朱艷偉，黃森炯，蔡一駿，王 曉，鄭 南，黃 亮

（國網(wǎng)浙江省電力公司寧波供電公司，浙江 寧波 315010）

電網(wǎng)大數(shù)據(jù)時(shí)代調(diào)控管理應(yīng)對(duì)策略研究

朱艷偉，黃森炯，蔡一駿，王 曉，鄭 南，黃 亮

（國網(wǎng)浙江省電力公司寧波供電公司，浙江 寧波 315010）

針對(duì)電網(wǎng)大數(shù)據(jù)對(duì)調(diào)控一體化管理模式產(chǎn)生的沖擊和影響，提出了提高調(diào)控?cái)?shù)據(jù)信息全面共享程度、加強(qiáng)大數(shù)據(jù)處理和可視化技術(shù)、提升調(diào)控技能和風(fēng)險(xiǎn)管控能力等應(yīng)對(duì)策略，開拓了大數(shù)據(jù)時(shí)代進(jìn)一步優(yōu)化電網(wǎng)運(yùn)行方式、開展精細(xì)化調(diào)控思路，能推動(dòng)調(diào)控對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行信息管理的重新定位，進(jìn)而全面提升調(diào)控管理水平。

電網(wǎng)；大數(shù)據(jù)；調(diào)控管理；數(shù)據(jù)整合；可視化

0 引言

各種數(shù)據(jù)分析與處理技術(shù)為人們更深入地感知、認(rèn)識(shí)和控制紛繁復(fù)雜的物理世界，提供了前所未有的豐富信息。電力行業(yè)工業(yè)化與信息化的深度融合，智能電網(wǎng)承載著電力流、信息流、業(yè)務(wù)流，使電力行業(yè)具備在大數(shù)據(jù)時(shí)代進(jìn)行深度數(shù)據(jù)挖掘和分析的先天優(yōu)勢[1]。

隨著智能電網(wǎng)建設(shè)的持續(xù)推進(jìn)，各種智能設(shè)備越來越多的被運(yùn)用于電能的輸送、控制、監(jiān)測等環(huán)節(jié)，因而產(chǎn)生了大量的、多層次的電網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)。在當(dāng)前大運(yùn)行體系下，所有的電網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)均匯聚到了調(diào)控端，調(diào)度中心擁有最完整、最豐富的電網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)[2]。海量的數(shù)據(jù)一方面為調(diào)控人員精細(xì)化管理電網(wǎng)提供了支撐，另一方面也需要信息的存儲(chǔ)、處理、顯示技術(shù)的同步推進(jìn)，因而是機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存。

分析電網(wǎng)大數(shù)據(jù)對(duì)調(diào)控一體化管理模式產(chǎn)生的沖擊和影響，研究在電網(wǎng)大數(shù)據(jù)時(shí)代挖掘數(shù)據(jù)價(jià)值的重要作用，可為進(jìn)一步優(yōu)化電網(wǎng)運(yùn)行方式，開展精細(xì)化調(diào)控提供新的方法。

1 電網(wǎng)大數(shù)據(jù)時(shí)代對(duì)調(diào)控管理影響分析

1.1 電網(wǎng)大數(shù)據(jù)時(shí)代對(duì)調(diào)控管理的有利因素

隨著調(diào)控端數(shù)據(jù)的巨量增多，給傳統(tǒng)調(diào)度帶來新的機(jī)遇。調(diào)控運(yùn)行可以實(shí)現(xiàn)從經(jīng)驗(yàn)型轉(zhuǎn)向分析型調(diào)控；從以往的單一運(yùn)行到多方位運(yùn)行；從被動(dòng)調(diào)度轉(zhuǎn)為主動(dòng)調(diào)度，即以往事故都是通過運(yùn)行人員匯報(bào)調(diào)控員，調(diào)控員再著手于事故處理，而大數(shù)據(jù)情況下的調(diào)控能夠第一時(shí)間獲取故障信息，對(duì)事故的進(jìn)一步處理已胸有成竹。

1.2 電網(wǎng)大數(shù)據(jù)時(shí)代對(duì)調(diào)控管理的沖擊因素

電網(wǎng)大數(shù)據(jù)的到來對(duì)調(diào)控管理帶來4個(gè)方面沖擊：

（1）調(diào)控中心內(nèi)部數(shù)據(jù)共享程度不高，導(dǎo)致各個(gè)專業(yè)之間數(shù)據(jù)存在壁壘，調(diào)控中心內(nèi)部數(shù)據(jù)急需整合。

（2）為滿足大數(shù)據(jù)處理需要，各專業(yè)數(shù)據(jù)應(yīng)有一體化的數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范，統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)及數(shù)據(jù)格式，以有利于統(tǒng)一大數(shù)據(jù)平臺(tái)的識(shí)別與處理。

（3）大量的數(shù)據(jù)堆積調(diào)控端，快速而有效地提取有用信息對(duì)調(diào)控員提出了更高的要求。

（4）調(diào)控技能和風(fēng)險(xiǎn)管控能力有待提升。

綜上所述，作為整個(gè)電網(wǎng)的管控者，電力調(diào)度應(yīng)多舉措應(yīng)對(duì)電網(wǎng)大數(shù)據(jù)對(duì)電網(wǎng)的沖擊和影響，充分利用大數(shù)據(jù)的優(yōu)勢，更加彰顯大數(shù)據(jù)時(shí)代電力調(diào)度的電網(wǎng)龍頭作用。

2 提高調(diào)控?cái)?shù)據(jù)信息全面共享程度

2.1 電力系統(tǒng)統(tǒng)一數(shù)據(jù)平臺(tái)的建設(shè)

目前，電力系統(tǒng)企業(yè)內(nèi)部缺乏統(tǒng)一數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)參數(shù)和數(shù)據(jù)平臺(tái)。而且各個(gè)部門數(shù)據(jù)口徑不一致，各個(gè)部門之間存在較為嚴(yán)重的專業(yè)壁壘，各個(gè)業(yè)務(wù)鏈條之間也尚未實(shí)現(xiàn)充分的數(shù)據(jù)共享。大數(shù)據(jù)時(shí)代，電力系統(tǒng)統(tǒng)一數(shù)據(jù)平臺(tái)的建立勢在必行，寧波電網(wǎng)統(tǒng)一數(shù)據(jù)平臺(tái)見圖1。電力系統(tǒng)統(tǒng)一平臺(tái)搭建與一線數(shù)據(jù)集中錄入、調(diào)通，將進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

圖1 電力系統(tǒng)統(tǒng)一數(shù)據(jù)平臺(tái)

電網(wǎng)大數(shù)據(jù)貫通發(fā)電、輸電、變電、配電、用電、調(diào)度等多個(gè)環(huán)節(jié)，支撐電力流、信息流、業(yè)務(wù)流的高度一體化。電網(wǎng)各信息系統(tǒng)大多是基于本業(yè)務(wù)或本部門的需求，存在不同的平臺(tái)、應(yīng)用系統(tǒng)和數(shù)據(jù)格式，導(dǎo)致信息與資源分散，異構(gòu)性嚴(yán)重，橫向不能共享，上下級(jí)間縱向貫通困難。因此，必須實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)多源異構(gòu)信息的整合，以及多系統(tǒng)之間的集成,為智能電網(wǎng)提供資源集約化配置的數(shù)據(jù)中心。

2.2 調(diào)控中心內(nèi)部數(shù)據(jù)整合

調(diào)控中心有4個(gè)職能科室，分別是方式計(jì)劃處、調(diào)度控制處、自動(dòng)化處、繼電保護(hù)處[3]。傳統(tǒng)的電網(wǎng)計(jì)算數(shù)據(jù)主要是由方式計(jì)劃處和自動(dòng)化處維護(hù)，其中方式計(jì)劃處維護(hù)離線分析使用的數(shù)據(jù)，自動(dòng)化處維護(hù)在線EMS（電能管理系統(tǒng)）的數(shù)據(jù)，此外，繼電保護(hù)處維護(hù)的數(shù)據(jù)中還有部分一次、二次設(shè)備的參數(shù)，這些數(shù)據(jù)可構(gòu)成實(shí)際電力系統(tǒng)的不同視圖[4]。

調(diào)控中心數(shù)據(jù)整合方案：用在線運(yùn)行數(shù)據(jù)刷新離線數(shù)據(jù)，以離線數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，用在線運(yùn)行數(shù)據(jù)更新或者參與控制離線數(shù)據(jù)，從而調(diào)整離線數(shù)據(jù)中的設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)及在電網(wǎng)中的拓?fù)湮恢?。其中，參與刷新和控制的基本運(yùn)行數(shù)據(jù)包括：各電氣設(shè)備的投切狀態(tài)、高壓母線電壓、電氣設(shè)備的運(yùn)行功率以及設(shè)備連接關(guān)系等。調(diào)控中心統(tǒng)一數(shù)據(jù)平臺(tái)見圖2。

圖2 調(diào)控中心統(tǒng)一數(shù)據(jù)平臺(tái)

3 運(yùn)用大數(shù)據(jù)處理技術(shù)

3.1 規(guī)范數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

數(shù)據(jù)處理首先應(yīng)基于規(guī)范而統(tǒng)一的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。調(diào)控中心數(shù)據(jù)信息流如圖3所示。

圖3 調(diào)控中心信息流

調(diào)控管理工作中應(yīng)做到：

（1）大運(yùn)行模式下，調(diào)控中心承擔(dān)集中監(jiān)控的責(zé)任，要求變電運(yùn)行上傳數(shù)據(jù)信息的統(tǒng)一，各個(gè)變電站信息類型及信息表應(yīng)相同。

（2）調(diào)控中心上傳至省電力公司的數(shù)據(jù)應(yīng)符合省電力公司數(shù)據(jù)要求，乃至應(yīng)符合國家電網(wǎng)公司的統(tǒng)一數(shù)據(jù)格式。

（3）現(xiàn)有模式下，規(guī)劃數(shù)據(jù)中的現(xiàn)狀電網(wǎng)部分也難以完全吻合當(dāng)前實(shí)際情況。大數(shù)據(jù)時(shí)代，將建設(shè)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)管理體系，調(diào)控運(yùn)行數(shù)據(jù)與電網(wǎng)規(guī)劃數(shù)據(jù)有機(jī)結(jié)合在一起，支撐規(guī)劃業(yè)務(wù)與生產(chǎn)運(yùn)行業(yè)務(wù)融為一體，無縫銜接，以提高電網(wǎng)規(guī)劃的準(zhǔn)確性和科學(xué)性，從而有助于提高電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

數(shù)據(jù)平臺(tái)搭建完成后，重點(diǎn)要提高各專業(yè)部門的數(shù)據(jù)交換效率。作為單個(gè)專業(yè)部門既是數(shù)據(jù)的接收單位，也是數(shù)據(jù)的輸出單位。各專業(yè)數(shù)據(jù)匯總時(shí)，應(yīng)及時(shí)有效地剔除不相關(guān)及無效數(shù)據(jù)，獲得需要及有效數(shù)據(jù)，這樣才能大大提高工作成效，所以大數(shù)據(jù)匯總時(shí)需要對(duì)數(shù)據(jù)平臺(tái)進(jìn)行分類。

提煉各專業(yè)需要的相關(guān)電網(wǎng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，總結(jié)歸類可以精確輸出的電網(wǎng)數(shù)據(jù)。例如調(diào)控專業(yè)可以向規(guī)劃部門提供寧波電網(wǎng)范圍內(nèi)主變負(fù)載率，局部地區(qū)負(fù)荷增長率，規(guī)劃部門可以據(jù)此統(tǒng)籌規(guī)劃建設(shè)，消除地區(qū)供電瓶頸。

3.2 數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的應(yīng)用

改進(jìn)已有數(shù)據(jù)挖掘和機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)；開發(fā)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)挖掘、特異群組挖掘、圖挖掘等新型數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)；突破基于對(duì)象的數(shù)據(jù)連接、相似性連接等大數(shù)據(jù)融合技術(shù)；突破用戶興趣分析、網(wǎng)絡(luò)行為分析、情感語義分析等面向領(lǐng)域的大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)。針對(duì)電力系統(tǒng)大數(shù)據(jù)特點(diǎn)，擴(kuò)展并行流處理方式，有效結(jié)合包括 CPU（中央處理器）和GPU（圖形處理器）在內(nèi)的多種異構(gòu)計(jì)算能力，改進(jìn)MapReduce模型實(shí)現(xiàn)流處理與批處理融合的數(shù)據(jù)分析模式。

綜合運(yùn)用半監(jiān)督學(xué)習(xí)、集成學(xué)習(xí)、遷移學(xué)習(xí)和概率圖模型等大數(shù)據(jù)挖掘算法，有效處理不同階段不同業(yè)務(wù)目的預(yù)測分析需求，包括無標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)和有標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)組合、數(shù)據(jù)量大幅激增、多結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)混合的可視化分析、學(xué)習(xí)結(jié)果的有效泛化和知識(shí)至未知領(lǐng)域的衍生等，并提出并行處理的大數(shù)據(jù)機(jī)器學(xué)習(xí)算法，實(shí)現(xiàn)異構(gòu)數(shù)據(jù)融合與挖掘的集成和有效預(yù)測。

4 加強(qiáng)大數(shù)據(jù)可視化技術(shù)

4.1 加強(qiáng)調(diào)控大數(shù)據(jù)可視化程度的意義

可視化通過一系列復(fù)雜的算法將數(shù)據(jù)繪制成高精度、高分辨率的圖片，并提供交互工具，有效利用人的視覺系統(tǒng)，并允許實(shí)時(shí)改變數(shù)據(jù)處理和算法參數(shù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行觀察和定性及定量分析。

調(diào)控端融合了大量的數(shù)據(jù)，其中包含高精度、高分辨率數(shù)據(jù)，時(shí)變數(shù)據(jù)和多變量數(shù)據(jù)等。如何從這些龐大復(fù)雜的數(shù)據(jù)中快速而有效地提取有用的信息，加強(qiáng)可視化是關(guān)鍵技術(shù)之一。

4.2 調(diào)控大數(shù)據(jù)可視化

調(diào)控端匯集了大量的數(shù)據(jù)，將一些與調(diào)控運(yùn)行息息相關(guān)的數(shù)據(jù)通過可視化的手段展現(xiàn)出來，有利于調(diào)控員快速準(zhǔn)確地把握電網(wǎng)安全穩(wěn)定性、電網(wǎng)運(yùn)行方式的改變及全網(wǎng)負(fù)荷情況等，以下2個(gè)方面可以考慮進(jìn)行可視化展示。

（1）電網(wǎng)安全性指標(biāo)能夠明確指出電網(wǎng)目前安全可靠運(yùn)行程度。連鎖故障概率能夠完全指正目前電網(wǎng)安全性能，體現(xiàn)當(dāng)前電網(wǎng)是否處于自組織臨界態(tài)、發(fā)生連鎖故障的概率，以及發(fā)生連鎖故障后負(fù)荷損失的大小和發(fā)生大規(guī)模負(fù)荷損失停電事故的相對(duì)概率，即電網(wǎng)自組織臨界態(tài)的量化刻畫。

（2）隨著大運(yùn)行，調(diào)控一體化的改革推進(jìn)，變電站均已實(shí)行無人值班制度，當(dāng)站內(nèi)設(shè)備有嚴(yán)重缺陷或有特殊情況時(shí)，運(yùn)維人員無法及時(shí)趕到變電站查看，在調(diào)控端實(shí)現(xiàn)隨時(shí)可以查看任何變電站的視頻終端，一旦出現(xiàn)險(xiǎn)情，比如線路下方火情或站內(nèi)火情，調(diào)控員可以在第一時(shí)間通過視頻設(shè)備查看火情，確定是否影響一次設(shè)備運(yùn)行，以及時(shí)確定后續(xù)事故處理方案。

5 提升調(diào)控技能和風(fēng)險(xiǎn)管控能力

隨著大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來，調(diào)控員應(yīng)從多方面提升自身的技能，以應(yīng)對(duì)技術(shù)的革新。建立基于“主動(dòng)調(diào)度”的地區(qū)電網(wǎng)應(yīng)急管理系統(tǒng)。調(diào)控員應(yīng)全面提升駕馭大電網(wǎng)能力，優(yōu)化業(yè)務(wù)流程，加速電網(wǎng)事故處理應(yīng)急處置能力，提升設(shè)備運(yùn)行集中監(jiān)控能力，拓展在線安全預(yù)警能力。

建議提升調(diào)控應(yīng)用系統(tǒng)。大多數(shù)地市調(diào)控端仍然使用OPEN3000或OPEN2000，但D5000是新一代的智能電網(wǎng)調(diào)控技術(shù)支持系統(tǒng)平臺(tái)，能夠處理海量數(shù)據(jù)，不失為大數(shù)據(jù)時(shí)代優(yōu)秀的數(shù)據(jù)處理平臺(tái)。

6 結(jié)語

提出了提高調(diào)控?cái)?shù)據(jù)信息全面共享程度、應(yīng)用大數(shù)據(jù)處理技術(shù)、加大大數(shù)據(jù)可視化應(yīng)用、提升調(diào)控技能和風(fēng)險(xiǎn)管控能力等應(yīng)對(duì)策略，進(jìn)而全面提升電力調(diào)度控制管理水平，讓大數(shù)據(jù)成為新的電網(wǎng)調(diào)控方式和技術(shù)發(fā)明的源泉，并為更多的改變積蓄能量。大數(shù)據(jù)將給電力企業(yè)帶來劃時(shí)代意義，大數(shù)據(jù)時(shí)代電力企業(yè)的相關(guān)應(yīng)對(duì)策略有待深入研究。

[1]中國電機(jī)工程學(xué)會(huì)信息化專委會(huì).中國電力大數(shù)據(jù)發(fā)展白皮書[M].北京：中國電力出版社，2013.

[2]宋亞奇，周國亮，朱永利.大智能電網(wǎng)大數(shù)據(jù)處理技術(shù)現(xiàn)狀與挑戰(zhàn)[J].電網(wǎng)技術(shù)，2013，37（4）∶927-935.

[3]嚴(yán)亞勤，陶洪鑄，李亞樓，等.對(duì)電力調(diào)度數(shù)據(jù)整合的研究與實(shí)踐[J].繼電器，2007，35（17）∶37-39.

[4]肖飛，齊立磊.大數(shù)據(jù)處理技術(shù)與探索[J].計(jì)算機(jī)與現(xiàn)代化，2009（9）∶75-77.

（本文編輯：楊 勇）

Strategies Study of Dispatching and Control Management in Power Grid Big Date Age

ZHU Yanwei，HUANG Senjiong，CAI Yijun，WANG Xiao，ZHENG Nan，HUANG Liang
（State Grid Ningbo Power Supply Company，Ningbo Zhejiang 315010，China）

In the view of strike and impact of power grid big data on integrated dispatching and control management，the paper presents a strategy of increasing dispatching and control date sharing extent，enhancing big date processing technology，improving big date visualization，promoting dispatching and control skills and risk management capability.The strategy can bring new ideas for further optimization of power grid operation mode and delicacy dispatching and control，promote re-positioning of dispatching and control management, and fully enhance dispatching and control management level.

power grid；big date；dispatching and control management；data integration；visualization

TM866

B

1007-1881（2015）07-0030-03

2015-05-12

朱艷偉（1983），女，博士，工程師，研究方向?yàn)殡娏ο到y(tǒng)調(diào)控運(yùn)行。