面向智能電網(wǎng)應(yīng)用的電力大數(shù)據(jù)關(guān)鍵技術(shù)

馬一寧，鐘建栩，莫國柱，余少鋒，廖崇陽

（南方電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻發(fā)電公司 信息通信分公司，廣東 廣州 511400）

0 引 言

在當(dāng)今的大數(shù)據(jù)時代中，人們的工作與生活方式都在傳統(tǒng)基礎(chǔ)上實現(xiàn)了全新變革。尤其是在智能電網(wǎng)中，大數(shù)據(jù)關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用更是使其運行管理效率、質(zhì)量及安全都得到了顯著提升。因此，在智能電網(wǎng)的應(yīng)用與發(fā)展中，電力企業(yè)一定要注重大數(shù)據(jù)關(guān)鍵技術(shù)的合理應(yīng)用，充分發(fā)揮其技術(shù)優(yōu)勢，以此來促進(jìn)電力系統(tǒng)的智能化發(fā)展。

1 智能電網(wǎng)電力大數(shù)據(jù)特征概述

智能電網(wǎng)的運行過程中會伴隨著大量數(shù)據(jù)的產(chǎn)生，而其來源則可以分為以下兩個方面。一是內(nèi)部數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)來源于電力企業(yè)的應(yīng)用系統(tǒng)，如配電管理、生產(chǎn)管理、監(jiān)控以及采集等系統(tǒng)。二是外部數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)來源于地理信息、氣象信息以及互聯(lián)網(wǎng)等。因為數(shù)據(jù)量很大且具有分散性，所以需不同單位進(jìn)行管理，在這樣的情況下，智能電網(wǎng)中的數(shù)據(jù)就具有了多樣性特征，數(shù)據(jù)源非常多，非結(jié)構(gòu)化及半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的占比也在不斷加大，而其價值密度也將逐漸降低。因此在智能電網(wǎng)的運行中，這些數(shù)據(jù)都會具有一定的采樣頻率與生命周期，這樣才可以確保其價值密度[1]。但是對于不同的數(shù)據(jù)，采樣頻率和生命周期也都存在不同，圖1是智能電網(wǎng)中不同數(shù)據(jù)的采樣頻率與生命周期示意圖。

圖1 智能電網(wǎng)中不同數(shù)據(jù)的采樣頻率與生命周期示意圖

2 面向智能電網(wǎng)的電力大數(shù)據(jù)關(guān)鍵技術(shù)分析

2.1 集成管理關(guān)鍵技術(shù)

在對智能電網(wǎng)進(jìn)行建設(shè)的過程中，應(yīng)用到的大數(shù)據(jù)平臺不僅需要具備對海量信息進(jìn)行處理的能力，同時也需要具備對海量信息進(jìn)行良好儲存與傳輸?shù)哪芰Γ源藖韺崿F(xiàn)電力大數(shù)據(jù)的集成管理[2]。

在電力大數(shù)據(jù)儲存方面，借助于HBase數(shù)據(jù)庫和分布式儲存技術(shù)可以對各種形式的電力大數(shù)據(jù)進(jìn)行分類儲存，以此來確保其安全性和完整性。同時，在電力大數(shù)據(jù)儲存技術(shù)的應(yīng)用中也進(jìn)行了數(shù)據(jù)檢索與查閱功能的設(shè)置，它所提供的是類似于SQL形式的數(shù)據(jù)查詢功能，該功能可支持不同種類和不同格式的文件查詢，其中所有的程序都具有良好的兼容性，可以為查詢者提供更多的便利。

在電力大數(shù)據(jù)傳輸方面，借助于大數(shù)據(jù)平臺中的數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)、數(shù)據(jù)分析技術(shù)以及云計算技術(shù)等，可實現(xiàn)海量數(shù)據(jù)的科學(xué)處理，從海量數(shù)據(jù)中更加高效準(zhǔn)確地找出所需數(shù)據(jù)，滿足電力大數(shù)據(jù)的實際應(yīng)用需求。同時，借助于當(dāng)今先進(jìn)的傳感器技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)等，可實現(xiàn)大數(shù)據(jù)的有效傳輸。尤其是伴隨著當(dāng)今光纖網(wǎng)絡(luò)以及5G移動通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，大量的數(shù)據(jù)信息都可以實現(xiàn)高效快速的傳輸，使其所對應(yīng)的數(shù)據(jù)采集得以有效實現(xiàn)[3]。

而這些采集、處理、儲存以及傳輸?shù)臄?shù)據(jù)中包含著智能電網(wǎng)運行過程中的各方面內(nèi)容，通過合理應(yīng)用電力大數(shù)據(jù)關(guān)鍵技術(shù)便可實現(xiàn)智能電網(wǎng)中數(shù)據(jù)信息管理效率和管理質(zhì)量的顯著提升，這將會為智能電網(wǎng)中的電力大數(shù)據(jù)分析和處理等各項工作的順利開展奠定較好的技術(shù)基礎(chǔ)。

2.2 數(shù)據(jù)分析關(guān)鍵技術(shù)

在對智能電網(wǎng)進(jìn)行建設(shè)的過程中，借助于先進(jìn)的電力大數(shù)據(jù)分析關(guān)鍵技術(shù)可以為電力企業(yè)中的海量信息分析和處理提供良好的技術(shù)基礎(chǔ)。就目前來看，應(yīng)用在智能電網(wǎng)中的電力大數(shù)據(jù)分析技術(shù)主要包括圖表可視化技術(shù)、SVG可視化技術(shù)以及數(shù)據(jù)庫索引技術(shù)等，這些技術(shù)在智能電網(wǎng)的數(shù)據(jù)抽取和儲存、電力數(shù)據(jù)和諧波計算以及諧波風(fēng)險分析等各方面都具有非常好的應(yīng)用優(yōu)勢[4]。

在通過數(shù)據(jù)分析關(guān)鍵技術(shù)對電力大數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理之后，便可有效地提取出其中具有針對性的數(shù)據(jù)信息，進(jìn)而為智能電網(wǎng)的管理以及電力企業(yè)的決策提供出足具科學(xué)性的指導(dǎo)意見。同時，就電力企業(yè)自身而言，若要實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益的良好保障與市場競爭實力的有效提升，就需要采取更具科學(xué)性的決策來為企業(yè)的生產(chǎn)和經(jīng)營進(jìn)行服務(wù)[5]。因此，決策信息的科學(xué)性將會對企業(yè)發(fā)展與進(jìn)步帶來直接影響。而隨著電力大數(shù)據(jù)分析關(guān)鍵技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用，便可有效確保決策的科學(xué)性。比如，當(dāng)今德國電力企業(yè)正是借助于電力大數(shù)據(jù)信息的科學(xué)分析與有效應(yīng)用，才為電力企業(yè)提供了足具科學(xué)性、合理性以及前瞻性的決策依據(jù)，使其將太陽能發(fā)電技術(shù)及時納入到了智能電網(wǎng)中，收獲了良好的應(yīng)用效果。此外，用戶多余的電能可輸送到智能電網(wǎng)，這樣既滿足了用戶的實際需求，又保障了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，從而進(jìn)一步促進(jìn)了德國電力企業(yè)的良好發(fā)展。

2.3 數(shù)據(jù)處理關(guān)鍵技術(shù)

在通過傳統(tǒng)形式進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的過程中，通常需要采用人工的方式來進(jìn)行數(shù)據(jù)的分類和處理，這樣的處理模式不僅需要耗費大量的人力與時間成本，而且數(shù)據(jù)分析質(zhì)量及其時效性也很難得到良好保障，這與當(dāng)今智能電網(wǎng)中的電力大數(shù)據(jù)處理需求明顯不符[6]。因此，為實現(xiàn)上述問題的有效解決，確保電力大數(shù)據(jù)的處理質(zhì)量，滿足電力大數(shù)據(jù)處理過程中對于時效性的實際需求，就需要科學(xué)應(yīng)用當(dāng)今先進(jìn)的數(shù)據(jù)處理關(guān)鍵技術(shù)。

在應(yīng)用電力大數(shù)據(jù)關(guān)鍵技術(shù)的過程中，智能電網(wǎng)中的所有信息資源都可以得到科學(xué)合理的分類處理，其主要的處理方式包括分區(qū)處理和分表處理等，通過這樣的數(shù)據(jù)處理方式便可實現(xiàn)智能電網(wǎng)中大數(shù)據(jù)處理效率與處理質(zhì)量的顯著提升。其中，分區(qū)處理技術(shù)又叫做分庫處理技術(shù)，就是將同一個數(shù)據(jù)表中的數(shù)據(jù)分別在不同的文件中嵌入，以此來實現(xiàn)數(shù)據(jù)訪問張力的提升，降低大型數(shù)據(jù)表的訪問壓力。同時也會按照相應(yīng)的指標(biāo)在不同的數(shù)據(jù)庫中輸入利用率比較低的數(shù)據(jù)，以此來實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫可利用性能的進(jìn)一步提升。而分表處理技術(shù)則是根據(jù)相應(yīng)的原則來進(jìn)行各種形式數(shù)據(jù)表的構(gòu)建，這樣便可讓表單壓力得以有效舒緩，以此來提升數(shù)據(jù)處理和應(yīng)用速度[7]。

在通過電力大數(shù)據(jù)處理關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行智能電網(wǎng)大數(shù)據(jù)的處理過程中，也需要將處理好的數(shù)據(jù)傳輸?shù)脚c之對應(yīng)的文件，這樣才可以有效確保數(shù)據(jù)訪問的有效性[8]。比如，在對智能電網(wǎng)中電力線路方面的大數(shù)據(jù)進(jìn)行處理時，便可按照如圖2所示的方式將各種的線路信息數(shù)據(jù)傳輸給與之相對應(yīng)的線路圖模型文件。

圖2 智能電網(wǎng)大數(shù)據(jù)處理過程中電力線路數(shù)據(jù)傳輸示意圖

另外，在通過該技術(shù)進(jìn)行智能電網(wǎng)中的大數(shù)據(jù)處理時，也可以借助于縱列式以及并行式的數(shù)據(jù)庫來提升數(shù)據(jù)加載效率，為電力大數(shù)據(jù)的實時查詢提供更具科學(xué)性和有效性的技術(shù)支撐。

2.4 數(shù)據(jù)安全關(guān)鍵技術(shù)

在大數(shù)據(jù)關(guān)鍵技術(shù)的具體應(yīng)用中，一項至關(guān)重要的內(nèi)容就是確保數(shù)據(jù)的安全性。就目前來看，隨著智能電網(wǎng)中大數(shù)據(jù)關(guān)鍵技術(shù)的良好應(yīng)用，便可對其數(shù)據(jù)的儲存、處理以及傳輸提供出足具安全性的技術(shù)保障[9]。借助于數(shù)據(jù)安全關(guān)鍵技術(shù)可實現(xiàn)智能電網(wǎng)中數(shù)據(jù)有效性和安全性的顯著提升，尤其是在云計算技術(shù)的迅速發(fā)展中，云計算平臺和大數(shù)據(jù)系統(tǒng)之間的兼容性也越來越好。因此，在智能電網(wǎng)電力大數(shù)據(jù)安全關(guān)鍵技術(shù)的具體應(yīng)用中，可以將云計算平臺用來進(jìn)行電力大數(shù)據(jù)系統(tǒng)中的核心數(shù)據(jù)處理，以此來實現(xiàn)更為復(fù)雜的操作。同時，因為云計算平臺具備無限大的容量和非常好的運行穩(wěn)定性，所以在安全方面也具備更好的優(yōu)勢，且能夠有效滿足智能電網(wǎng)中的實際大數(shù)據(jù)處理需求。通過這樣的方式，便可有效避免發(fā)生智能電網(wǎng)大數(shù)據(jù)丟失和損壞等情況，顯著提升其安全性[10]。即使是出現(xiàn)了數(shù)據(jù)丟失或者是損壞情況，借助于數(shù)據(jù)安全關(guān)鍵技術(shù)，也可以快速地修復(fù)丟失或者是損壞的數(shù)據(jù)。由此可見，將數(shù)據(jù)安全關(guān)鍵技術(shù)合理應(yīng)用到智能電網(wǎng)中便可實現(xiàn)其風(fēng)險與威脅抵御能力的顯著提升，盡最大限度降低或避免各種數(shù)據(jù)風(fēng)險給智能電網(wǎng)帶來的不利影響，確保智能電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行。

3 結(jié) 論

在智能電網(wǎng)的具體應(yīng)用中，集成管理關(guān)鍵技術(shù)、數(shù)據(jù)分析關(guān)鍵技術(shù)、數(shù)據(jù)處理關(guān)鍵技術(shù)以及數(shù)據(jù)安全關(guān)鍵技術(shù)都是其主要的電力大數(shù)據(jù)關(guān)鍵技術(shù)。將這些關(guān)鍵技術(shù)合理應(yīng)用到智能電網(wǎng)的電力大數(shù)據(jù)管理中，便可有效確保電力大數(shù)據(jù)的分析、處理、應(yīng)用與傳輸效果，并進(jìn)一步保障所有數(shù)據(jù)信息的安全性，避免因大數(shù)據(jù)應(yīng)用問題所導(dǎo)致的智能電網(wǎng)運行故障，保障智能電網(wǎng)的良好運行。因此，在智能電網(wǎng)的建設(shè)和應(yīng)用過程中，電力企業(yè)及相關(guān)的技術(shù)人員一定要加強電力大數(shù)據(jù)關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用和研究，根據(jù)實際情況將其合理應(yīng)用到智能電網(wǎng)，通過這樣的方式才可以有效促進(jìn)智能電網(wǎng)的良好應(yīng)用與發(fā)展，并進(jìn)一步提升電力企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。