電力大數(shù)據(jù)特征收集提取利用應(yīng)用舉例分析研究

摘要電力行業(yè)的革新離不開各種先進的技術(shù)和方法,其中電力大數(shù)據(jù)的運用和發(fā)展對電力系統(tǒng)發(fā)揮著舉足輕重的作用。本論文首先對大數(shù)據(jù)的基本理論和定義進行了說明。然后描述了電力大數(shù)據(jù)的總體特征，再對電力大數(shù)據(jù)的收集和提取利用途徑進行了詳細分析，最后具體舉例了世界各國對電力大數(shù)據(jù)的應(yīng)用。關(guān)鍵詞電力大數(shù)據(jù)、特征、收集、提取利用、應(yīng)用舉例引言近年來，隨著全球能源問題日益嚴峻，世界各國都開展了智能電網(wǎng)的研究工作。智能電網(wǎng)的最終目標是建設(shè)成為覆蓋電力系統(tǒng)整個生產(chǎn)過程，包括發(fā)電、輸電、變電、配電、用電及調(diào)度等多個環(huán)節(jié)的全景實時系統(tǒng)。而支撐智能電網(wǎng)安全、自愈、綠色、堅強及可靠運行的基礎(chǔ)是電網(wǎng)全景實時數(shù)據(jù)采集、傳輸和存儲，以及累積的海量多源數(shù)據(jù)快速分析。因而隨著智能電網(wǎng)建設(shè)的不斷深入和推進，電網(wǎng)運行和設(shè)備監(jiān)測產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量呈指數(shù)級增長，逐漸構(gòu)成了當今信息學(xué)界所關(guān)注的電力大數(shù)據(jù)。電力大數(shù)據(jù)的特征電力大數(shù)據(jù)在電力生產(chǎn)和使用過程中產(chǎn)生，數(shù)據(jù)來源涉及電力生產(chǎn)和電能使用的發(fā)電、輸電、變電、配電、用電和調(diào)度各個環(huán)節(jié)。電力大數(shù)據(jù)具有大數(shù)據(jù)普遍的特征。（一）數(shù)量大智能電網(wǎng)和企業(yè)信息化系統(tǒng)建設(shè)，物聯(lián)網(wǎng)在電網(wǎng)、電廠中的大量應(yīng)用，電力行業(yè)在設(shè)備狀態(tài)、生產(chǎn)調(diào)度、資源利用、客戶服務(wù)等領(lǐng)域?qū)a(chǎn)生海量的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)量很快從PB增長到EB（1EB=1000PB），增長速度快、數(shù)據(jù)量大。

（二）數(shù)據(jù)類型多傳統(tǒng)的電力生產(chǎn)主要以結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)為主，涉及各類電量的測量、流程的記錄和資產(chǎn)的管理等近幾年非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)迅速增長，其數(shù)量很快超過結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，逐漸成電力大數(shù)據(jù)的主要組成部分，研究非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的處理與分析、提取有價值的信息十分迫切。（三）處理速度快電力生產(chǎn)需要發(fā)電和用電及時平衡，需要對電力調(diào)度、設(shè)備檢修等生產(chǎn)數(shù)據(jù)實時處理。隨著行業(yè)管理水平不斷提升，客戶服務(wù)、人財物資源管理、建設(shè)運行、企業(yè)營銷等方面都需要對數(shù)據(jù)快速處理，以滿足企業(yè)日常經(jīng)營需要。（四）數(shù)據(jù)準確性高電力行業(yè)以電力安全生產(chǎn)和滿足社會需要為目標，在企業(yè)層面，電力數(shù)據(jù)的準確性涉及到電力生產(chǎn)、計量計費、電力營銷必須準確無誤，在國家經(jīng)濟方面，電力的發(fā)展要與經(jīng)濟發(fā)展相適宜，其設(shè)備規(guī)模、運行方式、廠站分布等數(shù)據(jù)都要求準確反映社會發(fā)展需要和趨勢。電力大數(shù)據(jù)的收集電力大數(shù)據(jù)主要來源于電力生產(chǎn)和電能使用的發(fā)電、輸電、變電、配電、用電和調(diào)度各個環(huán)節(jié)。以電力信息采集系統(tǒng)和營銷業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)為主的信息化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集點多、覆蓋范圍廣，積累大量的數(shù)據(jù)資源，為智能用電大數(shù)據(jù)的研究工作提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。電力大數(shù)據(jù)可大致分為三類：一是電網(wǎng)運行和設(shè)備檢測或監(jiān)測數(shù)據(jù);二是電力企業(yè)營銷數(shù)據(jù);三是電力企業(yè)管理數(shù)據(jù)。通過使用智能電表等智能終端設(shè)備可采集整個電力系統(tǒng)的運行數(shù)據(jù)，再對采集的電力大數(shù)據(jù)進行系統(tǒng)的處理和分析，從而實現(xiàn)對電網(wǎng)的實時監(jiān)控。進一步地，結(jié)合大數(shù)據(jù)分析與電力系統(tǒng)模型，可以對電網(wǎng)運行進行診斷、優(yōu)化和預(yù)測，為電網(wǎng)安全、可靠、經(jīng)濟、高效地運行提供保障。電力大數(shù)據(jù)的提取利用（一）多數(shù)據(jù)融合多數(shù)據(jù)融合是一個多級、多層面的數(shù)據(jù)處理過程，主要完成對來自多個信息源的數(shù)據(jù)進行自動檢測、關(guān)聯(lián)、相關(guān)、估計及組合等處理。電力大數(shù)據(jù)在行業(yè)內(nèi)部涉及電力生產(chǎn)和電力服務(wù)等各環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)的融合，實現(xiàn)跨單位、跨部門、跨業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)分析與共享。數(shù)據(jù)融合要處理各類數(shù)據(jù)源數(shù)據(jù)的抽取、關(guān)聯(lián)。涉及多個專業(yè)的電力資產(chǎn)全壽命周期管理、營銷和配電協(xié)調(diào)管理等都需要不同來源數(shù)據(jù)的融合，從而逐漸形成以數(shù)據(jù)為中心的企業(yè)信息化管理系統(tǒng)，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的以業(yè)務(wù)系統(tǒng)為中心的信息化建設(shè)思路，促進數(shù)據(jù)資源共享，發(fā)揮大數(shù)據(jù)的價值。（二）數(shù)據(jù)分析挖掘電力系統(tǒng)是一個非線性的互聯(lián)大系統(tǒng),在運行過程中不斷產(chǎn)生和積累大量的數(shù)據(jù)。應(yīng)用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù),可以更加充分地利用這些運行數(shù)據(jù),揭示電力系統(tǒng)歷年積累的數(shù)據(jù)背后蘊含原理、規(guī)則,找到解決問題的更加合理的方法。1、預(yù)測未知情況利用計算機通過對電力系統(tǒng)歷史數(shù)據(jù)的學(xué)習歸納,建立起一個預(yù)測性模型。然后,根據(jù)當前已知的數(shù)據(jù)來預(yù)測未知的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)可以對歷史數(shù)據(jù)進行分析,發(fā)掘出不同類型的突發(fā)事故之間的統(tǒng)計性的區(qū)別及其特有的一些條件關(guān)系,以此來區(qū)分預(yù)測電力系統(tǒng)的各種突發(fā)事故。2、聚類分析電力系統(tǒng)的運行狀態(tài)通常被分為正常狀態(tài)、警戒狀態(tài)、緊急狀態(tài)和恢復(fù)狀態(tài)。一旦電力系統(tǒng)當前的運行狀態(tài)被確定,電力系統(tǒng)操作員就可以此為據(jù)來執(zhí)行一系列相應(yīng)的操作。3、突變和偏差檢測在電力市場中,對負荷進行分類,找出其中最顯著的變化,以此為根據(jù)預(yù)測未來的負荷。數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)使得人們能夠充分利用多年積累下來的歷史數(shù)據(jù),對各種不同類型的負荷進行更加細致的劃分,同時發(fā)現(xiàn)負荷數(shù)據(jù)中所蘊含的一些非常規(guī)的負荷模式。對于電力系統(tǒng)突發(fā)事故的處理過程進行分析,得出具有針對性的對策供專家參考。4、數(shù)據(jù)可視化數(shù)據(jù)可視化借助圖形描述數(shù)據(jù)中的復(fù)雜信息。良好的數(shù)據(jù)可視化設(shè)計可以展示數(shù)據(jù)的細節(jié)，并能夠展現(xiàn)對數(shù)據(jù)的洞察和新的理解。

電力大數(shù)據(jù)可視化滿足電力生產(chǎn)與企業(yè)經(jīng)營、對外交流合作

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個方面的需要。電力生產(chǎn)與企業(yè)經(jīng)營方面，數(shù)據(jù)可視化能夠全面、及時地反映電力生產(chǎn)、企業(yè)經(jīng)營的各類數(shù)據(jù)的狀態(tài)，滿足運行管理工作需要，當特殊狀態(tài)或設(shè)備報警等情況發(fā)生時，能夠及時、醒目地通知運行和管理人員。對外交流合作方面，電力數(shù)據(jù)的可視化主要反映電力發(fā)展的全局情況，反映社會用電情況和經(jīng)濟活動規(guī)律，體現(xiàn)電力發(fā)展支撐經(jīng)濟社會的作用和價值。電力大數(shù)據(jù)在世界各國的應(yīng)用在電力大數(shù)據(jù)的科學(xué)研究和工程應(yīng)用方面，美國一直走在國際前列。歐洲國家近五年聚焦在部署電網(wǎng)分布式傳感器和控制系統(tǒng)上。當前，受大數(shù)據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域不斷增加和能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)影響，我國電力行業(yè)對大數(shù)據(jù)的應(yīng)用也不斷深入，市場規(guī)模也迎來了高速增長，成為世界電力大數(shù)據(jù)應(yīng)用的前沿國家。以下為世界各國對電力大數(shù)據(jù)的應(yīng)用舉例。（一）UCLA電力地圖美國加州大學(xué)洛杉磯分校、加州可持續(xù)發(fā)展社區(qū)中心、洛杉磯水電部及政府規(guī)劃研究辦公室共同開發(fā)了洛杉磯電力地圖(LA電力地圖)，將街區(qū)平均收入、建設(shè)時間、占地面積等信息全部集合在一起，從而得出更為準確的社會各群體的用電習慣信息，為城市和電網(wǎng)規(guī)劃提供了直觀有效的負荷預(yù)測依據(jù)，作為城市內(nèi)能源應(yīng)用趨勢的可視化分析工具，該地圖有助于更直觀地討論如何進行能源投資，提高能源效率以及制定公共政策。(二)C3能源分析引擎平臺之電力用戶分析工具美國C3energy公司開發(fā)的C3能源分析引擎平臺(C3EnergyAnalyticsEngine)，將多個分散電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲在云平臺上，與工業(yè)標準、天氣預(yù)報、樓宇信息、持久協(xié)議和其他外部的數(shù)據(jù)相結(jié)合;基于該平臺開發(fā)了三個分析工具，為公司、商業(yè)用戶及居民用戶等提供能源投入冗余分析、能耗基準點、節(jié)能計劃、電力用戶空間視圖等服務(wù)類應(yīng)用。(三)法國電力公司基于大數(shù)據(jù)的用電采集應(yīng)用系統(tǒng)法國電力公司(EDF)在2009~2011年期間已安裝25萬臺智能電表Linky，計劃到2020年安裝3500萬臺，主要采集個體家庭的用電負荷數(shù)據(jù)，并以電表數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)、用電合同信息及電網(wǎng)數(shù)據(jù)等為基礎(chǔ)，開發(fā)了基于大數(shù)據(jù)的用電采集應(yīng)用系統(tǒng)。目前，法國電力公司以用戶用電負荷曲線的海量存儲和處理為突破口，利用大數(shù)據(jù)技術(shù)，生成用戶用電負荷曲線及其關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)。(四)E.ON大數(shù)據(jù)智能用電研發(fā)中心2013年4月，德國E.ON公司與愛立信(Ericsson)公司建立了位于瑞典的大數(shù)據(jù)智能用電研發(fā)中心，該中心同時提供咨詢及系統(tǒng)集成服務(wù)，包含遠程抄表及控制，電表管理、監(jiān)測，服務(wù)層協(xié)議(SLA)管理，資產(chǎn)管理，商業(yè)過程管理，現(xiàn)場服務(wù)等。2013年9月，E.ON公司與IBM公司合作建立了位于德國的智能電能表數(shù)據(jù)中心(E.ONMetering)。（五）我國目前對電力大數(shù)據(jù)的應(yīng)用1、用電信息采集系統(tǒng)目前國家電網(wǎng)公司已在27個省公司部署，累計實現(xiàn)采集覆蓋用戶數(shù)2.42億戶。根據(jù)現(xiàn)有采集系統(tǒng)的規(guī)模，國家電網(wǎng)公司范圍采集系統(tǒng)每年數(shù)據(jù)增量超過200TB。2、電力營銷業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)營銷業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)功能主要包括客戶基礎(chǔ)檔