面向調(diào)度運(yùn)行分析的電網(wǎng)數(shù)據(jù)分析與挖掘

張英華

（國網(wǎng)山東省電力公司莘縣供電公司，山東 聊城 252400）

本文研究的電網(wǎng)調(diào)度數(shù)據(jù)分析和挖掘系統(tǒng)以數(shù)據(jù)倉庫為基礎(chǔ)，并對調(diào)度的指標(biāo)進(jìn)行了梳理，同時(shí)運(yùn)用多維數(shù)據(jù)在線分析處理技術(shù)，能夠很好地揭示電網(wǎng)運(yùn)行的規(guī)律，從而為相關(guān)的工作人員提供科學(xué)的依據(jù)。

1 電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行分析的主要內(nèi)容

一般而言，電網(wǎng)運(yùn)行過程的定量分析，需要依靠對相關(guān)指標(biāo)的計(jì)算，從而得到客觀、全面和準(zhǔn)確的參數(shù)。下面對電網(wǎng)調(diào)度涉及的主要指標(biāo)進(jìn)行分析。

1.1 運(yùn)行指標(biāo)

對于分類電網(wǎng)而言，運(yùn)行指標(biāo)需要根據(jù)EMS 和其他自動(dòng)化系統(tǒng)的記錄生成相應(yīng)的報(bào)告，之后歸入電網(wǎng)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)資料中，便于后期的檢查和分析。運(yùn)行類指標(biāo)主要包括：頻率指標(biāo)，比如最高頻率、最低頻率、運(yùn)行的時(shí)間頻率等，在實(shí)際工作中，頻率的合格率為50±0.05Hz；備用指標(biāo)，比如旋轉(zhuǎn)備用容量的最大值和最小值，F(xiàn)M 單元數(shù)的百分比天數(shù)、負(fù)載率以及可用投資容量等；電壓指標(biāo)，電網(wǎng)的電壓合格率，最高電壓下電站的比例。

1.2 調(diào)度指標(biāo)

典型的調(diào)度指標(biāo)有以下幾大類：第一，負(fù)荷特性，涉及內(nèi)容包括最大和最小的負(fù)荷、TS 負(fù)荷等；第二，功率平衡，涉及內(nèi)容主要是每天供電量；第三，維護(hù)計(jì)劃，涉及內(nèi)容主要是維修計(jì)劃的合理性；第四，低頻減載，涉及內(nèi)容主要是低頻加載分片分區(qū)；第五，安全裝置，涉及內(nèi)容主要是設(shè)備配置的合理性；第六，傳輸電壓，涉及內(nèi)容包括運(yùn)行時(shí)間、電壓平均值等。

1.3 性能指標(biāo)

性能指標(biāo)的英文縮寫為KPI，主要有以下3 方面的功能：第一方面，能夠反映目標(biāo)，并且提供與目標(biāo)相契合的激勵(lì)措施，設(shè)置銷售團(tuán)隊(duì)的目標(biāo)，并且定期更新聯(lián)系人，同時(shí)合理安排訪問時(shí)間，而生產(chǎn)經(jīng)理可以根據(jù)目標(biāo)的具體情況對產(chǎn)出、廢品率等內(nèi)容進(jìn)行設(shè)定和規(guī)范。第二方面，明確審核日期，并且與之前的業(yè)務(wù)計(jì)劃、預(yù)算標(biāo)準(zhǔn)等進(jìn)行比較，出現(xiàn)異常時(shí)能夠及時(shí)回溯，并且找到問題的原因。第三方面，形成統(tǒng)計(jì)報(bào)告，并且在內(nèi)部流通業(yè)績數(shù)據(jù)，形成良好的競爭環(huán)境，使得KPI 能夠真正反映取得的成績。

經(jīng)過對上述幾類指標(biāo)進(jìn)行分析，掌握指標(biāo)的內(nèi)容和要求之后，常用的統(tǒng)計(jì)方法有3 種：第一種，總體統(tǒng)計(jì)。比如統(tǒng)計(jì)固定時(shí)間段內(nèi)一項(xiàng)指標(biāo)的累積數(shù)量，以故障出現(xiàn)的頻率為例，可以記錄不合格的天數(shù)，以及當(dāng)天的故障時(shí)間，之后與每月維修單號進(jìn)行對比，對計(jì)劃以外的故障時(shí)間、電線跳閘等情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。第二種，均值統(tǒng)計(jì)。顧名思義，這種統(tǒng)計(jì)方法是對一定時(shí)間內(nèi)平均指標(biāo)的統(tǒng)計(jì)，比如輸送水電站的耗水率、火電網(wǎng)的輸煤率以及電網(wǎng)損耗等。另外，對于停電次數(shù)和平均日容量的統(tǒng)計(jì)也常用這種方法。第三種，比例統(tǒng)計(jì)。對于一段時(shí)間內(nèi)的兩類指標(biāo)，必要時(shí)需要確定兩者之間的比例，以便更好地分析電網(wǎng)運(yùn)行的情況。常見的設(shè)備動(dòng)作正確率、頻率控制合格率、負(fù)荷預(yù)測精度以及低頻減載通過率等，都可以進(jìn)行比例統(tǒng)計(jì)。

2 電網(wǎng)數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)

2.1 數(shù)據(jù)倉庫平臺

數(shù)據(jù)倉庫平臺能夠?yàn)闆Q策和在線分析提供數(shù)據(jù)存儲和查詢的服務(wù)，并且這種在線系統(tǒng)在電網(wǎng)數(shù)據(jù)調(diào)度運(yùn)行分析中主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)指標(biāo)的收集工作，比如收集網(wǎng)絡(luò)參數(shù)、機(jī)組信息、發(fā)電功率以及負(fù)荷計(jì)劃等，特別是計(jì)劃可能與實(shí)際數(shù)據(jù)有出入，那么就需要對AGC 機(jī)組的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行評估，圍繞市場交易制定交易報(bào)告，并且處理好跨地區(qū)的貿(mào)易問題。可以說，數(shù)據(jù)倉庫的基礎(chǔ)是數(shù)據(jù)庫技術(shù)，但是它比數(shù)據(jù)庫更全面，并且運(yùn)用專門的管理系統(tǒng)整合數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)倉庫中的數(shù)據(jù)主要來自數(shù)據(jù)庫，但是這些數(shù)據(jù)需要借助正確的工具才能發(fā)揮作用，本文以在線分析處理方法為例。

2.2 多維分析處理

在線分析處理就是人們常說的OLAP，它能夠?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行多維的提取。比如時(shí)間維度，將時(shí)間進(jìn)行分類，按照年、季、月、周、日、時(shí)、刻、分鐘進(jìn)行分類；又比如空間維度，對不同地區(qū)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分類；再比如變電站維度，需要將單個(gè)電網(wǎng)的輸出功率與多個(gè)變電的輸出功率進(jìn)行分類；還比如周期維度，根據(jù)周期的峰值和谷值進(jìn)行分類。對于分布式發(fā)電單元的DG 容量、線路的類型、天氣的變化等，都可以進(jìn)行靈活的分類，同時(shí)也可以增加和創(chuàng)設(shè)新的數(shù)據(jù)分類，比如添加負(fù)載因子以及變電站類型等。OLAP 流程圖如圖1 所示。

圖1 OLAP 流程圖

2.3 OLAP 報(bào)表系統(tǒng)

整體而言，電力系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)是控制模型的計(jì)算結(jié)果，并且數(shù)據(jù)倉庫在對歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析的過程中能夠發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)運(yùn)行的規(guī)律。在對電網(wǎng)進(jìn)行分析時(shí)，主要按照月份和年份展開，報(bào)告系統(tǒng)屬于自動(dòng)化系統(tǒng)的一種，并且能夠自動(dòng)生成指標(biāo)記錄表，同時(shí)對這些指標(biāo)進(jìn)行量化分析和統(tǒng)計(jì)，便于值班人員和管理人員隨時(shí)了解和掌握基本的內(nèi)容指標(biāo)，從而提高電網(wǎng)的控制水平。電網(wǎng)數(shù)據(jù)分析的類型和優(yōu)點(diǎn)如下：對于日分析OLAP 報(bào)表類型而言，其優(yōu)點(diǎn)是能夠找到當(dāng)日電網(wǎng)控制的問題和昨日的偏差，分析原因后采取補(bǔ)救措施，提高控制水平；對于月分析OLAP 報(bào)表類型而言，其優(yōu)點(diǎn)是對月份運(yùn)行的方式進(jìn)行分析后，能夠研究適應(yīng)性和偏差的問題，并提出改進(jìn)意見，從而提高調(diào)度的精細(xì)程度；對于年分析OLAP 報(bào)表類型而言，其優(yōu)點(diǎn)是能夠分析年度經(jīng)營模式，制定下一年的規(guī)劃。

對于電網(wǎng)而言，領(lǐng)導(dǎo)者需要加強(qiáng)公司各個(gè)部門之間的聯(lián)系和溝通，圍繞基礎(chǔ)設(shè)施、安全生產(chǎn)、營銷交易等展開互動(dòng)，著重解決電網(wǎng)電力系統(tǒng)反映的突出問題。

3 電網(wǎng)數(shù)據(jù)挖掘系統(tǒng)

3.1 挖掘方法

顯而易見，數(shù)據(jù)挖掘涉及的數(shù)據(jù)比較混亂，類型復(fù)雜多樣，而且有一部分?jǐn)?shù)據(jù)不夠完整，隨機(jī)性很強(qiáng)，那么電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行分析中的數(shù)據(jù)挖掘需要對指標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，甚至可以根據(jù)分析的需要，合理創(chuàng)新指標(biāo)，同時(shí)計(jì)算數(shù)據(jù)的極值、均值、方差以及標(biāo)準(zhǔn)差等，并且對指標(biāo)的結(jié)果進(jìn)行評估和預(yù)警，合理確定預(yù)警閾值。另外，還可以將定量分析和定性分析相結(jié)合，對多個(gè)視圖進(jìn)行分組，之后讓各個(gè)指標(biāo)之間發(fā)生關(guān)聯(lián)，并分析相互的影響。這里簡單介紹一下定性分析和定量分析的區(qū)別：定性分析指的是，利用可視化技術(shù)，將數(shù)據(jù)顯示在二維或者三維圖形中，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)處理，觀察曲線變化情況；而定量分析主要針對相關(guān)系數(shù)以及協(xié)方差的計(jì)算問題，并分析影響的因素。數(shù)據(jù)挖掘旨在通過數(shù)學(xué)方法，從數(shù)據(jù)中找到規(guī)律，可以說，數(shù)據(jù)挖掘涵蓋統(tǒng)計(jì)信息、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)以及人工智能等領(lǐng)域，而且不斷細(xì)化，能夠滿足不同形式的數(shù)據(jù)挖掘需求。比如聚類分析法、預(yù)測法和回歸法，在應(yīng)用中都取得了很好的效果。近兩年，我國自主研發(fā)出了全景分布式一體化的電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)SG-OSS，其中D-5000 是系統(tǒng)的核心，能夠?qū)崟r(shí)進(jìn)行監(jiān)控和預(yù)警，并且實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的統(tǒng)一存儲和管理。另外，存儲設(shè)備采用萬兆體系架構(gòu)，配合多核處理器技術(shù)，特別是12Gb 的SAS 總線，能夠發(fā)揮磁盤最佳的讀寫性能。

3.2 應(yīng)用范圍

調(diào)度數(shù)據(jù)挖掘可以對電網(wǎng)電力系統(tǒng)的合理性進(jìn)行分析，并且找到局部發(fā)電規(guī)劃和負(fù)荷變化之間的相關(guān)性，而對電網(wǎng)合同的分析更為重要，因?yàn)檫@樣能夠保證調(diào)度公平合理，同時(shí)電網(wǎng)合同的實(shí)施有序進(jìn)行。在具體的數(shù)據(jù)挖掘工作中，需要對全部電網(wǎng)合同的執(zhí)行和完成情況進(jìn)行監(jiān)測，將計(jì)劃與實(shí)際偏差進(jìn)行對比，并完成測序分析。這里需要提一下CPS，它是低壓電器中的新型產(chǎn)品，采用模塊化的單一產(chǎn)品結(jié)構(gòu)型式，集成了傳統(tǒng)的斷路器、接觸器、過載保護(hù)繼電器、起動(dòng)器、隔離器的主要功能，而數(shù)據(jù)挖掘可以對CPS 中的各種因素進(jìn)行分析，并進(jìn)行排序，找到最佳的控制建議，提高CPS 的效率。

4 結(jié)語

綜上所述，本文通過對電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行分析和數(shù)據(jù)挖掘系統(tǒng)進(jìn)行分析，并圍繞調(diào)度指標(biāo)展開計(jì)算，可以幫助調(diào)度人員全面掌握電網(wǎng)的運(yùn)行情況，從而解決實(shí)際工作中遇到的問題。