云視角下智能配電網(wǎng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模式研究

陳煒駿，徐紅艷，崔金棟，于婷婷

（1.國(guó)網(wǎng)浙江省杭州市余杭區(qū)供電公司，浙江杭州，311100；2.東北電力大學(xué)，吉林吉林，132012）

0 引言

隨著智能電網(wǎng)建設(shè)進(jìn)程的加快，配電網(wǎng)自動(dòng)化、信息化水平的提高，導(dǎo)致電力系統(tǒng)中積攢了大量的數(shù)據(jù)，除了運(yùn)行調(diào)度數(shù)據(jù)、用電數(shù)據(jù)，還有輸電線路監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，海量數(shù)據(jù)的堆積，使得管理成本增加，數(shù)據(jù)存取靈活性不足，讓傳統(tǒng)的配電網(wǎng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理難以應(yīng)付。另外，隨著數(shù)字化、信息化進(jìn)程的加快，配電網(wǎng)數(shù)據(jù)中蘊(yùn)藏的價(jià)值也大大提高，配電網(wǎng)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)安全成為重中之重，而原來(lái)的配電網(wǎng)存儲(chǔ)模式很難滿足數(shù)據(jù)安全性的需求，也不能達(dá)到穩(wěn)定性、可靠性存儲(chǔ)的目的[1]。為解決上述配電網(wǎng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)上的難題，筆者提出引用云存儲(chǔ)技術(shù)，在保證數(shù)據(jù)安全性的同時(shí)實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)數(shù)據(jù)資源的集成與管理，進(jìn)一步優(yōu)化智能配電網(wǎng)的資源配置，進(jìn)而提升電網(wǎng)的服務(wù)水平。

1 云視角下智能配電網(wǎng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模式

云存儲(chǔ)由云計(jì)算擴(kuò)展來(lái)的一個(gè)概念，是云計(jì)算的一個(gè)重要組成部分，也是云平臺(tái)、云服務(wù)的基礎(chǔ)，是指將數(shù)據(jù)資源存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)中心而非本地，用戶可以隨時(shí)隨地使用各種終端通過(guò)網(wǎng)絡(luò)來(lái)訪問(wèn)、使用這些數(shù)據(jù)資源[2]。云存儲(chǔ)的發(fā)展為智能配電網(wǎng)的高度信息化、智能化帶來(lái)了機(jī)會(huì)。云存儲(chǔ)的優(yōu)勢(shì)在于能夠?qū)Ａ颗潆娋W(wǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行低成本、高安全的存儲(chǔ)和管理，符合配電網(wǎng)運(yùn)行的要求，對(duì)進(jìn)一步開(kāi)展智能配電網(wǎng)的持續(xù)建設(shè)工作具有重大意義。

1.1 智能配電網(wǎng)數(shù)據(jù)云存儲(chǔ)模式

在實(shí)際的電力系統(tǒng)運(yùn)作情形中，配電網(wǎng)相應(yīng)的監(jiān)測(cè)技術(shù)并沒(méi)有達(dá)到理想狀態(tài)，三相不平衡現(xiàn)象任頻繁出現(xiàn)，重載負(fù)荷的問(wèn)題更是時(shí)常發(fā)生，其根本問(wèn)題在于配電網(wǎng)大量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)分析對(duì)比的能力不足。對(duì)此，筆者提出云視角下的智能配電網(wǎng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模式，該存儲(chǔ)模式將在IEC61970中CIM標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)之上進(jìn)行構(gòu)建，并以CIM的繼承層次結(jié)構(gòu)為依據(jù)，完成輸配電網(wǎng)信息建模。另外，建立以CIM模型為基準(zhǔn)的對(duì)象模型以及對(duì)象模型接口，以達(dá)到客戶端與服務(wù)器間數(shù)據(jù)交互的目的。在分布式存儲(chǔ)的基礎(chǔ)上定義CIM/RDF規(guī)范，使得各個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)在進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、訪問(wèn)、交換的過(guò)程中不依賴數(shù)據(jù)存儲(chǔ)形式和表示方式，實(shí)現(xiàn)配電系統(tǒng)與輸電系統(tǒng)、配電系統(tǒng)與用戶之間的雙向互通，達(dá)到配電網(wǎng)信息高度整合。這種云模式下的存儲(chǔ)方案和存儲(chǔ)方法，更能夠提高數(shù)據(jù)管理效率，且滿足智能配電網(wǎng)數(shù)據(jù)可靠性以及實(shí)時(shí)性要求。

1.2 智能配電網(wǎng)分布式云存儲(chǔ)與管理

智能配電網(wǎng)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)類型多種多樣，例如狀態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、設(shè)備運(yùn)維人員信息、決策分析信息等，數(shù)據(jù)量每天都在擴(kuò)充，面對(duì)如此龐大且復(fù)雜的數(shù)據(jù)信息，常規(guī)的配電網(wǎng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和管理方式不能達(dá)到海量信息可靠存儲(chǔ)和有效管理的要求。為了進(jìn)一步提高配電網(wǎng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)質(zhì)量和管理水平，采用分布式冗余云存儲(chǔ)達(dá)到海量信息可靠存儲(chǔ)和有效管理的目的。

1.2.1 智能配電網(wǎng)數(shù)據(jù)的海量存儲(chǔ)

配電網(wǎng)數(shù)據(jù)云存儲(chǔ)模式利用分布式冗余云存儲(chǔ)方式達(dá)到海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)目的，存儲(chǔ)數(shù)據(jù)類型例如母線和線路節(jié)點(diǎn)電壓和電流等同步相量數(shù)據(jù)、授時(shí)和對(duì)時(shí)單元同步采集數(shù)據(jù)等，針對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)存儲(chǔ)的基礎(chǔ)上，為數(shù)據(jù)信息預(yù)留冗余空間，以適應(yīng)智能配電網(wǎng)運(yùn)行對(duì)數(shù)據(jù)可靠性的需求。此外，分布式存儲(chǔ)通過(guò)將各個(gè)節(jié)點(diǎn)劃分成不一樣的角色來(lái)降低服務(wù)器負(fù)載，從而滿足大容量存儲(chǔ)、高速數(shù)據(jù)查詢等功能，并且滿足海量數(shù)據(jù)安全性和可擴(kuò)展性等方面的存儲(chǔ)要求。

1.2.2 智能配電網(wǎng)數(shù)據(jù)的高效管理

智能配電網(wǎng)中的數(shù)據(jù)量龐大，且數(shù)據(jù)類型種類繁多，廣泛的分布在不同子系統(tǒng)當(dāng)中，當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)，為了能夠及時(shí)的為故障識(shí)別和報(bào)警功能提供數(shù)據(jù)支持，配電網(wǎng)數(shù)據(jù)云存儲(chǔ)模式將配電網(wǎng)每個(gè)節(jié)點(diǎn)的電壓、電流等運(yùn)行變量測(cè)量數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)云端存儲(chǔ)，同時(shí)利用虛擬化技術(shù)對(duì)母線和線路節(jié)點(diǎn)電壓和電流同步相量數(shù)據(jù)進(jìn)行同步處理，并將結(jié)果送往監(jiān)測(cè)中心，實(shí)現(xiàn)了智能配電網(wǎng)運(yùn)行狀況的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，以此來(lái)保證全電網(wǎng)運(yùn)行的可靠性，從而提高數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理過(guò)程的效率。

1.2.3 智能配電網(wǎng)數(shù)據(jù)計(jì)算分析

當(dāng)今時(shí)代，配電網(wǎng)數(shù)據(jù)的價(jià)值遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其基礎(chǔ)設(shè)施的價(jià)值，為了確保智能配電網(wǎng)安全、穩(wěn)定、精準(zhǔn)的運(yùn)行，智能配電網(wǎng)數(shù)據(jù)云存儲(chǔ)模式在提供精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)信息之外，還要實(shí)現(xiàn)海量配電網(wǎng)數(shù)據(jù)信息模擬、離線數(shù)據(jù)分析和暫態(tài)數(shù)據(jù)記錄等，并且能夠結(jié)合阻抗法、行波法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法、和貝葉斯算法，利用配電網(wǎng)線路本身的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，快速判斷故障點(diǎn)發(fā)生發(fā)確切位置，智能配電網(wǎng)云存儲(chǔ)模式的建立將大大提高故障判斷的精準(zhǔn)度和故障排除的效率。

2 云視角下智能配電網(wǎng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模式的實(shí)現(xiàn)

云視角下的智能配電網(wǎng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模式徹底摒棄傳統(tǒng)的單機(jī)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模式，致力于構(gòu)建云存儲(chǔ)下的配電網(wǎng)數(shù)據(jù)集成模型，在此基礎(chǔ)上為智能配電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷提供穩(wěn)定、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持，以較低的管理成本實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)高效管理，確保了智能配電網(wǎng)系統(tǒng)能運(yùn)行狀態(tài)的穩(wěn)定性。云視角下智能配電網(wǎng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模式如圖1所示。

2.1 基于云存儲(chǔ)的智能配電網(wǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)

圖1 基于云存儲(chǔ)的智能配電網(wǎng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模式

智能配電網(wǎng)的線路實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)功能實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)在于配電母線、線路電壓、電流和三相基本分量數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)、動(dòng)靜態(tài)模型等數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)、穩(wěn)定存儲(chǔ)以及相應(yīng)數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)快速獲取，利用云存儲(chǔ)模式，結(jié)合同步相量測(cè)量技術(shù)，實(shí)現(xiàn)相量信息實(shí)時(shí)上傳和每個(gè)節(jié)點(diǎn)采樣數(shù)據(jù)接收，使配電網(wǎng)控制中心隨時(shí)對(duì)電力潮流或狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估，進(jìn)一步提升智能配電網(wǎng)監(jiān)測(cè)技術(shù)精準(zhǔn)性和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)安全穩(wěn)定性。

2.2 基于云存儲(chǔ)的智能配電網(wǎng)故障識(shí)別

運(yùn)用云存儲(chǔ)模式的另外一個(gè)優(yōu)勢(shì)在于其能夠?yàn)榕潆娋W(wǎng)故障識(shí)別提供強(qiáng)大的數(shù)據(jù)分析支撐。在海量配電網(wǎng)數(shù)據(jù)穩(wěn)定存儲(chǔ)的基礎(chǔ)上運(yùn)用數(shù)據(jù)同步處理技術(shù)，建立故障診斷模型，半段短路故障和短路故障的同時(shí)，區(qū)分三相短路、兩相短路、單相短路和兩相接地短路等故障，并且利用優(yōu)化算法進(jìn)行故障設(shè)備的求解，確定故障設(shè)備，迅速判斷故障位置，充分挖掘海量配電網(wǎng)信息的價(jià)值，進(jìn)而提高智能配電網(wǎng)的高信息化、高智能化水平，為修復(fù)線路和保證可靠供電提供保障，保證整個(gè)電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

3 結(jié)束語(yǔ)

在智能電網(wǎng)時(shí)代，提高配電網(wǎng)海量數(shù)據(jù)安全、可靠存儲(chǔ)以及合理、高效管理更能充分體現(xiàn)出配電網(wǎng)系統(tǒng)和海量數(shù)據(jù)本身的價(jià)值，在傳統(tǒng)電網(wǎng)存儲(chǔ)平臺(tái)不能滿足使用要求是，創(chuàng)新型的融入云存儲(chǔ)技術(shù)，優(yōu)化智能配電網(wǎng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，構(gòu)建云視角下的智能配電網(wǎng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理模式，充分利用云存儲(chǔ)費(fèi)用低、安全性高、可靠性強(qiáng)特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)智能配電網(wǎng)線路實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、故障識(shí)別和警報(bào)信息推送，滿足智能配電網(wǎng)建設(shè)的需求，實(shí)現(xiàn)智能配電網(wǎng)的可持續(xù)發(fā)展。