基于大数据分析的冶金企业电网智能控制平台

刘 冰

（河钢唐钢动力部生产技术室，河北唐山 063000）

引言

随着国内冶金技术的快速发展，冶金企业用电项目和用电量日益增多，对冶金企业电网的供电可靠性要求也越来越高.但是，由于冶金集团电网规模过于庞大，其建设进度尚未完全跟上用电形势的变化，因此冶金企业电网的源—网—荷不匹配、部分地区负载过大、电压质量难以保证、供电可靠性较差、自动化程度不高等诸多问题相继出现。同时，冶金企业的分布式电源种类繁杂、数量众多，也是企业电网建设面临的一大问题［1］。为了解决这些问题，提出并设计了一种智能电网大数据分析平台。基于数据源、业务应用、数据集成管理、客户交互四个层级搭建平台架构，制定了平台软硬件部分设计方案，通过可视化、数据筛取等手段实现数据传输，为冶金集团电网的智能化建设提供了切实可行的技术方案。

1 平台总体结构

智能电网大数据分析平台由业务应用、数据集成管理、数据源、客户交互四个层级构成，其整体结构如图1所示。

图1 智能电网大数据分析平台总体架构

平台通过数据源层对数据实施管理并与用户进行应用交互，该层中部署了GIS 系统、资产系统、营销系统、企业运营监测系统、配网自动化系统、调度自动化系统、计量系统及其它多个系统和数据，数据来自于上述系统完成业务处理后获取的结果。数据集成管理层中部署了平台创建的数据库，用于保存数据源层所获取的测量类结果数据信息及文件资料类基础信息，为数据的存储、提取、应用以及数据的质量提供保障。同时，数据集成管理层中还部署了数据集成平台，通过该平台数据得以集中管理，供用户进行在线提取。

数据集成管理层的数据集中、存储与处理的功能都是基于大数据平台或数据积累来实现。

业务应用层的职责是对平台的具体业务功能实施监控管理，在该层中能够实现具体业务展示、数据分析、平台及模块的管理等功能。［2］业务应用层基于云服务平台构建，向用户提供细化服务。

客户交互层是平台与用户进行可视化交互的枢纽，向用户提供信息显示和指令输入服务。

2 平台工作原理

2.1 技术原理

（1）通过信息可视化技术实现客户端界面智能调整。利用信息可视化技术，使平台客户端界面在图片、图表和文字的显示上能够根据设备屏幕进行智能调整，以满足移动设备、LED 大屏及PC 设备的客户端显示需求。

（2）在数据筛取的基础上进行参数的分析和趋势判断。通过时序分析、K评分计算、聚类分析等数据筛取技术来分析和提取电网运行有关的数据，例如设备交替运行提示、设备健康度评估、发电预测、负荷预测等。

（3）通过对策论提高平台智能分析能力。［3］基于对策论分析电网运维信息与各功能服务的关系，通过优化组合选取最佳策略以提高供电可靠性。

2.2 数据传输原理

由市、区、企业三级数据库采集数据并集中到市级平台的数据库中，由其进行数据处理和分析，获取的数据由业务应用层向用户进行显示。具体数据传输流程如图2所示。

图2 智能电网大数据分析平台数据传输流程

3 平台部署

3.1 软硬件部分设计方案

考虑到电网建设工作的持续性，智能电网大数据分析平台的软硬件系统应能完全满足当前平台稳定运行的基本要求，同时也需要具备一定的可扩展性。

平台在以下软件环境下运行：Oracle 11 G 数据库管理系统；服务器安装UNIX 或Windows 2008 Server 及以上版本操作系统；客户端安装Window7及以上版本操作系统，核心IE 9.0 及以上版本浏览器；WEBLOGIC 10应用程序服务器管理系统。

以流畅提供Web 服务及保证平台数据的安全存储为重点，选取平台硬件配置如下：2.66 GHz主频E5 6 核CPU，4 个；64 G 内存；1 000 G 容量10 K 硬盘，5个；raid5模式冗余电源。

3.2 平台部署方式

平台按图3所示结构进行部署。

图3 平台部署方式

数据库服务器：存储用户充值平台、大数据平台、各内网系统所采集的各种数据，平台各项业务处理完成后获取的数据结果也存储在该服务器中。

应用服务器：为应用程序提供运行空间，通过客户端为用户提供可视化服务。

数据集成服务器：平台各系统的数据处理结果以及平台的智能分析结果由该服务器进行集中和存储。

影像预处理服务器：电网巡检过程中所拍摄的影像资料经专业软件处理后存储于该服务器中。

4 电网智能分析平台的应用

4.1 应用功能

该平台部署在某冶金集团电网集控中心，平台的智能应用通过平台总体功能展示、安全运维主题展示、数据分析需求、绿色能源主题展示、可靠输变配主题展示、高效管理主题展示以及平台基本管理等模块实现。各模块具体功能如图4所示。

图4 平台智能应用模块及其功能

总体功能展示模块通过地理图形和供电流向图形并结合供电数据列表的方式进行可视化展示，用户通过客户端该模块所属界面能够了解电网供电总量、电网总体结构以及当前电网的运行情况，还能够了解重点客户用电量、配电设施分布、输变电设施分布、新能源（含光伏、风电、小水电）电站分布等信息。［4］绿色能源主题展示模块提供绿色能源发电信息展示，信息内容主要包括储能、光伏、风电、小水电等各种新型清洁能源的供电情况。

安全运维主题展示模块提供环境监测、自动化巡检报告、变电站综合运维管理的可视化信息。平台通过环境检测功能收集和整理防山火监测、覆冰监测、智能防雷等电网安全系统所提供的数据，形成环境监测报表在平台界面进行显示；自动化巡检报告基于无人机与机器人的日常巡检结果完成，报告中包含巡检路线、目标、结果等内容，如发现设备设施、线路存在异常情况或安全隐患，则将相应信息录入报表并进行提示；变电站综合运维管理可视化信息提供基于3D模型向平台用户呈现，根据变电站内设备、线路的实际布局绘制变电站3D 模型，将经平台整理过的设备监测、巡检等数据显示在设备对应模型的附近位置供用户读取。［5］可靠输变配主题展示模块在客户端界面显示的内容包括：线路状态、台区/配电房环境、配网运行监测信息、输变电设备信息、输变电运行信息、配网基础信息等。

数据分析展示模块能够分析电网的整体运营情况并通过客户端显示给用户。平台数据库收集企业客服、营销管理、自动化计量等企业运营管理系统的数据，统计综合线损率、第三方客户满意度、冶金企业电网端电压合格率、电费回收率、主营业务收入等运营指标。同时，基于设备台账、设备监测的数据对线路设备状态、客户服务质量、客户诉求、线路停电情况、设备重过载情况等信息进行智能分析。

4.2 应用交互

供电企业的用户充值系统、自动化计量系统、配网生产系统、资产管理系统、营销管理系统等生产运营系统所获取的数据经由大数据平台发送到本平台数据库中，由本平台处理分析后发送给客户端。平台应用交互的流程如图5所示。

图5 平台应用交互流程

5 结论

在冶金企业电网存在源—网—荷不匹配、部分区域负载过大、电压质量难以保证、供电可靠性较差、自动化程度不够等问题的背景下，提出并设计了智能电网大数据分析平台，基于数据源、业务应用、数据集成管理、客户交互四个层级搭建平台架构，通过多个功能模块实现平台的智能化功能，同时创建了应用交互的流程，为冶金企业电网的智能化建设提供了切实可行的技术方案。在今后的研究中，将根据冶金企业用电需求的变化进一步完善平台功能，为企业可靠供电提供坚实的技术保障。