大数据分析技术在保定·中国电谷的应用

徐磊+马庆峰+王庭钧

摘 要 通过大数据和云计算技术能够有效提升电力调度、电网状态检测与问题诊断、电能损耗分析等电力企业关键业务的服务水平，增强电网企业智能决策和应对风险的能力，大数据在电力企业业务发展的过程中，具备广阔的应用前景。本文对大数据分析技术在保定·中国电谷的应用做了研究。

关键词 智能电网；大数据；云计算

中图分类号 TP3 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2017）180-0030-02

1 概述

保定·中国电谷智能电网可视化平台整体采用大数据技术架构进行构建，能夠对电网在运行过程中产生的大规模、多种类、结构类型复杂的业务数据进行全景容纳，全面反映电网运行、监测、能量采集和检修过程的整体情况。较之传统信息系统，基于大数据和云计算的智能电网可视化平台能够有效提升系统数据分析的并行能力，显著提高计算速度，进一步提升智能调度的科学性和前瞻性，解决电网运行状态检测和电能损耗等方面暴露出来的问题，在负荷分布式控制和用户侧短期负荷预测方面取得突破。

2 设计规划

2.1 设计思路

随着大数据、云计算、物联网等新兴科技的发展，我国电力企业迎来转变生产模式和管理模式，实现可持续发展的重要契机，特别是对于坚强智能电网的建设，带来了深远的影响，大数据在支撑电力企业业务发展的过程中，具备广阔的应用前景。

基于大数据架构的智能电网可视化平台系统数据来源于国网省电力公司数据中心各系统，通过大数据技术进行数据清理、转换和展示。用电信息采集系统、区域新能源管理系统、故障抢修管理系统等多个系统，同时通过数据接口将区域新能源实时数据、电网运行状态信息、用电信息、配网抢修故障信息等系统的关键指标数据传输到大数据平台，利用大数据技术和云计算并行处理技术，对关键指标进行挖掘、分析，并通过三维可视化技术直观动态展现。平台的建设能够促进电力系统生产方式和管理方式的变革，推动风电、太阳能等新能源、清洁能源的消纳，帮助电力企业转变耗能高、排放高、效能低的现状，面向社会大众倡导节能减排理念，打造耗能低、排放低、效率高的绿色可持续发展方式，同时运用虚拟现实技术展现智能变电站、智能家居等智能电网取得的成果。

2.2 平台架构

建设大数据分析平台将逐渐融入智能电网全景数据，能够容纳海量、多样、快速率的电网运行、检修、能耗等电网信息资产数据，并运用海量数据和云计算模式提供高性能并行处理能力，以较快速度解析出规律性或根本性的判断、趋势或预测，在智能调度、状态检测、电能损耗分析、负荷分布式控制、用户侧短期负荷预测等领域存在极高的应用价值。

电网全景数据的接入、存储、管理和挖掘利用离不开先进技术的大数据平台支撑，数据服务质量的提高更离不开技术的保障。基于大数据架构的智能电网可视化平台的建设，采用Hadoop技术架构，该架构具备开源、可扩展、分布式应用计算的特点，为大数据实例化、具体化的应用提供了有效支撑。本项目引入基于 Hadoop 架构的分布式存储、并行计算和多维索引技术，立足电力行业大数据自身特点，通过建立分布式并行计算平台，结合数据中心，解决电力生产、调度运行过程中需要准实时大规模信息采集、高吞吐、大并发地数据存取和快速高效地分析计算问题。系统物理架构如图1所示。

3 应用场景

智能电网可视化平台的建设，紧紧抓住了政府打造“保定·电谷”可再生能源产业基地的契机。平台采用了先进的多媒体动画技术以及三维虚拟现实技术，实时、直观地反映保定电谷智能电网运行状态及业务管理过程，并为电网管理人员做出决策提供了辅助支持；平台立足于坚强智能电网与城市理念、发展及生活的关系，展现智能电网对保定电谷的支撑作用和重要意义，同时向全社会直观展示了智能电网支撑中国经济可持续发展的作用，更体现了人与自然和谐相处的主题，增强了社会对公司的感知度和认知度。系统主要包括下述几个方面的应用。

3.1 配电自动化系统

配电自动化系统目前采用数据批量导入方式，从调度部门获取配电自动化主站系统每日288点数据，导入智能电网可视化平台系统数据库，供指标提取。主要内容包括：

GIS地图，以GIS地图方式，对电谷区域进行展示，同时对电谷区域涉及的两座智能变电站进行标记，直观展示保定智能电网分布情况。

谷峰差，以柱状图方式对东尹庄、花庄两座变电站上月每天谷峰差进行展示，为工作人员分析用电情况提供依据。

谷峰差率，以柱状图方式对东尹庄、花庄两座变电站上月每天谷峰差进行展示，为工作人员分析用电情况提供依据24小时实时负荷对比。

遥控成功率，以仪表盘方式对电谷区域终端设备遥控成功率进行展示。

终端在线率，以仪表盘形式对智能电网建设中的智能终端设备的在线率与投运率记性展示。

3.2 输电线路在线监测系统

智能电网可视化平台目前对输电线路在线监测系统以链接的方式进行了数据接入，主要对线路在线监测系统中安装的监控设备反馈回的现场环境信息进行展示，具体包括以下内容：

气象信息。利用输电线路气象监测设备进行数据采集分析，最终以表格的形式将当天某一时刻数据展示到输电线路在线监测系统中，主要包括风速、降雨量、气温、气压、相对温度、最大风速、极大风速、光照强度等数据。

绝缘子污秽。利用绝缘子污秽度监测设备进行数据采集，具体包括盐密、灰密等指标。以曲线形式将最近一个月的数据展示到输电线路在线监测系统中。

导线温度。主要对导线温度进行监测，最总以曲线的形式将最近一个月的数据展示到输电线路在线监测系统中。

导线弧垂。对导线弧垂、导线对地距离进行监测，以曲线的形式将最近一个月的数据展示到系统中。

塔杆周边环境。通过高清摄像头对塔杆周边环境进行实时监测，将塔杆周边环境照片传输给系统，固定时间间隔更新图片。

3.3 清洁能源

开展了分布式光伏电源發电预测研究，开展了光伏电源接入系统电压稳定、准入容量、电能质量等专题亚牛，开展了分布式光伏发电实时监控研究。

新能源系统接入。采集每个月用户的各种数据，形成保定地区的光伏用户分布图。通过数据沉淀及数据分析方式，展示出每个光伏用户的发电量。

光伏发电、风力发电实时监控。通过安装高清摄像头，对国网保定供电公司下英利产业园光伏发电设备进行实时监控，将监控画面传输到可视化平台系统中，供工作人员参考。对曲阳等地风力发电设备进行实时监控，将设备运行状态信息传输到智能电网可视化平台系统中。

3.4 智能家居

对智能家居进行两方面展示，一是对智能家居概念及应用情况进行了文字性介绍，二是通过视频仿真模拟技术，对保定智能电网建设工程在智能家居领域取得的成果进行展示。主要包括智能安防控制系统、智能家居控制器、智能灯光控制系统、智能家电控制系统、家庭直流光伏系统五部分。

3.5 配网故障抢修

通过GIS地图展示故障点位置，突出显示，点击查看具体故障信息，并对停电影响的台区及用户信息进行查询。同时实现车辆信息的实时监控展示。

GIS地图。通过GIS地图方式，将故障点进行标注。直观反映给工作人员，提高故障处理效率。

数据接入。将故障抢修系统中故障分布统计情况、故障点位置信息、故障原因等数据进行提取。通过图表、表格等形式进行展示。

车辆定位功能。实现对抢修车辆位置定位功能，显示抢修车辆的实时运行轨迹。

停电范围影响查询功能。实现停电影响台区和用户的查询功能。

3.6 现场监控

加大对发电设备监控力度，对智能变电站、英利产业园光伏发电设备、曲阳等地风力发电设备安装高清摄像头，进行视频监控。通过视频图像采集终端设备以及无线网络，将传来的图片、视频等数据展示在智能电网可视化平台系统中。

3.7 智能变电站

智能电网可视化平台系统对智能变电站的建设规模、建设内容进行了介绍。并且对智能变电站进行了三维仿真模拟，对智能变电站进行了全方位展示。

4 结论

近年来，随着坚强智能电网全面建设的不断推进，电网数据资源呈现几何级增长，大数据、云计算为代表的全新IT技术在电力系统的建设中被广泛应用，数据与技术的结合，为优化电能生产、合理调配资源提供了决策依据。运用大数据、云计算技术推动智能电网的发展已经成为时代的必然选择，而大数据也必将成为电力企业的核心 资产。

参考文献

[1]刘振亚.智能电网技术[M].北京：中国电力出版社，2010.

[2]曲朝阳.智能电网知识处理模型与可视化方法[M].北京：科学出版社，2013.