計算機(jī)科學(xué)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用

雷超 皇甫偉鋼

摘 要 本文詳細(xì)闡釋了在智能電網(wǎng)中應(yīng)用云計算技術(shù)、數(shù)字圖像處理技術(shù)、人工智能技術(shù)、數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)、軟件工程技術(shù)等的具體方式，對我國智能電網(wǎng)技術(shù)的創(chuàng)新和進(jìn)步給予有效信息參照。

【關(guān)鍵詞】計算機(jī)科學(xué) 智能電網(wǎng) 數(shù)據(jù)挖掘

智能化電網(wǎng)的發(fā)展和進(jìn)步不能缺少計算機(jī)的應(yīng)用。計算機(jī)科學(xué)應(yīng)用于智能電網(wǎng)中很多方面，其中較為突出的是云計算技術(shù)、數(shù)字圖像處理技術(shù)、數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)、人工智能技術(shù)以及軟件工程技術(shù)。

1 云計算技術(shù)

云計算技術(shù)將電網(wǎng)系統(tǒng)中多個異構(gòu)資源進(jìn)行整合，并且能使其達(dá)到完善的效果，通常涵蓋了電力系統(tǒng)中的配電管理資源、監(jiān)控維護(hù)資源、市場運營等異構(gòu)資源。云計算技術(shù)的優(yōu)勢在于對廣泛企業(yè)計算的支持以及適應(yīng)性強(qiáng)，可以利用其優(yōu)勢建立高標(biāo)準(zhǔn)智能電網(wǎng)數(shù)據(jù)中心，為基礎(chǔ)設(shè)施資源呈現(xiàn)出自動化管理狀態(tài)。舉例來說，應(yīng)用Google其中的Borg可以保證多個服務(wù)器呈現(xiàn)出協(xié)調(diào)一致的工作狀態(tài)，達(dá)到可靠性、穩(wěn)定性較強(qiáng)的大規(guī)模系統(tǒng)管理。

智能電網(wǎng)信息系統(tǒng)會產(chǎn)生海量數(shù)據(jù)，應(yīng)用云計算技術(shù)能夠達(dá)到快速而準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)存儲和數(shù)據(jù)管理。以分布式存儲方式，利用冗余存儲以及高可靠性軟件使數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性更高，同時節(jié)省成本、呈現(xiàn)出最佳性能。比如，應(yīng)用Google的GFS文件系統(tǒng)能夠呈現(xiàn)出數(shù)據(jù)冗余存儲效果，并且將主服務(wù)器的負(fù)擔(dān)降低，利用系統(tǒng)IO高度并行工作的方式，使系統(tǒng)整體性能得到明顯提升。智能電網(wǎng)將產(chǎn)生種類繁多的海量數(shù)據(jù)，云計算中的管理技術(shù)可以完全應(yīng)對這些多種多樣的海量數(shù)據(jù)服務(wù)請求，使智能電網(wǎng)信息平臺中數(shù)據(jù)呈現(xiàn)出高效管理。比如，Google的BigTable的使用以分布式多維數(shù)據(jù)表為依托，對象是各種數(shù)據(jù)，以關(guān)鍵字、時間戳、列關(guān)鍵字作為索引，達(dá)到各種數(shù)據(jù)性能標(biāo)準(zhǔn)，為多元海量數(shù)據(jù)提供高效管理。

智能電網(wǎng)系統(tǒng)運行過程中應(yīng)保持持續(xù)性的穩(wěn)定和安全的特點，智能電網(wǎng)借助于電力系統(tǒng)計算的方式實現(xiàn)對電網(wǎng)系統(tǒng)的有效監(jiān)控，大規(guī)模電力系統(tǒng)計算包括暫態(tài)穩(wěn)定計算、拓?fù)浞治觥⒅悄軟Q策、故障計算、數(shù)據(jù)挖掘等內(nèi)容，計算的工作量較大，云計算在此方面突出了計算和分析的優(yōu)勢。舉例來說，應(yīng)用Google的MapRduce能夠?qū)崿F(xiàn)準(zhǔn)確并行計算大規(guī)模數(shù)據(jù)集。

2 數(shù)字圖像處理技術(shù)

由智能電網(wǎng)系統(tǒng)產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)中包含圖像數(shù)據(jù)，比如，輸電線路狀態(tài)遠(yuǎn)程監(jiān)測以圖像的方式顯現(xiàn)，運用到了圖像監(jiān)控系統(tǒng)以及視頻監(jiān)控系統(tǒng)產(chǎn)生此類數(shù)據(jù)。在實時監(jiān)控輸電線路狀態(tài)過程中應(yīng)用智能化技術(shù)以及自動化技術(shù)，充分呈現(xiàn)出明顯高于人工技術(shù)的操作效率和操作質(zhì)量。然而原始圖像內(nèi)噪音較多，價值密度較低，智能識別的效果并不好。面對此種狀況，應(yīng)采取數(shù)字圖像處理方式達(dá)到圖像銳化效果、灰度變換效果、邊緣檢測效果、直方圖修正效果以及小波包去噪效果，從而呈現(xiàn)出更加清晰的圖像輪廓，易于識別和提取的圖像特征，帶來高價值密度的特征數(shù)據(jù)集，提前為輸電線路狀態(tài)智能識別圖像數(shù)據(jù)打下良好的基礎(chǔ)。

3 數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)

智能電網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)數(shù)據(jù)量龐大、數(shù)據(jù)類型分門別類、數(shù)據(jù)價值密度低、數(shù)據(jù)處理速度較快，基于以上特點智能電網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)數(shù)據(jù)并不能在規(guī)定時間范圍內(nèi)利用傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫軟件工具管理、抓取、處理“大數(shù)據(jù)”，必須應(yīng)用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)將數(shù)據(jù)中的有價值信息提取出來，進(jìn)而能夠更加精確的感知電網(wǎng)系統(tǒng)的各個角度和各個層次數(shù)據(jù)信息內(nèi)容。比如，持續(xù)較長一段時間在對用戶用電數(shù)據(jù)應(yīng)用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，按照各個地區(qū)、各種類別用戶分類，能夠得到對優(yōu)化配電調(diào)度更為有利的信息，可以為電費定價給予準(zhǔn)確的信息參照；目前，能源的使用關(guān)系到社會中各個行業(yè)的發(fā)展和進(jìn)步，在挖掘用電數(shù)據(jù)的過程中能夠?qū)⒏鞣N指標(biāo)增長率以及社會用電狀況進(jìn)行全面性總結(jié)，有利于政府機(jī)構(gòu)對于社會各行各業(yè)的發(fā)展和能源使用狀況更加深入的了解，對政府決策給予重要的信息參照。在長期持續(xù)性對電動汽車充電數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘之后，能夠?qū)⒌贸龅臄?shù)據(jù)信息為充電站布點帶來更加客觀、更為有效的理論參照。在進(jìn)行可再生能源發(fā)電情況數(shù)據(jù)挖掘之后，能夠?qū)⒖稍偕茉串a(chǎn)電不穩(wěn)定狀況影響供電網(wǎng)絡(luò)的程度降低，促進(jìn)可再生能源發(fā)電的創(chuàng)新和發(fā)展。除此以外，數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)還可以應(yīng)用在用戶能效分析管理方面、業(yè)務(wù)拓展和供電輿情監(jiān)測預(yù)警分析、電力系統(tǒng)狀態(tài)檢修、電力系統(tǒng)故障預(yù)測、城市電網(wǎng)規(guī)劃、短期電網(wǎng)負(fù)荷預(yù)測等方面。智能電網(wǎng)系統(tǒng)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)特點決定了數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)能夠應(yīng)用于智能電網(wǎng)中很多方面。

4 人工智能技術(shù)

數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的廣泛應(yīng)用性是其較為明顯的優(yōu)勢特點，數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的應(yīng)用以人工智能技術(shù)作為指導(dǎo)，人工智能技術(shù)能夠?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行合理化的分析，數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)將經(jīng)過合理化分析的數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步深入挖掘，所以人工智能技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用也不容忽視。例如，以構(gòu)建人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方式，訓(xùn)練識別那些經(jīng)過數(shù)字圖像處理得出的典型線路狀態(tài)監(jiān)控圖像特征數(shù)據(jù)集，從而達(dá)到智能識別輸電線路狀態(tài)的目的。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以進(jìn)行故障診斷、智能調(diào)控、優(yōu)化運算以及繼電保護(hù)。

人工智能不僅能夠進(jìn)行合理化的分析數(shù)據(jù)，為數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)提供保障，還能夠根據(jù)人類專家知識經(jīng)驗構(gòu)建與之相匹配的專家系統(tǒng)，例如，電網(wǎng)故障診斷系統(tǒng)、電網(wǎng)調(diào)度處理專家系統(tǒng)、操作票專家系統(tǒng)等，都能夠按照人類專家解決問題的模式做出科學(xué)決策，突出電網(wǎng)智能化以及自動化特點。

5 軟件工程技術(shù)

考慮到使用過程中的便捷性，供電管理以及用戶方都對于軟件提出了穩(wěn)定性、功能全面性的要求。所以，建設(shè)智能電網(wǎng)不能忽視相應(yīng)軟件的開發(fā)，軟件工程技術(shù)將在開發(fā)軟件的過程中得以應(yīng)用。特別是用戶端的開發(fā)過程中，伴隨移動設(shè)備應(yīng)用范圍越來越廣，開發(fā)移動端APP能夠提升用戶的參與度。在開發(fā)APP時，從用戶個體的使用體驗出發(fā)，可以將電力消費成本、電網(wǎng)運行狀況、實時電價、計劃停電信息等實時顯示在智能電表上，與數(shù)字家庭技術(shù)相結(jié)合，用戶能夠遠(yuǎn)程實現(xiàn)控制家電開關(guān)，實時調(diào)整用電狀況，支持線上業(yè)務(wù)申請和繳費，集多功能于一體，為用戶帶來更加便利的使用體驗，體現(xiàn)出智能電網(wǎng)的智能化特點。

6 結(jié)語

在智能電網(wǎng)中應(yīng)用計算機(jī)技術(shù)，能夠幫助電力行業(yè)適應(yīng)信息化時代的發(fā)展，計算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用將有效推進(jìn)社會發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]馬江濤.計算機(jī)科學(xué)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用[J].科技展望，2017（24）：27-27.

[2]溫詩華.計算機(jī)科學(xué)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用[J].中國高新技術(shù)企業(yè)，2016（21）：47-49.

作者簡介

雷超（1986-），男，浙江省桐廬縣人。大學(xué)本科學(xué)歷。現(xiàn)為國網(wǎng)浙江桐廬縣供電有限公司電力工程師。主要研究方向為電力系統(tǒng)及其自動化。

作者單位

國網(wǎng)浙江桐廬縣供電有限公司 浙江省桐廬縣 311501