李 蓉，張 亮，馮國禮

（國網(wǎng)寧夏電力公司信息通信公司，寧夏 銀川 750001）

電力信息及通信技術(shù)

基于大數(shù)據(jù)分析的配電網(wǎng)停電數(shù)據(jù)管理平臺

李 蓉，張 亮，馮國禮

（國網(wǎng)寧夏電力公司信息通信公司，寧夏 銀川 750001）

針對當(dāng)前配電網(wǎng)停電數(shù)據(jù)管理存在的問題，結(jié)合配電網(wǎng)停電數(shù)據(jù)管理需求，提出一種基于大數(shù)據(jù)分析技術(shù)的配電網(wǎng)停電數(shù)據(jù)管理平臺的實現(xiàn)方法。應(yīng)用結(jié)果表明：基于大數(shù)據(jù)分析的配電網(wǎng)停電數(shù)據(jù)管理平臺實現(xiàn)了對停電故障的預(yù)警、告警和原因分析，可對監(jiān)測范圍內(nèi)停電信息進行全局檢索和綜合展現(xiàn)，為停電故障的治理提供有力的數(shù)據(jù)支撐。

大數(shù)據(jù)；配電網(wǎng)；數(shù)據(jù)管理

隨著國民經(jīng)濟增長和生活水平的提升，對電力供應(yīng)的需求日益增加以及基礎(chǔ)架構(gòu)薄弱，導(dǎo)致在實際生產(chǎn)運行過程中停電事件頻發(fā)，不僅對用戶的生產(chǎn)和生活造成直接影響，也給供電企業(yè)帶來經(jīng)濟損失。

目前，配電網(wǎng)停電相關(guān)數(shù)據(jù)來源于用電信息采集系統(tǒng)等諸多業(yè)務(wù)系統(tǒng)，集中存儲于公共數(shù)據(jù)資源池，其中包含大量的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)、非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)、海量歷史準(zhǔn)實時數(shù)據(jù)和地理信息數(shù)據(jù)。各業(yè)務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)未進行整合，不同業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)之間卻缺少關(guān)聯(lián)關(guān)系［1-2］。對于這些停電數(shù)據(jù)的管理，缺少自動化手段，工作效率低，不利于業(yè)務(wù)分析和數(shù)據(jù)價值挖掘工作的進一步開展，需開發(fā)一套海量停電數(shù)據(jù)的管理平臺，解決數(shù)據(jù)管理問題。

隨著電力企業(yè)公共數(shù)據(jù)資源池和大數(shù)據(jù)平臺的建設(shè)及相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用，在數(shù)據(jù)存儲、監(jiān)視和展現(xiàn)方面都有一定的基礎(chǔ)，因此，可以在公共數(shù)據(jù)資源池和大數(shù)據(jù)平臺的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，借助大數(shù)據(jù)技術(shù)對配網(wǎng)停電數(shù)據(jù)統(tǒng)一進行監(jiān)測、分析與展現(xiàn)，以提高配網(wǎng)停電數(shù)據(jù)的管理水平［3-5］。

1 配電網(wǎng)停電數(shù)據(jù)管理現(xiàn)狀及需求

1.1配電網(wǎng)停電數(shù)據(jù)管理現(xiàn)狀和不足

目前涉及電力企業(yè)公用變壓器臺區(qū)的停電數(shù)據(jù)來自用電信息采集系統(tǒng)、營銷業(yè)務(wù)系統(tǒng)、GIS系統(tǒng)等多個業(yè)務(wù)系統(tǒng)，數(shù)據(jù)來源較廣，且缺乏對配電網(wǎng)停電數(shù)據(jù)的自動化管理手段，主要存在以下3個方面問題：

（1）數(shù)據(jù)監(jiān)測單一。各業(yè)務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)之間未建立關(guān)聯(lián)關(guān)系，數(shù)據(jù)監(jiān)測及展現(xiàn)規(guī)則單一。

（2）數(shù)據(jù)接入效率低。開展停電數(shù)據(jù)分析時，需由業(yè)務(wù)人員對各系統(tǒng)數(shù)據(jù)分別進行提取并人工建立關(guān)聯(lián)，工作量較大，效率低下且容易遺留關(guān)鍵數(shù)據(jù)。

（3）數(shù)據(jù)展現(xiàn)不直觀。停電數(shù)據(jù)獲取、統(tǒng)計和全局檢索缺少可視化和圖形化的展現(xiàn)方式［6］。

1.2配電網(wǎng)停電數(shù)據(jù)管理平臺功能需求

針對以上問題，需要開發(fā)一套停電業(yè)務(wù)海量數(shù)據(jù)的管理平臺，進一步豐富停電數(shù)據(jù)監(jiān)測的規(guī)則、對各類數(shù)據(jù)建立關(guān)聯(lián)分析，并實現(xiàn)對配電網(wǎng)停電數(shù)據(jù)的檢索和展現(xiàn)。

基于電力企業(yè)大數(shù)據(jù)平臺建設(shè)的總體技術(shù)路線，以配網(wǎng)停電業(yè)務(wù)作為切入點，針對目前配電網(wǎng)停電數(shù)據(jù)管理存在的問題，提出以下3個方面的功能需求：

（1）豐富的數(shù)據(jù)監(jiān)測。根據(jù)配電網(wǎng)頻繁停電業(yè)務(wù)需求，按照省公司和地市公司兩個維度，通過日監(jiān)測模塊與月分析模塊，對配電網(wǎng)頻繁停電進行監(jiān)測展示，并通過大數(shù)據(jù)平臺及技術(shù)，實現(xiàn)配電網(wǎng)停電海量數(shù)據(jù)的跨業(yè)務(wù)、跨部門關(guān)聯(lián)分析，實現(xiàn)關(guān)系數(shù)據(jù)價值的深度挖掘。

（2）優(yōu)化的數(shù)據(jù)接入?；诖髷?shù)據(jù)平臺優(yōu)化數(shù)據(jù)處理模式，實現(xiàn)用電信息采集、生產(chǎn)管理和營銷等業(yè)務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的高效接入，確實有效提升數(shù)據(jù)模型運算效率。

（3）全面的數(shù)據(jù)展現(xiàn)?；诖髷?shù)據(jù)平臺綜合展示功能，提供多維度、多功能、高效率的綜合查詢功能，有效支持對停電數(shù)據(jù)的全局檢索、各類信息關(guān)聯(lián)分析等，提升配電網(wǎng)停電監(jiān)測模型實用化水平。

2 配電網(wǎng)停電數(shù)據(jù)管理平臺設(shè)計

以公司配電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)、配電自動化系統(tǒng)、GIS系統(tǒng)、用電信息采集系統(tǒng)、生產(chǎn)管理系統(tǒng)、營銷管理系統(tǒng)等現(xiàn)有成熟的配電網(wǎng)運行和搶修管理平臺為基礎(chǔ)，將其數(shù)據(jù)統(tǒng)一接入公共數(shù)據(jù)資源池，進行結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的管理，并針對配電網(wǎng)停電事件進行多維度、全角度分析，利用大數(shù)據(jù)思維方法，充分利用數(shù)據(jù)中心的優(yōu)勢，通過實時分析、關(guān)聯(lián)分析、明細(xì)穿透分析等手段［7］，將停電相關(guān)數(shù)據(jù)進行整合分析，為制定停電檢修計劃等提供有效依據(jù)，輔助配電網(wǎng)改造和檢修決策，提升用電可靠性和用戶服務(wù)質(zhì)量。

2.1總體架構(gòu)設(shè)計

基于大數(shù)據(jù)平臺的配電網(wǎng)停電數(shù)據(jù)深度監(jiān)測與綜合展示平臺總體架構(gòu)設(shè)計如圖1所示。

來源于各個業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)中心進行交換，形成基于大數(shù)據(jù)平臺的配網(wǎng)停電數(shù)據(jù)深度監(jiān)測與綜合展示平臺的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息，通過業(yè)務(wù)分析模型庫和業(yè)務(wù)分析監(jiān)測指標(biāo)庫的相關(guān)方法［8-9］進行數(shù)據(jù)的高級應(yīng)用，形成對停電業(yè)務(wù)的深度數(shù)據(jù)挖掘，為配電網(wǎng)運行、決策提供可靠依據(jù)。

圖1總體功能

2.2 技術(shù)路線

以大數(shù)據(jù)平臺相關(guān)技術(shù)組件作為基礎(chǔ)支撐，大數(shù)據(jù)平臺技術(shù)組件以集成成熟開源產(chǎn)品為主，并對現(xiàn)有可重用的SG-ERP組件進行提升改造。平臺核心分布式存儲與計算組件采用Hadoop技術(shù)體系中分布式存儲（HDFS、HBase、Hive等）［10］、分布式計算框架(MapReduce)［11］及Spark［12］等開源產(chǎn)品或技術(shù)，同時利用統(tǒng)一目錄、統(tǒng)一權(quán)限及數(shù)據(jù)管理服務(wù)平臺實現(xiàn)完善的安全控制和數(shù)據(jù)管理功能。如圖2所示。

圖2技術(shù)架構(gòu)

2.2.1 模型構(gòu)建

選取相關(guān)性最高的設(shè)備停運損失等影響因素，利用粒子群算法構(gòu)建配電網(wǎng)停電分析模型，給出最優(yōu)方案。

2.2.2 大數(shù)據(jù)源

模型的大數(shù)據(jù)源來自于大數(shù)據(jù)平臺，通過大數(shù)據(jù)平臺采集來自生產(chǎn)管理系統(tǒng)、營銷系統(tǒng)、調(diào)度系統(tǒng)、GIS系統(tǒng)等配電網(wǎng)運行管理平臺的停電、故障、保修等業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，利用實時計算工具spark進行篩選和加工，實現(xiàn)模型計算的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，也即上述模型的X。

2.2.3 數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)

數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)根據(jù)數(shù)據(jù)應(yīng)用需求，主要可分為數(shù)據(jù)共享、分析挖掘、縱向級聯(lián)3類場景的流轉(zhuǎn)路線，3類場景根據(jù)數(shù)據(jù)使用特點及轉(zhuǎn)換要求，在業(yè)務(wù)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)中心內(nèi)容與分析應(yīng)用之間進行流轉(zhuǎn)。

2.3業(yè)務(wù)架構(gòu)設(shè)計

主要包含日監(jiān)測與月分析2大模塊，對配電網(wǎng)頻繁停電進行監(jiān)測展示。日監(jiān)測模塊主要通過統(tǒng)計每臺當(dāng)天發(fā)生停電的配電變壓器30天內(nèi)一共停電的次數(shù)，監(jiān)測發(fā)生2次及以上停電的配電變壓器情況；月分析模塊主要通過統(tǒng)計本月所有停電配電變壓器信息，計算單臺配電變壓器停電次數(shù)，監(jiān)測月度內(nèi)發(fā)生2次及以上停電的配電變壓器情況［13-15］。

3 應(yīng)用效果

通過模型構(gòu)建，大數(shù)據(jù)源采集和計算，優(yōu)化了數(shù)據(jù)接入及計算效率，豐富了數(shù)據(jù)監(jiān)測規(guī)則并進一步完善了綜合展現(xiàn)功能，取得實效如下：

3.1實現(xiàn)了停電數(shù)據(jù)的跨業(yè)務(wù)關(guān)聯(lián)分析與深度挖掘

對接入的用電信息采集系統(tǒng)、營銷業(yè)務(wù)系統(tǒng)、GIS系統(tǒng)等數(shù)據(jù)進行清洗和重構(gòu)，并根據(jù)配電網(wǎng)停電業(yè)務(wù)管理，進一步豐富數(shù)據(jù)監(jiān)測規(guī)則，按照省公司和地市公司兩個維度，通過日監(jiān)測模塊與月分析模塊，從總體情況、饋線關(guān)聯(lián)分析、停電原因分析、投訴關(guān)聯(lián)分析等維度對配電網(wǎng)停電進行監(jiān)測展示，實時在線監(jiān)測全省停電情況，及時發(fā)現(xiàn)異動問題。

3.2優(yōu)化了數(shù)據(jù)接入及計算效率

在原有數(shù)據(jù)監(jiān)測的基礎(chǔ)上，運用粒子群算法以計劃停電方案的經(jīng)濟性、可靠性以及工作量均衡性聯(lián)合最優(yōu)為目標(biāo)函數(shù)，并結(jié)合停電管理的實際需求，構(gòu)建配電網(wǎng)停電優(yōu)化模型，運用大數(shù)據(jù)計算框架進行實時計算，基于大數(shù)據(jù)平臺優(yōu)化了用電信息采集系統(tǒng)、生產(chǎn)管理系統(tǒng)和營銷系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接入效率，并提升了數(shù)模構(gòu)建運算效率［16-20］。

3.3完善了綜合展現(xiàn)功能

利用大數(shù)據(jù)平臺強大的展現(xiàn)框架和豐富的可視化組件實現(xiàn)了以下功能展現(xiàn)：

（1）總量監(jiān)測?；谕ｋ娛录旧磉M行監(jiān)測，綜合展現(xiàn)監(jiān)測范圍內(nèi)停電的整體狀況。監(jiān)測過程對預(yù)設(shè)告警指標(biāo)依據(jù)閥值進行預(yù)警、告警。

（2）數(shù)據(jù)檢索。實現(xiàn)了有關(guān)停電情況綜合分析查詢，并反映出停電與設(shè)備自身故障，計劃停電不合理，用戶低電壓，線路過流、過載以及自然災(zāi)害等因素的關(guān)聯(lián)關(guān)系［21］。

（3）關(guān)聯(lián)因素分析。以停電因素為主題，對某一類停電原因所造成的停電問題進行綜合展示，為同類問題的治理提供有力的數(shù)據(jù)支撐。

4 結(jié)論

（1）配電網(wǎng)停電數(shù)據(jù)管理平臺基于大數(shù)據(jù)技術(shù)，對接入的海量停電數(shù)據(jù)進行清洗和重構(gòu)，并建立豐富的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)規(guī)則，通過對停電數(shù)據(jù)的多維度深入分析，及時發(fā)現(xiàn)異動問題，實現(xiàn)了對海量停電數(shù)據(jù)的有效管理。

（2）配電網(wǎng)停電數(shù)據(jù)管理平臺通過運用科學(xué)化的算法和函數(shù)，構(gòu)建出配電網(wǎng)停電數(shù)據(jù)分析模型，運用大數(shù)據(jù)計算框架進行實時計算，提高了業(yè)務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的接入和運算效率。

（3）配電網(wǎng)停電數(shù)據(jù)管理平臺在配電網(wǎng)停電相關(guān)功能及界面展現(xiàn)方面，為數(shù)據(jù)管理和應(yīng)用人員提供了具備檢索和圖形化匯總統(tǒng)計的數(shù)據(jù)全景視圖，數(shù)據(jù)管理更加直觀、易用。

（4）基于大數(shù)據(jù)分析的配電網(wǎng)停電數(shù)據(jù)管理平臺的應(yīng)用，在提高海量數(shù)據(jù)管理水平，提高工作效率的同時，為同類問題治理提供了數(shù)據(jù)支撐，并且對企業(yè)生產(chǎn)活動提供輔助決策等方面起到了積極的促進作用。

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Power failure datamanagement platform of distribution network based on big data analysis

LIRong,ZHANG Liang,FENG Guoli
(Information&Communication FilialeofStateGrid Ningxia Power Co.,Yinchuan Ningxia 750001,China)

Aiming at the problems of power failure datamanagement for distribution network,combiningwith themanagement demands for power failure data of distribution network,puts forward the implementingmethod aboutpower failure datamanagementplatform ofdistribution network based on big data analysis technology.The application result shows that this platform can realize the advance alarm and alarm,and reason analysis for power failure,retrieve and display the power failure information within themonitoring region,provide powerful data support for the treatmentofpower failure.

big data;distribution network;datamanagement

TP277

A

1672-3643（2017）02-0062-04

10.3969/j.issn.1672-3643.2017.02.012

2016-12-09

李蓉（1985），女，工程師，從事電力信息技術(shù)工作。

有效訪問地址：http：//dx.doi.org/10.3969/j.issn.1672-3643.2017.02.012