智能電網大數據處理技術

孫笑一 翟京 于洋

摘? 要：智能傳感器網絡為智能電網應用大量應用在電力監控，能源存儲與管理以及可再生能源發電機的集成等領域。成本低使得智能傳感器網絡很容易在未來的智能電網中大規模使用。從而導致了在通信中產生大量數據。處理和分析這些數據可以發現更深入的問題，從而可以幫助專家改善電網運行，實現更高的性能。目前使用處理大數據技術并有效地管理數據并從中提取最有用的信息仍然是一個挑戰。本文以提供并提供將在智能電網和物聯網的未來使用的建議和實踐，探索智能傳感器網絡在智能電網領域的不同應用，探討大數據處理技術用于應用程序處理的傳感器和儀表生成的大數據。

關鍵詞：物聯網;智能電網，大數據;智能傳感器網絡;分層通信基礎設施

1 現階段智能電網大數據處理技術現狀

1.1智能電網中技術的挑戰

由于缺乏有效性，現有的電網存在監控、故障診斷和自動化技術等方面都有很多不確定因素。當前的網絡基礎設施缺乏靈活性整合新的分布式能源使得增加可再生能源成為一項具有挑戰性的任務。智能電網和智能電力基礎設施的出現可以應對這些挑戰。智能電網技術有望使世界電力系統更加安全，可靠，高效，靈活，并且可持續的[1]。它通過信息和通信網絡的整合實現了這些功能。在電網上開發用于信息收集和處理數據以提供自動控制的智能算法監控自然事故或災難和實時的提供解決方案，以防止電力事故和停電，以確保來電網的實時智能監控和傳感能力。

1.2 智能電網中的大數據和問題

監控智能電網內的能源和信息流動，以深入了解電力使用情況并預測未來提高能源效率和降低總體成本的行動[4]。據預測，預計到2020年全球將安裝8億臺智能電表。為了要達到精細的度監測和調度，需要在短時間內收集電網信息。假設智能電表每15分鐘記錄一次，這導致一天之內全球約有77億個讀數。如此龐大的數據量可能會壓倒現有的處理和存儲技術和系統。公用事業公司需要這些讀數才能更好地了解最終用戶的消費行為和定價政策。管理從智能電表和電網的其他組件生成的大量數據，實用程序公司可以使用云基礎架構提供的服務。云企業提供的服務智能電網用戶的基礎設施包括：提供存儲空間，能源資源管理和虛擬電源廠。

2.物聯網技術

2.1 智能電網大數據處理技術分析

物聯網技術是在日常生活中集成的不同網絡嵌入式設備互連進入互聯網。它應用在自動化不同領域，如家用電器，醫療保健系統，安全和監視系統，工業系統，運輸系統，軍事系統，電氣系統等。為了實現完全自動化，必須配備不同域中的微控制器設備，收發器和協議，以促進和標準化彼此之間的通信與外部實體[3]。智能家居和智能城市在智能電網應用中，人們對物聯網技術抱有很高的期望，從而擁有智能家居和智能家居電器如：智能冰箱，智能電視，家庭安防系統，照明控制，火災探測，溫度等監控。這些系統和設備包括監控環境和發送的傳感器和執行器監控數據到家里的控制單元。控制單元使住戶能夠持續監控和完全控制電器。它還使用監測數據來預測未來準備的活動為更方便，舒適，安全，高效的生活環境而努力。鄰域中的一組智能家庭通過鄰域網（NAN）連接以形成智能社區[2]。在智能社區中，家庭共享其室外監控攝像頭的結果以進行檢測任何意外，甚至可能通知警察局。智能社區概念的其他應用是醫療保健，管理共享資源，并支持社交網絡。

2.1 智能電網中能源管理

供能源管理需求側能源管理（DSM）是消費者能源消費狀況的變化不斷變化的電價以及公用事業公司的其他付款激勵措施。需求響應是用于最小化消費者的電費，轉移峰值的負荷需求，使電網的運營成本最低，以及盡量減少能源損失和溫室氣體排放。物聯網組件收集不同的能源需求家用電器并將它們發送到智能電表。智能電網中的控制單元安排能耗家庭用具根據用戶的偏好采用最小化電費的策略。可以在分層智能電網基礎設施的不同級別解決DSM問題。它可以解決居住場所的水平，以保護消費者的生活[3]。此外，它可以在更高的水平上解決，以產生更多有效的調度計劃，不僅有利于消費者，也有利于公用事業公司。

3. 數據傳輸與存儲技術挑戰

集成在智能電網中的物聯網技術需要大量存儲和處理成本每分鐘的數據量。該數據包括最終用戶負載需求，電力線故障，網絡組件狀態，調度能耗，預測條件，高級計量記錄，停電管理記錄，企業資產等信息。因此，公用事業公司必須擁有軟件和硬件功能存儲，有效地管理和處理收集的數據。智能電網中的大量數據集合在大小和特征上與大數據的概念相似。大數據被定義為具有海量，速度和多樣性的數據。來自感知設備的采樣頻率可以數據量非常大。數據速度反映了收集和處理數據所需的速度。因此，很大數據管理和處理技術（硬件，軟件，算法，AI等）可以借用和應用物聯網的領域。

綜述，今天在大數據處理技術方面的發展，智能電網中的數據管理仍然存在基于電力系統關鍵性，實時響應，主動解決方案，準確的預測和安全等問題的挑戰。因此，我們首先解決智能電網大數據存儲位置的問題。監控和數據采集（SCADA）系統是智能電網決策的核心。他們用于對電網進行實時監控和控制，SCADA系統從傳感器收集數據。

4.結語

本文討論了物聯網技術在電網中的應用以及集成可再生電能，以實現可持續能源和防止氣候變化。該文件強調了管理和存儲從物聯網中的不同傳感器和儀表收集大數據的必要性。在智能電網中的實時應用中可靠性和低延遲是智能電網中高度分散的環境中的兩個研究方向。

參考文獻

[1]? 季建華. 基于物聯網的智能家居遠程監控系統設計與實現[J]. 計算機應用與軟件，2015，32（11）：143-146.

[2]? 鄧昀，李朝慶，程小輝. 基于物聯網的智能家居遠程無線監控系統設計[J]. 計算機應用，2017，37（1）：159-165.

[3]? 翠娟. 基于物聯網的智能家居插座群監控系統設計[J]. 電腦知識與技術，2017，13（28）：272-273.