智能电网下变电运行的数据需求及数据结构分析

智能电网下变电运行的数据需求及数据结构分析

郭莹

国网山西省电力公司太原供电公司 山西省 太原市 030012

摘要：智能电网是在信息技术广泛应用和普及的基础上发展起来，从本质上看，是人类应对能源危机的重要举措之一。技术的变革推动了新材料、新技术的发展革新。而信息技术的发展，信息获取方式的变革，是推动智能电网发展的关键。随着现代科技的快速发展，人们获取信息的方式和手段也更加多样化，信息化推动了智能电网的发展。

关键词：智能电网；变电运行；数据需求；数据结构；数据分析

引言

从最初的五防系统开始，变电站的运行已经进入大数据时代。智能电网的CBA模式，即云计算（CloudComputing）、大数据（BigData）、人工智能（ArtificialIntelligence），均需对变电站数据进行更高效率的管理。本文重点讨论智能电网下变电站运行的数据采集需求和数据结构分析方法。

1智能电网概念

智能电网概念早在20年前就已提出，当时，将其称作为复杂交互式网络。至今为止，关于智能电网的概念还没有明确的标准，在国际上普遍认为智能电网是：一个全自动的供电网络，所有用户、节点都可以被实时监控，保证电流信息传达的及时性；借助分布式智能及宽带通信等手段，确保市场交易活动的顺利进行，保证电网各用户间信息的无缝连接、互动。要构建资源节约型和谐社会，智能电网建设是必然选择。同传统电网比较，不管是网络拓扑、供电还是通信、故障诊断等方面都具有显著优势。

2信息技术在智能电网中的作用和价值

在智能电网发展建设过程中，应用信息技术具有如下作用和价值。

2.1提高物理电网控制能力

在传统的电网系统中该种控制能力已得到了验证，在智能电网的发展建设过程中只需要借助现代化技术，扩展应用范畴即可。例如，电网运行过程中，可以利用电力电子技术，借助二次控制元件使电流走向被改变，对分布式能源间隙导入加以控制，以提高物理电网控制能力。

2.2提高输电组织自身的管理水平

在ERP（企业资源计划）的逐步深入的条件下，电网企业各项业务的协作成为了提高管理效率，实现各项业务的协同发展的重要方向。与此同时，在智能电网发展背景下新能源、用电模式的广泛应用，需要在输配电及用电企业间构建信息化传输的新平台，冲破了传统企业协同的已有边界限制，从而提高提高输电组织自身的管理水平。

2.3推动发展模式的更新转变

信息技术的发展推动了各领域的发展，在智能电网中的应用带来了新的经济和社会价值。信息技术的发展除了给人们的生活带来便利的同时，还创造了新的机遇和挑战，许多的新模式正处在不断地发展过程中。例如，Googl（谷歌）所开发的智能电表，将互联网信息交互和控制技术融合起来，开创了新的发展模式。这也是行业领域许多专家、学者将智能电网定义成新能源与信息技术革新产物的原因。如何将电力网和现代信息网络融合起来，成为了行业界人员需要重点考虑、探讨的话题。利用信息技术将人与电网联系起来，随时随地掌握电网信息，强化人们节约能源的意识，从而更加积极主动地节约资源，是现在很多智能电网城市普遍应用的技术路线和手段。

3变电运行的原始数据来源

变电运行数据中，以各级母线及相关设备中安装的互感器获得的电流和电压数据为核心数据，其中包括三相母线各自的互感器数据，中性线、接地线的互感器数据等。另外，还需采集部分设备的温度（一般以红外探头实现）、振动（一般以激光陀螺仪实现）、声音、油量等数据。虽然变电运行的数据来源较为复杂，但从数据来源的原始数据结构分析，主要原始数据只有三种：

3.1双精度浮点离散数据

来自电压互感器和电流互感器、油量计、流量计、计数器等的数据，均属于双精度浮点离散数据。离散型数据更容易进行信度分析、效度分析、回归分析、状态空间分析等数据治理和初步分析。

3.2流媒体数据

来自红外摄像探头、音频探头等设备的数据属于流媒体数据，其中红外探头数据属于三维流媒体数据（含一维时间轴），声音探头数据属于一维流媒体数据。这些流媒体数据较难进行离散数据分析（信度分析、效度分析、回归分析、状态空间分析等），但可以直接在神经网络或模糊判断等计算模块中进行深入挖掘。

3.3矢量数据

来自激光陀螺仪、加速度计等仪器的数据多属于矢量数据，这些数据的特征是相对离散、带有矢量信息，将这些数据求导，可以得到连续的路径信息。经过热力图分析、矢量叠加分析等，可以得到系统的振动特性和移动特性数据。同时可以将这些数据进行离散化，得到类似双精度浮点离散数据的相关数据，也可以将这些数据进行位图化，得到流媒体数据。

4智能化规划与管理

智能电网在实施期间最大的特征是能实现智能化、优化调度，从根本上保证电力系统管理的有效性。和传统电网相比较，智能电网的典型特征是能采用新型、节能型、可再生资源实现间歇性发电，降低资源耗损量，符合环保的发展理念。在统一模式下的信息系统内，智能电网能对电力子系统有效控制管理，可以通过如下流程去达成：自动检查→智能化寻觅→智能化求解→智能化实施。针对被控制管理的子系统来说，其功能就是以各级调度控制中心的管理权限为支撑，保证智能电网能更全面地分析电力系统规划的可靠性、合理性、经济性，且还能实现对电力系统内全部状态的智能化监控。

5变电运行的数据结构分析

当前变电站的核心数据库一般采用分布式管理，即独立系统的数据存储在相关数据系统的管理系统中。一般变电站的独立系统的管理系统数据库采用微软的SQLServer数据库或者谷歌的MySQL数据库，少部分数据量较大的系统采用dBASE数据库或者Haddop数据库。核心数据库分为4层：第一层为数据硬件层：数据硬件层指互感器线圈、红外探头、音频探头、陀螺仪等数据采集使用的硬件设施，及相关硬件用于数据存储和分布式数据处理的CPU、RAM、SSD等硬件资源。第二层为独立数据层：独立数据层指存储在分布式系统及分布式系统的服务器中的相关数据集合。这些数据一般只服务于独立系统，并不能形成跨系统的数据交互。第三层为整合数据层：通过对变电站中所有独立数据系统进行实时查询并在中央大数据仓库中进行备份，形成整合数据。同时对这些数据进行初步治理，如各种回归及在回归基础上构建的多维度状态空间模型，将这些空间模型也在整合数据层中进行存储。第四层为服务数据层：整合数据因为体量庞大，查询和更新时间都较长，所以无法进行直接利用，必须构建服务数据层。服务数据层一般使用源数据库结构实现。

结语

随着现代科技的发展，智能电网理念的出现，行业专家都预言新的工业革命即将到来。在全球经济衰退的大趋势下，美国提出了通过建设智能电网来附属经济的计划等。不管出发点是什么，智能电网的持续健康发展必将会服务于低碳经济，这是能源利用的必然。而信息技术的发展可以提高能源利用率，其于智能电网的融合，必然会创造性的价值和机遇。总之，在未来发展过程中，信息技术在智能电网中的应用，能够提高电网运行质量和企业电网服务管理效率。电力系统智能化、信息化是电网技术发展的必然。随着电力流、技术流等的融合，在电网企业中信息技术的发展是融合各项技术的综合体系。

参考文献

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