基于多維數據模型的電力調控系統設計與實現

摘要：隨著電網逐步向智能化發展，電力調控系統以智能電網的關鍵組成部件的角色存在，電力調控對于智能電網的高效運行起到了關鍵作用。通常情況下，電力調控系統具備了較好的通用性能及功能擴展能力，但是對于多維數據的處理存在一定的不足。因此，該研究基于多維數據模型對電力調控系統的建模進行了深入的研究，在多維方式下實現了電力調控系統數學模型的構建，有效解決了常規電力系統存在的缺陷。經過實例驗證，該研究所提出的基于多維數據模型的電力調控系統對于智能電網具有更好的適應性，具備一定的科學性和有效性，可進行大規模的推廣應用。

關鍵詞：多維數據模型；電力調控系統；設計與實現

中圖分類號：TM773 文獻標志碼：A

0 引言

電力調控系統作為智能電網的重要組成部分，會直接影響到智能電網的安全性、穩定性、可靠性［1-2］。目前，智能電網的電力調控系統已經取得了一定程度的發展，但是尚不夠完善，功能停留在常規調控方面，不夠智能化［3］。通常情況下都是基于關系模型來對電力調控系統進行建模，這樣能夠保證模型的通用性和功能擴展性，但是不能夠對電力數據進行多維度的分析，因此該研究須要基于多維數據模型進行電力調控系統的模型構建，以提升電力調控系統的數據處理能力［4］。

1 電力調控系統常規數據建模方法

電力調控系統普遍采用關系型數據模型來完成建模。關系型數據模型具備以下特點。

1.1 數據結構類型簡單、單一

在關系模型中，其中的任意2個元素都須要賦予某種關系來進行描述，關系在本質上是二維屬性的，其描述簡單、清晰、明了。

1.2 數據關系規范

數據與數據之間最底層的關系就是其中的元素不能夠進一步拆分，數據之間的關系必須嚴格遵從數學概念的基本要求。

1.3 數據定義明確、操作簡單

關系型數據模型最為突出的特點是概念清晰、結構簡單，能夠通過二維數據表的形式直接展現，這樣就能夠直接對數據庫進行操作。關系型數據模型同樣存在突出的缺點，就是不支持多維數據的處理，尤其是海量的電力數據，電力數據的基礎屬性就是多維性。

2 多維數據模型

多維數據出現的時候是應用于聯系處理進程。根據具體實際運用需求，數據在邏輯方面須要呈現出多維度的基本特征，即每一個獨立的維度描述一種獨立的性質，可認作是常規關系數據庫中附加了粒度參數的屬性，這樣就保證能夠從多個層次來進行數據的觀察。下鉆是指對數據的分析由高層次向低層次逐步推進，將已經完成匯總的數據重新劃分為更細致的粒度進行分析，而上卷正好是相反的過程。

基于多維數據模型的這些優點，多維數據模型已經是一種進行科學、有效的數據深度分析及模式化工具。由于大數據技術的廣泛應用，多維數據模型作為一種工具能夠很便捷地對數據進行匯總、分解以及多維度處理，后續一些工具都以多維數據模型作為基礎模型，進行擴展與延伸。但是底層數據庫是基于現有的海量數據之上的，這些海量數據是以關系模型的形式存在，基于計算機的物理存儲介質上，實際是二維隨機存儲器件。即便出現了真正的三維編址結構存儲設備，對于現有的多維數據模型來說，也無法做到完全映射，所以在技術方面須要從二維平面關系映射到任意的多維數據面之間的變換方法。

3 多維數據建模方法

文章通過進行電力調控系統多維數據模型建模的基本出發點是常規的星型模式和雪花模式，這樣電力技術人員就能夠根據實際情況確定出電力調控的多維場景，然后再確定具體的數據維度，由此便得到了調控場景的核心技術指標，這樣便構建完成了結構清晰、表意明確的多維數據模型。星型模式和雪花模式如圖1所示。

在星型模式和雪花模式下構建完成的電力調控系統多維數據模型，能夠對具有多維屬性的電力數據進行有效處理。具體就多維度來說，維度涵蓋面廣，主要可以是時刻、廠站具體位置、母線電壓等級等。這種類型的數據模型完全能夠滿足多維度的需求。上卷要求從數據的細節著手，從微觀層次開始向宏觀層次延伸展開逐步分析，下鉆要求從數據的頂層入手，從宏觀層次開始向微觀層次延伸展開逐步分析，完成全面分析，具體的模型構建步驟如下。

（1）確定電力調控系統的應用場景。

多維數據模型的建模基礎是電力調控系統的應用基本場景，要根據電力調度以及電力監控的實際應用情況出發，確定邊界條件，完成設計。應用場景直接關系到多維數據模型的多樣性，才能夠完成數據覆蓋面廣的數據模型。通常情況下，母線電壓過壓、終端負荷過載、數據異常跳動等主題的應用較為普遍，這樣就能夠從相對全面的角度描述智能電網的運行情況。

（2）確定電力調控系統多維數據模型的具體維度。

進行多維數據模型的設計時要以應用主題和電力調控的數據為基礎來進行，期間應用到的數據覆蓋范圍較廣，有時刻、母線電壓等級等，每組數據都需要構建獨立的維度事實表，根據這些單獨構建的維度事實表對技術指標進行深入分析。

智能電網中的全部數據都是基于時間序列，能夠采用線性回歸的方法進行數據分析，線性回歸方程為：

S（t）=a+bt

T1≤t≤T2（1）

其中，a和b分別為回歸方程的斜率和截距，T1和T2分別為數據的起止時刻。

回歸方程得誤差：

y=ax+b+ε

ε→N（0，σ2）

σ2=［Syy（1-r2）］/（n-2）（2）

其中，

Syy=∑（y-y）2（3）

該參數描述了y的平方和，r為相關性系數，描述變異被回歸直線解釋的比例。

（3）將構建完成的維度事實表導入，得到最終的多維數據模型。

多維數據模型的設計，需要從能量管系統中導出其中的數據表以及應用主題。多維數據模型主要由維度事實表和維度數據表構成。其中，維度事實表中保留有與應用主題相關聯的關鍵性指標，具體指母線電壓超限的時刻、母線電壓過壓幅度、數據異常跳動值等。還需要特定的功能軟件將數據與事實表進行關聯，這樣便得到了多維數據模型。

4 應用實例

電力調控系統的多維數據模型形象化展示如圖2所示。

電力調控系統的多維數據模型總共涵蓋了3個維度，即時間點、數據對應的設備、超限幅度。在時間點維度方面，可以從年份、月份、日期、小時、分鐘、秒的方向逐步深入細化；在數據對應的設備方面，可從設備配置區域、配置廠站、具體設備的方向逐步深入細化；超限幅度維度方面的處理較為靈活，可進行全面分析，也可進行單獨類別分析，還可從多個維度切割后進行分析。多維數據模型對3個維度的數據進 行綜合分析，得到相對合理的結果，為電力調控后續的工作提供技術依據。

5 結語

文章通過研究與分析，完成了新型電力調控系統的設計與實現，有效地解決了電力調控系統數據模型從關系模型向多維模型的轉變及對數據的多維處理的問題。隨著智能電網應用需求的逐步提升，對電力調控系統同樣提出了更高的要求，不僅實時監控智能電網的運行狀態，實時分析運行數據，還須要通過特殊方法對電力數據進行多維度解析。

參考文獻

［1］李鵬，黃文琦，王鑫，等.數據與知識聯合驅動的人工智能方法在電力調度中的應用綜述［J］.電力系統自動化，2024（1）：160-175.

［2］李志超，尹興隆，何文洪，等.基于模糊隸屬度的智能電網電力調度多目標優化研究［J］.微型電腦應用，2024（2）：137-140.

［3］張貝，王亮，袁少偉，等.電力調度智能網絡化下令系統功能研究［J］.水電站機電技術，2024（3）：41-42.

［4］申昕怡，宋廣彥.電力調度數據的網絡傳輸技術與安全滲透分析［J］.電氣技術與經濟，2024（2）：112-114.

（編輯 王永超）

Design and implementation of power control system based on multidimensional data model

WANG Pengfei

（State Grid Laizhou Power Supply Company， Yantai 261400， China）

Abstract： As the power grid gradually develops towards intelligence， the power regulation system exists as a key component of the smart grid， and power regulation plays a crucial role in the efficient operation of the smart grid. Under normal circumstances， power regulation systems have good general performance and functional expansion capabilities， but there are certain shortcomings in the processing of multidimensional data. Therefore， this research article conducted in-depth research on the modeling of power regulation systems based on multidimensional data models， and achieved the construction of mathematical models for power regulation systems in a multidimensional manner， effectively solving the shortcomings of conventional power systems. Through practical examples， it has been verified that the power regulation system based on multidimensional data model proposed in this research has better adaptability to smart grids， and has certain scientific and effective characteristics， which can be widely promoted and applied.

Key words： multidimensional data model; power regulation system; design and Implementation