大數(shù)據(jù)技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用現(xiàn)狀及展望

李晨 鄭遠(yuǎn)潼 白云

摘要：作為一個(gè)高度的智能化系統(tǒng)，智能電網(wǎng)主要通過將傳感器運(yùn)用于電網(wǎng)并結(jié)合現(xiàn)代信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)其相關(guān)控制和監(jiān)控功能。由于傳感器所收集的數(shù)據(jù)量龐大，因此我們需要通過運(yùn)用大數(shù)據(jù)技術(shù)分析并處理智能電網(wǎng)系統(tǒng)中的電力數(shù)據(jù)從而使智能電網(wǎng)發(fā)揮最大作用。21世紀(jì)以來，大數(shù)據(jù)技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用研究取得了一些初步的進(jìn)展。研究人員所做的相關(guān)研究性的嘗試為大數(shù)據(jù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。該文主要從三個(gè)方面對(duì)大數(shù)據(jù)技術(shù)在智能電網(wǎng)中的具體應(yīng)用、應(yīng)用中遇到的困境以及對(duì)大數(shù)據(jù)在智能電網(wǎng)中運(yùn)用的展望。

關(guān)鍵詞：大數(shù)據(jù);智能電網(wǎng);應(yīng)用現(xiàn)狀;展望

中圖分類號(hào)：TP311? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2021）15-0037-02

1 大數(shù)據(jù)分析技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用

智能電網(wǎng)一直以來都是大數(shù)據(jù)技術(shù)研究領(lǐng)域中一個(gè)十分重要的研究方向，無論是發(fā)電、輸電還是配電都已經(jīng)離不開大數(shù)據(jù)技術(shù)的支撐。

由于數(shù)據(jù)量極其龐大，這使得大數(shù)據(jù)處理成為一種十分復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理技術(shù)。在科學(xué)技術(shù)高度發(fā)展的背景下，我們得以能夠?qū)Υ髷?shù)據(jù)的應(yīng)用進(jìn)行進(jìn)一步的研究分析。大數(shù)據(jù)的應(yīng)用對(duì)于現(xiàn)實(shí)社會(huì)中科學(xué)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展都有十分關(guān)鍵的推動(dòng)作用?，F(xiàn)如今大數(shù)據(jù)已經(jīng)成為國際競(jìng)爭(zhēng)中獲得優(yōu)勢(shì)地位的關(guān)鍵性因素，通過對(duì)先進(jìn)大數(shù)據(jù)技術(shù)的掌握從而贏得科技和經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域更多的話語權(quán)。

1.1 智能電網(wǎng)大數(shù)據(jù)平臺(tái)的整體構(gòu)架

作為智能電網(wǎng)功能運(yùn)行的支撐系統(tǒng)，智能電網(wǎng)大數(shù)據(jù)平臺(tái)的整體框架主要由三個(gè)方面構(gòu)成，這三個(gè)方面分別是數(shù)據(jù)集成，計(jì)算分析以及實(shí)踐應(yīng)用。當(dāng)智能電網(wǎng)大數(shù)據(jù)平臺(tái)所采集的數(shù)據(jù)種類十分豐富精確且分類極其細(xì)致的情況下，智能電網(wǎng)系統(tǒng)就會(huì)發(fā)揮出其更加巨大的作用且智能電網(wǎng)的相關(guān)智能化功能也能得到更大程度上的展現(xiàn)。當(dāng)智能電網(wǎng)系統(tǒng)的建設(shè)得到不斷地完善時(shí)，通過大數(shù)據(jù)技術(shù)，輸變電設(shè)備的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)就能得到更加準(zhǔn)確的評(píng)估和預(yù)測(cè)，同時(shí)，一些比較復(fù)雜的輸變電設(shè)備故障也能得到及時(shí)的識(shí)別并處理。數(shù)據(jù)的集成、儲(chǔ)存、處理以及分析等各個(gè)技術(shù)模塊通過相互之間的高度配合從而使得智能電網(wǎng)數(shù)據(jù)的融合成為可能。

由于高效精準(zhǔn)的信息采集工具的缺乏所導(dǎo)致的基本數(shù)據(jù)來源的不準(zhǔn)確性是傳統(tǒng)的電力網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中經(jīng)常面臨的難題，這也有時(shí)會(huì)使得電力網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的規(guī)劃出現(xiàn)些許偏差。在大數(shù)據(jù)技術(shù)時(shí)代背景下，為了解決電網(wǎng)系統(tǒng)中的這一長(zhǎng)期存在的問題，電力網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的綜合信息規(guī)劃平臺(tái)在運(yùn)用大數(shù)據(jù)處理技術(shù)的基礎(chǔ)上被開發(fā)了出來。這一平臺(tái)通過采集儲(chǔ)存一些海量的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，并在充分利用大數(shù)據(jù)分析和處理技術(shù)、多源信息融合分析技術(shù)、多維顯示等先進(jìn)科技技術(shù)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了平臺(tái)的高效運(yùn)作。

1.2 大數(shù)據(jù)分析技術(shù)在配電網(wǎng)中的應(yīng)用

電力資源是人們?nèi)粘Ｉa(chǎn)和生活不可或缺的資源，為正常的生產(chǎn)生活提供了保障。然而，配電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性以及可靠性是實(shí)現(xiàn)正常生產(chǎn)生活的關(guān)鍵。配電網(wǎng)系統(tǒng)中存在的一些不規(guī)范的現(xiàn)象會(huì)導(dǎo)致運(yùn)行狀況出現(xiàn)問題，很多的電安全事故都是由于配電網(wǎng)的供電設(shè)備不穩(wěn)定所引起的。在大數(shù)據(jù)技術(shù)時(shí)代背景下，智能電網(wǎng)中智能配電網(wǎng)的建設(shè)過程中逐漸將用電采集和在線監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)用了起來?！按髷?shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用于配網(wǎng)可靠性運(yùn)行中不僅能夠提高配網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行效率，還能保證其安全性，提高數(shù)據(jù)計(jì)算效率與精準(zhǔn)度，從而維護(hù)配電網(wǎng)系統(tǒng)的安全、高效、平穩(wěn)運(yùn)行?！盵1]在智能配電網(wǎng)系統(tǒng)中，大數(shù)據(jù)技術(shù)能夠使得信息處理效果得到極大程度提升，并且大數(shù)據(jù)能夠?qū)崟r(shí)反映電網(wǎng)運(yùn)行狀況，這使得問題診斷過程得到了極大地縮短。通過運(yùn)用大數(shù)據(jù)技術(shù)，相關(guān)工作人員可以對(duì)配電網(wǎng)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行不斷優(yōu)化，從而使得配電網(wǎng)系統(tǒng)的功能更加完善。其次，大數(shù)據(jù)分析技術(shù)在配電網(wǎng)中的應(yīng)用也可以幫助電力系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的。

1.3 大數(shù)據(jù)分析技術(shù)在電網(wǎng)調(diào)度中的應(yīng)用

傳統(tǒng)的電網(wǎng)調(diào)度效率很低，于是在大數(shù)據(jù)技術(shù)背景下一種新的電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)被設(shè)計(jì)了出來?！半娋W(wǎng)大數(shù)據(jù)智能調(diào)度的理念主要在于通過獲取更多的電能信息對(duì)電的生產(chǎn)、傳輸以及調(diào)度等進(jìn)行優(yōu)化。”[2]大數(shù)據(jù)分析技術(shù)的應(yīng)用使得電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)工作效率大大提升。

電力網(wǎng)絡(luò)所獲取的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)具有大數(shù)據(jù)的性質(zhì)，因而使得這些數(shù)據(jù)就具有了很大的運(yùn)用價(jià)值。這些數(shù)據(jù)可以被用來進(jìn)行電網(wǎng)調(diào)度控制智能預(yù)警從而對(duì)電力網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)故障進(jìn)行診斷。

傳統(tǒng)的電網(wǎng)調(diào)度控制智能告警系統(tǒng)誤差率很高且故障診斷都是人工進(jìn)行分析的，這需要耗費(fèi)很多人力物力。在大數(shù)據(jù)分析技術(shù)背景下，一種新的故障自動(dòng)診斷系統(tǒng)被引入電網(wǎng)調(diào)度。這個(gè)故障自動(dòng)診斷系統(tǒng)可以對(duì)各種因素造成的故障進(jìn)行有效的診斷并在極短的時(shí)間內(nèi)提出合理的解決方案。這不僅大大提高了工作效率還有效實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

1.4 大數(shù)據(jù)技術(shù)在智能電網(wǎng)穩(wěn)定性分析中的應(yīng)用

在大數(shù)據(jù)分析技術(shù)和數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的共同支撐下，通過對(duì)海量的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行智能地分析處理從而實(shí)現(xiàn)智能電力系統(tǒng)分析與決策的相對(duì)安全和穩(wěn)定的性質(zhì)。首先，通過對(duì)電力系統(tǒng)多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的集成可以對(duì)電力系統(tǒng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行建立，然后，建立包含有穩(wěn)定性評(píng)估系統(tǒng)和可控性評(píng)估系統(tǒng)的電力系統(tǒng)智能穩(wěn)定分析系統(tǒng)框架，最后，通過對(duì)大型電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)特性和拓?fù)渲悄艿姆治鲈賹?duì)實(shí)際區(qū)域的電力系統(tǒng)進(jìn)行分析。通過這種方法電力系統(tǒng)的系統(tǒng)穩(wěn)定性可以得到預(yù)測(cè)，并且單元集群還可以為系統(tǒng)的穩(wěn)定性控制提供很多信息，這可以用對(duì)電力系統(tǒng)的規(guī)劃和運(yùn)行狀況進(jìn)行安全分析和評(píng)估，由此得來的結(jié)果可以為電網(wǎng)調(diào)度和控制服務(wù)。

1.5 大數(shù)據(jù)分析技術(shù)在智能電網(wǎng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

為了保證電網(wǎng)系統(tǒng)安全運(yùn)行并降低故障發(fā)生頻率，電網(wǎng)狀態(tài)檢修是非常必要的。由于智能電網(wǎng)運(yùn)行中所產(chǎn)生的龐大數(shù)據(jù)，從而經(jīng)常導(dǎo)致數(shù)據(jù)的分析與處理過程中會(huì)出現(xiàn)誤差，這使得電網(wǎng)系統(tǒng)的檢修變得十分復(fù)雜。然而，在大數(shù)據(jù)分析技術(shù)應(yīng)用的基礎(chǔ)上，所有數(shù)據(jù)都可以得到及時(shí)快速的處理，這樣一來，系統(tǒng)中的故障就會(huì)很及時(shí)地被監(jiān)測(cè)到，從而使安全隱患可以很快被消除。“當(dāng)前智能電網(wǎng)狀態(tài)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)多與智能算法相結(jié)合，通過智能算法完成狀態(tài)評(píng)估，常見的智能算法有神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、決策樹以及支持向量機(jī)等”[3]通過這些方法可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的優(yōu)化處理。

2 大數(shù)據(jù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用困境及解決方法

傳統(tǒng)的電網(wǎng)系統(tǒng)對(duì)于數(shù)據(jù)的管理，存儲(chǔ)和處理能力嚴(yán)重缺乏。在大數(shù)據(jù)技術(shù)背景下，為了提升電網(wǎng)系統(tǒng)的可靠性以及加快推動(dòng)電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)逐漸被廣泛用電網(wǎng)系統(tǒng)。由于傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)管理技術(shù)以及相關(guān)應(yīng)用程序不能滿足大數(shù)據(jù)技術(shù)處理需求，這使得建立一個(gè)能夠處理智能電網(wǎng)龐大數(shù)據(jù)的大數(shù)據(jù)框架和成為緊迫需求。

2.1 智能電網(wǎng)中大數(shù)據(jù)傳輸和存儲(chǔ)技術(shù)

由于智能電網(wǎng)建設(shè)過程中電網(wǎng)運(yùn)行中的各項(xiàng)數(shù)據(jù)都需要得到及時(shí)的保存，因此智能電網(wǎng)系統(tǒng)中就會(huì)產(chǎn)生極其龐大的數(shù)據(jù)。這在一定程度上會(huì)影響到智能電網(wǎng)整個(gè)運(yùn)行系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)傳輸以及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，甚至還會(huì)影響到電網(wǎng)的智能化建設(shè)。在智能電網(wǎng)中的大數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)方面，為了提高數(shù)據(jù)的傳輸效率，可以通過加強(qiáng)運(yùn)用傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)壓縮方式，這樣就可以保證數(shù)據(jù)傳輸過程中的傳輸量最低。因此，數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)在智能電網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸過程中的巨大價(jià)值被充分體現(xiàn)。數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)極大地提高智能電網(wǎng)中數(shù)據(jù)的傳輸效率，但是數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)也存在一定的缺點(diǎn)，它會(huì)導(dǎo)致很多的資源浪費(fèi)現(xiàn)象，因此需要合理應(yīng)用。

2.2 大數(shù)據(jù)實(shí)施處理技術(shù)

大數(shù)據(jù)處理速度是智能電網(wǎng)系統(tǒng)中提升數(shù)據(jù)處理效率的關(guān)鍵。由于智能電網(wǎng)中的數(shù)據(jù)在數(shù)量上十分龐大，因此在處理大規(guī)模的數(shù)據(jù)時(shí)所需的時(shí)間也會(huì)相應(yīng)地變長(zhǎng)，當(dāng)現(xiàn)有的數(shù)據(jù)處理技術(shù)能力不能夠滿足智能電網(wǎng)中所產(chǎn)生的龐大數(shù)據(jù)時(shí)，智能電網(wǎng)系統(tǒng)的正常運(yùn)行就會(huì)受到極大的影響。為了不斷提高智能電網(wǎng)中數(shù)據(jù)傳輸以及處理的效率，云計(jì)算系統(tǒng)逐漸被引進(jìn)智能電網(wǎng)的數(shù)據(jù)處理中，這在很大程度上提升了智能電網(wǎng)數(shù)據(jù)梳理能力，但是云計(jì)算系統(tǒng)也存在一定的缺點(diǎn)，由于云計(jì)算系統(tǒng)很容易引發(fā)網(wǎng)絡(luò)堵塞現(xiàn)象，這對(duì)于智能電網(wǎng)正常功能的運(yùn)行也會(huì)產(chǎn)生很大的影響。

2.3 可視化分析技術(shù)

在智能電網(wǎng)的運(yùn)行過程中會(huì)產(chǎn)生很多的相關(guān)數(shù)據(jù)。合理地處理智能電網(wǎng)所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)并借助將其進(jìn)行合理地展示，這對(duì)智能電網(wǎng)運(yùn)行大數(shù)據(jù)的發(fā)展有著十分重要的作用。借助于可視化技術(shù)，不但可以極大提升大數(shù)據(jù)的處理的便捷程度，而且這也將產(chǎn)生非常高的應(yīng)用價(jià)值。由于可視化技術(shù)的集成度和分辨度都比較高，這對(duì)用戶提供數(shù)據(jù)處理結(jié)果也起著重要作用。但是為適應(yīng)日新月異的科學(xué)技術(shù)發(fā)展，只有通過及時(shí)恢復(fù)網(wǎng)絡(luò)并不斷提高電網(wǎng)系統(tǒng)的智能性才能提高智能電網(wǎng)故障診斷水平，這極大影響著智能電網(wǎng)大數(shù)據(jù)處理技術(shù)的發(fā)展。

3 關(guān)于大數(shù)據(jù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用的未來展望。

當(dāng)下智能電網(wǎng)的發(fā)展已經(jīng)比較完善，光纖、微波與載波通信等已經(jīng)成為智能電網(wǎng)主要的通信方式，與此同時(shí)，依托于多種先進(jìn)的通信技術(shù)以及傳感技術(shù)，電網(wǎng)系統(tǒng)信息共享平臺(tái)更加完善和高效。

總而言之，在信息技術(shù)的迅猛發(fā)展過程中，大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用使得電力系統(tǒng)更加智能化。通過應(yīng)用大數(shù)據(jù)處理技術(shù)才使得電網(wǎng)的系統(tǒng)運(yùn)行更加安全穩(wěn)定，這使得即使在非常惡劣的氣候條件下智能電網(wǎng)也能通過大數(shù)據(jù)技術(shù)及時(shí)消除故障從而保障供電正常運(yùn)行。大數(shù)據(jù)技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用使得智能電網(wǎng)系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的處理效率明顯提高，并且也使得數(shù)據(jù)的傳輸和存儲(chǔ)得到良好保證。作為智能電網(wǎng)現(xiàn)在以及將來的發(fā)展方向，大數(shù)據(jù)技術(shù)與智能電網(wǎng)的結(jié)合已經(jīng)成為實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全性以及供電的可靠性的必要途徑。隨著時(shí)代的進(jìn)步，智能電網(wǎng)的功能在不斷發(fā)展的科學(xué)技術(shù)的加持下將會(huì)更加智能化。

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