電力大數(shù)據(jù)智能分析平臺設(shè)計與實現(xiàn)

包迅格，張景明，張 吉，尚天婷

（國網(wǎng)浙江省電力有限公司 信息通信分公司，浙江 杭州 310020）

0 引 言

隨著國家電網(wǎng)建設(shè)的不斷完善，變電站和供電站等電力單位內(nèi)的智能電網(wǎng)覆蓋逐步完成[1]。在此背景下，電力平臺功能的完備性和平臺運行的穩(wěn)定性與智能性均受到了挑戰(zhàn)。目前電力產(chǎn)業(yè)中存在多種問題，這些問題大多與電力大數(shù)據(jù)智能分析平臺有關(guān)。傳統(tǒng)的電力大數(shù)據(jù)智能分析平臺僅可通過簡單的數(shù)據(jù)存儲和數(shù)據(jù)輸出計算來分析電力資源供應(yīng)是否平衡，卻無法在基本層面應(yīng)用機器學(xué)習(xí)技術(shù)，也無法在核心層有效應(yīng)用數(shù)據(jù)調(diào)度算法[2]。為解決這些問題，本文將綜合我國電力產(chǎn)業(yè)的建設(shè)與發(fā)展現(xiàn)狀，提出電力大數(shù)據(jù)智能分析平臺設(shè)計方法，致力于將電力產(chǎn)業(yè)的發(fā)展構(gòu)建成一條完善的產(chǎn)業(yè)鏈，進而形成一個功能完備的產(chǎn)業(yè)服務(wù)區(qū)塊。

1 電力大數(shù)據(jù)智能分析平臺設(shè)計

1.1 基于平臺信息節(jié)點融合多元電力數(shù)據(jù)

在確保電力大數(shù)據(jù)智能分析平臺穩(wěn)定運行的前提下有效分析相關(guān)的電力數(shù)據(jù)，并且利用大數(shù)據(jù)提供給平臺的EPIC功能，實時管理平臺內(nèi)多種數(shù)據(jù)和多元數(shù)據(jù)融合。

在此過程中，EPIC技術(shù)為電力大數(shù)據(jù)智能分析平臺提供一個穩(wěn)定且安全的數(shù)據(jù)存儲空間[3]。實際應(yīng)用中，平臺支持OLAP與OLTP兩種階段數(shù)據(jù)的同步存儲，并且其E3處理器也可并行處理多種異構(gòu)數(shù)據(jù)[4-6]。考慮到不同電力數(shù)據(jù)之間存在結(jié)構(gòu)層面差異，因此還需要在上述數(shù)據(jù)處理的基礎(chǔ)上，融合結(jié)構(gòu)性電力數(shù)據(jù)[7-9]。平臺節(jié)點信息處理如圖1所示。

圖1 電力大數(shù)據(jù)智能分析平臺節(jié)點信息處理

按照圖1表述的流程處理電力大數(shù)據(jù)智能分析平臺的節(jié)點信息。在變電站中，結(jié)構(gòu)性電力數(shù)據(jù)通常以非常規(guī)文字的方式存在，即電力運輸圖像或電力荷載視頻等。常規(guī)融合條件下，需要在HTTP用戶端進行電力數(shù)據(jù)的共享，在確保區(qū)域內(nèi)融合處理工具完善的基礎(chǔ)上，根據(jù)不同數(shù)據(jù)的社會關(guān)系，對其進行融合處理。采用電力數(shù)據(jù)壓縮融合算法、副本融合算法以及數(shù)據(jù)排序融合算法對多元化平臺節(jié)點信息中的多元電力數(shù)據(jù)進行融合處理，計算公式為：

式中，G(i,j)為獲取的電力網(wǎng)絡(luò)節(jié)點信息在計算機上的投影成像；Gcol(·)為電力數(shù)據(jù)分析成像灰度值；s為節(jié)點個數(shù)；n為外界影響因素對電力數(shù)據(jù)壓縮造成的直接影響；m(·)為電力信息副本松動值；H(·)為變電站中設(shè)備運行產(chǎn)生的內(nèi)部數(shù)據(jù)；h(·)為變電站中設(shè)備運行產(chǎn)生的外部數(shù)據(jù)；T為數(shù)據(jù)融合梯度；i和j點分別表示數(shù)據(jù)融合過程中對應(yīng)的橫坐標(biāo)與縱坐標(biāo)；v為電力數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中的正確排序；vn為電力數(shù)據(jù)分析特征；ε為電力數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中融合的可控區(qū)域。

1.2 應(yīng)用支撐工具設(shè)計平臺分析層結(jié)構(gòu)

支撐工具是確保平臺穩(wěn)定運行的關(guān)鍵。在完成平臺信息節(jié)點多元電力數(shù)據(jù)的有效融合后，按照電力大數(shù)據(jù)類型將其劃分為結(jié)構(gòu)電力數(shù)據(jù)和非結(jié)構(gòu)電力數(shù)據(jù)[10]。在此基礎(chǔ)上，首先使用智能分析工具，將服務(wù)層數(shù)據(jù)與應(yīng)用層數(shù)據(jù)進行集成引擎分析，確保電力分析數(shù)據(jù)在變電站或配電網(wǎng)中的可視化[11]。其次使用Flash技術(shù)交互控制儀表，靈活地選擇跨服務(wù)瀏覽器，使用儀表盤創(chuàng)建報表、電力數(shù)據(jù)分析表格以及數(shù)據(jù)信息交互選項等[12]。同時，安裝SCADA數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)器和Java數(shù)據(jù)庫實時展示時間數(shù)據(jù)與運行數(shù)據(jù)，確保電力設(shè)備的實際趨勢與預(yù)測趨勢走向一致。最后輸出最終變電站內(nèi)電力運輸最大數(shù)據(jù)、電力運輸最小數(shù)據(jù)、平均值以及方差值等，形成電力大數(shù)據(jù)分析報告，輔助平臺實施決策。

1.3 設(shè)計電力大數(shù)據(jù)平臺核心智能分析功能

電力大數(shù)據(jù)智能分析平臺具備核心計算功能，可實時轉(zhuǎn)換計算機任務(wù)，管理電力數(shù)據(jù)，不僅能編輯與訪問數(shù)據(jù)庫，還能對電力數(shù)據(jù)進行在線預(yù)處理。規(guī)則庫代入的計算分析部分也屬于電力大數(shù)據(jù)智能分析平臺的核心功能，是執(zhí)行分析行為的關(guān)鍵。在確保數(shù)據(jù)庫中核心電力數(shù)據(jù)按順序輸入后，需要執(zhí)行或調(diào)動計算機分析指令來完成對核心電力數(shù)據(jù)的智能分析。

2 對比實驗

2.1 實驗準(zhǔn)備

為驗證該平臺是否具有良好的應(yīng)用價值和應(yīng)用性能，將其與傳統(tǒng)電力分析平臺進行對比。為確保對比實驗的客觀性，兩種分析平臺直接為用戶提供電力大數(shù)據(jù)使用入口，用戶進入兩種分析平臺后進行相同的操作，選用5名用戶完成相應(yīng)的操作內(nèi)容，將各項操作內(nèi)容的平臺響應(yīng)時間作為對比評價指標(biāo)，驗證兩種分析平臺。

2.2 實驗結(jié)果分析

對不同操作內(nèi)容進行編號，賬號登錄和返回驗證設(shè)置為#001，增加操作設(shè)置為#002，修改設(shè)置為#003，刪除設(shè)置為#004，查詢設(shè)置為#005。由選定的5名用戶分別完成#001～#005的相關(guān)操作，實驗結(jié)果如表1所示。

表1 兩種分析平臺實驗結(jié)果對比表

表中，A為電力大數(shù)據(jù)智能分析平臺，B為傳統(tǒng)電力數(shù)據(jù)分析平臺。根據(jù)表1中的內(nèi)容可以看出，本文提出的電力大數(shù)據(jù)智能分析平臺各個操作內(nèi)容的響應(yīng)時間均明顯小于傳統(tǒng)電力數(shù)據(jù)分析平臺，具有更高的平臺運行效率和更重要的應(yīng)用價值及意義。

3 結(jié) 論

基于平臺信息節(jié)點融合多元電力數(shù)據(jù)、應(yīng)用支撐工具設(shè)計平臺分析層結(jié)構(gòu)以及設(shè)計電力大數(shù)據(jù)平臺核心智能分析功能等方面，開展了電力大數(shù)據(jù)智能分析平臺的設(shè)計研究。通過對比實驗，驗證了提出的平臺設(shè)計方法在實際應(yīng)用中具有更高的運行效率。