電網調控運行大數據存儲與處理技術的運用研究

摘""要：電網調控運行過程中，各個業務領域對數據實時性提出了不同的要求，如果還是采取一刀切的數據處理手段，則很容易由于數據時效性不強影響決策控制的效果。基于此，對電網調控運行中大數據分類存儲與處理技術框架進行梳理，并且分析大數據存儲與處理技術在電網調控運行中的具體運用表現，希望借助技術優勢，提升電網調控運行水平。

關鍵詞：電網調控""大數據技術""分類存儲""安全智能預警""數據價值

中圖分類號：TM73

Research"on"the"Application"of"Big"Data"Storage"and"Processing"Technology"in"Power"Grid"Regulation"and"Operation

YANG"Dong

State"Grid"Xiangxi"Power"Supply"Company，"Xiangxi，"Hu’nan"Province，"416000"China

Abstract："In"the"process"of"power"grid"regulation"and"operation，"various"business"fields"have"proposed"different"requirements"for"real-time"data."If"a"one-size-fits-all"data"processing"method"is"still"adopted，"it"is"easy"to"affect"the"effectiveness"of"decision"control"due"to"weak"data"timeliness."Based"on"this，"it"summarizes"the"framework"of"big"data"classification"storage"and"processing"technology"in"power"grid"regulation"and"operation，"and"analyzes"the"specific"application"performance"of"big"data"storage"and"processing"technology"in"power"grid"regulation"and"operation，"hoping"to"improve"the"level"of"power"grid"regulation"and"operation"by"leveraging"technological"advantages.

Key"Words："Power"grid"regulation;"Big"data"technology;"Classified"storage;"Security"intelligent"warning;"Data"value

經過多年的努力，我國已經建設了較大規模的電網運行體系，其中數據來源也更為多元，這為電網調控中心提供了可靠的調控依據。這些數據主要源自數據監控系統、采集系統、電網廣域監控系統等，因電網建設規模不斷擴大，數據信息呈現井噴式增長，數據處理的壓力驟增，處理效率自然無法保障。此外，有很多電力系統的外部數據資源也在電網調控運行中扮演著重要角色，在此種背景下，傳統的數據存儲與處理方式已經不能滿足數據應用需求，因此迫切需要研究一種新型的數據存儲與處理技術，而大數據技術因本身就具備數據處理的優勢，將其引入電網調控運行系統勢在必行。大量的理論和實踐研究也表明，應用大數據存儲與處理技術對強化電網調控運行水平具有重要意義。

1""大數據分類存儲與處理技術框架

電網調控運行中，實時全景數據屬于十分寶貴的資源，大數據存儲與處理技術的應用為獲取實時數據提供了可能。為使大數據技術的應用價值得到充分挖掘，本文基于已有的研究理論和實踐應用成果，探究適用于電網調控運行的大數據分類存儲與處理技術，旨在提高數據獲取和分析的效率，為電網調控運行提供可靠的參考依據。

1.1""大數據分類存儲技術

通過收集獲得的原始數據中，經常出現冗雜數據和噪聲數據等，部分情況下還會產生數據缺失的問題，如不對其進行預處理，直接投入使用很難發揮數據的應用價值。因此，必須對獲取的各類原始數據進行清洗、補充和重構，改善數據質量，提高數據價值"[1]。

當對數據實時性的要求偏高時，可以選用實時性數據存儲系統，也可被稱為內存數據庫，具體是指支持在數據庫中直接處理數據的狀況，無論是對數據信息的讀取，還是分析效率都要比常規的磁盤存儲高出多個數量級，此種數據存儲方式往往能夠大幅度提升數據處理效率，增強數據信息的實時性。當對數據實時性的要求不高時，或者屬于非結構性數據時，則可采取非實時數據存儲系統，這里指的是分布式存儲系統，主要是利用分布式技術和網絡技術將分布在各個計算機不同位置中的數據文件形成邏輯統一的數據庫，保障對各類數據文件的分布式管理，此舉既能解決計算機存儲空間不足的問題，也能同時發揮多個計算機的資源計算作用。

1.2""大數據分類處理技術

數據處理過程中分布于不同系統中的數據集被稱為一次數據集，而被應用的數據集作為目標數據集，此時的一次數據集為系統輸入，目標數據集則為數據輸出。因此，可以認為，目標數據集指的是未經處理便可直接應用的數據，而一次數據僅代表數據源頭，二者雖然一個作為輸入量一個作為輸出量，但二者的聯系十分密切，且呈現出多元化的特征，不同數據之間也存在耦合的可能，在數據整合分析過程中需要受到很多不確定因素的影響，為此一次數據集與目標數據集之間的數據價值鏈并不明確。大數據的分類處理實際上就與從數據實時性的角度出發，將數據處理過程分為系統內和系統外兩種，目的是將不同一次數據集與目標數據集的隱性關系轉變為顯性關系，主要是采取數據關系解耦和整理的手段。

1.2.1""系統內處理

借助數據挖掘技術，明確在實時數據和非實時數據儲存系統中一次數據集與目標數據集之間的關系，目的是形成較為可靠的數據價值鏈。在實時數據存儲系統中是通過流處理技術來分析一次數據集與目標數據集的關系，流處理技術的原理是分析數據自身價值，判斷數據處理等待的時間與數據價值是否成正比，這主要是由于數據價值并不是一成不變的，會隨著時間的推移發生改變，如數據實時性難以保障則很容易喪失數據價值。流處理技術支持在數據存儲的過程中完成數據價值分析，保障數據實時性。相關研究中顯示，系統接收數據出現延時問題的情況下，即便是延時50"s也可能造成決策失誤的問題。因此，在一些對數據實時性要求較高的領域中，盡可能縮短數據分析時間顯得尤為重要。而在非實時性數據存儲系統中，則建議選取批處理技術，即先對非實時數據進行有效劃分，之后交給不同的任務部門進行數據處理，最后形成較為可靠的數據價值鏈集合。批處理的目的在于對數據進行分別處理，通過直接將數據推到對應數據中來明確數據價值。結合批處理技術的這一特征，可以將其應用于數據處理壓力偏大，且對數據時效性要求不高的業務過程中。

1.2.2""系統外處理

通常被用于處理兩個或者多個存儲系統中的大數據，一般情況下，單個存儲系統中的一次數據集往往只能反映出對應系統的數據集和價值鏈，很難與其他存儲系統中的數據集建立聯系。而通過對各個存儲系統中數據集的梳理和整合，可以使各個存儲系統中的數據集產生交集，并使其中一次數據集和目標數據集的聯系更加清晰和明確[2]。通過分類存儲和處理后的大數據已經形成了較為明晰的價值鏈，且有了較為清晰的關系網絡，在二者得以明確的基礎上，可為大數據在電網調控運行中的應用提供可靠的依據，有助于切實發揮大數據存儲與處理技術的應用成果，進一步提升電網調控運行的整體水平。

2""大數據存儲與處理技術的具體運用

2.1""智能監控電網狀態

目前，電網調度中心儼然已經實現了電網設備狀態在線數據集中管理的目標，但卻忽視了設備狀態監測的重要性，同時還存在監測數據過于分散，缺乏共享性的問題，這導致無法就不同設備的運行狀態進行統籌分析，很難全面了解電網系統的整體運行狀態。另外，由于電網建設規模增大，其中使用的設備量也隨之增多，致使電網設備運行狀態監測的過程中產生了海量的數據信息，針對此類數據的傳輸和存儲無疑會增加監控系統的運行負擔。從早期的一些研究文獻來看，監控系統中海量數據的傳輸與存儲需求已經成為限制智能電網進一步發展的關鍵性因素，要想推動智能電網的跨越式發展，就需要首先解決海量數據的傳輸和存儲難題。大數據存儲與處理技術的應用不僅可以解決數據存儲的難題，還能提高數據處理的效率，使其為電網調控操作提供實時性的數據服務，充分發揮數據利用價值。同時，還能最大限度地發揮出I/O系統的優勢，對監控系統中的相關數據，如電流數據、電壓數據、保護動作信號等，以及天氣數據進行分類存儲，并與相關數據完成系統內外的耦合，最后建立起一個以數據為驅動的安全運行狀態模型，確保在設備運行過程中能夠實時監測設備運行狀態，對風險問題的影響范圍進行準確劃定，使相關設備維護和檢修人員快速確認故障位置，爭取在短時間內恢復正常，保障電網系統的穩定運行[3]。

2.2""安全智能預警

在早期的變電站和調控中心通常是結合以往事故類型中出現的典型運行方式進行離線計算，此種方式雖然也能起到一定的安全預警作用，但在實際應用中表現出了預警信息不全面、預警范圍小和預警不及時的弊端。此種形勢下，很難適應當前的電網調控運行需求。為此，要在其中積極引入新技術，利用大數據存儲與處理技術保障數據采集和分析的及時性，同時聯合網絡技術和計算機技術構建一個實時仿真計算體系，對于電網運行中的故障和隱患問題進行全方位、系統性的計算，以提升安全預警的時效性，增強電網運行過程中的安全預警水平。在該系統中，還能實現對電網運行狀態的科學評估，確保為相關系統維護人員提供可靠的參考依據，且在發生隱患問題和突發問題的第一時間發布預警信息，提示工作人員及時介入處理，降低對電網運行質量的影響。如可以通過智能溝通平臺將電網運行異常信息傳遞給系統維護人員，確保其能夠盡快到達現場，并及時排除隱患問題，使電網系統處于穩定運行狀態。特別是在人們用電需求不斷增大的形勢下，電網運行壓力增加，故障和安全事件的發生概率也隨之增大，此種形勢下，則需借助安全智能預警系統嚴格控制故障隱患[4]。

2.3""廣域能源的優化調度

我國對新型能源的開發和利用力度較大，希望利用新型清潔能源代替煤炭等生產能源，以減輕對環境和生態的危害，實現人類社會可持續發展的目標。現階段已經取得較大研究進展，并且實現成果轉化的新型能源包括風能、太陽能和生物質能等[5]。上述幾種新型能源雖然滿足經濟環保的要求，但存在間歇性特征，很難持續供應能源，然而電網運行中，對能源的持續性作用提出了較高的要求，在此種背景下，傳統的電網調控運行手段已經不再適用，大數據分類存儲和處理技術的應用則可彌補傳統調控手段的不足，通過對電網資源需求數據的整合分析以及負荷狀態的分析，能夠為電網調控運行提供可靠的依據，使其依據電能供應需求的不同，做好資源配置工作。這樣做，一方面保障電網運行的穩定性，另一方面實現對新型能源的高效利用，盡可能減少煤炭等非清潔能源的使用量，降低電力生產對生態環境的負面影響。

3""結語

電網調控運行形式發生了根本性的改變，這與能源結構和生產方式的轉變存在必然的聯系，在多元能源結構下，電力生產活動對生態環境的影響得到有效改善，但同時也為電網調控運行工作帶來了很多新挑戰。傳統的數據存儲和處理手段已經很難適應新時期的電網調控運行需求，而大數據存儲與處理技術在電網調控運行過程中的應用不僅解決了海量監控數據的存儲與處理難題，還有助于提高數據實時性，可充分挖掘大數據在電網調控決策中的價值。為此，在今后的工作仍需積極研究大數據存儲與處理技術的應用潛能，使其在電網調控運行中發揮更大的價值，并且與智能化技術聯合應用，促進智能電網事業的大跨步發展。

參考文獻

[1]"許洪強，蔡宇，萬雄，等.電網調控大數據平臺體系架構及關鍵技術[J].電網技術，2021，45（12）：4798-4807.

[2]"孫喬，林少波，王英杰.關于電網調控運行大數據存儲與處理技術的分析[J].中國新通信，2020，22（5）：45.

[3]"王玉軍，盧敏，孫云楓，等.基于大數據技術的電網歷史數據管理設計實現[J].電子測量技術，2020，43（3）：30-34.

[4]"明智濤.基于Spark"Streaming的電網運行數據分析系統研究與實現[D].揚州：揚州大學，2023.

[5]"俞周帆.電網多源數據融合建模與實時處理[D].武漢：華中科技大學，2022.