大数据在智能电网及电力系统中的应用研究

2021-03-16马一宁钟建栩余少锋廖崇阳席凌之

通信电源技术 2021年19期

马一宁，钟建栩，余少锋，廖崇阳，席凌之

（南方电网调峰调频发电公司信息通信分公司，广东广州 510000）

0 引言

随着智能电网和电力系统在当今时代的应用与普及，大数据技术在其中所发挥的优势也越来越显著。因此，在智能电网与电力系统的建设与应用过程中，电力企业与相关的技术人员一定要加大力度对大数据技术进行研究，并根据实际情况、结合实际需求，将该技术合理应用到智能电网与电力系统中。通过这样的方式，才可以让大数据技术发挥出其显著的应用优势，促进智能电网与电力系统在当今时代的良好应用与发展。

1 大数据与智能电网概述

1.1 大数据

大数据也被称为巨量资料，它所涉及到的资料具有非常巨大的规模，传统软件工具并不能在合理的时间范围内对这些庞大的数据进行整合、管理以及重要信息摘取等的处理。早期的大数据主要应用在金融和商业等领域中，之后才开始逐渐朝着能源、医疗以及交通等领域发展。目前，智能电网与电力系统已经成为了大数据的一个重要应用领域，尤其是在智能电表以及各种测量、传感技术的应用中，大数据及其相关技术更是发挥出了显著的应用优势[1-4]。大数据分析系统的框架结构示意如图1所示。

图1 大数据分析系统框架结构

1.2 智能电网

所谓智能电网，就是将物理电网作为基础，将当今先进的计算机技术、传感技术、信息技术、通信技术以及控制技术等集成到其中所形成的一种自动化、智能化新型电网，它涵盖发电、配电、变电、输电、调度、用电等每一个环节。借助智能电网可良好协调整个电力市场中的各种应用需求以及各个利益方，在确保电力系统高效稳定运行的基础上实现电力系统运营成本的最大化节约，并使其对环境所产生的不良影响得以最大化降低，实现整体系统稳定性、可靠性与自愈性的显著提升。在智能电网的具体应用中，智能化、可控制以及可观测是其主要特征。该系统可以将观测与控制作为基础，实时获取电力系统的实际运行状态信息以及相应的数据，并根据相应的信息数据快速做出智能化的预测、判断、分析与处理[5-7]。同时，随着当今信息通信技术的不断发展，智能电网也和物联网、互联网以及移动智能终端等实现了有机融合，进而为智能电网应用效果的提升和用户实际需求的满足提供了更好的保障。智能电网框架体系结构示意如图2所示。

图2 智能电网框架体系结构

2 大数据在智能电网与电力系统中的主要应用分析

2.1 在电力大数据传输和储存中的应用

在当今智能电网的建设、应用与发展过程中，电力系统中每一个运行环节产生的数据都得到了有效记录。而在这样的情况下，其数据的传输以及储存也就有了更高的要求。随着各种数据产生量的不断增加，电力系统所承受的负担也越来越大，这也逐渐成为电力系统智能化发展中的一项阻碍因素。

基于此，将大数据技术合理应用到智能电网中，便可使其海量数据的传输以及储存问题得以有效解决，全面满足电力系统中大数据传输、储存及处理等各项任务需求。例如，分布式文件系统的选择与应用便可为大数据储存提供更多的便利条件，就目前来看，应用在智能电网大数据储存中的主要是Hadoop分布式文件系统（Hadoop Distributed File System，HDFS）。通过该系统的应用，便可让智能电网中的大数据储存需求得以良好满足[8]。同时，因为电力系统中的数据有着一定的实时性要求，而大数据技术则刚好可以为其提供有力支撑，通过相应的大数据技术可实时采集电力系统中的各项运行数据，并采用流式传输法来进行海量数据的实时传输与分析。在此过程中，大数据技术可将电力系统的实际性能以及相应的数据特征作为依据，分别进行各种数据的储存。对于一些具有较高要求且需要进行实时处理的数据，可借助于数据库系统来进行处理；对于普通的数据，则可借助于数据仓库来进行处理；而对于大量的非结构性数据以及历史数据，管理和技术人员可通过分布式文件系统来对其进行相应的处理。这样便可让电力行业中的繁杂数据被转换融合为便于分析和储存的数据，通过数据仓库加以有效管理，可在电力企业中实现相应信息化管理平台的形成，让数据共享能力得以有效提升，从而进一步提升电力企业在当今社会的竞争实力，促进电力企业的良好经营与发展。

2.2 在电力设备状态评估中的应用

在电力系统的具体运行中，一项关键内容就是确保其中的所有电力设备运行正常。因此，电力设备的运行状态评估质量将会对整个电力系统的运行起到关键性的影响作用。只有让电力设备的具体运行状态得到科学准确的评估，才可以为其采购、应用以及运维等提供足够科学的参考依据，以此来确保电力系统的安全稳定运行，为社会用电需求的全面满足提供良好保障。但是就传统的电力设备运行状态评估来看，大多应用的都是样本数据训练法，通过有限的样本来进行相应模型的构建，然后预测电力设备中的输入量和输出量关系[9]。这种评估方法不仅十分单一，而且在当今的电力大数据时代中也越来越难以满足电力设备运行状态的实时性与精准性评估需求。

在这样的情况下，将大数据技术合理应用到电力设备的运行状态评估中，通过多元多维数据挖掘技术的合理应用，便可让电力设备的具体运行状态得到足够科学、精准的评估，并确保其状态评估的实时性。具体评估中，借助于大数据技术可以将电力设备的运行状态数据按照动态参数、静态参数、外部参数以及准动态参数等来进行划分，然后通过对这些参数的分析来实现相应设备实际运行状态的全面刻画。在此过程中，大数据挖掘技术的基本应用思路是合理应用时序挖掘、聚类算法以及分类算法等技术，对大量的电力设备进行历史数据的挖掘与分析，并通过历史数据及其实时运行数据的对比来及时发现相应设备的运行异常；同时也可以通过相关参数的挖掘与分析来实现与之关联设备的运行状态评估。通过这样的方式，便可及时准确地做好电力系统中各个电力设备的运行状态评估，为其异常处理与故障问题防治提供科学参考。

2.3 在配电需求分析中的应用

在智能电网业务的不断推进过程中，数据融合等都开始成为了配用电业务的支撑，这也为供用电大数据挖掘带来了良好的发展机遇。将电力系统的具体运行以及电力大数据融合等工作作为基础，借助于电力企业中的精益化管理方法，便可为电力系统的管理决策、运行优化提供重要保障，这对于电力企业自身经济效益与竞争力的提升也都有着很大程度的促进作用。

在电力大数据技术中，配用电方面的数据分析技术主要涉及到配电网络的规划、运行、用电管理、用电服务以及社会经济等诸多方面。将大数据挖掘与分析技术应用在供电侧、用电侧以及政府相关政策的制定等方面，便可为相应的工作提供重要指导。就电力企业而言，借助于大数据挖掘与分析技术可实现良好的负荷预测、故障检测以及停电管理等，进而让电力系统中的用电负荷得到科学预测，并及时发现系统中的故障，尽最大限度缩短停电时间，以此来实现电力企业供电服务质量的进一步提升。就电力用户而言，借助于大数据挖掘与分析技术可达到良好的用电行为分析与用电需求管理效果，进而使其用电需求得以良好保障。对于政府相关政策的制定而言，借助于大数据挖掘与分析技术可对社会经济进行科学分析和预测，并以此为依据来进行电价政策及能源补贴政策等的科学制定[10]。