陳亞輝 林仁 劉彥妮

摘要：城市電力系統(tǒng)是居民生活的重要保障，是城市正常運(yùn)轉(zhuǎn)的生命線，也是城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展重要的“神經(jīng)系統(tǒng)”。目前，城市電網(wǎng)會經(jīng)常出現(xiàn)電力突發(fā)事件，造成大面積停電事故，嚴(yán)重影響著城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展和居民生活。文章通過利用大數(shù)據(jù)、移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)，進(jìn)行城市電力突發(fā)事件的數(shù)據(jù)挖掘，構(gòu)建基于大數(shù)據(jù)的城市電力突發(fā)事件應(yīng)急監(jiān)測平臺，更好地為決策者服務(wù)。

關(guān)鍵詞：電力突發(fā)事件；大數(shù)據(jù)；應(yīng)急監(jiān)測

1 大數(shù)據(jù)與城市電網(wǎng)突發(fā)事件應(yīng)急管理

城市電網(wǎng)在國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人們?nèi)粘Ｉ钪邪l(fā)揮著不可替代的作用，電力能夠影響到城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的各個行業(yè)，包括會造成直接經(jīng)濟(jì)損失和間接經(jīng)濟(jì)損失。隨著云大物移（云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)和移動互聯(lián)網(wǎng)）新技術(shù)的發(fā)展，對城市各個領(lǐng)域以及電力行業(yè)引起了深刻的變革。城市電力生產(chǎn)過程的復(fù)雜性和供應(yīng)的瞬時性，使各種城市電力突發(fā)事件的發(fā)生變得難以預(yù)測，少數(shù)小范圍的故障或破壞，就可能會造成連鎖性的故障，其帶來的后果和影響難以估量，甚至?xí)鸸姷目只拧Ｄ壳半娏Υ髷?shù)據(jù)正成為研究熱點(diǎn)，如何在利用大數(shù)據(jù)加強(qiáng)城市電力突發(fā)事件應(yīng)急監(jiān)測，建立有效的針對城市電力突發(fā)事件應(yīng)急管理，做到事前預(yù)警、事中響應(yīng)、事后恢復(fù)和重建。

電力運(yùn)行突發(fā)事件是指突然發(fā)生的、造成或者可能造成電力系統(tǒng)故障，使得系統(tǒng)不能穩(wěn)定運(yùn)行和正常供電，需要采取相關(guān)措施予以應(yīng)對的緊急事件（電力運(yùn)行突發(fā)事件預(yù)警監(jiān)測）。目前，城市電力突發(fā)事件頻率較高，影響較嚴(yán)重的主要包括電網(wǎng)大面積停電、敏感地區(qū)、重要用戶失電等。造成電力突發(fā)事件的原因一般主要有以下幾個原因：（l）自然災(zāi)害（地震、臺風(fēng)等）；（2）事故災(zāi)難（電網(wǎng)事故、設(shè)備事故）；（3）人為原因。因此，加強(qiáng)對城市電網(wǎng)突發(fā)事件的應(yīng)急管理。

目前，大數(shù)據(jù)正在改變世界，隨著電力大數(shù)據(jù)成為電力行業(yè)新的研究熱潮，通過數(shù)據(jù)收集和分析，運(yùn)用云計算和大數(shù)據(jù)思維，從海量多源異構(gòu)數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)問題，利用數(shù)據(jù)做到事前預(yù)警、事中實時感知、事后恢復(fù)和重建，提高應(yīng)對城市電力突發(fā)事件的應(yīng)急管理能力。

城市電力突發(fā)事件涉及多個相關(guān)領(lǐng)域數(shù)據(jù)，例如天氣信息、電網(wǎng)受損數(shù)據(jù)、用戶用電負(fù)荷數(shù)據(jù)、電網(wǎng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、電網(wǎng)歷史維修數(shù)據(jù)等，然而這些基礎(chǔ)數(shù)據(jù)呈現(xiàn)出多樣化的形式，既包含結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)也包含非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，如何對這些多源異構(gòu)海量數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，如何進(jìn)仔數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)性分析和融合，挖掘出數(shù)據(jù)的潛在價值，為城市應(yīng)急管理決策者提供強(qiáng)有力的數(shù)據(jù)支撐，加強(qiáng)突發(fā)事件的應(yīng)急監(jiān)測和管理。因此，本研究通過構(gòu)建基于大數(shù)據(jù)的城市電力突發(fā)事件應(yīng)急監(jiān)測管理平臺，通過多源數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析、可視化等技術(shù)，加強(qiáng)城市電力突發(fā)事件的實時態(tài)勢感知和監(jiān)測，及時加強(qiáng)應(yīng)急管理。

2 電力突發(fā)事件多源信息采集

2.1 電力突發(fā)事件大數(shù)據(jù)存在的問題

城市電力突發(fā)事件大數(shù)據(jù)形式與內(nèi)容的多樣性、獲取方式與來源的多元化以及高維特征引起的維數(shù)災(zāi)難等問題，給大數(shù)據(jù)的獲取和分析帶來了巨大困難。由于突發(fā)事件的突發(fā)性，實時感知的海量數(shù)據(jù)還存在噪音多、混雜、質(zhì)量差和可信度低等問題，更增加了大數(shù)據(jù)分析和處理的難度。此外，突發(fā)事件經(jīng)常涉及境內(nèi)和境外的多個地區(qū)，因此，多語言問題也成為突發(fā)事件大數(shù)據(jù)處理必須解決的技術(shù)難題。

2.2 數(shù)據(jù)采集監(jiān)測

城市電力突發(fā)事件發(fā)生后，快速、準(zhǔn)確地掌握現(xiàn)場情況是電力應(yīng)急指揮工作的重中之重。如何進(jìn)行面向城市公共場所的電氣火災(zāi)多源異構(gòu)數(shù)據(jù)采集，通過數(shù)據(jù)進(jìn)行電氣火災(zāi)災(zāi)情監(jiān)測與預(yù)警，為消防和政府監(jiān)管部門提供應(yīng)急防控支撐。本項目研究的基于云計算和大數(shù)據(jù)架構(gòu)下數(shù)據(jù)采集平臺，通過對電氣火災(zāi)相關(guān)的城市多源異構(gòu)數(shù)據(jù)采集，為構(gòu)建大數(shù)據(jù)中心、災(zāi)情分析、風(fēng)險評估和應(yīng)急防控奠定了基礎(chǔ)。

因此，加強(qiáng)城市企業(yè)變電站數(shù)據(jù)采集監(jiān)測十分有必要的，對企業(yè)變電站存在的漏水、失火、環(huán)境潮濕和氧氣含量超標(biāo)等運(yùn)行環(huán)境問題，可使用運(yùn)行環(huán)境傳感器進(jìn)行監(jiān)測，監(jiān)測量包括浸水、煙感、溫度、濕度、六氟化硫含量和氧氣含量；對企業(yè)變電站存在的六氟化硫含量和噪聲水平超標(biāo)等設(shè)備運(yùn)行時產(chǎn)生的問題，可使用設(shè)備運(yùn)行傳感器進(jìn)行監(jiān)測，監(jiān)測量包括六氟化硫、噪聲；對于盜竊、破壞電力設(shè)備的問題，可采用人員出入傳感器進(jìn)行監(jiān)測，監(jiān)測量包括門禁、窗戶玻璃破碎和紅外感應(yīng)（見圖1）。

3 城市電力突發(fā)事件大數(shù)據(jù)應(yīng)急監(jiān)測管理中心

由于突發(fā)事件的突發(fā)性，實時感知的海量數(shù)據(jù)還存在噪音多、混雜、質(zhì)量差和可信度低等問題，更增加了大數(shù)據(jù)分析和處理的難度。如何能夠高效地整合城市中氣象部門、消防數(shù)據(jù)，打破數(shù)據(jù)壁壘，實現(xiàn)城市中各部門間的數(shù)據(jù)共享，充分利用大數(shù)據(jù)及與云計算技術(shù)，強(qiáng)化城市電力突發(fā)事件應(yīng)急監(jiān)測。因此，本文通過構(gòu)建城市電力突發(fā)事件大數(shù)據(jù)應(yīng)急中心，實現(xiàn)城市電力突發(fā)事件大數(shù)據(jù)應(yīng)急監(jiān)測管理中心，具體框架如圖2所示。

城市電力突發(fā)事件大數(shù)據(jù)應(yīng)急監(jiān)測中心主要包括數(shù)據(jù)層、技術(shù)層、數(shù)據(jù)分析層和應(yīng)急管理層。

3.1 城市電力突發(fā)事件多源數(shù)據(jù)采集與傳輸

城市電力突發(fā)事件的發(fā)生往往具有不確定性，發(fā)生的原因多種多樣，涉及多個相關(guān)領(lǐng)域數(shù)據(jù)，例如天氣信息、電網(wǎng)受損數(shù)據(jù)、用戶用電負(fù)荷數(shù)據(jù)、電網(wǎng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、電網(wǎng)歷史維修數(shù)據(jù)等。通過多源信息采集和融合技術(shù)對這些多源數(shù)據(jù)進(jìn)行采集與傳輸，匯聚成城市電力突發(fā)事件大數(shù)據(jù)庫，確保數(shù)據(jù)的實時性。

3.2 電力突發(fā)事件大數(shù)據(jù)分析

在多源數(shù)據(jù)采集與傳輸結(jié)束后，對所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行實時處理、分析和融合，融合各類信息，挖掘數(shù)據(jù)中潛在的價值。通過故障定位與識別技術(shù)對異常數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，對可能引起突發(fā)事件的電力設(shè)備進(jìn)行故障定位與識別，然后通過風(fēng)險評估與預(yù)警技術(shù)進(jìn)行突發(fā)事件風(fēng)險評估以及動態(tài)監(jiān)測預(yù)警，加強(qiáng)城市電力突發(fā)事件的智能監(jiān)測與風(fēng)險預(yù)警。

3.3 電力突發(fā)事件應(yīng)急管理

通過數(shù)據(jù)的采集、傳輸、數(shù)據(jù)分析和融合以及故障定位、風(fēng)險評估與預(yù)警，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的可視化，加強(qiáng)應(yīng)急指揮人員準(zhǔn)確及時地掌握突發(fā)事件的實時動態(tài)，更好地幫助應(yīng)急指揮人員進(jìn)行資源調(diào)度、電網(wǎng)恢復(fù)以及事故的調(diào)查與分析。

4 結(jié)語

城市電力突發(fā)事件大數(shù)據(jù)形式與內(nèi)容的多樣性、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、獲取方式與來源的多元化等特點(diǎn)，這就決定了電力大數(shù)據(jù)的研究和應(yīng)用比其他的多源數(shù)據(jù)更為復(fù)雜，同時更具有挑戰(zhàn)性。本研究的重點(diǎn)在于構(gòu)建面向城市電力突發(fā)事件大數(shù)據(jù)應(yīng)急管理中心，實現(xiàn)對城市電力突發(fā)事件的現(xiàn)場信息實時性管理，能夠為突發(fā)事件應(yīng)急指揮和決策提供關(guān)鍵性支持。