基于大數據處理的智能電網研究

鄭瀚

摘? 要：在國民經濟建設及發展中，電力部門扮演著不可替代的角色，可以極大滿足人們的用電需求。近年來我國用電量不斷加大，對于電力部門的考驗也隨之增大。大數據技術的不斷發展和提高使得其在電網中的應用不斷深入。現如今，基于大數據處理的智能電網研究越來越深入。本文主要對大數據技術特征，智能電網國內外發展現狀，以及大數據在智能電網上實際的應用進行了研究。

關鍵詞：用電量? 大數據處理? 智能電網? 應用模式

中圖分類號：TM76 ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2020）07（c）-0162-03

Abstract： In the construction and development of the national economy， the electric power sector plays an irreplaceable role， which can greatly meet people's demand for electricity. In recent years， China's electricity consumption has been increasing， and the test of the power sector is also increasing. With the continuous development and improvement of big data technology， its application in power grid is deepening. Nowadays， smart grid research based on big data processing is getting more and more in-depth. This paper mainly studies the technical characteristics of big data， the development status of smart power grid at home and abroad， and the practical application of big data in smart power grid.

Key Words： Electricity consumption; Big data processing; Smart grid; Application mode

智能電網因其具有經濟性強、安全可靠等特征成為新時代電力發展的關鍵方向。另一方面，智能電網可以在系統運行過程中進一步降低電力輸送過程中的潛在風險[1]。

大數據分析技術是將信號轉成的數據進行分析和處理，將數據再次轉化為信息。并且從信息中提取出相應的信息，總結出大量數據中隱藏的模式和規則。為電力系統的決策制定提供參考信息，進而提高電力行業的運營能力和服務質量。

因此，對于大數據處理下的智能電網的研究就顯得尤為重要。需要采取相應的措施，對大數據處理運用中出現的問題進行分析，通過各種措施提高智能電網的穩定性。

1? 大數據技術基本特征

大數據技術隨著我國經濟發展水平的不斷提升已經應用于我國的各行各業中，對于未來人類的經濟發展也有著不可估量的意義。將大數據技術應用于智能電網變得尤為重要。

大數據的特點一般有五點，這五點被稱為“5V”。分別是Volume（大量）、Value（價值）、Velocity（高速）、Variety（多樣）、Veracity（真實性）[2]。

大量性是指數據量巨大。從范圍和種類上來分析都是很大的數量級。從TB級到PB、ZB。都是在不斷發展擴大中[3];

價值性是指大數據的價值大，從特點上來分析大數據的密度卻比較低。在數以萬計的傳感器的支持下，采集到的數量是單個傳感器的幾萬甚至幾百萬倍。但是巨大的數據聚合卻沒有達到百萬倍的利用價值，可能只有幾倍而已。

高速性是指處理數據的速度快。大數據系統產生了百萬倍的數據，但是在實際應用場景中卻要求和少量數據處理所需時間相同，這無疑就對大數據系統下的快速處理，實時處理，實時決策提出了很高的要求[4]。

多樣性和真實性是指數據來源的多樣化以及萬千數據的真實需求。對于整個系統的分析和維護都起著很重要的作用。

這五個特點基本包含了大數據技術的內涵。隨著電網行業的不斷發展，電網系統產生的數據信息已經超出其管理運行的范圍。相對于數據庫處理中，電網系統在數據信息處理過程中，缺少對非結構性數據管理能力，使電網對音頻和圖像的處理能力比較差。無法更好的滿足用戶不斷提升的需求，因此發展了大數據處理技術。

大數據技術可以通過并行處理技術，對于數據信息進行實時運算，提升數據信息的內在關聯性，且其具有容錯性，可以使得信息進行比對并將誤差性數據信息進行回復。大數據技術可對數據信息進行動態訪問，擴展數據信息的訪問范圍，并具有高可靠性。同時大數據處理對于數據信息的保密性和安全性能也有了很大的提高[5]。

2? 智能電網大數據的發展

2.1 國外現狀

2010年，韓國為了推動節能減排的發展需求，提出了發展“智能電網”的計劃。該計劃中分別規劃政府投資2.7萬億韓元，企業投資24.8萬億韓元共27.5萬億韓元（1656億人名幣）用于智能電網建設。其中，政府投資主要用于智能電網核心技術的研發和市場開拓。該計劃預期在2030年建立27000個電動汽車充電站。

法國是一個能源相對缺乏的國家。這主要是由于法國的天然氣儲量有限，煤炭資源也比較薄弱。法國計劃到2020年建設風電能達到20GW，這比之前將提高300%。推動智能電網的建設，可以更好地消耗清潔能源從而更好地保護環境[6]。

2.2 國內現狀

2009年，國家電氣公司開始啟動了對于智能電網相關重要課題的研究，通過不斷探索以及學習國內外智能電網的發展狀況，立足于我國特色的智能電網建設需求，調研我國智能電網發展現狀，提出了關于我國智能電網發展的目標、技術框架體系以及建設計劃。

2020年1月10日，海南電網公司與中國電器科學院在海口簽訂“熱帶海島環境智能電網裝備適應性實驗室”戰略合作共建協議，瞄準南方電網重點實驗室及國家省部級平臺建設，標志著海南智能電網“75111”工程進入新的重要階段。

海南作為國家級智能電網綜合示范省，新技術的推廣應用取得了明顯效果。配電自動化覆蓋率超過90%，全省輸電線路做到無人機巡視全覆蓋，低壓集抄、智能電表也實現全省覆蓋[8]。

3? 大數據在智能電網中的具體應用

3.1 電網監測系統

在過去的電網監測中，注重的是單臺設備的電網監測與診斷，不同的設備之間無法實現測量數據的共享[9]。通過大數據技術的智能電網，包括節點運行參數采集模塊，節點選擇模塊，節點參數預處理模塊，運行狀態分析模塊和反饋模塊。其中采集模塊主要負責采集電網運行過程中各節點之間的運行參數;選擇模塊主要負責選擇與機電運行參數采集模塊相連的節點;預處理模塊用來對于節點采取的數據進行預處理;分析模塊則是對于節點參數進行分析，得出電網運行狀態;反饋模塊根據節點運行參數預處理結果對下一次節點選擇模塊進行反饋。可以對電網的狀態數據進行實時監測，準確分析，很高地實現電力企業與用戶直接按時的溝通。

3.2 用電能力行為分析

在傳統的電力系統中，用電量等都是通過電表等統計，沒有辦法對于大量數據進行分析。在智能電網的大環境下，功能越來越強大的智能終端也得到了廣泛的使用，用戶的用電行為也變得復雜化，為了保證電能的供需正常，節省能源消耗，對用戶的用電行為進行分析是強化電網的關鍵步驟之一。用戶用電行為分析是電力生產調度精細化的重要工具，其研究和建設對節省能源、提升電網的智能化具有重大意義[10]。

用戶的用電能力行為對于制定電價有很大的影響，特別是制定階梯電價和實時電價有重要指導作用。國家電網通過大數據根據用戶的負荷預測數據制定出具有市場競爭力的電價，同時也保證了電網公司較高的收益。

3.3 電網安全穩定性分析

電網的安全穩定性一直對于電力系統非常重要。過去電網的安全穩定分析和預警都是在離線狀態下進行的，并不能保障預估和預測的正確性。大數據技術因為本身具有時間和空間上的優勢。可以有效地對電網進行安全分析和預警，同時還可以實現實時數據的分析，大大地提高了電力系統的安全穩定分析和預警的能力[11]。

4? 結語

在智能電網的未來發展中，對于電網的輸電、變電、配電、調度、用電、發電等進行統一，實現實時數據的全面采集。而在電力流、信息流、業務流等處理過程中需要應用高效的處理方式。基于大數據處理的智能電網體現電網系統管理的智能化、實時化、自動化，大數據技術的應用起到了不可替代的作用，促進了我國電力工程的發展，實現電網發展的可持續性[12]。

參考文獻

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[2] 陳江興，梁良，付俊峰，等.基于大數據的智能電網數據調度與快速分發方法研究[J/OL].電測與儀表：1-6[2020-04-17].http：//kns.cnki.net/kcms/detail/23.1202.TH.20200310.1000.004.html.

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[12] 殷剛.智能電網大數據處理技術現狀與挑戰[J].濟南職業學院學報，2019（5）：122-124.