智能电网大数据处理技术

孙笑一 翟京 于洋

摘  要：智能传感器网络为智能电网应用大量应用在电力监控，能源存储与管理以及可再生能源发电机的集成等领域。成本低使得智能传感器网络很容易在未来的智能电网中大规模使用。从而导致了在通信中产生大量数据。处理和分析这些数据可以发现更深入的问题，从而可以帮助专家改善电网运行，实现更高的性能。目前使用处理大数据技术并有效地管理数据并从中提取最有用的信息仍然是一个挑战。本文以提供并提供将在智能电网和物联网的未来使用的建议和实践，探索智能传感器网络在智能电网领域的不同应用，探讨大数据处理技术用于应用程序处理的传感器和仪表生成的大数据。

关键词：物联网;智能电网，大数据;智能传感器网络;分层通信基础设施

1 现阶段智能电网大数据处理技术现状

1.1智能电网中技术的挑战

由于缺乏有效性，现有的电网存在监控、故障诊断和自动化技术等方面都有很多不确定因素。当前的网络基础设施缺乏灵活性整合新的分布式能源使得增加可再生能源成为一项具有挑战性的任务。智能电网和智能电力基础设施的出现可以应对这些挑战。智能电网技术有望使世界电力系统更加安全，可靠，高效，灵活，并且可持续的[1]。它通过信息和通信网络的整合实现了这些功能。在电网上开发用于信息收集和处理数据以提供自动控制的智能算法监控自然事故或灾难和实时的提供解决方案，以防止电力事故和停电，以确保来电网的实时智能监控和传感能力。

1.2 智能电网中的大数据和问题

监控智能电网内的能源和信息流动，以深入了解电力使用情况并预测未来提高能源效率和降低总体成本的行动[4]。据预测，预计到2020年全球将安装8亿台智能电表。为了要达到精细的度监测和调度，需要在短时间内收集电网信息。假设智能电表每15分钟记录一次，这导致一天之内全球约有77亿个读数。如此庞大的数据量可能会压倒现有的处理和存储技术和系统。公用事业公司需要这些读数才能更好地了解最终用户的消费行为和定价政策。管理从智能电表和电网的其他组件生成的大量数据，实用程序公司可以使用云基础架构提供的服务。云企业提供的服务智能电网用户的基础设施包括：提供存储空间，能源资源管理和虚拟电源厂。

2.物联网技术

2.1 智能电网大数据处理技术分析

物联网技术是在日常生活中集成的不同网络嵌入式设备互连进入互联网。它应用在自动化不同领域，如家用电器，医疗保健系统，安全和监视系统，工业系统，运输系统，军事系统，电气系统等。为了实现完全自动化，必须配备不同域中的微控制器设备，收发器和协议，以促进和标准化彼此之间的通信与外部实体[3]。智能家居和智能城市在智能电网应用中，人们对物联网技术抱有很高的期望，从而拥有智能家居和智能家居电器如：智能冰箱，智能电视，家庭安防系统，照明控制，火灾探测，温度等监控。这些系统和设备包括监控环境和发送的传感器和执行器监控数据到家里的控制单元。控制单元使住户能够持续监控和完全控制电器。它还使用监测数据来预测未来准备的活动为更方便，舒适，安全，高效的生活环境而努力。邻域中的一组智能家庭通过邻域网（NAN）连接以形成智能社区[2]。在智能社区中，家庭共享其室外监控摄像头的结果以进行检测任何意外，甚至可能通知警察局。智能社区概念的其他应用是医疗保健，管理共享资源，并支持社交网络。

2.1 智能电网中能源管理

供能源管理需求侧能源管理（DSM）是消费者能源消费状况的变化不断变化的电价以及公用事业公司的其他付款激励措施。需求响应是用于最小化消费者的电费，转移峰值的负荷需求，使电网的运营成本最低，以及尽量减少能源损失和温室气体排放。物联网组件收集不同的能源需求家用电器并将它们发送到智能电表。智能电网中的控制单元安排能耗家庭用具根据用户的偏好采用最小化电费的策略。可以在分层智能电网基础设施的不同级别解决DSM问题。它可以解决居住场所的水平，以保护消费者的生活[3]。此外，它可以在更高的水平上解决，以产生更多有效的调度计划，不僅有利于消费者，也有利于公用事业公司。

3. 数据传输与存储技术挑战

集成在智能电网中的物联网技术需要大量存储和处理成本每分钟的数据量。该数据包括最终用户负载需求，电力线故障，网络组件状态，调度能耗，预测条件，高级计量记录，停电管理记录，企业资产等信息。因此，公用事业公司必须拥有软件和硬件功能存储，有效地管理和处理收集的数据。智能电网中的大量数据集合在大小和特征上与大数据的概念相似。大数据被定义为具有海量，速度和多样性的数据。来自感知设备的采样频率可以数据量非常大。数据速度反映了收集和处理数据所需的速度。因此，很大数据管理和处理技术（硬件，软件，算法，AI等）可以借用和应用物联网的领域。

综述，今天在大数据处理技术方面的发展，智能电网中的数据管理仍然存在基于电力系统关键性，实时响应，主动解决方案，准确的预测和安全等问题的挑战。因此，我们首先解决智能电网大数据存储位置的问题。监控和数据采集（SCADA）系统是智能电网决策的核心。他们用于对电网进行实时监控和控制，SCADA系统从传感器收集数据。

4.结语

本文讨论了物联网技术在电网中的应用以及集成可再生电能，以实现可持续能源和防止气候变化。该文件强调了管理和存储从物联网中的不同传感器和仪表收集大数据的必要性。在智能电网中的实时应用中可靠性和低延迟是智能电网中高度分散的环境中的两个研究方向。

参考文献

[1]  季建华. 基于物联网的智能家居远程监控系统设计与实现[J]. 计算机应用与软件，2015，32（11）：143-146.

[2]  邓昀，李朝庆，程小辉. 基于物联网的智能家居远程无线监控系统设计[J]. 计算机应用，2017，37（1）：159-165.

[3]  翠娟. 基于物联网的智能家居插座群监控系统设计[J]. 电脑知识与技术，2017，13（28）：272-273.