云計(jì)算在電力系統(tǒng)大數(shù)據(jù)中的應(yīng)用探析

陳志勇

（國網(wǎng)山東省電力公司萊蕪供電公司，山東 萊蕪 271100）

0 引 言

進(jìn)入21世紀(jì)，信息化時(shí)代已經(jīng)來臨，而高速發(fā)展的網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算機(jī)技術(shù)，也讓辦公信息化開始滲透到各個(gè)行業(yè)，全球數(shù)字信息資源呈指數(shù)增長。在信息化發(fā)展的道路上，電力行業(yè)也緊跟時(shí)代發(fā)展的潮流。隨著電力客戶的逐漸增多，電力公司需促進(jìn)生產(chǎn)效益的提升，確保電網(wǎng)能夠穩(wěn)定、安全的運(yùn)轉(zhuǎn)，使電力客戶需求得到更好的滿足，一條必經(jīng)之路就是建立電力大數(shù)據(jù)分析的數(shù)據(jù)中心。現(xiàn)階段，我國計(jì)算機(jī)領(lǐng)域重點(diǎn)研究的一項(xiàng)課題就是云計(jì)算，在各個(gè)行業(yè)中均得到了廣泛應(yīng)用，對(duì)其研究也不斷增多。但就現(xiàn)階段的實(shí)際情況來說，學(xué)術(shù)界尚未制定有關(guān)云計(jì)算的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。一般認(rèn)為，信息技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施的交付與適用，且通過云端利用某種方法取得其所需，為需求者供應(yīng)需求的網(wǎng)絡(luò)就是云。在云中，使用者能夠隨時(shí)獲得資源，并根據(jù)自己的需求進(jìn)行使用，支付相應(yīng)的費(fèi)用。云計(jì)算并非一個(gè)全新的課題，對(duì)其研究的人已有很多，從分布式計(jì)算、網(wǎng)格計(jì)算以及效率計(jì)算等多個(gè)領(lǐng)域中發(fā)展而來。

1 云計(jì)算和大數(shù)據(jù)概述

1.1 云計(jì)算含義及其特點(diǎn)

所謂云計(jì)算即一種超級(jí)計(jì)算模式，立足于信息網(wǎng)絡(luò)建立，借助遠(yuǎn)程或非本地的分布式計(jì)算機(jī)將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、計(jì)算等服務(wù)提供給用戶[1]。而作為現(xiàn)階段最先進(jìn)的數(shù)據(jù)處理模式，云計(jì)算能夠大大提高數(shù)據(jù)處理效率，擴(kuò)大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間。因?yàn)樵朴?jì)算具有非常好的彈性與延展性，有助于數(shù)據(jù)處理功能的實(shí)現(xiàn)，顯著增強(qiáng)數(shù)據(jù)分析與存儲(chǔ)能力。在電力系統(tǒng)中運(yùn)用云計(jì)算，可在同一時(shí)間段接收諸多用戶請(qǐng)求，提高數(shù)據(jù)的處理效率。由于技術(shù)方面的優(yōu)勢(shì)，云計(jì)算在電力大數(shù)據(jù)分析與處理過程中能夠分割整體性數(shù)據(jù)，且進(jìn)行不同層次的計(jì)算，不僅大大提升了工作效率，而且明顯減少了人力成本支出。此外，云計(jì)算技術(shù)也擁有龐大的存儲(chǔ)空間，不斷增多的電力需求量相應(yīng)增加了數(shù)據(jù)量。通過應(yīng)用云計(jì)算技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)虛擬空間存儲(chǔ)，更好地與社會(huì)發(fā)展需求相符，也能很好地解決目前我國電力系統(tǒng)在信息數(shù)據(jù)處理方面的問題。

1.2 大數(shù)據(jù)含義及其特點(diǎn)

大數(shù)據(jù)能夠有效處理復(fù)雜的數(shù)據(jù)信息，還可分類整理、收集管理數(shù)據(jù)。但因?yàn)榇髷?shù)據(jù)所擁有的龐大數(shù)據(jù)量，加之更新非常快，因而在處理時(shí)還存在諸多問題。若要有效處理大數(shù)據(jù)，就必須立足于傳統(tǒng)數(shù)據(jù)處理展開創(chuàng)新，借助應(yīng)用云計(jì)算處理技術(shù)，從龐大的數(shù)據(jù)信息中提取有價(jià)值的信息，過濾無用信息，以達(dá)到有效利用數(shù)據(jù)信息的目的[2]。

2 云計(jì)算的優(yōu)勢(shì)

2.1 能夠迅速整合系統(tǒng)各類資源

傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)計(jì)算的適用對(duì)象為小規(guī)模電網(wǎng)的計(jì)算網(wǎng)絡(luò)，且對(duì)計(jì)算資源提出了同構(gòu)性要求。如果需要對(duì)大量東西進(jìn)行儲(chǔ)存，計(jì)算量較大，又或是當(dāng)操作系統(tǒng)與開發(fā)平臺(tái)等方面的差異較大時(shí)，傳統(tǒng)計(jì)算處理起來往往比較困難，且效率也不高。但云計(jì)算卻能夠整合電力系統(tǒng)中的各個(gè)資源，構(gòu)建一個(gè)具有多功能的儲(chǔ)存平臺(tái)，包括處理信息、計(jì)算等。

2.2 軟件開發(fā)和使用的便利性

云計(jì)算相較于傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)計(jì)算來說，一大優(yōu)點(diǎn)在于擁有更高層次的抽象性，能夠提供抽象服務(wù)給系統(tǒng)平臺(tái)與應(yīng)用軟件。同時(shí)，云計(jì)算也向開發(fā)者提供了一個(gè)相對(duì)統(tǒng)一的軟件開發(fā)以及發(fā)布軟件平臺(tái)。在此基礎(chǔ)上，軟件開發(fā)者無需再考慮軟件在不同硬件與操作系統(tǒng)上所引起的兼容性問題。

2.3 規(guī)模經(jīng)濟(jì)效益

云計(jì)算之所以能夠發(fā)展，一個(gè)重要原因在于可以產(chǎn)生較好的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。在現(xiàn)階段的電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中，有大量復(fù)雜信息與儲(chǔ)存空間存在，借助云計(jì)算能夠很好地整合這部分復(fù)雜信息與資源，減少在信息處理方面的資金投入。如今，我國各個(gè)省電力公司都擁有自己的計(jì)算機(jī)平臺(tái)，主要監(jiān)測(cè)各級(jí)電網(wǎng)，采集信息，其功能均大同小異，因而極易出現(xiàn)重復(fù)監(jiān)測(cè)、采集電網(wǎng)信息以及浪費(fèi)資源的情況。針對(duì)這一情況，就應(yīng)整合獨(dú)立的計(jì)算平臺(tái)，提供基礎(chǔ)給信息共享的實(shí)現(xiàn)，建立全國性的電力網(wǎng)絡(luò)云計(jì)算平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)各級(jí)電網(wǎng)間的信息共享。

3 基于云計(jì)算的電力大數(shù)據(jù)分析技術(shù)的研究

3.1 電力大數(shù)據(jù)的分析系統(tǒng)

在云計(jì)算過程中，電力大數(shù)據(jù)的分析與系統(tǒng)軟件的分析緊密相連。通過計(jì)算機(jī)構(gòu)架基礎(chǔ)，先是結(jié)合電力系統(tǒng)中的部分有用數(shù)據(jù)來分析軟件，接著利用云計(jì)算過程中所收集的數(shù)據(jù)信息來調(diào)整與升級(jí)相關(guān)的軟件，開發(fā)與電力系統(tǒng)進(jìn)一步發(fā)展更適合的相關(guān)軟件[3]。借助此方式，工作人員能夠不斷完善和升級(jí)電網(wǎng)系統(tǒng)，提高電網(wǎng)系統(tǒng)服務(wù)能力，進(jìn)一步發(fā)展電力系統(tǒng)的智能化。通過電力大數(shù)據(jù)的分析手段，一方面能夠簡化工作流程，提高工作效率，兩一方面可減少數(shù)據(jù)分析過程中的人力、物力投入，達(dá)到節(jié)約成本的目的。

3.2 電力大數(shù)據(jù)的分析技術(shù)

對(duì)數(shù)據(jù)倉庫的工具進(jìn)行設(shè)計(jì)的主要目的，是在系統(tǒng)中更好地開展數(shù)據(jù)分析工作，進(jìn)而滿足行業(yè)在發(fā)展方面的需求[4]。就具有索引性的文件來說，數(shù)據(jù)倉庫的工具未表現(xiàn)出較大的支持功能，所以只可借助系統(tǒng)來全表式地掃描數(shù)據(jù)。這樣不僅損害了系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)的分析性能，也浪費(fèi)了系統(tǒng)資源的使用。電力數(shù)據(jù)在索引查詢功能方面具有顯著優(yōu)勢(shì)，且查詢性能廣泛。就電力大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)而言，將數(shù)據(jù)倉庫工具作為基礎(chǔ)，促進(jìn)了數(shù)據(jù)查詢性能的提升；對(duì)于分布式的哈希表，可通過網(wǎng)絡(luò)文件的融合和建立識(shí)別分析數(shù)據(jù)倉庫工具，從而充分了解索引的命令。哈希表可以以極快的速度對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢和定位，并利用并行的計(jì)算機(jī)框架對(duì)已經(jīng)成功檢索出來的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，計(jì)算出查詢的內(nèi)容。就分析系統(tǒng)而言，與許多數(shù)據(jù)之間存在聯(lián)系，在利用查詢程序進(jìn)行查找時(shí)需發(fā)揮檢索查詢和語言翻譯的作用。對(duì)此，需設(shè)計(jì)工具型技術(shù)，確保其具有自動(dòng)翻譯功能，以和查詢內(nèi)容翻譯的準(zhǔn)確性、效率等要求相一致[5]。此外，還需通過對(duì)有關(guān)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、更新以及刪除等，支持綜合性能。要想對(duì)數(shù)據(jù)倉庫工具之中存在的相關(guān)缺陷予以有效解決，設(shè)計(jì)出混合型存儲(chǔ)構(gòu)架，必須立足于表數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)功能，并第一時(shí)間更新和修改數(shù)據(jù)信息。若要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取，需要通過控制程序與系統(tǒng)架構(gòu)調(diào)動(dòng)讀取數(shù)據(jù)接口。就該構(gòu)架而言，能夠存儲(chǔ)海量數(shù)據(jù)，并擁有合并機(jī)制，有助于獲取最新數(shù)據(jù)[6]。

3.3 云計(jì)算在智能電網(wǎng)電力大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)中的應(yīng)用

如今，電力系統(tǒng)的發(fā)展方向主要為分布式控制，利用統(tǒng)一的云計(jì)算平臺(tái)，能夠有效共享分布式控制中所涉及的信息。因?yàn)樵朴?jì)算的數(shù)據(jù)分析能力非常強(qiáng)，電力系統(tǒng)能否可靠、穩(wěn)定地進(jìn)行調(diào)度運(yùn)行均與之有很大關(guān)系。因而在評(píng)估電力系統(tǒng)時(shí)，可以網(wǎng)絡(luò)計(jì)算為基礎(chǔ)，形成概率可靠性分析法，利用云計(jì)算來提升數(shù)據(jù)分析處理能力，進(jìn)而確保電力大數(shù)據(jù)在計(jì)算方面的需求能夠被有效滿足[7]。此外，一旦大面積停電出現(xiàn)在電力系統(tǒng)中，則恢復(fù)起來就非常困難，尤其是在接入分布電源之后，電力恢復(fù)工程難度增大[8]。所以，在系統(tǒng)恢復(fù)過程中，需利用以網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的電力系統(tǒng)計(jì)算方法以及分布式計(jì)算模式來對(duì)信息進(jìn)行共享，并提高計(jì)算效率，從而增強(qiáng)信息間的有效協(xié)作。

4 云計(jì)算大數(shù)據(jù)分析技術(shù)在電力系統(tǒng)應(yīng)用中的發(fā)展

快速發(fā)展的大數(shù)據(jù)處理技術(shù)，在很大程度上突顯出了其在電力系統(tǒng)中的一些新的發(fā)展趨勢(shì)，但挑戰(zhàn)也隨之而來[9]。現(xiàn)階段，大數(shù)據(jù)處理技術(shù)正在逐漸往可視化的方向發(fā)展，通過生動(dòng)形象的圖形圖表展示大數(shù)據(jù)分析結(jié)果，有利于人們?nèi)胬斫怆娏Υ髷?shù)據(jù)涉及的信息。隨著大數(shù)據(jù)和各個(gè)學(xué)科融合的持續(xù)深入，電力行業(yè)數(shù)字化程度進(jìn)一步加深，使得大量數(shù)據(jù)信息產(chǎn)生。如何對(duì)數(shù)據(jù)之中包含的價(jià)值予以深入挖掘，是對(duì)電力系統(tǒng)和大數(shù)據(jù)分析處理技術(shù)進(jìn)行融合的重點(diǎn)所在。此外，具體使用電力大數(shù)據(jù)分析技術(shù)時(shí)，存在許多的信息安全問題。這主要是因?yàn)樵朴?jì)算平臺(tái)會(huì)被黑客攻擊，進(jìn)而出現(xiàn)泄密的情況，既對(duì)電力產(chǎn)業(yè)的發(fā)展造成了嚴(yán)重影響，也會(huì)對(duì)社會(huì)穩(wěn)定與國家安全產(chǎn)生嚴(yán)重危害[10]。

為將這些問題有效解決，需增強(qiáng)對(duì)大數(shù)據(jù)分析技術(shù)的研究，在探究電力大數(shù)據(jù)時(shí)運(yùn)用安全防護(hù)策略。同時(shí)，電力學(xué)科與大數(shù)據(jù)技術(shù)進(jìn)行融合的過程中，需重視發(fā)掘具有價(jià)值的相關(guān)信息，并增強(qiáng)數(shù)據(jù)分析所具備的實(shí)質(zhì)性和實(shí)效性，確保電力系統(tǒng)能夠維持在穩(wěn)定、安全的運(yùn)行狀態(tài)中，促進(jìn)電力事業(yè)的良好發(fā)展。

5 結(jié) 論

如今，各個(gè)領(lǐng)域的云技術(shù)應(yīng)用都才剛剛起步，其在電力系統(tǒng)中的上升空間、提升潛力均非常大。在電力系統(tǒng)中，借助云計(jì)算能夠有效保障系統(tǒng)的運(yùn)作效率、安全穩(wěn)定。通過對(duì)云計(jì)算平臺(tái)予以構(gòu)建，可極大的影響電力系統(tǒng)的信息處理、儲(chǔ)存與信息互聯(lián)等，同時(shí)對(duì)電力予以優(yōu)化系統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制等，最終在線分析和優(yōu)化協(xié)調(diào)控制整個(gè)電力系統(tǒng)，顯著提升整個(gè)電力系統(tǒng)的性能。