣隱患、隱蔽工程隱患檢查難等難題；

搶修時間長：變電所設(shè)備種類較多，在分布上也比較分散，無法即時識別和定位故障信息，需要用戶通知后到現(xiàn)場確認(rèn)；

運(yùn)行大數(shù)據(jù)缺少分析：有些用戶未有數(shù)據(jù)匯總分析平臺，甚至未安裝電力儀表導(dǎo)致運(yùn)維人員對現(xiàn)場電力參數(shù)信息不了解，無法確定電力系統(tǒng)是否正常運(yùn)行。

4.2  應(yīng)用場所

4.3 云平臺架構(gòu)