陳俊麗 張校磊 山西華澳商貿(mào)職業(yè)學(xué)院

能源互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)分析技術(shù)的研究

陳俊麗 張校磊 山西華澳商貿(mào)職業(yè)學(xué)院

在能源互聯(lián)網(wǎng)中，數(shù)據(jù)的分布尤為廣泛，涉及的領(lǐng)域更多、對(duì)于計(jì)算與儲(chǔ)備的要求也更高，因此采用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)進(jìn)行信息數(shù)據(jù)資源的整合是十分必要的。本文將針對(duì)大數(shù)據(jù)分析技術(shù)在能源互聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用進(jìn)行分析，以期為我國(guó)互聯(lián)網(wǎng)的安全、可靠運(yùn)行提供重要依據(jù)。

能源互聯(lián)網(wǎng) 大數(shù)據(jù)分析技術(shù) 信息系統(tǒng)

1 大數(shù)據(jù)分析技術(shù)相關(guān)綜述

1.1 概念

大數(shù)據(jù)分析是指對(duì)規(guī)模巨大的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析的過(guò)程，它的特點(diǎn)可以用4個(gè)V來(lái)概括，即數(shù)據(jù)量大（Volume）、類型繁多（Variety）、速度快（Velocity）以及價(jià)值密度低（Veracity）。大數(shù)據(jù)是當(dāng)下最為火爆的IT代名詞之一，單單依靠它發(fā)展出了附屬產(chǎn)業(yè)就包括數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)、數(shù)據(jù)安全、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)挖掘等等，實(shí)現(xiàn)了大數(shù)據(jù)分析的系統(tǒng)化與精準(zhǔn)化，為互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展創(chuàng)造了條件。

1.2 大數(shù)據(jù)分析的具體過(guò)程

1．2．1 大數(shù)據(jù)采集

大數(shù)據(jù)采集依賴于物聯(lián)網(wǎng)與因特網(wǎng)技術(shù)，是指通過(guò)特定方式對(duì)大數(shù)據(jù)攜帶者進(jìn)行信息的驗(yàn)證與儲(chǔ)存的過(guò)程。大數(shù)據(jù)采集主要利用到識(shí)標(biāo)、傳感與數(shù)據(jù)集中技術(shù)，其中識(shí)標(biāo)技術(shù)包括RFID、條形碼、虹膜、指紋等生物特征識(shí)別等；傳感功能指依靠嵌入式傳感器形成傳感網(wǎng)絡(luò)，對(duì)運(yùn)行狀態(tài)的物品進(jìn)行數(shù)據(jù)采集等等，常見(jiàn)的采集方式包括電氣量、狀態(tài)量、SCADA、WAMS等；而數(shù)據(jù)集中處理可使采集工作盡量在本地進(jìn)行，不但減少了通信的消耗，還使得本地信息有效的集中，減少了信息的冗雜，提高了網(wǎng)絡(luò)帶寬利用頻率。

1．2．2 大數(shù)據(jù)導(dǎo)入

該步驟是指將采集得來(lái)的信息數(shù)據(jù)導(dǎo)入到數(shù)據(jù)庫(kù)中，使格式、標(biāo)準(zhǔn)能夠與數(shù)據(jù)運(yùn)算相匹配的過(guò)程。大數(shù)據(jù)存在數(shù)量大、種類多的特點(diǎn)，且由于受到天氣及物理環(huán)境的影響，設(shè)備極容易產(chǎn)生老化或故障，因此在采集過(guò)程中難免會(huì)發(fā)生錯(cuò)誤，因此必須要對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行預(yù)處理，恢復(fù)因惡劣環(huán)境導(dǎo)致的信息丟失，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行降噪處理，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的清洗。

1．2．3 大數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

大數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)與分析主要包括分類、聚類以及關(guān)聯(lián)等，按照時(shí)間軸分布也可分為離線計(jì)算、批量計(jì)算、內(nèi)存計(jì)算以及流計(jì)算等。關(guān)聯(lián)分析是數(shù)據(jù)分析的主要方法之一，主要用于分析支持度與置信度挖掘?qū)ο箝g的關(guān)聯(lián)關(guān)系，此外，常用的數(shù)據(jù)算法還包括鄰近算法、Boost樹(shù)分類、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等等。

2 能源互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)分析技術(shù)

2.1 大數(shù)據(jù)處理平臺(tái)

云計(jì)算是一種基于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的一項(xiàng)計(jì)算方法，它能夠很好的實(shí)現(xiàn)大規(guī)模數(shù)據(jù)的處理、傳輸與存儲(chǔ)等。云計(jì)算平臺(tái)能夠使計(jì)算資源與物理資源虛擬化。在此基礎(chǔ)上對(duì)資源進(jìn)行動(dòng)態(tài)的分配與調(diào)用，最大限度的提升了計(jì)算能力，且運(yùn)行成本低、安全性能高，近年來(lái)十分受互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)行業(yè)的歡迎。

流計(jì)算是針對(duì)不斷產(chǎn)生的新數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的一項(xiàng)新技術(shù)，它包含著隨到隨處理的特點(diǎn)，且無(wú)需進(jìn)行后續(xù)存儲(chǔ)，極大的節(jié)省了儲(chǔ)蓄空間，也提升了數(shù)據(jù)計(jì)算處理的速度。

大數(shù)據(jù)處理平臺(tái)還設(shè)置了數(shù)據(jù)可視化功能，通過(guò)將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為圖像的形式，使數(shù)據(jù)處理實(shí)現(xiàn)視覺(jué)上的突破，完成了向計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、圖像處理等多個(gè)領(lǐng)域的延伸，進(jìn)而成為研究數(shù)據(jù)處理、決策分析等一系列問(wèn)題的綜合技術(shù)。常見(jiàn)的數(shù)據(jù)可視化技術(shù)包括GIS技術(shù)、GPS技術(shù)等等。

2.2 大數(shù)據(jù)分析算法

分布式聚類算法則是針對(duì)故障狀態(tài)的數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行的一種算法。通過(guò)對(duì)故障設(shè)備的狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行聚類，使正常狀態(tài)與故障狀態(tài)的數(shù)據(jù)相分離，并劃分為不同的簇，聚類以樣本間的相似度為基礎(chǔ)，通過(guò)曼哈頓距離、歐式距離等不同的距離計(jì)算方法實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的計(jì)算，該種計(jì)算方法實(shí)現(xiàn)了分布式與迭代計(jì)算的結(jié)合，極大的節(jié)省了計(jì)算時(shí)間。

3 能源互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)分析技術(shù)的應(yīng)用

3.1 負(fù)荷建模

傳統(tǒng)的電網(wǎng)中，負(fù)荷的辨識(shí)是一大難題，電網(wǎng)系統(tǒng)缺乏有效的檢測(cè)設(shè)備，致使采集的數(shù)據(jù)可信度不高，一旦負(fù)荷問(wèn)題得不到解決，很有可能影響到電力設(shè)備的持續(xù)性運(yùn)作，降低系統(tǒng)的運(yùn)行效率。負(fù)荷建模是針對(duì)電力系統(tǒng)的一項(xiàng)負(fù)荷數(shù)據(jù)分析模塊，隨著大數(shù)據(jù)與云平臺(tái)的結(jié)合，負(fù)荷建模的應(yīng)用性能也得到了明顯的提升，它能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)負(fù)荷參數(shù)的精確估算，提升數(shù)據(jù)品質(zhì)，加快采樣頻率等。

3.2 負(fù)荷預(yù)測(cè)

傳統(tǒng)的負(fù)荷預(yù)測(cè)受到能力的限制，難以得到有用的結(jié)果，加之計(jì)算過(guò)程的不準(zhǔn)確，導(dǎo)致負(fù)荷的相關(guān)工作長(zhǎng)期被擱置，嚴(yán)重的影響到了電網(wǎng)的運(yùn)輸與調(diào)度。負(fù)荷預(yù)測(cè)是建模工作的重要前提，它適用于各種突發(fā)情況，且計(jì)算誤差小，迎合了云平臺(tái)主機(jī)負(fù)荷短時(shí)波動(dòng)的特點(diǎn)，在實(shí)際應(yīng)用中效果十分顯著。

3.3 狀態(tài)評(píng)估

狀態(tài)評(píng)估主要是對(duì)狀態(tài)進(jìn)行分類確定，以檢測(cè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性能的過(guò)程，它是電力系統(tǒng)正常運(yùn)作的重要保障，在電網(wǎng)運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程中，每一個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)都需要進(jìn)行相應(yīng)的時(shí)間分析、序列分析、運(yùn)行狀態(tài)分析等等，且節(jié)點(diǎn)越多，采集的頻率越高，計(jì)算任務(wù)越重，因此需要大數(shù)據(jù)分析技術(shù)的幫助。電力系統(tǒng)的評(píng)估主要圍繞電能質(zhì)量、故障恢復(fù)以及安全性能展開(kāi)，通過(guò)對(duì)不同運(yùn)輸狀態(tài)下的電力系統(tǒng)進(jìn)行分析，了解其內(nèi)部存在的問(wèn)題，找出安全隱患，并提升相應(yīng)的自愈控制技術(shù)，進(jìn)一步加強(qiáng)電網(wǎng)的穩(wěn)定性。

3.4 質(zhì)量檢測(cè)

電能的質(zhì)量決定了用戶的體驗(yàn)滿意度，這對(duì)于電網(wǎng)系統(tǒng)未來(lái)的發(fā)展是十分重要的，因此加強(qiáng)對(duì)電力系統(tǒng)的質(zhì)量監(jiān)控與檢測(cè)是電網(wǎng)發(fā)展的重中之重。電網(wǎng)的輸電質(zhì)量以電能單位來(lái)衡量，例如有功、無(wú)功、諧波、頻率等，隨著電能設(shè)備的完善，分布式電源越來(lái)越多的插入到配電網(wǎng)中，無(wú)形之中為電能的運(yùn)輸帶來(lái)質(zhì)量問(wèn)題，為了解決傳統(tǒng)電網(wǎng)計(jì)算精度不足的問(wèn)題，就需要提高采集點(diǎn)的數(shù)量與采集數(shù)據(jù)的頻率，切實(shí)的關(guān)注電力運(yùn)輸動(dòng)向，對(duì)于電壓暫降等問(wèn)題及時(shí)的進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)大數(shù)據(jù)精確的計(jì)算，從而滿足用戶對(duì)于電力靈活性的要求。

3.5 系統(tǒng)安全

安全是電力生產(chǎn)最基本要求，它貫穿于整個(gè)電力網(wǎng)絡(luò)。大數(shù)據(jù)分析技術(shù)在能源互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上，建立安全系數(shù)估值模型，根據(jù)智能電網(wǎng)的安全需求制定相應(yīng)的管理方法，將集中控制與分散協(xié)作相結(jié)合，促進(jìn)控制系統(tǒng)與信息數(shù)據(jù)庫(kù)的緊密耦合，從而提升了對(duì)電網(wǎng)安全的規(guī)?；芾?。在故障定位方面，大數(shù)據(jù)分析技術(shù)實(shí)現(xiàn)了與傳統(tǒng)技術(shù)的結(jié)合，對(duì)于錯(cuò)誤數(shù)據(jù)的辨識(shí)更加敏感，對(duì)定位的精確度要求更高，例如人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法等都能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)電網(wǎng)復(fù)雜結(jié)構(gòu)的協(xié)同，降低定位的時(shí)間與技術(shù)消耗。

此外，將態(tài)勢(shì)感知技術(shù)應(yīng)用于電力系統(tǒng)中，可以進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)安全的感應(yīng)，提升電力系統(tǒng)的控制力度，為電網(wǎng)的自動(dòng)化及半自動(dòng)化發(fā)展創(chuàng)造了條件。隨著電網(wǎng)監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)的暴增，態(tài)勢(shì)感應(yīng)對(duì)大數(shù)據(jù)分析技術(shù)的使用也成為了發(fā)展的必然結(jié)果。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，大數(shù)據(jù)技術(shù)逐漸滲透到電網(wǎng)系統(tǒng)中，取代傳統(tǒng)的信息管理方法，轉(zhuǎn)化電網(wǎng)能源結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)我國(guó)電力事業(yè)的新成長(zhǎng)，但由于大數(shù)據(jù)技術(shù)仍然處于研發(fā)過(guò)程中，其自身仍存在諸多問(wèn)題，如數(shù)據(jù)收集與處理工作量大、計(jì)算方法較為復(fù)雜等等，因此必須加大對(duì)大數(shù)據(jù)分析技術(shù)的研究與改進(jìn)力度，使其能夠更加適用于能源互聯(lián)網(wǎng)中，從而促進(jìn)我國(guó)能源結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步優(yōu)化，為我國(guó)電網(wǎng)事業(yè)的發(fā)展提供有力的契機(jī)。

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