智能電網(wǎng)環(huán)境下的用戶需求分析

徐 昊

（深圳供電規(guī)劃設計院有限公司 配電部，深圳 518054）

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智能電網(wǎng)環(huán)境下的用戶需求分析

徐 昊

（深圳供電規(guī)劃設計院有限公司 配電部，深圳 518054）

摘 要：隨著當今社會信息化的發(fā)展，智能電網(wǎng)研究領域的活躍。在云計算，物聯(lián)網(wǎng)紛紛落地生根，平民大眾化的走入千家萬戶，智能電網(wǎng)也逐漸走入公眾的事業(yè)中來。電網(wǎng)設備數(shù)字化，智能化意味著電力受益者民眾的用電數(shù)據(jù)將成為信息并被記錄下來。在大數(shù)據(jù)通吃一切的今天，有效的利用智能電網(wǎng)的用戶數(shù)據(jù)為居民改善生活條件有著重要的意義。

關鍵詞：智能電網(wǎng)；用戶數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)存取

1　概述

智能電網(wǎng)是電氣工程與自動化結合發(fā)展的產(chǎn)物。智能電網(wǎng)利用通信、計算機、自動控制及電子電工傳感技術的集成，滲透在供電系統(tǒng)、電網(wǎng)運維、入戶用電和電材市場等各領域方面，在盡可能提高電力系統(tǒng)各組成模塊的高效性、降低管理成本；提高電氣系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。智能電網(wǎng)的目標是：電力系統(tǒng)整個生產(chǎn)過程中發(fā)電、輸電、變電、配電、用電及調(diào)度等數(shù)據(jù)記錄并可控。智能電網(wǎng)普及的關鍵是國家電網(wǎng)設備的智能化，經(jīng)過基礎設施替換之后的智能電表數(shù)應符合：采集、存儲、傳輸?shù)裙δ埽员愫笃诘姆治龊蛿?shù)據(jù)挖掘處理工作［1］。

智能電網(wǎng)是大數(shù)據(jù)的重要組成部分也是我國現(xiàn)代化信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的趨勢，智能電表入戶和電力通信的商用，電力網(wǎng)絡系統(tǒng)產(chǎn)生了完全不同于電子商務、通信等領域的海量信息數(shù)據(jù)，怎樣從這些數(shù)據(jù)提取有用信息為我國電網(wǎng)事業(yè)宏觀規(guī)劃調(diào)整獻計獻策，是智能電網(wǎng)分析者面臨的巨大挑戰(zhàn)；

2　遇到的問題

國內(nèi)電網(wǎng)的傳輸通信線路網(wǎng)絡系統(tǒng)仍然存在問題，兼容性、信息記錄格式、存貯手段尚未統(tǒng)一，數(shù)據(jù)的整理、清理噪音、重復、冗余等前期重要但成果不明顯的現(xiàn)象令數(shù)據(jù)研究者望而卻步；人為方面，發(fā)電廠與電力局在智能電網(wǎng)大數(shù)據(jù)的理解視野，戰(zhàn)略部署和開發(fā)認知方面的觀念不同，觀念的鴻溝沒共識；固件上，電力系統(tǒng)領域注重電力的安全性能和耐久性，而有感應傳感的智能器材不被看好，電料供應商不愿擴大轉產(chǎn)，在原有產(chǎn)品上享受既得利益，所以大數(shù)據(jù)在電網(wǎng)領域的智能器材的全面推廣困難重重，收集起來也是“百花齊放百家爭鳴”的局面。即使投入電力系統(tǒng)科研人員突破電力大數(shù)據(jù)的壁壘，但在傳統(tǒng)觀念電力系統(tǒng)的龐大分支下顯得過于渺小和重視度不足。

2.1 數(shù)據(jù)特點

隨著電網(wǎng)領域信息智能化涉足于千家萬戶的建設和應用，電力數(shù)據(jù)的存量和類別急速飛漲，這些數(shù)據(jù)稱之為—智能電網(wǎng)大數(shù)據(jù)。根據(jù)記錄下來的數(shù)據(jù)的來源，智能電網(wǎng)大數(shù)據(jù)可分為兩類：一類是電力系統(tǒng)輸電網(wǎng)絡內(nèi)部數(shù)據(jù)；另一類是電力系統(tǒng)輸電網(wǎng)絡外部數(shù)據(jù)。這種工業(yè)數(shù)據(jù)與商業(yè)數(shù)據(jù)的不同點是大量重復著一種的數(shù)據(jù)，在很長時間內(nèi)才會有波動起伏，偶爾有數(shù)據(jù)異動在短時間的觀察范圍不能說明一定的問題而且這些數(shù)據(jù)的采樣頻率與生命周期彼此不同，從微秒級到分鐘級，甚至到年度級。

2.2 克服的障礙

2.2.1 傳統(tǒng)觀念

電力系統(tǒng)有著復雜的歷史背景硬件組成部分，電力專業(yè)人員多數(shù)沉迷于硬件的設計集成開發(fā)等領域，對大數(shù)據(jù)的應用價值的認識不足，甚至存在一定程度的顧慮和懷疑。

2.2.2 技術基礎

雖然國內(nèi)外已在大數(shù)據(jù)方面取得了一定的成就，但是主要集中在電子商務領域，在國家電網(wǎng)等產(chǎn)、運、維一體的電力系統(tǒng)領域并未貫通于各個部門、各個產(chǎn)業(yè)鏈條的大數(shù)據(jù)研究機構專注于此，只是停留在初期探索階段。

2.2.3 資金流入

大量的資金和技術投入到了電力信息智能化的硬件替換普及推廣中，對于軟實力的大數(shù)據(jù)應用獲得的效益尚不明確，投入資金大，見效期慢，戰(zhàn)略層決策者很難產(chǎn)生業(yè)績所以很難背水一戰(zhàn)，放手一搏。

2.2.4 通信架構

當前電力系統(tǒng)有屬于自己的一張通信網(wǎng)絡，而現(xiàn)有的信息通信架構并不是以大數(shù)據(jù)的發(fā)展為構架而建立，某些功能受到制約，實現(xiàn)數(shù)據(jù)上傳的網(wǎng)絡自由度受阻。

2.2.5 數(shù)據(jù)存取。

數(shù)據(jù)的有效使用分為存和取，存取的離開不了硬件的堅實基礎作為支持，而硬件存儲是分散式入戶存取還是集中數(shù)據(jù)中心存儲，或者是分布式存貯還是云存儲都是需要決策取舍的，數(shù)據(jù)由哪方負責管理提取和讀取時間網(wǎng)關等瓶頸處處掣肘。

2.2.6 技術門檻

智能電網(wǎng)大數(shù)據(jù)是電力電氣技術、電子電工技術、計算機技術的相切圓結合體，因而全面的跨領域人才儲備培養(yǎng)不足。

2.2.7 隱私危機

電力數(shù)據(jù)記錄性評估數(shù)據(jù)如：三峽水電站渦輪機組數(shù)據(jù)，核電站等涉及國家安全層面國際博弈戰(zhàn)略層面數(shù)據(jù)，不能對外公開提供研究，內(nèi)部專家又無法有效利用這些數(shù)據(jù)。

2.3 數(shù)據(jù)獲取

數(shù)據(jù)挖掘的前提是數(shù)據(jù)的獲取，最重要也是最繁瑣最不被人重視的就是智能電網(wǎng)數(shù)據(jù)獲取，我國地域遼闊，地理環(huán)境復雜，城市發(fā)展速度，鄉(xiāng)鎮(zhèn)規(guī)模有所差異，東部人口密集，西部稀疏。挖掘并獲取智能電網(wǎng)數(shù)據(jù)一定要廣而全面，不能僅僅為了容易獲取而用城市數(shù)據(jù)取代。電力系統(tǒng)智能化的鋪設至千家萬戶是住戶的用電信息狀態(tài)變化的第一時間感知。電網(wǎng)的普及遠遠超過互聯(lián)網(wǎng)的普及。在24×365的全天候設備運行，配電站，傳輸輸送，降壓等運行過程中數(shù)據(jù)以秒或者毫秒為單位的產(chǎn)生并迅速積累，如各種通斷電，變壓、電流提升下降、檢修和短路報警數(shù)據(jù)等，龐大的數(shù)據(jù)無法直觀獲得任何利益價值，作為異常檢測分析也會將正常運行的數(shù)據(jù)屏蔽廢棄掉或被覆蓋替換掉。即便是在遙遠的山區(qū)大漠戈壁，只要有人的地方就有電網(wǎng)，卻未必有互聯(lián)網(wǎng)。百姓用電量長期以來主要作為負荷統(tǒng)計和計費的依據(jù)而存在，百姓居家生活中一些看似無用隨意的數(shù)據(jù)仍有潛在價值。例如：而通過智能電表就會發(fā)現(xiàn)它與住房空置率之間的聯(lián)系；家用電器的用電信息不僅是對當?shù)亟?jīng)濟水平的記錄，還是用戶行為聚集遷移人口密度等社會學問題極具參考價值的數(shù)據(jù)說明。智能電網(wǎng)大數(shù)據(jù)分析挖掘會預測用戶用電高峰，為地方政府制訂更為合理的供電方案，為國家宏觀經(jīng)濟調(diào)控的制定發(fā)揮著重要作用。

3　智能電網(wǎng)應用領域

3.1 分析和決策

電力是國民經(jīng)濟生產(chǎn)發(fā)展建設、人民群眾安居樂業(yè)穩(wěn)定生活的必要保障。宏觀經(jīng)濟運行依靠電力的指針作為衡量參考標準。居民、商業(yè)、工礦企業(yè)等耗電用電能是我國經(jīng)濟的發(fā)展狀況與趨勢的直接客觀反映。智能電網(wǎng)的前沿哨所—智能電表和信息采集傳感系統(tǒng)，可統(tǒng)計當?shù)鼐用裼秒娦畔ⅰＳ秒娦畔⒉杉到y(tǒng)所儲存積累的電量浮動數(shù)據(jù)，經(jīng)過大數(shù)據(jù)技術處理的數(shù)據(jù)清洗、數(shù)據(jù)集成、數(shù)據(jù)變換、數(shù)據(jù)脫敏、數(shù)據(jù)演繹。實現(xiàn)多維度挖掘分析、歷史電量數(shù)據(jù)可視化圖標對比、經(jīng)濟數(shù)據(jù)預測分析等大量數(shù)據(jù)有用信息提取工作。對家庭用電量數(shù)據(jù)從社會角度分行業(yè)、分區(qū)域、分收入等多維度類別展開統(tǒng)計分析工作，不留死角地獲取全社住戶行為規(guī)律，出行時間入住時間，用電習慣，甚至可以根據(jù)用電量推斷家電種類。可以將小區(qū)，樓棟，樓層橫向縱向比較，差異性分析，人口密度分析，制定合理的人口戶籍政策，疏散城區(qū)密集人口，商戶等都一一關聯(lián)規(guī)律得出有數(shù)據(jù)支撐的嚴謹可靠結論。全社會市農(nóng)工商業(yè)發(fā)展狀況盡收眼底，用電信息指標衡量比互聯(lián)網(wǎng)，移動通信兩者數(shù)據(jù)收集更全面更徹底。

3.2 行業(yè)分析

通過不同行業(yè)分析：農(nóng)業(yè)大棚供電水里灌溉與市場農(nóng)產(chǎn)品價格、工業(yè)能耗與GDP產(chǎn)出，家庭電氣供暖與集體供暖的博弈，可為政府宏觀經(jīng)濟制定的參考來源，優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結構，合理有效能源產(chǎn)出消耗節(jié)能減排補貼依據(jù)等政策做依據(jù)。也可為政府開展智慧城市合理部署交通路燈等便民電力設施提供最優(yōu)策略實施。根據(jù)不同的地域氣候條件（如高寒、干燥地帶，高溫地區(qū)）用電設備的電量出現(xiàn)時間、區(qū)間判斷用電量影響因素，對于受氣溫影響的電器設備如熱水器、冰箱、空調(diào)等家庭必備產(chǎn)品耗能與企業(yè)承諾達標變頻節(jié)能相監(jiān)督，并需分析其對天氣的依賴性。根據(jù)所得數(shù)據(jù)建立不同年份相同時間點的聚合圖，可得到某區(qū)域地理信息和氣候變化等自然災害的預測。

4　結語

（1）智能電網(wǎng)是大數(shù)據(jù)領域的重要數(shù)據(jù)來源。數(shù)據(jù)挖掘技術的電網(wǎng)領域跨越是現(xiàn)存知識難以預測想象的。繼通信網(wǎng)絡，計算機網(wǎng)絡，智能廣電網(wǎng)絡第四大產(chǎn)生數(shù)據(jù)的智能電網(wǎng)的崛起。不僅可以充分利用電網(wǎng)自身產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，還可以縱向?qū)Ρ冗B接互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)，大力提升電力的發(fā)展和運營水平，提高電力服務與全社會、服務于人民大眾的核心價值地位。

（2）電力領域?qū)W者應緊跟信息時代步伐，改變傳統(tǒng)固件創(chuàng)新升級的思路，有效利用伸手可及的電力數(shù)據(jù)，開拓創(chuàng)新，做好思想和技術上的儲備。

The User Requirements Analysis Based on the Smart Grid Environment

Xu Hao
（Shenzhen Power Supply Planning Design Institute Corporation Limited Power Distribution Department，Shenzhen 518054，China）

Abstract:With the development of today's society informatization，research is meanfull in the field of smart grid. In cloud computing，Internet of things fall to the ground to take root，popularization of civilian into homes，a smart grid also gradually into the public. Digital power grid equipment，intelligent means that power will become the beneficiaries of electricity data information and be recorded. In all big data winner-take-all today，effective use of the smart grid user data for residents to improve living conditions have important significance.

Key words:the smart grid；user data；data access

作者簡介：徐昊（1990-），男，寧夏銀川，本科，助理工程師；研究方向：配電網(wǎng)自動化工程設計。