大數據分析技術在保定·中國電谷的應用

徐磊+馬慶峰+王庭鈞

摘 要 通過大數據和云計算技術能夠有效提升電力調度、電網狀態檢測與問題診斷、電能損耗分析等電力企業關鍵業務的服務水平，增強電網企業智能決策和應對風險的能力，大數據在電力企業業務發展的過程中，具備廣闊的應用前景。本文對大數據分析技術在保定·中國電谷的應用做了研究。

關鍵詞 智能電網；大數據；云計算

中圖分類號 TP3 文獻標識碼 A 文章編號 1674-6708（2017）180-0030-02

1 概述

保定·中國電谷智能電網可視化平臺整體采用大數據技術架構進行構建，能夠對電網在運行過程中產生的大規模、多種類、結構類型復雜的業務數據進行全景容納，全面反映電網運行、監測、能量采集和檢修過程的整體情況。較之傳統信息系統，基于大數據和云計算的智能電網可視化平臺能夠有效提升系統數據分析的并行能力，顯著提高計算速度，進一步提升智能調度的科學性和前瞻性，解決電網運行狀態檢測和電能損耗等方面暴露出來的問題，在負荷分布式控制和用戶側短期負荷預測方面取得突破。

2 設計規劃

2.1 設計思路

隨著大數據、云計算、物聯網等新興科技的發展，我國電力企業迎來轉變生產模式和管理模式，實現可持續發展的重要契機，特別是對于堅強智能電網的建設，帶來了深遠的影響，大數據在支撐電力企業業務發展的過程中，具備廣闊的應用前景。

基于大數據架構的智能電網可視化平臺系統數據來源于國網省電力公司數據中心各系統，通過大數據技術進行數據清理、轉換和展示。用電信息采集系統、區域新能源管理系統、故障搶修管理系統等多個系統，同時通過數據接口將區域新能源實時數據、電網運行狀態信息、用電信息、配網搶修故障信息等系統的關鍵指標數據傳輸到大數據平臺，利用大數據技術和云計算并行處理技術，對關鍵指標進行挖掘、分析，并通過三維可視化技術直觀動態展現。平臺的建設能夠促進電力系統生產方式和管理方式的變革，推動風電、太陽能等新能源、清潔能源的消納，幫助電力企業轉變耗能高、排放高、效能低的現狀，面向社會大眾倡導節能減排理念，打造耗能低、排放低、效率高的綠色可持續發展方式，同時運用虛擬現實技術展現智能變電站、智能家居等智能電網取得的成果。

2.2 平臺架構

建設大數據分析平臺將逐漸融入智能電網全景數據，能夠容納海量、多樣、快速率的電網運行、檢修、能耗等電網信息資產數據，并運用海量數據和云計算模式提供高性能并行處理能力，以較快速度解析出規律性或根本性的判斷、趨勢或預測，在智能調度、狀態檢測、電能損耗分析、負荷分布式控制、用戶側短期負荷預測等領域存在極高的應用價值。

電網全景數據的接入、存儲、管理和挖掘利用離不開先進技術的大數據平臺支撐，數據服務質量的提高更離不開技術的保障。基于大數據架構的智能電網可視化平臺的建設，采用Hadoop技術架構，該架構具備開源、可擴展、分布式應用計算的特點，為大數據實例化、具體化的應用提供了有效支撐。本項目引入基于 Hadoop 架構的分布式存儲、并行計算和多維索引技術，立足電力行業大數據自身特點，通過建立分布式并行計算平臺，結合數據中心，解決電力生產、調度運行過程中需要準實時大規模信息采集、高吞吐、大并發地數據存取和快速高效地分析計算問題。系統物理架構如圖1所示。

3 應用場景

智能電網可視化平臺的建設，緊緊抓住了政府打造“保定·電谷”可再生能源產業基地的契機。平臺采用了先進的多媒體動畫技術以及三維虛擬現實技術，實時、直觀地反映保定電谷智能電網運行狀態及業務管理過程，并為電網管理人員做出決策提供了輔助支持；平臺立足于堅強智能電網與城市理念、發展及生活的關系，展現智能電網對保定電谷的支撐作用和重要意義，同時向全社會直觀展示了智能電網支撐中國經濟可持續發展的作用，更體現了人與自然和諧相處的主題，增強了社會對公司的感知度和認知度。系統主要包括下述幾個方面的應用。

3.1 配電自動化系統

配電自動化系統目前采用數據批量導入方式，從調度部門獲取配電自動化主站系統每日288點數據，導入智能電網可視化平臺系統數據庫，供指標提取。主要內容包括：

GIS地圖，以GIS地圖方式，對電谷區域進行展示，同時對電谷區域涉及的兩座智能變電站進行標記，直觀展示保定智能電網分布情況。

谷峰差，以柱狀圖方式對東尹莊、花莊兩座變電站上月每天谷峰差進行展示，為工作人員分析用電情況提供依據。

谷峰差率，以柱狀圖方式對東尹莊、花莊兩座變電站上月每天谷峰差進行展示，為工作人員分析用電情況提供依據24小時實時負荷對比。

遙控成功率，以儀表盤方式對電谷區域終端設備遙控成功率進行展示。

終端在線率，以儀表盤形式對智能電網建設中的智能終端設備的在線率與投運率記性展示。

3.2 輸電線路在線監測系統

智能電網可視化平臺目前對輸電線路在線監測系統以鏈接的方式進行了數據接入，主要對線路在線監測系統中安裝的監控設備反饋回的現場環境信息進行展示，具體包括以下內容：

氣象信息。利用輸電線路氣象監測設備進行數據采集分析，最終以表格的形式將當天某一時刻數據展示到輸電線路在線監測系統中，主要包括風速、降雨量、氣溫、氣壓、相對溫度、最大風速、極大風速、光照強度等數據。

絕緣子污穢。利用絕緣子污穢度監測設備進行數據采集，具體包括鹽密、灰密等指標。以曲線形式將最近一個月的數據展示到輸電線路在線監測系統中。

導線溫度。主要對導線溫度進行監測，最總以曲線的形式將最近一個月的數據展示到輸電線路在線監測系統中。

導線弧垂。對導線弧垂、導線對地距離進行監測，以曲線的形式將最近一個月的數據展示到系統中。

塔桿周邊環境。通過高清攝像頭對塔桿周邊環境進行實時監測，將塔桿周邊環境照片傳輸給系統，固定時間間隔更新圖片。

3.3 清潔能源

開展了分布式光伏電源發電預測研究，開展了光伏電源接入系統電壓穩定、準入容量、電能質量等專題亞牛，開展了分布式光伏發電實時監控研究。

新能源系統接入。采集每個月用戶的各種數據，形成保定地區的光伏用戶分布圖。通過數據沉淀及數據分析方式，展示出每個光伏用戶的發電量。

光伏發電、風力發電實時監控。通過安裝高清攝像頭，對國網保定供電公司下英利產業園光伏發電設備進行實時監控，將監控畫面傳輸到可視化平臺系統中，供工作人員參考。對曲陽等地風力發電設備進行實時監控，將設備運行狀態信息傳輸到智能電網可視化平臺系統中。

3.4 智能家居

對智能家居進行兩方面展示，一是對智能家居概念及應用情況進行了文字性介紹，二是通過視頻仿真模擬技術，對保定智能電網建設工程在智能家居領域取得的成果進行展示。主要包括智能安防控制系統、智能家居控制器、智能燈光控制系統、智能家電控制系統、家庭直流光伏系統五部分。

3.5 配網故障搶修

通過GIS地圖展示故障點位置，突出顯示，點擊查看具體故障信息，并對停電影響的臺區及用戶信息進行查詢。同時實現車輛信息的實時監控展示。

GIS地圖。通過GIS地圖方式，將故障點進行標注。直觀反映給工作人員，提高故障處理效率。

數據接入。將故障搶修系統中故障分布統計情況、故障點位置信息、故障原因等數據進行提取。通過圖表、表格等形式進行展示。

車輛定位功能。實現對搶修車輛位置定位功能，顯示搶修車輛的實時運行軌跡。

停電范圍影響查詢功能。實現停電影響臺區和用戶的查詢功能。

3.6 現場監控

加大對發電設備監控力度，對智能變電站、英利產業園光伏發電設備、曲陽等地風力發電設備安裝高清攝像頭，進行視頻監控。通過視頻圖像采集終端設備以及無線網絡，將傳來的圖片、視頻等數據展示在智能電網可視化平臺系統中。

3.7 智能變電站

智能電網可視化平臺系統對智能變電站的建設規模、建設內容進行了介紹。并且對智能變電站進行了三維仿真模擬，對智能變電站進行了全方位展示。

4 結論

近年來，隨著堅強智能電網全面建設的不斷推進，電網數據資源呈現幾何級增長，大數據、云計算為代表的全新IT技術在電力系統的建設中被廣泛應用，數據與技術的結合，為優化電能生產、合理調配資源提供了決策依據。運用大數據、云計算技術推動智能電網的發展已經成為時代的必然選擇，而大數據也必將成為電力企業的核心 資產。

參考文獻

[1]劉振亞.智能電網技術[M].北京：中國電力出版社，2010.

[2]曲朝陽.智能電網知識處理模型與可視化方法[M].北京：科學出版社，2013.