基于大數據分析的冶金企業電網智能控制平臺

劉 冰

（河鋼唐鋼動力部生產技術室，河北唐山 063000）

引言

隨著國內冶金技術的快速發展，冶金企業用電項目和用電量日益增多，對冶金企業電網的供電可靠性要求也越來越高.但是，由于冶金集團電網規模過于龐大，其建設進度尚未完全跟上用電形勢的變化，因此冶金企業電網的源—網—荷不匹配、部分地區負載過大、電壓質量難以保證、供電可靠性較差、自動化程度不高等諸多問題相繼出現。同時，冶金企業的分布式電源種類繁雜、數量眾多，也是企業電網建設面臨的一大問題［1］。為了解決這些問題，提出并設計了一種智能電網大數據分析平臺。基于數據源、業務應用、數據集成管理、客戶交互四個層級搭建平臺架構，制定了平臺軟硬件部分設計方案，通過可視化、數據篩取等手段實現數據傳輸，為冶金集團電網的智能化建設提供了切實可行的技術方案。

1 平臺總體結構

智能電網大數據分析平臺由業務應用、數據集成管理、數據源、客戶交互四個層級構成，其整體結構如圖1所示。

圖1 智能電網大數據分析平臺總體架構

平臺通過數據源層對數據實施管理并與用戶進行應用交互，該層中部署了GIS 系統、資產系統、營銷系統、企業運營監測系統、配網自動化系統、調度自動化系統、計量系統及其它多個系統和數據，數據來自于上述系統完成業務處理后獲取的結果。數據集成管理層中部署了平臺創建的數據庫，用于保存數據源層所獲取的測量類結果數據信息及文件資料類基礎信息，為數據的存儲、提取、應用以及數據的質量提供保障。同時，數據集成管理層中還部署了數據集成平臺，通過該平臺數據得以集中管理，供用戶進行在線提取。

數據集成管理層的數據集中、存儲與處理的功能都是基于大數據平臺或數據積累來實現。

業務應用層的職責是對平臺的具體業務功能實施監控管理，在該層中能夠實現具體業務展示、數據分析、平臺及模塊的管理等功能。［2］業務應用層基于云服務平臺構建，向用戶提供細化服務。

客戶交互層是平臺與用戶進行可視化交互的樞紐，向用戶提供信息顯示和指令輸入服務。

2 平臺工作原理

2.1 技術原理

（1）通過信息可視化技術實現客戶端界面智能調整。利用信息可視化技術，使平臺客戶端界面在圖片、圖表和文字的顯示上能夠根據設備屏幕進行智能調整，以滿足移動設備、LED 大屏及PC 設備的客戶端顯示需求。

（2）在數據篩取的基礎上進行參數的分析和趨勢判斷。通過時序分析、K評分計算、聚類分析等數據篩取技術來分析和提取電網運行有關的數據，例如設備交替運行提示、設備健康度評估、發電預測、負荷預測等。

（3）通過對策論提高平臺智能分析能力。［3］基于對策論分析電網運維信息與各功能服務的關系，通過優化組合選取最佳策略以提高供電可靠性。

2.2 數據傳輸原理

由市、區、企業三級數據庫采集數據并集中到市級平臺的數據庫中，由其進行數據處理和分析，獲取的數據由業務應用層向用戶進行顯示。具體數據傳輸流程如圖2所示。

圖2 智能電網大數據分析平臺數據傳輸流程

3 平臺部署

3.1 軟硬件部分設計方案

考慮到電網建設工作的持續性，智能電網大數據分析平臺的軟硬件系統應能完全滿足當前平臺穩定運行的基本要求，同時也需要具備一定的可擴展性。

平臺在以下軟件環境下運行：Oracle 11 G 數據庫管理系統；服務器安裝UNIX 或Windows 2008 Server 及以上版本操作系統；客戶端安裝Window7及以上版本操作系統，核心IE 9.0 及以上版本瀏覽器；WEBLOGIC 10應用程序服務器管理系統。

以流暢提供Web 服務及保證平臺數據的安全存儲為重點，選取平臺硬件配置如下：2.66 GHz主頻E5 6 核CPU，4 個；64 G 內存；1 000 G 容量10 K 硬盤，5個；raid5模式冗余電源。

3.2 平臺部署方式

平臺按圖3所示結構進行部署。

圖3 平臺部署方式

數據庫服務器：存儲用戶充值平臺、大數據平臺、各內網系統所采集的各種數據，平臺各項業務處理完成后獲取的數據結果也存儲在該服務器中。

應用服務器：為應用程序提供運行空間，通過客戶端為用戶提供可視化服務。

數據集成服務器：平臺各系統的數據處理結果以及平臺的智能分析結果由該服務器進行集中和存儲。

影像預處理服務器：電網巡檢過程中所拍攝的影像資料經專業軟件處理后存儲于該服務器中。

4 電網智能分析平臺的應用

4.1 應用功能

該平臺部署在某冶金集團電網集控中心，平臺的智能應用通過平臺總體功能展示、安全運維主題展示、數據分析需求、綠色能源主題展示、可靠輸變配主題展示、高效管理主題展示以及平臺基本管理等模塊實現。各模塊具體功能如圖4所示。

圖4 平臺智能應用模塊及其功能

總體功能展示模塊通過地理圖形和供電流向圖形并結合供電數據列表的方式進行可視化展示，用戶通過客戶端該模塊所屬界面能夠了解電網供電總量、電網總體結構以及當前電網的運行情況，還能夠了解重點客戶用電量、配電設施分布、輸變電設施分布、新能源（含光伏、風電、小水電）電站分布等信息。［4］綠色能源主題展示模塊提供綠色能源發電信息展示，信息內容主要包括儲能、光伏、風電、小水電等各種新型清潔能源的供電情況。

安全運維主題展示模塊提供環境監測、自動化巡檢報告、變電站綜合運維管理的可視化信息。平臺通過環境檢測功能收集和整理防山火監測、覆冰監測、智能防雷等電網安全系統所提供的數據，形成環境監測報表在平臺界面進行顯示；自動化巡檢報告基于無人機與機器人的日常巡檢結果完成，報告中包含巡檢路線、目標、結果等內容，如發現設備設施、線路存在異常情況或安全隱患，則將相應信息錄入報表并進行提示；變電站綜合運維管理可視化信息提供基于3D模型向平臺用戶呈現，根據變電站內設備、線路的實際布局繪制變電站3D 模型，將經平臺整理過的設備監測、巡檢等數據顯示在設備對應模型的附近位置供用戶讀取。［5］可靠輸變配主題展示模塊在客戶端界面顯示的內容包括：線路狀態、臺區/配電房環境、配網運行監測信息、輸變電設備信息、輸變電運行信息、配網基礎信息等。

數據分析展示模塊能夠分析電網的整體運營情況并通過客戶端顯示給用戶。平臺數據庫收集企業客服、營銷管理、自動化計量等企業運營管理系統的數據，統計綜合線損率、第三方客戶滿意度、冶金企業電網端電壓合格率、電費回收率、主營業務收入等運營指標。同時，基于設備臺賬、設備監測的數據對線路設備狀態、客戶服務質量、客戶訴求、線路停電情況、設備重過載情況等信息進行智能分析。

4.2 應用交互

供電企業的用戶充值系統、自動化計量系統、配網生產系統、資產管理系統、營銷管理系統等生產運營系統所獲取的數據經由大數據平臺發送到本平臺數據庫中，由本平臺處理分析后發送給客戶端。平臺應用交互的流程如圖5所示。

圖5 平臺應用交互流程

5 結論

在冶金企業電網存在源—網—荷不匹配、部分區域負載過大、電壓質量難以保證、供電可靠性較差、自動化程度不夠等問題的背景下，提出并設計了智能電網大數據分析平臺，基于數據源、業務應用、數據集成管理、客戶交互四個層級搭建平臺架構，通過多個功能模塊實現平臺的智能化功能，同時創建了應用交互的流程，為冶金企業電網的智能化建設提供了切實可行的技術方案。在今后的研究中，將根據冶金企業用電需求的變化進一步完善平臺功能，為企業可靠供電提供堅實的技術保障。