智能電網(wǎng) 大數(shù)據(jù)

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1、智能電網(wǎng)和大數(shù)據(jù) 1 智能電網(wǎng) 智能電網(wǎng)(smart power grids)，就是電網(wǎng)的智能化，也被稱為“電網(wǎng)2.0”，它是建立在集成的、高速雙向通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，通過先進(jìn)的傳感和測(cè)量技術(shù)、先進(jìn)的設(shè)備技術(shù)、先進(jìn)的控制方法以及先進(jìn)的決策支持系統(tǒng)技術(shù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的可靠、安全、經(jīng)濟(jì)、高效、環(huán)境友好和使用安全的目標(biāo)，其主要特征包括自愈、激勵(lì)和包括用戶、抵御攻擊、提供滿足21世紀(jì)用戶需求的電育瀕量、容許各種不同發(fā)電形式的接入、啟動(dòng)電力市場(chǎng)以及資產(chǎn)的優(yōu)化高效運(yùn)行。 在現(xiàn)代電網(wǎng)的發(fā)展過程中，各國結(jié)合其電力工業(yè)發(fā)展的具體清況，通過不同領(lǐng)域的研究和實(shí)踐，形成了各自的發(fā)展方向和技術(shù)路線

2、，也反映出各國對(duì)未來電網(wǎng)發(fā)展模式的不同理解。近年來，隨著各種先進(jìn)技術(shù)在電網(wǎng)中的廣泛應(yīng)用，智能化已經(jīng)成為電網(wǎng)發(fā)展的必然趨勢(shì)，發(fā)展智能電網(wǎng)已在世界范圍內(nèi)形成共識(shí)。 從技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用的角度看，世界各國、各領(lǐng)域的專家、學(xué)者普遍認(rèn)同以下觀點(diǎn):智能電網(wǎng)是將先進(jìn)的傳感測(cè)量技術(shù)、信息通信技術(shù)、分析決策技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和能源電力技術(shù)相結(jié)合，并與電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施高度集成而形成的新型現(xiàn)代化電網(wǎng)。 2 智能電網(wǎng)的發(fā)展 2.1 美國 2.1.1 電網(wǎng)2030規(guī)劃 2003年2月，美國時(shí)任總統(tǒng)布什提出“電網(wǎng)2030規(guī)劃”，指出要建設(shè)現(xiàn)代化電力系統(tǒng)，以確保經(jīng)濟(jì)安全，同時(shí)促進(jìn)電力系統(tǒng)自身的安全運(yùn)行。該

3、規(guī)劃的主要內(nèi)容有:為所有用戶提供高度安全、可靠、數(shù)字化的供電服務(wù)，在全國實(shí)現(xiàn)成本合理、生產(chǎn)過程無污染、低碳排放的供電，經(jīng)濟(jì)實(shí)用的儲(chǔ)能設(shè)備，建成超導(dǎo)材料的骨干網(wǎng)架。為有效促進(jìn)智能電網(wǎng)建設(shè)，美國于2007年12月頒布“能源獨(dú)立與安全法案2007"，確立了國家層面的電網(wǎng)現(xiàn)代化政策，設(shè)立新的專責(zé)聯(lián)邦委員會(huì)，并界定其職責(zé)與作用，建立問責(zé)機(jī)制，同時(shí)建立激勵(lì)機(jī)制，促進(jìn)股東投資。 2.1.3 奧巴馬政府施政計(jì)劃 美國總統(tǒng)奧巴馬為振興經(jīng)濟(jì)，從節(jié)能減排、降低污染角度提出綠色能源環(huán)境氣候一體化振興經(jīng)濟(jì)計(jì)劃，智能電網(wǎng)是其中的重要組成部分。 2.2 歐洲 歐盟為應(yīng)對(duì)氣候變化、對(duì)能源進(jìn)口依

4、賴日益嚴(yán)重等挑戰(zhàn)，向客戶提供可靠便利的能源服務(wù)，正在著手制定一整套能源政策。這些政策將覆蓋資源側(cè)、輸送側(cè)以及需求側(cè)等方面，從而推動(dòng)整個(gè)產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域深刻變革，為客戶提供可持續(xù)發(fā)展的能源，形成低能耗的經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式。歐洲智能電網(wǎng)技術(shù)研究主要包括網(wǎng)絡(luò)資產(chǎn)、電網(wǎng)運(yùn)行、需求側(cè)和計(jì)量、發(fā)電和電能存儲(chǔ)四個(gè)方面。 2.3國外智能電網(wǎng)技術(shù)研究近況 按照智能電網(wǎng)本身所覆蓋的價(jià)值鏈環(huán)節(jié)，智能電網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)可劃分為智能用電、智能網(wǎng)絡(luò)、新能源發(fā)電與智能企業(yè)四類。 （1）智能用電:包括智能表計(jì)、電池技術(shù)、家庭自動(dòng)化、微型電網(wǎng)、優(yōu)質(zhì)供電園區(qū)等。 （2）智能網(wǎng)絡(luò):包括調(diào)度自動(dòng)化、即插即用式智能電力設(shè)備、

5、智能保護(hù)裝置、測(cè)量監(jiān)視設(shè)備、電力電子設(shè)備、海量數(shù)據(jù)處理技術(shù)和可視化技術(shù)等。 （3）新能源發(fā)電:包括可再生能源發(fā)電、微透平技術(shù)、超導(dǎo)儲(chǔ)能技術(shù)等。 （4）智能企業(yè):包括信息集成技術(shù)、通信技術(shù)等。 2.4 建設(shè)智能電網(wǎng)涉及的重要技術(shù) 2.4.1穩(wěn)定而靈活的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)? 穩(wěn)定、靈活的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)是未來智能電網(wǎng)的基礎(chǔ)。我國能源分布與生產(chǎn)力布局很不平衡，無論從當(dāng)前還是從長(zhǎng)遠(yuǎn)看，要滿足經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展對(duì)電力的需求，必須走遠(yuǎn)距離、大規(guī)模輸電和大范圍資源優(yōu)化配置的道路。特高壓輸電能夠提高輸送容量、減少輸電損耗、增加經(jīng)濟(jì)輸電距離，在節(jié)約線路走廊占地、節(jié)省工程投資、保護(hù)生態(tài)環(huán)境等方面也具有明顯優(yōu)勢(shì)

6、。因此，發(fā)展特高壓電網(wǎng)，構(gòu)建電力“高速公路”成為必然的選擇。如何進(jìn)一步優(yōu)化特高壓和各級(jí)電網(wǎng)規(guī)劃，做好特高壓交流系統(tǒng)與直流系統(tǒng)的銜接、特高壓電網(wǎng)與各級(jí)電網(wǎng)的銜接，促進(jìn)各電壓等級(jí)電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展、送端電網(wǎng)和受端電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展、城市電網(wǎng)與農(nóng)村電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展、一次系統(tǒng)和二次系統(tǒng)協(xié)調(diào)發(fā)展，成需要解決的關(guān)鍵問題。隨著電網(wǎng)規(guī)模的擴(kuò)大，互聯(lián)大電網(wǎng)的形成，電網(wǎng)的安全穩(wěn)定性與脆弱性問題越來越突出，對(duì)主網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的規(guī)劃設(shè)計(jì)要求相應(yīng)地提高。只有靈活的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)才能應(yīng)對(duì)冰災(zāi)戰(zhàn)爭(zhēng)等突發(fā)災(zāi)害性事件對(duì)電網(wǎng)安全的影響。 2.4.2開放、標(biāo)準(zhǔn)、集成的通信系統(tǒng) 智能電網(wǎng)需要具有實(shí)時(shí)監(jiān)視和分析系統(tǒng)目前狀態(tài)的能力:既包括識(shí)別故障早期征

7、兆的預(yù)測(cè)能力，也包括對(duì)己經(jīng)發(fā)生的擾動(dòng)做出響應(yīng)的能力。智能電網(wǎng)也需要不斷整合和集成企業(yè)資產(chǎn)管理和電網(wǎng)生產(chǎn)運(yùn)行管理平臺(tái)，從而為電網(wǎng)規(guī)劃、建設(shè)、運(yùn)行管理提供全方位的信息服務(wù)。因此，寬帶通信網(wǎng)，包括電纜、光纖、電力線載波和無線通信，將在智能電網(wǎng)中扮演重要角色。智能電網(wǎng)的發(fā)展對(duì)網(wǎng)絡(luò)安全提出了更高的要求，這一問題需要格外注意。目前美國EPRI的合作伙伴PowerWec, EEI, NERC以及愛達(dá)荷州實(shí)驗(yàn)室正致力于信息安全問題的研究。 2.4.3智能、標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)量體系和需求側(cè)管理 電網(wǎng)的智能化需要電力供應(yīng)機(jī)構(gòu)精確得知用戶的用電規(guī)律，從而對(duì)需求和供應(yīng)有一個(gè)更好的平衡。目前我國的電表只是達(dá)到了自動(dòng)讀

8、取，是單方面的交流，不是雙方的、互動(dòng)的交流。由智能電表以及連接它們的通信系統(tǒng)組成的先進(jìn)計(jì)量系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)諸如遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)、分時(shí)電價(jià)和用戶側(cè)管理等的更快和準(zhǔn)確的系統(tǒng)響應(yīng)。將來隨著技術(shù)的發(fā)展，智能電表還可能作為互聯(lián)網(wǎng)路由器，推動(dòng)電力部門以其終端用戶為基礎(chǔ)，進(jìn)行通信、運(yùn)行寬帶業(yè)務(wù)或傳播電視信號(hào)的整合。這里涉及到用戶門戶(customer portal)技術(shù)，作為美國Intelligrid項(xiàng)目的重要研究?jī)?nèi)容之一，該項(xiàng)研究致力于設(shè)計(jì)與目前用戶使用的提供“非能源服務(wù)”的協(xié)議相連接的接口。 2.4.4智能調(diào)度技術(shù)和廣域防護(hù)系統(tǒng) 智能調(diào)度是未來電網(wǎng)發(fā)展的必然趨勢(shì)，調(diào)度的智能化是對(duì)現(xiàn)有調(diào)度控制中心功能的

9、重大擴(kuò)展。調(diào)度智能化的最終目標(biāo)是建立一個(gè)基于廣域同步信息的網(wǎng)絡(luò)保護(hù)和緊急控制一體化的新理論與新技術(shù)，協(xié)調(diào)電力系統(tǒng)元件保護(hù)和控制、區(qū)域穩(wěn)定控制系統(tǒng)、緊急控制系統(tǒng)、解列控制系統(tǒng)和恢復(fù)控制系統(tǒng)等具有多道安全防線的綜合防御體系。智能化調(diào)度的核心是在線實(shí)時(shí)決策指揮，目標(biāo)是災(zāi)變防治，實(shí)現(xiàn)大面積連鎖故障的預(yù)防。 2.4.5 智能化調(diào)度的關(guān)鍵技術(shù)包括: （1）系統(tǒng)快速仿真與模擬(fast simulation and modeling,FSM)。 （2）智能預(yù)警技術(shù)。 （3）優(yōu)化調(diào)度技術(shù)。 （4）預(yù)防控制技術(shù)，事故處理和事故恢復(fù)技術(shù)(如電網(wǎng)故障智能化辨識(shí)及其恢復(fù))。 （5）智能數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)。 （

10、6）調(diào)度決策可視化技術(shù)。 另外還包括應(yīng)急指揮系統(tǒng)以及高級(jí)的配電自動(dòng)化等相關(guān)技術(shù)，其中高級(jí)的配電自動(dòng)化包含系統(tǒng)的監(jiān)視與控制、配電系統(tǒng)管理功能和與用戶的交互(如負(fù)荷管理、量測(cè)和實(shí)時(shí)定價(jià))。 2.4.6可再生能源和分布式能源接入 在發(fā)展智能電網(wǎng)時(shí)，如何安全、可靠地接入各種可再生能源電源和分布式能源電源也是面臨的一大挑戰(zhàn)。分布式能源包括分布式發(fā)電和分布式儲(chǔ)能，在許多國家都得到了迅速發(fā)展。分布式發(fā)電技術(shù)包括:微型燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)、燃料電池技術(shù)、太陽能光伏發(fā)電技術(shù)、風(fēng)力發(fā)電技術(shù)、生物質(zhì)能發(fā)電技術(shù)、海洋能發(fā)電技術(shù)、地?zé)岚l(fā)電技術(shù)等。分布式儲(chǔ)能裝置包括蓄電池儲(chǔ)能、超導(dǎo)儲(chǔ)能和飛輪儲(chǔ)能等。風(fēng)能、太

11、陽能等可再生能源在地理位置上分布不均勻，并且易受天氣影響，發(fā)電機(jī)的可調(diào)節(jié)能力比較弱，需要有一個(gè)網(wǎng)架堅(jiān)強(qiáng)、備用充足的電網(wǎng)支撐其穩(wěn)定運(yùn)行。隨著電網(wǎng)接入風(fēng)電量的增加，風(fēng)電廠規(guī)劃與運(yùn)行研究對(duì)風(fēng)電場(chǎng)動(dòng)態(tài)模型的精度和計(jì)算速度提出了更高的要求。 電力企業(yè)投產(chǎn)清潔能源項(xiàng)目越來越多，光伏發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電都對(duì)地形地貌、環(huán)境特征有很高的要求和條件。針對(duì)于清潔能源項(xiàng)目建設(shè)的要求可借助電力生產(chǎn)MIS系統(tǒng)與地理信息GIS系統(tǒng)中大量的數(shù)據(jù)，結(jié)合環(huán)境采集數(shù)據(jù)等，綜合考量不同地域電力生產(chǎn)水平、地形優(yōu)勢(shì)與資源分布。利用大數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)提供給規(guī)劃人員支撐電站建設(shè)布局的決策數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目建設(shè)的科學(xué)調(diào)配。也可通過綜合分析影

12、響風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電機(jī)組運(yùn)行的諸多環(huán)境因素，例如:溫度、光照、濕度、風(fēng)力等數(shù)據(jù)，預(yù)測(cè)氣候模式，從而規(guī)劃處最佳的機(jī)組運(yùn)行方案。通過這種方式，可有效降低生產(chǎn)成本和提高產(chǎn)出效益。 2.4.7決策支持和人機(jī)接口 現(xiàn)代電網(wǎng)需要專業(yè)的、無縫的、實(shí)時(shí)使用的應(yīng)用工具，以滿足電網(wǎng)操作和管理人員做出快速?zèng)Q策的需要。決策支持和人機(jī)接口技術(shù)主要包括可減少大量數(shù)據(jù)到易于理解的可視格式的可視化工具和系統(tǒng)以及當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行人員操作時(shí)需提供的多種方案軟件系統(tǒng)，還可以用作演示的控制板、先進(jìn)的控制室設(shè)計(jì)等等。 2.5 中國智能電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)體系 2.5.1基礎(chǔ)與通用 本領(lǐng)域包括術(shù)語和方法學(xué)、安全、電能質(zhì)量等。

13、2.5.2發(fā)電領(lǐng)域關(guān)鍵設(shè)備及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) （1）常規(guī)發(fā)電關(guān)鍵設(shè)備 涵蓋:次同步振蕩抑制裝置、大機(jī)組設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)與故障分析系統(tǒng)、水電機(jī)組設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)、梯級(jí)水電站調(diào)度控制、發(fā)電廠快速并網(wǎng)裝置、常規(guī)能 源和新能源的自動(dòng)化成套控制系統(tǒng)。 （2）大規(guī)?？稍偕茉搓P(guān)鍵設(shè)備 涵蓋:風(fēng)電場(chǎng)故障穿越裝置、風(fēng)光儲(chǔ)智能控制系統(tǒng)、間歇電源功率預(yù)測(cè)調(diào)度、兆瓦級(jí)光伏并網(wǎng)逆變器系統(tǒng)、間歇式電源功率控制、風(fēng)電機(jī)組控制系統(tǒng)、風(fēng)光儲(chǔ)聯(lián)合電站一體化智能監(jiān)控系統(tǒng)以及新能源發(fā)電監(jiān)控系統(tǒng)。 （3)大規(guī)模儲(chǔ)能關(guān)鍵設(shè)備 涵蓋:集成儲(chǔ)能功率平滑調(diào)節(jié)、化學(xué)電池模塊化集成、電池儲(chǔ)能能量管理、

14、電池儲(chǔ)能轉(zhuǎn)換裝置、飛輪儲(chǔ)能裝置、電容/超導(dǎo)儲(chǔ)能裝置、儲(chǔ)能電站智能調(diào)度以及化學(xué)電池儲(chǔ)能。 涉及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn):常規(guī)電源網(wǎng)源協(xié)調(diào)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、風(fēng)電并網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、光伏并網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、其他新能源并網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及大容量?jī)?chǔ)能系統(tǒng)并網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。 2.5.3輸電領(lǐng)域關(guān)鍵設(shè)備及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) （1)輸電線路狀態(tài)監(jiān)測(cè) 涵蓋:輸電線路狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置及輸電線路狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。 （2)柔性交流輸電 涵蓋:靜止無功補(bǔ)償器、故障電流限制器、靜止同步補(bǔ)償、串補(bǔ)/可控串補(bǔ)及可控并聯(lián)電抗器。 （3)直流輸電 涵蓋:直流場(chǎng)關(guān)鍵設(shè)備、多端柔性直流控制、柔性直流輸電電纜、高壓直流換流閥、柔性直

15、流換流站及夠?qū)懼绷鲹Q流閥。 涉及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn):特高壓輸電、柔性直流輸電、柔性交流輸電、線路狀態(tài)與運(yùn)行環(huán)境監(jiān)測(cè)及輸電資產(chǎn)全壽命周期管理等技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。 2.5.4變電領(lǐng)域關(guān)鍵設(shè)備及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 變電環(huán)節(jié)主要包括設(shè)備層、系統(tǒng)層及站控層設(shè)備。 （1)設(shè)備層關(guān)鍵設(shè)備 涵蓋:智能元件、傳感器及測(cè)控裝置、保護(hù)測(cè)控一體化裝置、合并單元、智能組件、電子式互感器。 （2)系統(tǒng)層關(guān)鍵設(shè)備 涵蓋:智能變電站監(jiān)控系統(tǒng)、遠(yuǎn)動(dòng)終端、間歇電源保護(hù)監(jiān)控裝置、廣域及區(qū)域保護(hù)控制。 （3)運(yùn)行技術(shù)支持關(guān)鍵設(shè)備 涵蓋:檢驗(yàn)/測(cè)試/評(píng)估系統(tǒng)、狀態(tài)監(jiān)測(cè)狀態(tài)檢修系統(tǒng)、多態(tài)遙

16、視/安防/消防、數(shù)字裝置調(diào)試試驗(yàn)裝置、組態(tài)及系統(tǒng)調(diào)試工具。 涉及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn):智能變電站綜合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、變電設(shè)備智能化標(biāo)準(zhǔn)、智能變電站自動(dòng)化系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)、狀態(tài)監(jiān)測(cè)評(píng)估和檢修、變電資產(chǎn)全壽命周期管理標(biāo)準(zhǔn)等。 2.5.5配電領(lǐng)域關(guān)鍵設(shè)備及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 配電環(huán)節(jié)主要包括過程層智能化一次設(shè)備、站控層設(shè)備。 （1)智能配電設(shè)備 涵蓋:大容量快速切換固態(tài)開關(guān)、智能配電開關(guān)、智能配變監(jiān)測(cè)終端、復(fù)合電能質(zhì)量控制器。 （2)配電自動(dòng)化與配網(wǎng)規(guī)劃 涵蓋:配電自動(dòng)化主站系統(tǒng)、配電調(diào)控一體支持系統(tǒng)、配網(wǎng)規(guī)劃輔助決策系統(tǒng)。 （3)分布式電源和微網(wǎng) 分布式儲(chǔ)能

17、裝置、配電保護(hù)測(cè)控一體化、供電系統(tǒng)微機(jī)保護(hù)裝置、供電電能質(zhì)量治理裝備、供電換流裝置及控制裝置。 涉及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn):配電自動(dòng)化、分布式電源及微電網(wǎng)并網(wǎng)、分布式儲(chǔ)能系統(tǒng)接入配電網(wǎng)等技術(shù)標(biāo)準(zhǔn); 2.5.6用電領(lǐng)域關(guān)鍵設(shè)備及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 用電環(huán)節(jié)關(guān)鍵設(shè)備如下。 （1)用電信息采集 涵蓋:用電信息采集主站、用電信息采集終端、智能電能表。 （2)智能用電小區(qū) 涵蓋:居民用電交互終端、智能家電、智能插座、智能用電小區(qū)服務(wù)系統(tǒng)。 （3)智能大客戶服務(wù) 涵蓋:智能需求側(cè)管理系統(tǒng)、大用戶交互終端、智能樓宇管理系統(tǒng)、分布能源及儲(chǔ)能管理系統(tǒng)。

18、 （4)電動(dòng)汽車充放電 涵蓋:電動(dòng)汽車充放電設(shè)備、充放電管理系統(tǒng)。 （5)智能營(yíng)業(yè)廳 涵蓋:智能營(yíng)業(yè)廳管理系統(tǒng)、停電管理系統(tǒng)、用電地理信息系統(tǒng)、客戶服務(wù)門戶網(wǎng)站、自助服務(wù)終端及系統(tǒng)。 涉及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn):雙向互動(dòng)服務(wù)、智能量測(cè)、用戶端用能管理、智能用能、電動(dòng)汽車充放電、智能用電檢測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。 2.5.7調(diào)度領(lǐng)域關(guān)鍵設(shè)備及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 智能電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)研制(調(diào)度管理類應(yīng)用、安全校核類應(yīng)用、調(diào)度計(jì)劃類應(yīng)用、實(shí)時(shí)監(jiān)控預(yù)警類應(yīng)用、基礎(chǔ)平臺(tái))。 涉及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn):智能電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)、智能電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)基礎(chǔ)平臺(tái)、智能電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)應(yīng)用功能、電網(wǎng)運(yùn)行集中監(jiān)控等

19、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。 2.5.8信息通信領(lǐng)域關(guān)鍵設(shè)備及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 信息通信領(lǐng)域涵蓋:通信網(wǎng)絡(luò)、信息化應(yīng)用。 骨干通信網(wǎng)關(guān)鍵設(shè)備、配用電通信網(wǎng)關(guān)鍵設(shè)備、通信支撐網(wǎng)關(guān)鍵設(shè)備。 3 大數(shù)據(jù) 3.1 大數(shù)據(jù)的概念 數(shù)據(jù)是自然資源一樣重要的戰(zhàn)略資源，大數(shù)據(jù)技術(shù)就是從數(shù)量巨大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、類型眾多的數(shù)據(jù)中，快速獲得有價(jià)值信息的能力。 維基百科對(duì)大數(shù)據(jù)的定義是:“大數(shù)據(jù)是由于規(guī)模、復(fù)雜性、實(shí)時(shí)而導(dǎo)致的使之無法在一定時(shí)問內(nèi)用常規(guī)軟件工具對(duì)其進(jìn)行獲取、存貯、搜索、分享、分析、可視化的數(shù)據(jù)集合”。 互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心將大數(shù)據(jù)定義為:為更經(jīng)濟(jì)地從高頻率的、大容量的、不同結(jié)構(gòu)和類

20、型的數(shù)據(jù)中獲取價(jià)值而設(shè)計(jì)的新一代架構(gòu)和技術(shù)。 3.2 大數(shù)據(jù)的提出與發(fā)展 大數(shù)據(jù)概念的提出可以追溯到《自然》雜志2008年9月?？邪l(fā)辮的文章:《Big Data: Science in the Petabyte Era》,此后大數(shù)據(jù)的概念被廣泛傳播。2011年，麥肯錫公司發(fā)布了關(guān)于大數(shù)據(jù)的調(diào)研報(bào)告《大數(shù)據(jù)：下一個(gè)前沿，競(jìng)爭(zhēng)力、創(chuàng)新力和生產(chǎn)力》，指出了大數(shù)據(jù)研究的地位以及將給社會(huì)帶來的價(jià)值。2012年3月，美國奧巴馬政府宣布投資2億美元啟動(dòng)“大數(shù)據(jù)研發(fā)計(jì)劃”，旨在提高和改進(jìn)從海量和復(fù)雜數(shù)據(jù)中獲取知識(shí)的能力，加速美國在科學(xué)和工程領(lǐng)域發(fā)明的步伐，增 強(qiáng)國家安全。 大數(shù)據(jù)和以往

21、的海量數(shù)據(jù)、超大規(guī)模數(shù)據(jù)有什么區(qū)別昵?顯然這些術(shù)語都表示系統(tǒng)需要管理的數(shù)據(jù)規(guī)模很大。相對(duì)于當(dāng)時(shí)的CPU和存儲(chǔ)技術(shù)水平而言，這些規(guī)模過大的數(shù)據(jù)在處理時(shí)需要特別對(duì)待。從歷史發(fā)展來看，超大規(guī)模在提出時(shí)表示的是GB級(jí)別的數(shù)據(jù)，海量數(shù)據(jù)提出時(shí)表示的是TB級(jí)別數(shù)據(jù)，而大數(shù)據(jù)則是指PB (1 015)及以上級(jí)別的數(shù)據(jù)。 3.2 大數(shù)據(jù)檢索、分析和可視化等方面的相關(guān)技術(shù) 3.2.1大數(shù)據(jù)檢索 在大數(shù)據(jù)檢索服務(wù)中，用戶通常期望能夠檢索到所有所需數(shù)據(jù)，而并不關(guān)心數(shù)據(jù)模型、存儲(chǔ)位置和數(shù)據(jù)組織結(jié)構(gòu)等信息。因此，用戶提交的查詢請(qǐng)求其目標(biāo)數(shù)據(jù)很可能來源于多個(gè)數(shù)據(jù)源。面向大數(shù)據(jù)服務(wù)的檢索場(chǎng)景與傳統(tǒng)搜索引擎或數(shù)

22、據(jù)管理系統(tǒng)有所不同。大數(shù)據(jù)服務(wù)的用戶有兩類，一類是普通個(gè)人用戶，一類是專業(yè)IT人員和應(yīng)用程序。對(duì)于普通個(gè)人用戶而言，由于不了解底層數(shù)據(jù)源的信息以及服務(wù)描述信息，通常個(gè)人用戶會(huì)使用方便易用的關(guān)鍵字檢索;對(duì)于IT人員和應(yīng)用程序，其數(shù)據(jù)查詢需求的目標(biāo)數(shù)據(jù)源相對(duì)明確，因此可以采用語義查詢語言SPARQL進(jìn)行檢索。然而，無論哪類用戶，由于底層數(shù)據(jù)源的跨域異構(gòu)，其檢索請(qǐng)求的執(zhí)行過程具有多種可能性，針對(duì)每種可能性，都需要研究和制定相應(yīng)的檢索執(zhí)行策略，以保證提供“Best-effort'，的服務(wù)效果。因此，大數(shù)據(jù)服務(wù)架構(gòu)需要支持兩類檢索模式: 關(guān)鍵字檢索:用戶提交檢索關(guān)鍵字或者“屬性二值，，形式的檢索請(qǐng)求進(jìn)

23、行檢索; 語義檢索:專業(yè)人員或者應(yīng)用程序向服務(wù)提交SPARQL檢索進(jìn)行檢索。 3.2.2大數(shù)據(jù)分析 前文從技術(shù)角度對(duì)數(shù)據(jù)分析服務(wù)現(xiàn)狀進(jìn)行了綜述，現(xiàn)有的數(shù)據(jù)分析服務(wù)是數(shù) 據(jù)擁有者提供數(shù)據(jù)，服務(wù)提供商利用其數(shù)據(jù)分析技術(shù)和計(jì)算資源幫助用戶分析數(shù) 據(jù)，在這種模式下，數(shù)據(jù)擁有者需要支付高額的費(fèi)用。 通過數(shù)據(jù)服務(wù)形式提供數(shù)據(jù)分析，存在兩種方式: 一種方式是對(duì)檢索結(jié)果進(jìn)行分析，該方法需要將分析對(duì)象數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)服務(wù) 從存儲(chǔ)系統(tǒng)中取出傳輸給用戶端，用戶再進(jìn)行分析。這種方式進(jìn)行分析所花費(fèi)的 時(shí)間是查詢執(zhí)行時(shí)間、數(shù)據(jù)組裝時(shí)間、傳輸時(shí)間和數(shù)據(jù)分析執(zhí)行時(shí)間的總和。很 顯然，這

24、種方式代價(jià)依然很高。 另一種方式是不取出數(shù)據(jù)，直接構(gòu)建分析型數(shù)據(jù)服務(wù)。用戶提交分析請(qǐng)求，數(shù)據(jù)服務(wù)接口將分析請(qǐng)求分解成多個(gè)子請(qǐng)求，派發(fā)給多個(gè)分析型數(shù)據(jù)服務(wù)，將每個(gè)子分析請(qǐng)求針對(duì)相應(yīng)的數(shù)據(jù)源執(zhí)行分析任務(wù)，分析結(jié)果在數(shù)據(jù)服務(wù)接口處匯總組裝，返回給用戶。此種方式將計(jì)算后置，用戶只需要提交分析請(qǐng)求，并等待分析結(jié)果，而免去了將大量分析對(duì)象數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程。 3.2.3大數(shù)據(jù)可視化 諸多成熟的開源可視化組件庫和圖表組件庫都為大數(shù)據(jù)可視化服務(wù)提供了便利。針對(duì)用戶對(duì)數(shù)據(jù)可視化的需求，充分利用現(xiàn)有可視化組件庫，為用戶提供可視化腳本的方式實(shí)現(xiàn)可視化服務(wù)，是大數(shù)據(jù)可視化服務(wù)研究的目標(biāo)。大數(shù)據(jù)可視化

25、服務(wù)的腳本目前支持常用的D3.js和Fusioncharts圖表庫兩種，鑒于部分用戶可能對(duì)某類腳本較為熟悉，用戶在可視化請(qǐng)求階段可以指明所需輸出的腳本類型。 數(shù)據(jù)可視化的前提是給定要進(jìn)行可視化數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)有可能是用戶檢索的結(jié)果，有可能是分析的結(jié)果。這樣，大數(shù)據(jù)的可視化請(qǐng)求的處理流程可概述為，先執(zhí)行大數(shù)據(jù)檢索服務(wù)或者大數(shù)據(jù)分析服務(wù)，再將其結(jié)果數(shù)據(jù)輸入到可視化型數(shù)據(jù)服務(wù)中，最后輸出可視化腳本或包含可視化腳本的網(wǎng)頁腳本。 3.3 數(shù)據(jù)挖掘和數(shù)據(jù)流挖掘 數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)是一個(gè)涉及數(shù)據(jù)庫、機(jī)器學(xué)習(xí)、統(tǒng)計(jì)學(xué)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、高性能計(jì)算和數(shù)據(jù)可視化的多學(xué)科領(lǐng)域，是計(jì)算機(jī)模仿人類學(xué)習(xí)機(jī)理和方法，

26、利用數(shù)據(jù)自動(dòng)獲取知識(shí)的一種技術(shù)。 數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)主要分為如下幾個(gè)分支:分類、聚類、關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘、序列模式挖掘等。 聚類：將物理或抽象對(duì)象的集合分成相似的對(duì)象類的過程稱為聚類。更形式化的一個(gè)描述方法是:聚類分析就是按照某種相似性度量方法對(duì)對(duì)象進(jìn)行分組，使得各組內(nèi)的相似度高，而組間的相似度低。 分類：首先根據(jù)已知類別的一些樣本進(jìn)行學(xué)習(xí)，得到一個(gè)分類的規(guī)則或者說是模型，然后利用學(xué)習(xí)得到的模型對(duì)另外一些類別未知其他屬性值已知的樣本進(jìn)行類別的判斷或者預(yù)測(cè)。 關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘算法的基本概念包括兩個(gè)方面的內(nèi)容:項(xiàng)以及項(xiàng)集，其中項(xiàng)是基本單元，用來表示實(shí)際環(huán)境中的單個(gè)具體事物

27、，例如在超市購買的物品;項(xiàng)集是由一個(gè)或者多個(gè)項(xiàng)組成的集合，表示的是具體的一次事務(wù)，例如顧客的一次購買行為，在項(xiàng)集內(nèi)部，項(xiàng)與項(xiàng)之間不存在次序關(guān)系。 序列模式的組成包括3方面的內(nèi)容:序列、事件(事務(wù)或者項(xiàng)集)以及項(xiàng)，它們?nèi)咧g的關(guān)系是序列是由一個(gè)或者多個(gè)事件組成的，而事件是由一個(gè)或者多個(gè)項(xiàng)組成的;在組成序列的事件中，事件與事件之間存在著先后時(shí)間關(guān)系，而在組成事件的項(xiàng)中，項(xiàng)與項(xiàng)之間不存在先后時(shí)間關(guān)系。 4 智能電網(wǎng)大數(shù)據(jù) 4.1智能電網(wǎng)與大數(shù)據(jù)的關(guān)系 智能電網(wǎng)就是將信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和原有輸、配電基礎(chǔ)設(shè)施高度集成而形成的新型電網(wǎng)，具有提高能源效率、提高供電安全性

28、、減少環(huán)境影響、提高供電可靠性、減少輸電網(wǎng)電能損耗等優(yōu)點(diǎn)。智能電網(wǎng)的理念是通過獲取更多的用戶如何用電、怎樣用電的信息，來優(yōu)化電的生產(chǎn)、分配及消耗，利用現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)、通信和信息技術(shù)進(jìn)行信息海量交互，來實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)設(shè)備間信息交換，并白動(dòng)完成信息采集、測(cè)量、控制、保護(hù)、計(jì)量和監(jiān)測(cè)等基本功能，可根據(jù)需要支持電網(wǎng)實(shí)時(shí)自動(dòng)化控制、智能調(diào)節(jié)、在線分析決策和協(xié)同互動(dòng)等高級(jí)功能，因此相關(guān)研究者指出:可以抽象的認(rèn)為，智能電網(wǎng)就是大數(shù)據(jù)這個(gè)概念在電力行業(yè)中的應(yīng)用。 電力大數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)集成管理技術(shù)，包含關(guān)系型和非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫技術(shù)、數(shù)據(jù)融合和集成技術(shù)、數(shù)據(jù)抽取技術(shù)、過濾技術(shù)和數(shù)據(jù)清洗等。大數(shù)據(jù)的一個(gè)重要特點(diǎn)就是多樣性，

29、這就意味著數(shù)據(jù)來源極其廣泛，數(shù)據(jù)類型極為繁雜，這種復(fù)雜的數(shù)據(jù)環(huán)境給大數(shù)據(jù)的處理帶來極大的挑戰(zhàn)，要想處理大數(shù)據(jù)，首先必須對(duì)數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)進(jìn)行抽取和集成，從中提取出實(shí)體和關(guān)系，經(jīng)過關(guān)聯(lián)和聚合之后采用統(tǒng)一的結(jié)構(gòu)來存儲(chǔ)這些數(shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)集成和提取時(shí)需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗，保證數(shù)據(jù)質(zhì)量及可靠性。 4.2智能電網(wǎng)大數(shù)據(jù)的形成 隨著電力信息化的推進(jìn)和智能變電站、智能電表、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、現(xiàn)場(chǎng)移動(dòng)檢修系統(tǒng)、測(cè)控一體化系統(tǒng)以及一大批服務(wù)于各個(gè)專業(yè)的信息管理系統(tǒng)的建設(shè)和應(yīng)用，數(shù)據(jù)的規(guī)模和種類快速增長(zhǎng)，這些數(shù)據(jù)共同構(gòu)成了智能電網(wǎng)大數(shù)據(jù)。 4.2.1發(fā)電側(cè)數(shù)據(jù) 通過建立各生產(chǎn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)互通，依靠不同種類生

30、產(chǎn)系統(tǒng)，對(duì)傳統(tǒng)發(fā)電企業(yè)和清潔能源發(fā)電企業(yè)都會(huì)給與數(shù)據(jù)層面的決策性預(yù)測(cè)。在基礎(chǔ)數(shù)據(jù)不斷積累的前提下，分析電廠或發(fā)電設(shè)備周圍環(huán)境變化和氣候變化，掌握不同時(shí)期煤炭?jī)?chǔ)備量和煤炭消耗量的關(guān)系。都可對(duì)于全國范圍的季節(jié)性來水與機(jī)組負(fù)荷下降等因素影響的機(jī)組停備工作進(jìn)行有效預(yù)測(cè)和數(shù)據(jù)支持。通過大數(shù)據(jù)分析決策能力，提供生產(chǎn)設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)，開展機(jī)組停備檢修工作，加強(qiáng)設(shè)備管理，強(qiáng)化員工培訓(xùn) 4.2.2輸變電側(cè) 隨著同步相量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(Phasor Measurement Unit ，PMU)的大規(guī)模使用，輸變電網(wǎng)能更全面的了解電網(wǎng)運(yùn)行暫態(tài)的變化，以便更實(shí)時(shí)的控制電網(wǎng)運(yùn)行。PM U采樣頻率非常高。一個(gè)PMU設(shè)備一天可收

31、集6千萬個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，數(shù)據(jù)量約0. 6 GB，實(shí)際應(yīng)用中，大面積的部署將產(chǎn)生TB級(jí)的數(shù)據(jù)。 4.2.3 電網(wǎng)調(diào)度數(shù)據(jù) 隨著智能電網(wǎng)的建設(shè)，調(diào)度環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)主要包括以下幾類：1）基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。描述電力設(shè)備固有屬性的數(shù)據(jù)及相關(guān)參數(shù)、定值，包括一次設(shè)備、二次設(shè)備、自動(dòng)化設(shè)備、通信設(shè)備等；2）電網(wǎng)實(shí)時(shí)量測(cè)類數(shù)據(jù)。智能電網(wǎng)量測(cè)系統(tǒng)是智能電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)電力數(shù)據(jù)的采集功能，現(xiàn)有的量測(cè)系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)收集與監(jiān)控系統(tǒng)SCADA, WAMS和高級(jí)測(cè)量體系(Advanced Metering Infrastructure，AMI)3類；3)電網(wǎng)準(zhǔn)實(shí)時(shí)應(yīng)用類數(shù)據(jù)。該類數(shù)據(jù)由調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)生成或人工輸人的數(shù)據(jù)組成

32、，包括預(yù)測(cè)計(jì)劃類數(shù)據(jù)、報(bào)表數(shù)據(jù)和監(jiān)控預(yù)警類數(shù)據(jù)。預(yù)測(cè)計(jì)劃類數(shù)據(jù)主要有負(fù)荷預(yù)測(cè)、發(fā)電計(jì)劃、檢修計(jì)劃、水電計(jì)劃、機(jī)組組合等，周期為小時(shí)、天、月、年。監(jiān)控與預(yù)警類數(shù)據(jù)是在異?；蚬收锨闆r下產(chǎn)生的，包括大量告警信息，如各種保護(hù)信號(hào)、跳閘、SOE、過載等不斷涌人調(diào)度中心的信息，以及不斷的語音告警和事故推畫面等，數(shù)據(jù)量呈爆發(fā)式地增長(zhǎng)，另外，隨著無人值守變電站的推廣，還有大量視頻監(jiān)視與語音數(shù)據(jù)。 4.2.4 配電側(cè)數(shù)據(jù) 主動(dòng)配電網(wǎng)中含有大量分布式電源與柔性負(fù)荷，網(wǎng)絡(luò)規(guī)模大并且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行過程中通常表現(xiàn)出強(qiáng)互動(dòng)、多藕合、高隨機(jī)的典型特征，運(yùn)行過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)多樣、來源復(fù)雜，時(shí)間尺度不統(tǒng)

33、一、空間尺度各異，具有典型的“4V”特征，即規(guī)模大( volume)、類型多(variety}、價(jià)值密度低(value)和變化快(velocity )。其中，主要數(shù)據(jù)類型包含配電網(wǎng)運(yùn)行拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)信息，分布式電源狀態(tài)監(jiān)測(cè)信息、相關(guān)區(qū)域氣象信息、電動(dòng)汽車運(yùn)行信息、設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)信息、配電自動(dòng)化信息以及用戶營(yíng)銷信息等，保守估計(jì)一個(gè)中等規(guī)模配電網(wǎng)每年將產(chǎn)生上百TB的數(shù)據(jù)。然而配電網(wǎng)目前缺乏大數(shù)據(jù)分析與處理相關(guān)技術(shù)，未能充分利用所獲取的海量數(shù)據(jù)提升系統(tǒng)運(yùn)行水平與效率。因此，對(duì)主動(dòng)配電網(wǎng)中海量數(shù)據(jù)提供有效的存儲(chǔ)和索引機(jī)制，建立高效且符合配電網(wǎng)主動(dòng)管理運(yùn)行需求的數(shù)據(jù)處理平臺(tái)，從而準(zhǔn)確預(yù)測(cè)和評(píng)估配電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)，進(jìn)

34、而構(gòu)建高效的主動(dòng)配電網(wǎng)能量調(diào)度體系，可靠的主動(dòng)控制與保護(hù)策略以及相關(guān)優(yōu)化對(duì)策措施。 4.2.5用電側(cè) 與傳統(tǒng)電網(wǎng)相比，智能電網(wǎng)下用戶與供電公司雙向互動(dòng)，并參與到電力系統(tǒng)的運(yùn)行和管理中。利用智能電表，電力公司可以實(shí)時(shí)了解用戶用電情況，并實(shí)時(shí)通知用戶用電成本、實(shí)時(shí)電價(jià)、電網(wǎng)狀態(tài)、計(jì)劃停電等信息。目前，智能電表可每隔5~10 min向電網(wǎng)發(fā)送實(shí)時(shí)用電信息。例如法國電力公司所部屬的3 500萬個(gè)智能電表，每月產(chǎn)生的數(shù)據(jù)超過300 TB 。 4.3智能電網(wǎng)大數(shù)據(jù)分類與特點(diǎn) 根據(jù)數(shù)據(jù)來源的不同，可以將智能電網(wǎng)大數(shù)據(jù)分為兩大類:一類是電網(wǎng)內(nèi)部數(shù)據(jù);另一類是外部數(shù)據(jù)。內(nèi)部數(shù)據(jù)來自用電信

35、息采集系統(tǒng)(collection system information CIS)、營(yíng)銷系統(tǒng)、廣域監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(wide area measurement system WAMS)，配電管理系統(tǒng)、生產(chǎn)管理系統(tǒng)(production management system, PMS)、能量管理系統(tǒng)(energy management system, EMS)、設(shè)備檢測(cè)和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、客戶服務(wù)系統(tǒng)、財(cái)務(wù)管理系統(tǒng)等的數(shù)據(jù)。外部數(shù)據(jù)來白電動(dòng)汽車充換電管理系統(tǒng)、氣象信息系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)(geographic information system GIS)、公共服務(wù)部門、互聯(lián)網(wǎng)等這些數(shù)據(jù)分散放置在不同地方，由不同單

36、位部門管理，具有分散放置、分布管理的特性。 綜合各種對(duì)大數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)特征描述，考慮到智能電網(wǎng)數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，智能電網(wǎng)大數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)特征可歸結(jié)為如下幾點(diǎn): （1）數(shù)據(jù)來白分散放置分布管理的數(shù)據(jù)源; （2）數(shù)據(jù)量大、維度多、數(shù)據(jù)種類多; （3）對(duì)公司、用戶和社會(huì)經(jīng)濟(jì)均有巨大的價(jià)值; （4）數(shù)據(jù)之問存在著復(fù)雜關(guān)系需要挖掘，且大多數(shù)情況下有實(shí)時(shí)性要求。 4.4 電力大數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)挖掘 大數(shù)據(jù)技術(shù)的根本驅(qū)動(dòng)力是將信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)分析為信息，將信息提煉為知識(shí)，以知識(shí)促成決策和行動(dòng)。借助電力大數(shù)據(jù)的分析技術(shù)可以從電力系統(tǒng)的海量數(shù)據(jù)中找出潛在的模態(tài)與規(guī)律，為決策人員提供決策支持

37、。麥肯錫認(rèn)為可用于大數(shù)據(jù)分析的關(guān)鍵技術(shù)源于統(tǒng)計(jì)學(xué)和計(jì)算機(jī)科學(xué)等學(xué)科，包含關(guān)聯(lián)分析、機(jī)器學(xué)習(xí)、數(shù)據(jù)挖掘、模式識(shí)別、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、時(shí)問序列預(yù)測(cè)模型、遺傳算法等多種不同的方法。 4.5電力大數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)展現(xiàn)技術(shù) 電力大數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)展現(xiàn)技術(shù)包括可視化技術(shù)、空問信息流展示技術(shù)、歷史流展示技術(shù)等?？梢暬夹g(shù)、空問信息流展示技術(shù)、歷史流展示技術(shù)從3個(gè)不同的方面診釋了電力大數(shù)據(jù)展現(xiàn)技術(shù)的豐富內(nèi)涵。借助電力大數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)展現(xiàn)技術(shù)可幫助管理人員更直觀、準(zhǔn)確地理解電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)表達(dá)的意義，了解電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。 可視化技術(shù)廣泛應(yīng)用于電網(wǎng)狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，顯著提高了電力系統(tǒng)的自動(dòng)化水平。未來電力系統(tǒng)可視化還

38、可結(jié)合復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中的相關(guān)理論在電網(wǎng)自動(dòng)分層分區(qū)、自動(dòng)布點(diǎn)等方面展開深入研究，發(fā)掘電網(wǎng)更深層次的規(guī)律和聯(lián)系。 空間信息流展示技術(shù)主要體現(xiàn)在電網(wǎng)參數(shù)與已有地理信息系統(tǒng)的結(jié)合上，包含變電站三維展示、虛擬現(xiàn)實(shí)等技術(shù)。將電力配電設(shè)備管理與地理信息系統(tǒng)緊密結(jié)合起來，有利于電網(wǎng)管理人員直觀地了解設(shè)備情況，從而為其決策提供最新的地理信息。在變電站工程設(shè)計(jì)中用空問信息流展示技術(shù)可以節(jié)約時(shí)問、資源、成本，為電力企業(yè)帶來巨大的效益。 歷史流展示技術(shù)體現(xiàn)在對(duì)電網(wǎng)歷史數(shù)據(jù)的管理與展示上。在電力系統(tǒng)中，深層次的應(yīng)用分析往往以歷史數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)。對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、電網(wǎng)的規(guī)劃數(shù)據(jù)和負(fù)荷預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)，通過歷史

39、流展示技術(shù)，可以繪制出數(shù)據(jù)的發(fā)展趨勢(shì)并預(yù)測(cè)出未來的數(shù)據(jù)走勢(shì)；通過歷史流回放展示技術(shù)，可以模擬歷史重大事件發(fā)生、演變，挖掘歷史事件潛在的知識(shí)與規(guī)律。 4.6 智能電網(wǎng)和大數(shù)據(jù)結(jié)合產(chǎn)生的相關(guān)效益 （1） IBM大數(shù)據(jù)技術(shù)在新能源接入中的應(yīng)用。 在電力生產(chǎn)環(huán)節(jié)，隨著新能源大量接入，打破了相對(duì)靜態(tài)的傳統(tǒng)電力生產(chǎn)，使得電力生產(chǎn)的管理和計(jì)量變得日趨復(fù)雜。大數(shù)據(jù)技術(shù)能為電力企業(yè)做出更好的預(yù)測(cè)。 丹麥的維斯塔斯風(fēng)力技術(shù)集團(tuán)，通過在世界上最大的超級(jí)計(jì)算機(jī)上部署IBM大數(shù)據(jù)解決方案，得以通過分析包括PB量級(jí)氣象報(bào)告、潮汐相位、地理空問、衛(wèi)星圖像等結(jié)構(gòu)化及非結(jié)構(gòu)化的海量數(shù)據(jù)，從而優(yōu)化了風(fēng)力渦

40、輪機(jī)布局，提高風(fēng)電發(fā)電效率。 IBM公司針對(duì)風(fēng)電企業(yè)在風(fēng)電場(chǎng)微觀選址中面臨的挑戰(zhàn)，提出基于高精度數(shù)值天氣預(yù)報(bào)的微觀選址解決方案，來解決風(fēng)資源捕捉利用的最大化問題和風(fēng)機(jī)維護(hù)成本的最小化問題。 （2）大數(shù)據(jù)技術(shù)在風(fēng)電機(jī)組安全狀態(tài)評(píng)估中的應(yīng)用。 風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行環(huán)境非常惡劣，受雷雨、鹽霧、冰雪等因素的影響。采用基于大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的風(fēng)電機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行狀態(tài)綜合評(píng)估系統(tǒng)，監(jiān)測(cè)零部件磨損、疲勞等原因引起的狀態(tài)變化信息，并由此識(shí)別和預(yù)測(cè)風(fēng)電機(jī)組設(shè)備或者零部件的故障，提高機(jī)組的運(yùn)行安全性，避免早發(fā)故障導(dǎo)致的更為嚴(yán)重的故障，并降低運(yùn)維費(fèi)用。 （3）大數(shù)據(jù)技術(shù)在電網(wǎng)災(zāi)難預(yù)警中的應(yīng)用。

41、 隨著電網(wǎng)日益增加的復(fù)雜性和不斷變化的白然環(huán)境，電力系統(tǒng)中的災(zāi)難性連鎖事故頻繁發(fā)生，這些災(zāi)難性連鎖事故大多數(shù)始于系統(tǒng)某個(gè)元件故障。大規(guī)模停電事故初期往往是少量元件相繼故障，在事故擴(kuò)大階段則與電力系統(tǒng)中的脆弱環(huán)節(jié)有緊密的聯(lián)系，因此從整體預(yù)防的角度出發(fā)，通過大數(shù)據(jù)技術(shù)辨識(shí)電力網(wǎng)絡(luò)中的脆弱環(huán)節(jié)對(duì)提高電力系統(tǒng)的可靠性，降低大規(guī)模停電事故的發(fā)生概率有 重要意義。 （4）電力大數(shù)據(jù)可視化的應(yīng)用 美國Space-Time是一家提供新一代地理空問和可視化解決方案的創(chuàng)業(yè)公司，2011年，Space-Time為美國加州獨(dú)立系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商設(shè)計(jì)了一套可以實(shí)時(shí)監(jiān)控電力傳輸系統(tǒng)能源基礎(chǔ)設(shè)施的可視化軟件Space

42、-Time Insight ，該可視化系統(tǒng)通過控制室中的一個(gè)80英寸的顯示屏，在地圖上實(shí)時(shí)展示長(zhǎng)達(dá)25 000 km的輸電線路狀況，工作人員一旦發(fā)現(xiàn)一個(gè)地區(qū)出現(xiàn)了問題，就可以根據(jù)該地區(qū)問題的嚴(yán)重性和臨近地區(qū)的反應(yīng)來做出決策。不僅簡(jiǎn)化了日常運(yùn)營(yíng)復(fù)雜度，還在盡可能降低影響的情況卜解決問題。這種大數(shù)據(jù)可視化實(shí)踐對(duì)中國的電力大數(shù)據(jù)分析展示乃至整個(gè)能源相關(guān)行業(yè)都具有巨大的參考價(jià)值。 5 智能電網(wǎng)大數(shù)據(jù)相關(guān)文獻(xiàn) 智能電網(wǎng)相關(guān)文獻(xiàn)（2005—2015）有7447篇 大數(shù)據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)（2005—2015）有18540篇 智能電網(wǎng)大數(shù)據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)（2008—2015）有129篇 圖1 智能電網(wǎng)、大數(shù)據(jù)

43、近十年相關(guān)文獻(xiàn)條形圖 　論文發(fā)表時(shí)間 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 智能電網(wǎng) 13 24 25 43 625 1408 1337 1124 1147 1091 651 大數(shù)據(jù) 28 25 21 28 28 36 97 702 3448 7506 6968 智能電網(wǎng)大數(shù)據(jù) 0 0 0 1 5 6 19 20 23 29 29 表1 智能電網(wǎng)、大數(shù)據(jù)近十年相關(guān)文獻(xiàn)數(shù)量 大數(shù)據(jù)應(yīng)用 1 電子商務(wù) 隨著電子商務(wù)的迅

44、速發(fā)展，淘寶所積累的龐大數(shù)據(jù)、所面對(duì)的大量復(fù)雜用戶需求，客觀要求采用大數(shù)據(jù)技術(shù)進(jìn)行分析和處理，這主要包括在線分析和離線分析兩種。在線分析對(duì)相應(yīng)時(shí)問的要求比較高(通常不超過若干秒)，通過構(gòu)建在云計(jì)算平臺(tái)上的NoSQL系統(tǒng)(例如Hadoop上的HBase)，實(shí)現(xiàn)了更好地開源、降低成本、易于擴(kuò)展等效果，而且能夠?qū)崟r(shí)處理數(shù)千萬甚至數(shù)億條請(qǐng)求記錄。離線數(shù)據(jù)分析基于開源的Hadoop的HDFS文件系統(tǒng)和MapReduce運(yùn)算框架，用于較復(fù)雜和耗時(shí)的數(shù)據(jù)分析和處理。 采用傳統(tǒng)市場(chǎng)調(diào)查方式(電話、郵件、信函等)抽樣調(diào)查耗時(shí)耗力，且調(diào)查結(jié)果與客觀情況誤差較大，淘寶通過對(duì)實(shí)際訪問、交易的真實(shí)數(shù)據(jù)分析可以

45、發(fā)現(xiàn)一些有趣結(jié)果，利用它們可以幫助商家調(diào)整營(yíng)銷戰(zhàn)略，提升競(jìng)爭(zhēng)力。讓我們來分析一個(gè)商品之問常常存在的內(nèi)在關(guān)聯(lián)實(shí)例巴」，比如買了奶粉的客戶，很可能會(huì)買奶嘴等嬰兒用品。過去人們更多依靠邏輯分析和抽樣統(tǒng)計(jì)來發(fā)現(xiàn)這些關(guān)聯(lián)關(guān)系，現(xiàn)在憑借大數(shù)據(jù)及其分析處理系統(tǒng)，可以更加清晰和準(zhǔn)確地獲取商品之問的內(nèi)在關(guān)聯(lián)。比如，購買了女裝的客戶，買女士?jī)?nèi)衣、箱包皮具和食品的比例最大;其次是買彩妝和女鞋;再次是服飾配件和飾品等，這是非常典型的女性消費(fèi)者購物模式。這些信息可以有多種用途，例如商家在決定擴(kuò)大或縮小經(jīng)營(yíng)范圍時(shí)，可以藉此來選擇擴(kuò)大或縮小商品的類別;搞促銷活動(dòng)時(shí)，商城運(yùn)營(yíng)人員可以藉此選擇促銷的范圍乃至不同商品的促銷力度等

46、。 大數(shù)據(jù)對(duì)于企業(yè)來說意味著巨大的經(jīng)濟(jì)效益。eBay通過數(shù)據(jù)挖掘精確計(jì)算出廣告中的每一個(gè)關(guān)鍵字，2007年以來eBay產(chǎn)品銷售的廣告費(fèi)降低了99%，而頂級(jí)賣家占總銷售額的百分比卻上升至32%。 2 Google 眾所周知，Google所提出的GFS、BigTable 、MapReduce技術(shù)奠定了云計(jì)算研究和應(yīng)用的基礎(chǔ)。正如很多成功的技術(shù)一樣，Google提出這些技術(shù)是為了解決其業(yè)務(wù)提供中遇到的現(xiàn)實(shí)問題。這個(gè)問題用今天的眼光來看就是大數(shù)據(jù)問題。Google作為搜索領(lǐng)域先進(jìn)技術(shù)的實(shí)踐者，其面對(duì)的現(xiàn)實(shí)一方面是海量的網(wǎng)頁數(shù)據(jù)，另一方面是海量的網(wǎng)頁數(shù)據(jù)分布在全世界200多個(gè)地方，總計(jì)超過

47、100萬臺(tái)服務(wù)器上，而且這些數(shù)據(jù)和服務(wù)器的數(shù)量還在快速增長(zhǎng)。GFS是Google提出的分布式文件系統(tǒng)，可以支持對(duì)分布在大量廉價(jià)硬件的數(shù)據(jù)進(jìn)行有效可靠的訪問。BigTable是Google構(gòu)建在GFS之上的一種壓縮高效的專屬數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。MapReduce是支持在大規(guī)模集群上的大數(shù)據(jù)進(jìn)行并行計(jì)算的軟件框架。基于這3項(xiàng)針對(duì)大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)訪問和計(jì)算的關(guān)鍵技術(shù)，Google可以進(jìn)行海量數(shù)據(jù)的搜索和分析挖掘，保證了其在搜索領(lǐng)域的主導(dǎo)地位。Google在公布了GFS、BigTaBle和MapReduce技術(shù)后，Apadre軟件基金會(huì)以其為基礎(chǔ)用，Java開發(fā)了開源軟件框架Hadoop，該框架現(xiàn)在是云計(jì)算相關(guān)研究

48、和應(yīng)用的基礎(chǔ)。 3 Mircrosft 微軟在數(shù)據(jù)管理、商務(wù)智能、數(shù)據(jù)挖掘的研發(fā)和解決方案是以其結(jié)構(gòu)化查詢語言(SQL) Server平臺(tái)為基礎(chǔ)的，對(duì)大數(shù)據(jù)的布局也是以SQL Server平臺(tái)為主，并集成Windows A zure公有云與Hadoop系統(tǒng)，形成覆蓋整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的完整解決方案。微軟已發(fā)布了SQL Server平臺(tái)的2012版本，其中加入了大數(shù)據(jù)處理和分析挖掘的功能。這些特性包括：能夠處理結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)以及非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)；提出了數(shù)據(jù)商店的概念；將SQL Server的活動(dòng)目錄與Hadoop集成。目前微軟已有的大數(shù)據(jù)實(shí)施成功的案例，包括目前正在成都投入運(yùn)作的云計(jì)算中心。該中心利用大數(shù)據(jù)平臺(tái)、虛擬化、BI商業(yè)智能分析等一系列技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)了對(duì)肉類產(chǎn)品從喂養(yǎng)到售賣的實(shí)時(shí)監(jiān)控。 可修改 歡迎下載 精品 Word