云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)在智能電網(wǎng)的應(yīng)用

國網(wǎng)菏澤供電公司 胡同普 張志偉

0.引言

在過去兩年中，中國政府的報(bào)告工作給出了制定物聯(lián)網(wǎng)行動(dòng)計(jì)劃的要求，這些工作要推動(dòng)云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)與現(xiàn)代智電網(wǎng)相結(jié)合，使其可以促進(jìn)電子商務(wù)的發(fā)展，也可以使工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)金融方面達(dá)到共贏的效果。從本質(zhì)上來說，物聯(lián)網(wǎng)的概念就是將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與傳統(tǒng)的各個(gè)行業(yè)進(jìn)行結(jié)合，從而創(chuàng)造出創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展的新理念。面對(duì)過去形成的能源枯竭和環(huán)境污染等問題，可再生能源已得到了廣大的發(fā)展，在各個(gè)方面也運(yùn)用了許多，所以這就給傳統(tǒng)的電網(wǎng)使用帶來了挑戰(zhàn)，在這樣一個(gè)發(fā)展背景下，智能電網(wǎng)的概念逐漸形成，它也成為了各個(gè)行業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)。雖然一些國外的智能電網(wǎng)在各方面發(fā)展不同，但他們都建立了用戶雙方之間的溝通關(guān)系。通過一些先進(jìn)的技術(shù)和控制手段來實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)智能化和信息化管理，從而智能電網(wǎng)在使用時(shí)能達(dá)到安全可靠的效果。所以要是能將電網(wǎng)都融入到強(qiáng)大的計(jì)算系統(tǒng)中，就能取得很好的效果。只要在智能電網(wǎng)基礎(chǔ)建設(shè)方面下功夫，與此同時(shí)對(duì)過去的傳統(tǒng)電網(wǎng)進(jìn)行轉(zhuǎn)型，那么傳統(tǒng)電網(wǎng)下新的能源方式就能不斷發(fā)展轉(zhuǎn)變。

國內(nèi)外的學(xué)者對(duì)云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)和智能物聯(lián)網(wǎng)方面相關(guān)技術(shù)進(jìn)行了大量研究，比如一些利用云計(jì)算平臺(tái)對(duì)一些居住小區(qū)的用電行為進(jìn)行觀測(cè)與分析；一些研究基于建立在結(jié)合調(diào)度系統(tǒng)上來對(duì)資源的存儲(chǔ)與分配進(jìn)行追蹤觀察，并且對(duì)云計(jì)算模式在電腦系統(tǒng)中的使用進(jìn)行了深入探討；還有一些將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用到各種現(xiàn)場(chǎng)急救等情形下，這就相當(dāng)于建立了一個(gè)全新的理念，這些方法也有效的解決了電力應(yīng)急傳輸過程中出現(xiàn)的麻煩問題，也為電力應(yīng)急救援和管理提高了更強(qiáng)的技術(shù)參考依據(jù)。許多學(xué)者還提出了基于智能電網(wǎng)的電能電表檢測(cè)，它不僅具有傳統(tǒng)電力的功能，也可以使用戶與用戶之間的信息進(jìn)行交流，還可以讓智能電表的用戶與電力管理部門進(jìn)行實(shí)時(shí)溝通，這方便了電力的使用。大數(shù)據(jù)智能電網(wǎng)應(yīng)用所涉及到的問題是存儲(chǔ)與處理等數(shù)據(jù)解析，并從用電預(yù)測(cè)與規(guī)劃方面進(jìn)行優(yōu)化。從智能電網(wǎng)發(fā)展趨勢(shì)方向以及智能電網(wǎng)與網(wǎng)絡(luò)降損方面中的數(shù)據(jù)分析，基于過去已經(jīng)取得的研究之上，通過與大數(shù)據(jù)、云計(jì)算和其他等相關(guān)方面的技術(shù)研究，進(jìn)一步對(duì)一些物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在電力行業(yè)中尚未應(yīng)用的區(qū)域進(jìn)行了探討，最后還提出了相關(guān)待解決的問題，為新技術(shù)在電力系統(tǒng)中的使用提供了參考依據(jù)。

1.信息通信技術(shù)

1.1 云計(jì)算

對(duì)于云計(jì)算的概念有廣泛的定義，實(shí)際上它是一種利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，可以隨時(shí)隨地按需求共享資源等計(jì)算模式來實(shí)現(xiàn)功能，這其中包括了三個(gè)階層的服務(wù)，分別是：基礎(chǔ)、平臺(tái)和軟件。通過一些技術(shù)手段與云計(jì)算系統(tǒng)中所存在的計(jì)算設(shè)備進(jìn)行整形，讓其成為一個(gè)整體用戶，然后可以根據(jù)實(shí)際的需求分成各個(gè)單體計(jì)算，通過計(jì)算軟件發(fā)出的命令讓其進(jìn)行實(shí)時(shí)求解擴(kuò)展。在這過程中為用戶提供了一個(gè)新的軟件使用平臺(tái)，然后將得出的結(jié)果傳遞給各個(gè)用戶，用戶在這個(gè)平臺(tái)上進(jìn)行軟件開發(fā)，能夠很方便與各個(gè)用戶實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)共享。這其中涉及到直接與云計(jì)算工作平臺(tái)上的軟件，這種軟件不在電腦上安裝也可以讓用戶直接通過接入口和云計(jì)算平臺(tái)上的數(shù)據(jù)連接，可以保證最大化的數(shù)據(jù)使用。在這一過程既改善了用戶硬件質(zhì)量也節(jié)約了成本投入。云計(jì)算的另外一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是節(jié)約了用戶端硬件的投入和維護(hù)升級(jí)，所以云計(jì)算的使用也降低了用戶端對(duì)計(jì)算設(shè)備的功能性要求，只要一個(gè)設(shè)備就能夠接入網(wǎng)絡(luò)，之后就可以隨時(shí)隨地的運(yùn)用云計(jì)算上面的軟件。其中云計(jì)算上的數(shù)據(jù)軟件使用不需要掌握其基本的功能原理，也就是相關(guān)人員不用學(xué)習(xí)云計(jì)算的具體使用規(guī)則，只需要一些基礎(chǔ)的手段和設(shè)施就能在云計(jì)算上面工作。云計(jì)算的技術(shù)使用還可以體現(xiàn)到現(xiàn)代電力企業(yè)中的閑置運(yùn)算和儲(chǔ)備信息等方面，這減少了設(shè)備在各個(gè)方面的購置投入，也就提高了電力企業(yè)的整體經(jīng)濟(jì)效益。通過采用上述所說的各種云計(jì)算優(yōu)勢(shì)，相關(guān)的工作人員只需一臺(tái)能夠連接互聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備就可以隨時(shí)隨地的完成電力系統(tǒng)分析工作，自然地就可以維持整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。

1.2 大數(shù)據(jù)

大數(shù)據(jù)概念指的是在一定時(shí)間內(nèi)無法通過現(xiàn)有的手段對(duì)數(shù)據(jù)內(nèi)容進(jìn)行捕捉、管理等處理，這其中的工作關(guān)系到數(shù)據(jù)整型、數(shù)據(jù)復(fù)雜和數(shù)據(jù)龐大的問題，大數(shù)據(jù)的研究對(duì)象是針對(duì)大數(shù)據(jù)的集成分析和處理。電網(wǎng)數(shù)據(jù)的信息集成管理是合并了多個(gè)應(yīng)用數(shù)據(jù)，然后創(chuàng)建一個(gè)有更多功能的企業(yè)電網(wǎng)管理過程，通俗來講就是把電源信息和其他都不相同的數(shù)據(jù)整合到一起，從而以一定形式形成新的集成共享數(shù)據(jù)，這為系統(tǒng)各方面數(shù)據(jù)使用提供了方便。電網(wǎng)大數(shù)據(jù)的分析主要集中在電力系統(tǒng)的數(shù)據(jù)挖掘以及數(shù)據(jù)規(guī)律分析方面，從而為相關(guān)的管理人員提供了參考與支持工作。電力數(shù)據(jù)的處理包括了三個(gè)類型，分別是分布式計(jì)算、內(nèi)存是計(jì)算、和后處理計(jì)算，這三種計(jì)算方式有它們對(duì)應(yīng)的適用場(chǎng)合。分布式計(jì)算指的是如何將一個(gè)龐大的計(jì)算量化整為零，方法是將其分解為多個(gè)的小區(qū)域，然后再將這些小區(qū)分別匹配到各個(gè)計(jì)算機(jī)當(dāng)中進(jìn)行計(jì)算，這在一定方面提高了整體的計(jì)算效率，最后把各個(gè)子系統(tǒng)結(jié)果整形的一個(gè)大系統(tǒng)當(dāng)中，形成一個(gè)最終的答案。對(duì)于解析內(nèi)存計(jì)算，顧名思義就是將所有的計(jì)算放在內(nèi)存中進(jìn)行分析，由于內(nèi)存的讀寫速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)要比其他設(shè)備的讀寫速度要高，在這其中就避免了大量的磁盤讀寫速度，從而也就解決了大數(shù)據(jù)實(shí)際分析的相關(guān)難題。對(duì)于流處理技術(shù)而言，它不需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行不斷地累積，當(dāng)系統(tǒng)接收到數(shù)據(jù)之后，將直接返回到基地進(jìn)行處理。另外，電力大數(shù)據(jù)呈現(xiàn)的技術(shù)包括了可視化空間信息流展示和歷史流展示等方面，可視化技術(shù)指的是通過異性的復(fù)雜匹配，可以實(shí)時(shí)對(duì)其數(shù)據(jù)自行處理，可以直觀的對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行觀察與跟蹤分析。可視化地理技術(shù)主要是與地理信息系統(tǒng)匹配，這方便了工作人員的直觀了解，還有一個(gè)好處就是為決策提供了最新的地理位置。信息展示技術(shù)指的是以技術(shù)為基礎(chǔ)把系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)結(jié)合起來，通過計(jì)算方法將其匯成相關(guān)的數(shù)據(jù)運(yùn)行趨勢(shì)，通過這些趨勢(shì)能預(yù)測(cè)未來的數(shù)據(jù)走勢(shì)，這在很大方面提供了對(duì)地理事件挖掘的支持。

1.3 物聯(lián)網(wǎng)

物聯(lián)網(wǎng)的定義是將各種信息設(shè)備與互聯(lián)網(wǎng)不斷結(jié)合，形成一個(gè)巨大的網(wǎng)絡(luò)體系。物聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)將物聯(lián)網(wǎng)測(cè)試與it行業(yè)整形到了一個(gè)總的設(shè)施系統(tǒng)中，所有的信息物品都能實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)共享，做到系統(tǒng)可以自動(dòng)的識(shí)別與處理定位操作。過去的一些學(xué)者通過無線自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，在目前的智能電網(wǎng)發(fā)展下提出了新的智能電網(wǎng)系統(tǒng)。通過對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的了解，利用各種信息傳感設(shè)備實(shí)現(xiàn)了電力系統(tǒng)中各個(gè)物體之間的信息交流，讓用戶與用戶在電網(wǎng)之間能形成信息交互。把數(shù)據(jù)信息進(jìn)行整合分析時(shí)能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)高速傳輸，對(duì)網(wǎng)站運(yùn)行和管理整體效果能達(dá)到最優(yōu)化，也對(duì)互聯(lián)網(wǎng)的工程建設(shè)方面提供了很多支持。

1.4 移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)

移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)在目前的建設(shè)發(fā)展中成為了熱點(diǎn)話題之一。它把無處不在的網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)充分的體現(xiàn)出，它的廣泛運(yùn)用已經(jīng)讓人們得到許多便利，通過各種通訊設(shè)備都能獲取互聯(lián)網(wǎng)的服務(wù)，從而改變了人們的休閑生活方式。移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的使用與云計(jì)算、大數(shù)據(jù)和物聯(lián)網(wǎng)等信息的充分結(jié)合，在電力系統(tǒng)中已經(jīng)展開了相關(guān)的深刻研究。

2.智能網(wǎng)技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用

通過對(duì)云計(jì)算、大數(shù)據(jù)與物聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)等相關(guān)通信設(shè)備技術(shù)進(jìn)行整合，并且結(jié)合傳統(tǒng)的電網(wǎng)企業(yè)，再與新能源綜合服務(wù)的轉(zhuǎn)型需求結(jié)合，對(duì)電力系統(tǒng)中的技術(shù)運(yùn)用展望是很有必要的。

2.1 在社會(huì)的使用

電網(wǎng)需求的變化速度真實(shí)反應(yīng)了國家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展能力。電網(wǎng)企業(yè)通過智能電表和其他的電能采集系統(tǒng)將用戶的信息實(shí)時(shí)獲取，并且對(duì)得到的數(shù)據(jù)分析整合，從而提出了相關(guān)的數(shù)據(jù)指標(biāo)，這些數(shù)據(jù)指標(biāo)，為一些企業(yè)單位提供了新的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)措施，也為經(jīng)濟(jì)的實(shí)時(shí)調(diào)控提出了合理的解決依據(jù)。但是這些數(shù)據(jù)都是基于用戶信息，也就是所謂的大數(shù)據(jù)，所以可以采用大數(shù)據(jù)分析方法。對(duì)用戶電量數(shù)據(jù)而言，一切形式都是統(tǒng)計(jì)分析。與歷史的電量數(shù)據(jù)對(duì)比，以經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)綜合分析等分析工作為基礎(chǔ)，一些相關(guān)單位通過大數(shù)據(jù)分析方法從各行各業(yè)中的典型例子中提取了復(fù)合曲線，在這些典型的復(fù)合曲線當(dāng)中提出了有效的信息，為政府以及一些政府輔助單位提供了電網(wǎng)管理建議。因?yàn)橐恍﹪彝ㄟ^對(duì)大數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，為用戶電網(wǎng)提供了新的使用手段，將各個(gè)功能進(jìn)行關(guān)聯(lián)，以此來平等評(píng)估用戶對(duì)電器的敏感度。通過對(duì)大量的生活電力使用曲線數(shù)據(jù)采集，采用相關(guān)的相關(guān)技術(shù)，從而得到復(fù)合曲線對(duì)比各個(gè)用戶之間的實(shí)際符合曲線的特點(diǎn)。由于用戶的供電使用技術(shù)評(píng)價(jià)和系統(tǒng)的數(shù)據(jù)規(guī)模不斷的壯大，通過對(duì)云計(jì)算的擴(kuò)展性和資源性整合，隨時(shí)隨地可以對(duì)云計(jì)算平臺(tái)上的數(shù)據(jù)進(jìn)行擴(kuò)展，這既可以管理電力系統(tǒng)的信息，又可以大范圍使用。

2.2 各個(gè)設(shè)施建設(shè)

隨著現(xiàn)代汽車的不斷發(fā)展，電動(dòng)汽車也處于一個(gè)比較先進(jìn)的水平，對(duì)于未來的大量充電設(shè)備而言，它們將遍布于各個(gè)街頭。對(duì)于如何實(shí)現(xiàn)大量充電設(shè)施的監(jiān)控管理工作是十分困難的。通過對(duì)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的特點(diǎn)分析，可以把設(shè)備安裝在電動(dòng)汽車上，從而在充電設(shè)施當(dāng)中可以實(shí)時(shí)地將電動(dòng)汽車使用情況數(shù)據(jù)反映出來，電池的容量以及充電測(cè)試運(yùn)行狀態(tài)也可以體現(xiàn)出，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)汽車的綜合管理與建設(shè)。

2.3 智能電網(wǎng)的運(yùn)營與發(fā)展

隨著未來電力改革市場(chǎng)不斷深入，新概念的電能使用已經(jīng)大規(guī)模的進(jìn)入市場(chǎng)，這可能會(huì)使過去的電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型，要求這些設(shè)備可以保證現(xiàn)代實(shí)用的要求，要更加的穩(wěn)定、安全。同時(shí)對(duì)于大量的分布式電源和監(jiān)控管理而言也得改變，要變得更加嚴(yán)峻。分布式數(shù)據(jù)的管理增加了系統(tǒng)調(diào)度和運(yùn)行的計(jì)算，對(duì)于傳統(tǒng)的計(jì)算軟件根本滿足不了這種要求。通過對(duì)云計(jì)算的計(jì)算特點(diǎn)考慮，并且建立在云計(jì)算的使用平臺(tái)之上，在一定范圍內(nèi)更好地解決了計(jì)算能力不足這一問題，也采用云計(jì)算的計(jì)算擴(kuò)展和資源性來改善這些狀況。隨著現(xiàn)代智能電網(wǎng)的不斷改革，加速傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的轉(zhuǎn)變已經(jīng)刻不容緩，它在電力地位上面的提高也是不可小視的。移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)用戶的不斷增多，可以實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)辦理更加快捷和規(guī)范，同時(shí)在未來更加大型的電力股市競(jìng)爭下，這些公司在運(yùn)營過程中將與傳統(tǒng)的電網(wǎng)企業(yè)進(jìn)行對(duì)比，采用可以利用的自身資源，借助云計(jì)算建設(shè)方式來服務(wù)，可以支持其主要的業(yè)務(wù)推行，也增強(qiáng)了自己本身在市場(chǎng)中的競(jìng)爭力。

3.互聯(lián)網(wǎng)在電動(dòng)車系統(tǒng)中面臨的挑戰(zhàn)

目前該篇文章所說的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)仍處于發(fā)展之中，所以還有一些問題沒有解決。為了讓這些技術(shù)在新的智能電網(wǎng)中能夠成功運(yùn)用，給出了一些新的建議，這些建議只能在規(guī)定的使用條件下運(yùn)行，而且現(xiàn)實(shí)要考慮一下涉及到利益的重要問題。智能電力系統(tǒng)是保證國家能夠安全運(yùn)行的重要基礎(chǔ)，所以保證電力信息的安全就變得更加重要。一定的計(jì)算系統(tǒng)比如云計(jì)算平臺(tái)，包括了許多不同類型的使用數(shù)據(jù)，這種使用數(shù)據(jù)將變得更加危險(xiǎn)，誰也不能保證電力系統(tǒng)的整體運(yùn)行狀態(tài)，通過考慮一個(gè)實(shí)際問題為數(shù)據(jù)的安全提供更加的安全保障。電力系統(tǒng)的優(yōu)質(zhì)服務(wù)水平保證了電力人員和設(shè)備的工作效率。要想把現(xiàn)實(shí)的移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)用到老系統(tǒng)中去，就要對(duì)使用水平提出更高的要求，也要在移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中提出更高的設(shè)計(jì)要求，為最新的移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)帶來新的改善，也就在很大程度上提高了更多的參考。

4.結(jié)束語

該篇文章主要介紹了云計(jì)算、大數(shù)據(jù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用。根據(jù)這些技術(shù)的各個(gè)使用情況的特點(diǎn)分析，智能電網(wǎng)系統(tǒng)中的運(yùn)用情況基本已經(jīng)總結(jié)完善。最后在文章中對(duì)于自己所在實(shí)驗(yàn)操作中所存在的一些問題進(jìn)行了簡要介紹，為后面的研究提供了一個(gè)新的思路。由于目前國內(nèi)的系統(tǒng)應(yīng)用還處在起步的發(fā)展階段，為了我國在這方面的發(fā)展不斷取得成果，還需要各界人士更加努力，繼續(xù)對(duì)該篇文章所提出的一些問題進(jìn)行深入研究。

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