▌電力大數(shù)據(jù)的定義

企業(yè)信息化的過程中, 信息量呈現(xiàn)爆炸性增長態(tài)勢, 海量的數(shù)據(jù)涵蓋各種形式, 比如數(shù)字、符號、圖片、聲音、視頻等, 這些數(shù)據(jù)貫穿于電網(wǎng)企業(yè)生產(chǎn)、管理、服務(wù)等各業(yè)務(wù)流程中, 企業(yè)的信息化正是要對這些大量數(shù)據(jù)進行采集、分析和處理。

充分重視數(shù)據(jù)的作用, 將其作為企業(yè)核心資產(chǎn)之一, 讓資產(chǎn)創(chuàng)造價值, 這是大數(shù)據(jù)的核心價值。通過以電力為中心的數(shù)據(jù)綜合服務(wù)平臺, 充分利用實際電網(wǎng)和經(jīng)營管理中產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù), 并研究分析其中的規(guī)律, 從而獲取潛在的高附加值服務(wù)。高附加值的服務(wù)在電網(wǎng)企業(yè)中有重要作用, 比如提高電網(wǎng)災(zāi)難預(yù)警與事故處理能力, 提高供配電與電力調(diào)度決策的準確性等, 實現(xiàn)更科學(xué)的需求側(cè)管理, 為電網(wǎng)創(chuàng)造更大的經(jīng)濟效益。

▌電力大數(shù)據(jù)的特征

電網(wǎng)中的大數(shù)據(jù)具有如下四個特征:數(shù)據(jù)量大、數(shù)據(jù)種類多、價值潛力大、處理迅速。

1   ▏數(shù)據(jù)量大

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在電力行業(yè)的應(yīng)用及企業(yè)的信息化不斷加快, 各業(yè)務(wù)流程的運作產(chǎn)生巨大的數(shù)據(jù)量, 這些數(shù)據(jù)從PB級別躍升到EB級別, 數(shù)據(jù)規(guī)模巨大。

2   ▏數(shù)據(jù)種類多

在電力生產(chǎn)的整個過程中, 產(chǎn)生各種類型的數(shù)據(jù), 按照產(chǎn)生方式的不同分類, 有對設(shè)備監(jiān)控而生成的數(shù)據(jù)、因電網(wǎng)狀態(tài)信息擴展而生成的數(shù)據(jù)、有實時采樣而生成的數(shù)據(jù);按產(chǎn)生環(huán)節(jié)的不同, 大數(shù)據(jù)可分為由發(fā)電側(cè)產(chǎn)生的、由輸變電側(cè)產(chǎn)生的、由用電側(cè)產(chǎn)生的。

3   ▏價值潛力大

電力大數(shù)據(jù)反映了電力行業(yè)內(nèi)部規(guī)律特征, 通過相關(guān)技術(shù)對大數(shù)據(jù)的分析與研究, 可以獲得巨大的潛在價值, 比如對社會經(jīng)濟的影響評估。

4   ▏處理迅速

信息化水平的提高, 使得數(shù)據(jù)處理技術(shù)不斷發(fā)展, 滿足電力企業(yè)在對電力調(diào)度、設(shè)備運行等數(shù)據(jù)快速處理的要求。

▌電力大數(shù)據(jù)技術(shù)

在智能電網(wǎng)中涉及的大數(shù)據(jù)技術(shù)主要包括多數(shù)據(jù)融合、數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)、統(tǒng)計分析、大數(shù)據(jù)可視化技術(shù)等等。

1   ▏多數(shù)據(jù)融合

多數(shù)據(jù)融合是將不同級別、不同層面信息源的數(shù)據(jù)進行處理, 該處理過程包括對數(shù)據(jù)的檢測、相關(guān)性分析、估計及組合處理, 以便完成所需的決策和評估任務(wù)。這對相關(guān)部門準確及時地獲取有用信息, 對市場情況進行適時的完整評價, 并實施輔助決策, 都是至關(guān)重要的。

電力生產(chǎn)和服務(wù)數(shù)據(jù)的融合是電力大數(shù)據(jù)在行業(yè)內(nèi)部的充分利用, 在生產(chǎn)方面, 電力企業(yè)利用計算機技術(shù)將來自多個傳感器對相關(guān)特征量進行分析, 并綜合處理, 保證電力生產(chǎn)過程安全穩(wěn)定運行, 在電力服務(wù)方面, 主要涉及市場數(shù)據(jù)的分析, 包括交易電價、需求側(cè)用電量、用電變化趨勢及分布情況等, 對這些數(shù)據(jù)的分析結(jié)果在各單位、各部門之間共享。

數(shù)據(jù)融合的過程需要對數(shù)據(jù)進行檢測和相關(guān)性分析, 例如, 在對電力資產(chǎn)全壽命周期管理、營銷和配電協(xié)調(diào)管理等過程中, 數(shù)據(jù)來源是不同的, 需要對其進行融合, 實現(xiàn)從以業(yè)務(wù)為中心到以數(shù)據(jù)為中心的轉(zhuǎn)變, 將數(shù)據(jù)的價值發(fā)揮到最大。

2   ▏ 數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)

數(shù)據(jù)挖掘作為一項技術(shù), 旨在大量信息源中找出有價值的數(shù)據(jù), 并分析總結(jié)出相關(guān)規(guī)律, 獲得相應(yīng)輸出的。隨著電力企業(yè)信息化的不斷加強, 電力數(shù)據(jù)的應(yīng)用在電力企業(yè)中逐漸發(fā)揮重大作用, 為企業(yè)的決策提供有力支持。

數(shù)據(jù)挖掘的具體過程從數(shù)據(jù)準備著手, 通過數(shù)據(jù)挖掘、綜合分析評價發(fā)掘數(shù)據(jù)的潛在價值。對電力行業(yè)來說, 數(shù)據(jù)準備針對的并非所有數(shù)據(jù), 而是適合后續(xù)數(shù)據(jù)挖掘的那部分原始數(shù)據(jù), 所以這一過程也是預(yù)處理過程, 包括對數(shù)據(jù)的組織、篩選、轉(zhuǎn)換, 以保證后續(xù)數(shù)據(jù)挖掘的質(zhì)量和效率。

數(shù)據(jù)挖掘作為重點環(huán)節(jié), 旨在對前一環(huán)節(jié)獲取的數(shù)據(jù)進行分析, 發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)規(guī)律, 該過程需要綜合考慮其他因素選擇合適的挖掘方法;對于綜合分析評價, 首先針對上一環(huán)節(jié)所建立的模型, 評價其是否合理, 重點針對模型輸出的結(jié)果, 考慮其是否符合最初的業(yè)務(wù)目標, 通過將這些結(jié)果解釋、分析, 提取有價值的信息, 以可視化形式呈現(xiàn), 比如報表、報告、圖形等。

3   ▏統(tǒng)計分析

統(tǒng)計分析, 是對獲取的海量數(shù)據(jù)進行整理歸類的過程。描述統(tǒng)計和推斷統(tǒng)計作為統(tǒng)計分析的不同方法, 具有不同的特點。

統(tǒng)計是將經(jīng)過組織、篩選、轉(zhuǎn)化等一系列流程的電力大數(shù)據(jù)進行挖掘分析, 并將結(jié)果以簡化的形式表示, 以此描述和歸納數(shù)據(jù)的特征及規(guī)律, 包括這些數(shù)據(jù)的集中趨勢、離散程度和相關(guān)強度。

推斷統(tǒng)計是指用概率形式來判斷數(shù)據(jù)之間是否存在某種關(guān)系及以已知推斷未知的一種預(yù)測分析方法, 比如在預(yù)測電網(wǎng)供需時, 從與電網(wǎng)供需關(guān)聯(lián)性較大的影響因素著手, 進行供需預(yù)測。

4   ▏大數(shù)據(jù)可視化技術(shù)

海量的電網(wǎng)大數(shù)據(jù)最終需以一種直觀、容易理解的方式呈現(xiàn)出來, 便于后續(xù)分析決策, 這一過程便用到大數(shù)據(jù)可視化技術(shù)。在電力生產(chǎn)、運行管理過程中, 產(chǎn)生的生產(chǎn)數(shù)據(jù)包括發(fā)電量、電壓穩(wěn)定性等實時采集的數(shù)據(jù)。

除此之外, 還有部分業(yè)務(wù)數(shù)據(jù), 比如物聯(lián)網(wǎng)、云計算、新能源并網(wǎng)等技術(shù)帶來的相關(guān)數(shù)據(jù), 涉及運營管理的數(shù)據(jù), 主要是交易電價、售電量等方面的數(shù)據(jù)。可視化技術(shù)正是通過一系列算法, 將如此龐大的數(shù)據(jù)快速有效地提取到有用的信息, 使人們得以通過自身的視覺系統(tǒng)獲取信息。

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

1   ▏電力負荷智能預(yù)測

電力負荷智能預(yù)測針對的是電力負荷的研究, 而負荷本身的變化與很多外部因素有關(guān), 包括自然情況及地區(qū)條件。因此在進行電力負荷預(yù)測時, 需要充分考慮地區(qū)經(jīng)濟因素、氣象等的影響規(guī)律, 利用適當(dāng)?shù)哪Ｐ团c算法, 對規(guī)劃區(qū)的電力需求做出估計。

電力需求側(cè)的數(shù)據(jù)量是巨大的, 電網(wǎng)規(guī)劃人員從大量數(shù)據(jù)中獲取有價值的數(shù)據(jù)時, 通常利用電力大數(shù)據(jù)技術(shù)進行挖掘分析, 包括對用電量和負荷的歷史數(shù)據(jù)等, 在充分研究外部因素的條件下, 掌握其與電力需求的關(guān)系, 依據(jù)負荷變化規(guī)律獲得最終的預(yù)測結(jié)果。

負荷預(yù)測過程的方法選擇是多樣的, 包括電力彈性指數(shù)法、時間序列法、回歸分析法、灰色預(yù)測法等, 根據(jù)規(guī)劃區(qū)實際情況, 選擇最優(yōu)預(yù)測模型, 從而獲得更可靠結(jié)果。在電網(wǎng)規(guī)劃中, 進行電力負荷預(yù)測是必要的, 這也是電網(wǎng)經(jīng)濟運行的基礎(chǔ)。

負荷預(yù)測的結(jié)果是否準確, 對電網(wǎng)的規(guī)劃結(jié)果有重大影響, 比如設(shè)備的選擇及網(wǎng)絡(luò)的整體布局情況, 設(shè)備的選擇主要為變壓器容量、導(dǎo)線截面積等的選擇。準確可靠的負荷預(yù)測有利于提高電網(wǎng)規(guī)劃水平, 除了對電網(wǎng)現(xiàn)狀分析、電力需求預(yù)測等規(guī)劃過程有重要作用, 其預(yù)測結(jié)果有利于電力電量平衡、主變?nèi)萘窟x址、主網(wǎng)規(guī)劃等。

2   ▏ 智能電網(wǎng)架構(gòu)規(guī)劃

電網(wǎng)架構(gòu)規(guī)劃是智能電網(wǎng)規(guī)劃的重要環(huán)節(jié)。隨著電網(wǎng)復(fù)雜程度不斷加大, 規(guī)模及自動化程度不斷提高, 社會對智能電網(wǎng)架構(gòu)的規(guī)劃提出了更嚴格的要求。大數(shù)據(jù)帶來的新型數(shù)據(jù)理念, 又為電網(wǎng)架構(gòu)規(guī)劃提供新的思路。電網(wǎng)架構(gòu)的規(guī)劃依賴于對電力市場的分析預(yù)測及對規(guī)劃區(qū)終端用戶的負荷預(yù)測, 可靠的預(yù)測結(jié)果為電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、設(shè)備型號選擇提供依據(jù), 保障電網(wǎng)架構(gòu)規(guī)劃的合理性。

未來電網(wǎng)架構(gòu)的發(fā)展主要傾向于新型智能電網(wǎng), 涉及輸電網(wǎng)和配電網(wǎng)的規(guī)劃、變電站選址和容量確定、輸配網(wǎng)綜合優(yōu)化和巨型電網(wǎng)的同一調(diào)度和智能控制等領(lǐng)域, 雖然已經(jīng)進行大量的研究并且取得相當(dāng)大的進展, 但由于微電網(wǎng)本身的特性, 使得分散型低能量的電源對電力系統(tǒng)的安全可靠性、電能質(zhì)量、保護和網(wǎng)損等方面產(chǎn)生較大影響, 但新技術(shù)的發(fā)展, 將不斷改善這個問題, 優(yōu)化電網(wǎng)結(jié)構(gòu), 提高未來電網(wǎng)的安全性和可靠性；智能電網(wǎng)規(guī)劃體系架構(gòu), 如智能電網(wǎng)規(guī)劃體系架構(gòu)所示。     

3   ▏智能電網(wǎng)安全評估

評估, 即評價和估量, 在智能電網(wǎng)規(guī)劃階段對規(guī)劃方案進行可行性、合理性和優(yōu)劣性評估, 有利于提高智能電網(wǎng)的運行水平, 評估的內(nèi)容包括供電可靠性評估、線損評估、供電能力及供電安全性評估、經(jīng)濟評估。

供電可靠性,：評估的指標可以選用用戶平均停電時間、供電可考慮、用戶平均停電次數(shù)。要衡量用戶供電可靠性, 必須先了解整個電網(wǎng)停電性質(zhì)的分類, 總體上可分為故障停電和預(yù)安排停電。因此影響用戶供電可靠性的主要因素體現(xiàn)在系統(tǒng)供電能力、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、設(shè)備狀態(tài)、自動化水平、維護技術(shù)水平和管理水平等幾個方面。

線損評估： 是指評估電能在傳輸過程中所產(chǎn)生的有功、無功電能和電壓的損失, 評估的指標為線損率。線損按照電能損失的原因, 可分為技術(shù)線損和管理線損。技術(shù)線損屬于電能在傳輸過程中無法避免的理論線損, 可計算得出;管理線損是人為因素造成的, 如抄表、偷漏或差錯引起的不明損失, 涉及到企業(yè)的管理水平。

供電能力及供電安全性評估, 采用的指標為容載比, 容載比既是宏觀控制變電總?cè)萘康闹笜? 也是電網(wǎng)規(guī)劃中布點變電站容量選擇的依據(jù)。在負荷增長相對較快的地區(qū), 電網(wǎng)發(fā)展快速期可取較高容載比, 通過優(yōu)化網(wǎng)架結(jié)構(gòu), 可逐步降低容載比, 提高投資的經(jīng)濟效益。

經(jīng)濟評價, 主要涵蓋財務(wù)評價和國民經(jīng)濟評價。財務(wù)評價指標主要包括:財務(wù)內(nèi)部收益率、財務(wù)凈現(xiàn)值、投資回收期、資產(chǎn)負債率、投資利稅率、投資利潤率、資金利潤率等;國民經(jīng)濟評價主要從國家角度考察項目的效益和費用。

隨著信息化程度的不斷提高, 動態(tài)安全評估一般通過相關(guān)系統(tǒng)完成, 智能動態(tài)安全評估系統(tǒng)可實時評估電網(wǎng)的安全穩(wěn)定水平, 及時發(fā)現(xiàn)隱患, 提高電網(wǎng)運行控制決策的預(yù)測性和科學(xué)性。系統(tǒng)在運行過程中, 通過數(shù)據(jù)挖掘自動發(fā)現(xiàn)某些不正常的數(shù)據(jù)分布, 從而暴露設(shè)備運行中的異常變化, 以便運行人員預(yù)測機組運行狀態(tài), 及時采取應(yīng)對措施。另外, 基于決策樹方法可以進行最優(yōu)化配置, 使電力系統(tǒng)得到安全的動態(tài)控制。

4   ▏狀態(tài)檢修智能決策

狀態(tài)檢修是以機械設(shè)備當(dāng)前實際工作狀況為依據(jù), 通過高科技狀態(tài)監(jiān)測手段, 智能識別故障前兆, 分析故障具體情況, 及時采取措施, 提高設(shè)備的安全性和可靠性。電力大數(shù)據(jù)技術(shù)是狀態(tài)檢修的基礎(chǔ), 狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)廣泛收集各項信息, 比如各指標運行情況, 并篩選出有價值的數(shù)據(jù), 運用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)統(tǒng)計分析, 評估設(shè)備的運行狀態(tài), 根據(jù)設(shè)備狀態(tài)做出檢修決策, 確定檢修時間、內(nèi)容和方法。

我國電力系統(tǒng)長期以來遵循“定期檢查, 定期維修”的周期性檢修制度, 在及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備缺陷、減少事故、確保安全方面的確發(fā)揮了重要作用。但隨著電壓等級的提高、設(shè)備容量的增大, 這種傳統(tǒng)檢修方法不能適應(yīng)新時期的要求。

一方面, 定期檢查任務(wù)繁重, 耗費不必要的人力、物力、財力;另一方面, 檢修停電已成為影響供電可靠性的主要因素, 必須設(shè)法在確保安全的同時減少停電。電力設(shè)備的狀態(tài)檢修正是很好地解決了這一問題, 有效克服定期檢修造成的設(shè)備過修或失修情況, 提高設(shè)備可靠性和經(jīng)濟性。

從電力行業(yè)發(fā)展看, 供電設(shè)備定期檢修時必然的, 但要有一段很長的過程, 在這期間, 兩種檢修方式并存。狀態(tài)檢修系統(tǒng)將隨著技術(shù)的提高不斷升級, 發(fā)展基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的智能診斷模塊, 更加高效、準確地評價設(shè)備狀態(tài), 提供科學(xué)、有效的管理決策, 提高設(shè)備檢修、維護工作的針對性和有效性, 保障狀態(tài)檢修工作規(guī)范、有序開展。

電網(wǎng)規(guī)劃是電力系統(tǒng)規(guī)劃的重要組成部分, 也是電網(wǎng)更新改造的依據(jù), 合理地進行規(guī)劃可以獲得巨大的社會效益和經(jīng)濟效益。電網(wǎng)規(guī)劃是一個繁瑣復(fù)雜的過程, 需要大量的歷年電網(wǎng)運行的數(shù)據(jù)資料, 面對海量數(shù)據(jù), 只靠人工來收集, 將花費大量的時間精力, 且易出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失和出錯問題, 基于大數(shù)據(jù)技術(shù)在智能電網(wǎng)中應(yīng)用的發(fā)展, 很好地解決了這一問題。

經(jīng)過多年不懈的研究和發(fā)展, 電力大數(shù)據(jù)技術(shù)水平不斷提高, 其在電力負荷預(yù)測、電網(wǎng)架構(gòu)規(guī)劃、動態(tài)安全評估、狀態(tài)檢修決策支持等方面得到越來越廣泛的應(yīng)用, 為規(guī)劃更可靠的電網(wǎng)提供基本保障。但是電力大數(shù)據(jù)依然面臨很多挑戰(zhàn), 加之電網(wǎng)規(guī)劃的復(fù)雜性和多樣性, 如何更好地處理和利用大數(shù)據(jù)仍然需要更深入地研究, 以便獲得最優(yōu)化結(jié)果。

想了解更多IT資訊，請訪問中培偉業(yè)官網(wǎng)：中培偉業(yè)