智能电网中大数据技术的应用现状及未来发展难点

    摘要：电力资源是我国赖以发展，人民赖以生存的重要能源，是我国经济增长、社会建设的前提基础。如今，随着现代化进程的不断加快，电力资源已经切实融入了人们生活、工作、生产的方方面面，其与人们之间的关系千丝万缕割舍不断，而人们对其的需求也开始不断提高，在保障用电安全质量的同时，人们对供电服务有了新的期待。为此，在经济全球化背景下，智能电网的普及将成为必然之势，而大数据技术的全面应用将有效地促进智能电网的发展，令电力事业的规模不断扩大，有效地保障供电服务的质量安全。本文试分析大数据技术在智能电网运行过程中的应用与发展，旨在为今后电网事业迈入新的阶梯略尽绵薄之力。

    前言

    改革开放以来，我国的经济水平发生了翻天覆地的变化，电力资源的广泛应用有效地为进一步促进经济增长、社会建设奠定了坚实基础。如今，电力资源已然成为了国家赖以发展、人民赖以生存的重要能源，切实融入了人们的生活、工作、生产之中，与社会、人们之间形成了千丝万缕、割舍不断的关系。随着现代化进程的不断加快，人们对电力事业的工作要求与日俱增，在保障用电安全质量的同时，人们对供电服务有了更多的期待。为此，在经济全球化背景下，智能电网的普及将成为必然之势，智能电网指的就是电网的智能化管理及运行，也被称为“电网2.0”，是建立在集成、高速双向通信网络的基础上，通过先进的传感和测量技术、先进的设备技术、先进的控制方法以及先进的决策支持系统技术的应用，继而实现了电网的安全、经济、高效优质、环境友好、使用安全等目标。只有确保电网管理、运行的智能化、自动化、科学化、信息化，才能保障电能产出可以满足21世纪用户用电的需求，容许各种不同发电形式的接入、启动电力市场以及资产的优化高效运行。在智能电网的运行过程中，大数据技术的应用至关重要，其应用可以直接促进智能电网的运行、发展。

    1.大数据技术的概述

    近年来，世界已经进入了大数据时代，大数据技术的应用已经渗透到了诸多领域，在某种程度上改变了人们的生产工作及生活方式。何谓大数据？大数据的英文全称为“bigdata”，翻译作“巨量资料”。大数据技术指的是基于计算机网络技术的兴起应运而生的数据分析技术，简单来说即所涉及到的数据信息资料规模庞大，已经达到了无法通过目前主流软件工具进行收集、管理、处理并整理成为企业经营决策所需资讯的程度。这种信息数据呈爆炸式的趋势，需要进一步实现挖掘、优化，只有采取具有更强决策力、洞察力的处理方式才能有效地应用大数据技术。可以说，“大数据是数据分析的前沿技术，是继云计算、物联网之后又一次颠覆性的技术变革。”[1]

    在我国电网系统不断建设、发展的过程中，数据化信息的应用已经达到了前所未有的地步，随着运营水平的不断提升，电网系统的不断智能化实现，信息平台所承载的数据信息量将会越来越多，甚至呈现出井喷趋势，在这种情况下，如果不能有效利用智能电网中计算机信息技术网络平台的丰富数据，就意味着智能化系统没有起到真正的实质作用，只是一种形式化内容。数据越是丰富、多样、实时，供电企业越是要采取更加具有颠覆性、前沿性的技术来加以支持，继而构建智能化、自动化、实时化的电网系统，大数据技术恰恰能够提供这种技术支持，成为促进智能电网运行生产的重要手段。研究大数据技术在智能电网运营中的发展，将对电力企业的规模扩大、电能资源的质量提高有着不可或缺的重要作用。

    2.智能电网管理中大数据处理技术的应用 

    2.1智能电网大数据的挖掘与采集应用

    由于智能电网具有高度的自动化、实时化功能，所以导致其与传统的电网建设运营相比，将获取内容量无比巨大的信息数据，而在智能电网的运行过程中，这些数据信息将会影响到其正常的工作，甚至直接关系到供电的质量与安全，如果不能高效、集中地控制、管理这些数据资源，将会给智能电网的运营带来严重的阻碍影响。而大数据技术正是一种具有处理信息实时、有效的技术，具有挖掘、采集的应用功效，“大数据挖掘与采集技术的应用主要集中在以下方面。一是在全面的数据挖掘中，在智能管理过程中，其主要管理数据不仅集中在电网中电力企业、变电设施等内部管理中，同时也表现在与电网相关的电力用户、经济发展乃至自然条件等相关数据有着重要影响。”[2]为此，大数据挖掘技术可以通过对电网下游经济的发展状况进行挖掘处理的方式起到积极效用，为分析电力的使用情况而提供数据资料，起到不可或缺的作用。为了确保电力系统运行的安全与质量，在运行过程中，智能电网必须采集大量的数据信息，不仅如此，其必须确保信息的全面性，而传统的电网管理对信息数据的收集十分有限，数据的有限性给后期的分析处理带来了一定的消极影响。如今，在智能电网的帮助支持下，电网运行过程中的电侧静态、动态信息，输变电侧等数据信息都可以得到完整采集，这种快速的、庞大的数据信息采集量目前只有大数据采集技术能够实现，这种优势，将成为后期数据分析处理的重要基础。

    2.2新型数据库管理应用技术

    传统的电网系统在处理数据信息方面存在极为明显的劣势，因此，在数据信息如此庞大的今天，传统电网已然不再适应大数据处理方面的要求，更缺少足够的数据库存量来对呈井喷式的信息作出管理的能力。在这种情况下，必须为智能电网的庞大数据信息管理选择更加先进、高效、实时的数据库管理技术，只有这样，才能有效地提高管理水平，确保数据信息的质量。不仅如此，在实际应用的过程中，数据处理技术的作用至关重要，传统电网系统的信息数据处理之所以较慢，没有效率，恰是因为缺少信息处理的规律性以及同步性。而现在智能电网的数据处理技术恰好能克服这一问题，通过增加处理节点的并行方式对管理数据实现同步操作，有效地提高了数据信息的可用率，保障了数据信息的实际效用。

    2.3数据处理中的云计算技术

    “云计算技术”是近年来刚刚兴起的热词，是基于互联网的相关服务增加，使用和交付模式，通常涉及通过互联网来提供动态易扩展且经常是虚拟化的资源。“云”是网络、互联网的一种比喻说法，如今，云计算技术的出现与应用可以实现每秒十万亿次的运算，只有这么强大的计算能力才能满足日益变化的市场发展趋势以及爆炸式的数据计算。作为智能电网中大数据处理技术的重要部分，云计算技术主要被应用在数据的计算、分析以及统计阶段，其最大的效用主要体现在两个方面，一是在数据信息的计算方面，二是在智能电网的远程监控方面。首先在计算数据方面，云计算技术所具有的无与伦比的计算能力可以帮助智能电网有效地计算内部各项数据信息，在短时间内完成庞大数据信息的计算工作，且能够保障计算的准确性与高效性。这在以往的技术面前是无法想象的，云计算技术的应用实现了数据信息处理效率与质量的新阶段跃进，这次质与量的提升是跨越性的。在数据信息远程监控方面，智能电网的管理区域将会有大幅度的增加，区域范围的增加将导致远程数据监控工作具有相当大的难度，如果没有一种高效的、实时的网络计算技术同时跟进，作为有效的技术支持，那么监控工作将难以顺利开展。而云计算技术恰好可以满足这一点，以其快速、高效、准确的数据计算能力在网络平台对各项数据指标进行实时监控，且能够同步对这些问题进行分析处理，如果在分析数据问题的过程中发现了超出标准范畴的情况，将会及时进行预警并采取相应处理措施，这样，智能电网在大数据处理中的远程监控将得以顺利实现。

    3.智能电网中大数据技术的应用现状以及未来发展难点

    3.1智能电网大数据技术的应用现状

   “在智能电网中，大数据的产生和存在主要有以下三个方面的原因。一方面是对于电网运行以及设备数据方面的内容，这方面的数据也是智能电网的主要内容，第二方面是对于电能的营销数据，第三方面是对于电力企业的管理数据。”[3]而这三者对于我国的电力企业而言，都是最为重要的部分，如果脱离了这三部分内容，电网事业将无以为继，一直以来，在这些方面，我国的电力企业都投注了巨大的人力、物力资源，并耗费了相当多的时间与资金成本，然而换来的结果不尽理想，对于智能电网而言，数据内部的层次划分将成为解决数据库的重点。

    目前，大数据的研究和应用随着全球化进程的加快以及世界领域科学技术水平的提高而逐渐进入炽热发展阶段。我国在这方面所呈现出来的态势主要体现在大数据的控制、管理问题上，然而就某些方面而言仍然存在的巨大的劣势，比如云计算平台的构建尚有较大的发展空间，数据发掘及处理技术的应用尚待提高等。目前，我国在混合计算模式的应用方面取得了一些新进展，有效地促进了数据计算的提高，给后期智能电网的运行打开了良好的发展局面。

    3.2智能电网中大数据技术未来发展的难点

    3.2.1缺少对大数据技术的认同

    尽管智能电网的运行以及大数据技术的应用已然成为了一个不可避免的新趋势，但是在我国的电力事业领域，仍存在大量的传统企业，其对大数据技术缺少必要的理解与认知。大部分“电力专业人员对大数据的基本概念，大数据在智能电网中应用价值的认识不足，甚至存在着一定程度的怀疑。”[4]这种怀疑是缺少客观性的，因为很多电力专业的人并没有将互联网技术、云计算技术与智能电网的运行发展有机地结合起来。只有充分认识到大数据技术的实际效用，其在今后的应用过程中才能被不断重视，得以有效发展。

    3.2.2技术准备与资金投入的有限

    尽管在国内外区域，大数据技术的应用和研究都取得了一些成果，但是从整体发展趋势来看，我国智能电网中大数据技术应用发展仍存在着巨大的局限性，即缺少必要的技术准备，导致大数据技术只是较为零散地被纳入智能电网运行中，而不是以一种发展战略的身份整体实施到电网系统的运行工作。因此我国在这方面仍然停留于初期的探索阶段而没有深入实质，将其化为全局性的战略内容与战略目标。这种技术准备上的不足不仅源于我国科学探究水平的有限，更是由于资金投入力度的不足，目前，大数据技术的巨大潜力仍然未被完全挖掘出来，其后市是否具有无比的价值市场尚不得而知，然而很多电力企业对于未知的经济效益不敢果断地投入高额成本，以至于大数据技术的发展缺少主动性、关键性。

    3.2.3传输存储技术的应用

    信息的高度膨胀，让信息化技术的发展成为了目前的大趋势，且在电网系统的智能化管理应用方面取得了一定程度上的效果，然而，庞大的数据资源对于智能电网的运行而言并非百利而无一害，事实上，数据信息的高速膨胀给传输和存储带来了较大压力。首先在传输方面，由于“在电力系统的运行过程中，需要对各个环节的相关数据和设备的监测数据进行详细的记录，这个过程中所产生的海量数据，使得监控系统承担着比较大的压力”[5]，为此就要减少数据信息的传输量，力求提高数据信息监管控制的效率与质量。然而数据传输量的缩减可利用的策略较少，一般而言，是采取对数据信息进行压缩处理的方式，确保数据传输质量。

    而在存储方面，数据信息量的无限增多也带来了一些无法回避的问题，在这种情况下，传统的分布式文件保存方法难以应用在实时数据的处理技术上，这就导致实时数据的处理缺少合理的、良好的解决方式。在后期的大数据技术发展中，将不利于其进一步提高处理信息的质量与效率。

     3.2.4实时处理技术

    电网系统智能化的终极体现即实现了电力系统操作管理的自动化、实时化、智能化、科技化，对于智能电网系统而言，实时化不仅是管理效率的提高，更是监控预警的有效保障，如果不能做到实时化，就会导致智能电网的实际效用大打折扣，因此大数据的实时处理技术至关重要，也将成为后期发展的一项重点，然而由于大数据技术所涉及的数据信息量过于巨大，有时甚至会严重超过其处理范畴与处理能力，继而导致效率下降、时间过长。为此，有效地控制数据信息量的增长与变化将是大数据技术发展的首要解决难题。

    3.2.5可视化技术的发展难点

    目前，在智能电网运行中，大数据技术的可视化效果尚未得以全面、有效地实现，仍处在前期探究阶段，对于智能电网而言，数据信息的有效处理显现在屏幕上，具有可视化功能将是一项长远的发展挑战。可视化技术要建立在集成技术、交互工具等技术方法设备完善的前提基础上，继而通过高分辨率的图像显现得以为用户提供便利、准确的结果，从而保障电网质量。要想促进可视化技术的发展，除了要考虑集成技术的应用性外，还要加强后期的检测、维护技术，确保数据可视化不会出现任何纰漏。

    4.大数据技术的发展趋势

    4.1充分认识大数据技术的重要性

大数据技术的发展将随着电网建设规模的不断壮大成为必然趋势，为此，促进大数据技术水平的不断提高应成为电力企业的共同目标，首先电力企业应对大数据技术的价值意义与长远作用有着明确清晰的认识，在现代化社会，智能电网运行中的数据信息量只会与日俱增，因此，大数据技术是智能电网运行顺利的重要前提，数据技术人员必须深知其所具备的关键性，完善各项管理技术，继而有效提高大数据技术的处理能力，保障数据信息的处理质量与效率。

    4.2加强数据处理的质量要求

    智能电网的运行过程中，大数据技术的应用价值主要体现在对信息数据处理的高效性、实时性上，如果大数据技术具有的极强信息处理能力用以解决、处理一些无效信息，将导致效率直线下降，为此保障数据信息的价值性、有效性将成为提高大数据技术效率的前提。电力企业应在数据处理过程中，对数据信息的管理指标进行严格的要求，提高数据挖掘的质量标准，将有助于大数据技术的效率提升，继而进一步保障数据处理的质量。

    4.3数据可视化

    在大数据技术不断发展的过程中，可以将可视化技术与之进行融合，继而实现智能电网数据可视化功能，利用数据库中的应用数据构成可视图像，继而能够对数据信息从不同维度进行观察、分析、探索。对数据资料进行宏观调控以及微观把握，这样能够进一步保障智能电网的运行可靠性。

    4.4预测用电量变化趋势

    在传统电网应用模式下，数据资料的有限难以提供有效的信息，继而对用电量的变化进行准确地预测分析。然而大数据时代背景下，大数据技术的应用发展能够为智能电网提供必要的数据信息，不仅如此，大数据技术提供的数据信息并非庞杂无章，而是经过处理的能够反映数据间关系的内容，以此能够对用电量的变化做出较为准确有效的分析预测，进一步强化工作重点。

    结论

     智能电网的发展将有效地促进电力企业的供电生产量提高，保障供电服务的质量与安全，为电力企业的效益增加与长远发展奠定坚实基础。为了实现电网系统管理的智能化、实时化、自动化，大数据技术的应用将具有不可替代的作用，电力企业应针对其各项问题进一步作出有效处理，使其在电网运行过程中发挥出更大价值。(来源：中国低压电器网）