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(yíng)的實(shí)際情況，闡述了大數(shù)據(jù)在電力企業(yè)運(yùn)營(yíng)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(jià)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(yíng)；物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)；可視化技術(shù)

       目前，在電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，將會(huì)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(yíng)過(guò)程中，是發(fā)展智能電網(wǎng)的必然條件。隨著我國(guó)智能電網(wǎng)的建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，電網(wǎng)營(yíng)銷(xiāo)系統(tǒng)、資產(chǎn)系統(tǒng)、人才資源系統(tǒng)、財(cái)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(gè)領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用。這些系統(tǒng)是我國(guó)電力大數(shù)據(jù)的重要來(lái)源，推動(dòng)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。

       目前來(lái)說(shuō)，我國(guó)部分電力企業(yè)已建成并擁有生產(chǎn)、GIS、投資計(jì)劃、項(xiàng)目、物資、基建、財(cái)務(wù)、營(yíng)銷(xiāo)、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(tái)建設(shè)仍有不足之處。首先，企業(yè)級(jí)運(yùn)營(yíng)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(wú)法為企業(yè)管理層帶來(lái)客觀準(zhǔn)確的業(yè)務(wù)定位、管理對(duì)象、監(jiān)測(cè)及分析方法。其次，面向公司領(lǐng)導(dǎo)，企業(yè)經(jīng)營(yíng)指標(biāo)等數(shù)據(jù)仍采用手工上報(bào)方式，無(wú)法實(shí)現(xiàn)指標(biāo)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。后，平臺(tái)缺乏集約能力，無(wú)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(yíng)效率和效益，需要結(jié)合云大物智移技術(shù)，搭建專(zhuān)業(yè)級(jí)的數(shù)字化運(yùn)營(yíng)管理工具。

       在電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)管理過(guò)程中，其數(shù)據(jù)類(lèi)型主要分為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、運(yùn)營(yíng)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(yíng)數(shù)據(jù)、管理數(shù)據(jù)儲(chǔ)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(yíng)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(tái)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(chǔ)存于電力系統(tǒng)之外。

       （1）數(shù)據(jù)量較大。據(jù)不*統(tǒng)計(jì)，我國(guó)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(gè)國(guó)家圖書(shū)館的數(shù)據(jù)量。

       （2）數(shù)據(jù)類(lèi)型眾多。在電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，涉及到的大數(shù)據(jù)類(lèi)型眾多，包括用電量、視頻數(shù)據(jù)、音頻數(shù)據(jù)、報(bào)表數(shù)據(jù)以及95598工單數(shù)據(jù)等。

       （3）具有一定的實(shí)時(shí)性：在電網(wǎng)數(shù)據(jù)采集過(guò)程中，通過(guò)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(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)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(cái)務(wù)、營(yíng)銷(xiāo)、客戶管理應(yīng)用較多。

       平臺(tái)通過(guò)智能感知、識(shí)別技術(shù)與普適計(jì)算等通信感知手段，對(duì)物體進(jìn)行實(shí)時(shí)采集及監(jiān)控，形成一個(gè)智能物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)體系，為監(jiān)控業(yè)務(wù)提供實(shí)時(shí)的管理和控制能力。在生產(chǎn)領(lǐng)域，平臺(tái)以無(wú)人機(jī)、電網(wǎng)自動(dòng)化設(shè)備、可視化移動(dòng)作業(yè)終端為載體，通過(guò)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(shí)調(diào)取，并對(duì)電網(wǎng)的負(fù)荷曲線趨勢(shì)監(jiān)控，對(duì)監(jiān)測(cè)到的故障及風(fēng)險(xiǎn)提前消缺提前預(yù)防，保障電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

       平臺(tái)涵蓋大規(guī)模數(shù)據(jù)同步、海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)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(yíng)銷(xiāo)、人資、財(cái)務(wù)、客戶等相關(guān)的12個(gè)信息系統(tǒng)核心數(shù)據(jù)的抽取、整合、統(tǒng)計(jì)、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(tái)主要體現(xiàn)為針對(duì)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(kāi)發(fā)語(yǔ)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(chǔ)量、實(shí)時(shí)性按需定制，實(shí)現(xiàn)資源合理?yè)屨肌?shù)據(jù)有效隔離及公平調(diào)度，保障數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性。同時(shí)，運(yùn)用基于深度學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)開(kāi)展分析，對(duì)關(guān)鍵指標(biāo)進(jìn)行聚類(lèi)算法分析，識(shí)別分析出指標(biāo)之間的關(guān)聯(lián)度，從而進(jìn)一步對(duì)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(jì)劃值設(shè)定提供輔助參考。

       平臺(tái)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(yè)星空旋轉(zhuǎn)、內(nèi)容進(jìn)場(chǎng)動(dòng)效、模塊切換效果、界面點(diǎn)綴動(dòng)效等視覺(jué)動(dòng)效，大幅提高頁(yè)面的性能與用戶體驗(yàn)。同時(shí)，通過(guò)大屏系統(tǒng)的單時(shí)鐘處理技術(shù)，保障所有信號(hào)在系統(tǒng)主時(shí)鐘的控制下同時(shí)輸出，實(shí)現(xiàn)拼接屏間圖像*同步、影像清晰。在拼接屏上可顯示兩個(gè)或多個(gè)信號(hào)源圖像，完成在任意畫(huà)面上疊加、裁剪、分割、拼接其他畫(huà)面，形成畫(huà)中畫(huà)的顯示效果。

       通過(guò)引入人臉識(shí)別技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)平臺(tái)訪問(wèn)客戶進(jìn)行準(zhǔn)確識(shí)別，以友好方式迎接來(lái)賓及簽到管理，并結(jié)合語(yǔ)音識(shí)別、體感手勢(shì)等人工智能技術(shù)，用戶在進(jìn)行功能演示、匯報(bào)工作時(shí)，可隨時(shí)通過(guò)語(yǔ)音指令與手勢(shì)模擬滑動(dòng)，快速切換展示內(nèi)容，給來(lái)訪客戶一種全新的、科技感豐富、沉浸式的交互體驗(yàn)。

       大數(shù)據(jù)技術(shù)在電力行業(yè)應(yīng)用過(guò)程中，主要是對(duì)企業(yè)內(nèi)部管理模式進(jìn)行優(yōu)化。而隨著人們對(duì)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(guò)程中仍存在許多的新問(wèn)題。具體來(lái)說(shuō)，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(guó)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(duì)電網(wǎng)進(jìn)行分區(qū)。待電力系統(tǒng)市場(chǎng)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(lèi)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(guó)電網(wǎng)建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，電力系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)變得越來(lái)越復(fù)雜。而伴隨著電力市場(chǎng)的改革與創(chuàng)新，電力市場(chǎng)出現(xiàn)了大量的經(jīng)濟(jì)類(lèi)數(shù)據(jù)，從而導(dǎo)致系統(tǒng)變得更復(fù)雜，故需要對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行分析。

      （3）難以達(dá)到高實(shí)時(shí)性、高統(tǒng)一性的需求。當(dāng)前，為了實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)實(shí)時(shí)性控制目標(biāo)，應(yīng)對(duì)相位測(cè)量單元進(jìn)行采集，但此方式難以達(dá)到高速通信實(shí)時(shí)分析需求。因此，我們需要從經(jīng)濟(jì)角度對(duì)空間尺度進(jìn)行調(diào)度，加強(qiáng)各級(jí)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(duì)智能化調(diào)度的要求不斷提高。在電網(wǎng)運(yùn)行過(guò)程中，其工作重點(diǎn)是對(duì)監(jiān)控和電網(wǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。首先，在電網(wǎng)監(jiān)控過(guò)程中，由于電網(wǎng)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)變化監(jiān)控需要較長(zhǎng)的時(shí)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(duì)于電網(wǎng)運(yùn)行的抽象數(shù)據(jù)，人們?nèi)狈ι钊氲姆治觯瑢?dǎo)致集中數(shù)據(jù)不足，這將給未來(lái)的電網(wǎng)的改變和電力運(yùn)行工作要求越來(lái)越高。

       近年來(lái)，世界上較先進(jìn)的網(wǎng)格化管理系統(tǒng)由美國(guó)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(tái)，利用SpectrumPower進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)化管理，系統(tǒng)運(yùn)行能力好，通過(guò)控制實(shí)現(xiàn)對(duì)每一站點(diǎn)虛擬網(wǎng)絡(luò)管理。同時(shí)，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(guò)各個(gè)站點(diǎn)來(lái)訪問(wèn)的數(shù)據(jù)。PJM作為美國(guó)惟一一個(gè)具有兩個(gè)控制的電力公司，能夠及時(shí)處理故障或者分站點(diǎn)故障，確保電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

       2018年，我國(guó)某供電公司采用配網(wǎng)管理系統(tǒng)對(duì)工程項(xiàng)目的進(jìn)度、物資、費(fèi)用等進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并從中提取關(guān)鍵數(shù)據(jù)，并定期對(duì)供電項(xiàng)目進(jìn)行統(tǒng)計(jì)與分析，確保工程管理信息得到及時(shí)反映，實(shí)現(xiàn)了項(xiàng)目的實(shí)時(shí)管控目標(biāo)。與此同時(shí)，通過(guò)了解實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，對(duì)相關(guān)信息進(jìn)行多維度分析。例如，可以利用系統(tǒng)對(duì)線路負(fù)荷故障問(wèn)題進(jìn)行分析，以及時(shí)進(jìn)行調(diào)整升級(jí)。另外，可以對(duì)新數(shù)據(jù)記錄進(jìn)行實(shí)時(shí)分析，便于工作人員及時(shí)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)。

       按照國(guó)家電網(wǎng)公司的統(tǒng)計(jì)，10kV及以上供電電壓等級(jí)的工商業(yè)用戶有200萬(wàn)戶以上，此類(lèi)“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(wú)法定位、巡檢過(guò)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(wú)專(zhuān)業(yè)維護(hù)電工、無(wú)法即時(shí)排查電氣隱患、隱蔽工程隱患檢查難等難題；

搶修時(shí)間長(zhǎng)：變電所設(shè)備種類(lèi)較多，在分布上也比較分散，無(wú)法即時(shí)識(shí)別和定位故障信息，需要用戶通知后到現(xiàn)場(chǎng)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(tái)，甚至未安裝電力儀表導(dǎo)致運(yùn)維人員對(duì)現(xiàn)場(chǎng)電力參數(shù)信息不了解，無(wú)法確定電力系統(tǒng)是否正常運(yùn)行。