崔凱翔

（廣州供電局有限公司 荔灣供電局，廣東 廣州 510175）

互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用

崔凱翔

（廣州供電局有限公司 荔灣供電局，廣東 廣州 510175）

互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，大數(shù)據(jù)技術(shù)的深入發(fā)展和使用，使得智能電網(wǎng)的發(fā)展進(jìn)入新紀(jì)元?；ヂ?lián)網(wǎng)技術(shù)和大數(shù)據(jù)技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用是推動(dòng)智能電網(wǎng)發(fā)展的重要技術(shù)，也是有效緩解目前智能電網(wǎng)發(fā)展瓶頸的重要措施。文章主要介紹了智能電網(wǎng)的概念、大數(shù)據(jù)及互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用，探討了其對(duì)智能電網(wǎng)發(fā)展的作用。

互聯(lián)網(wǎng)；大數(shù)據(jù)；智能電網(wǎng)

我國經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，自動(dòng)化技術(shù)和通信技術(shù)迅猛發(fā)展，催生了智能電網(wǎng)。由于用電量增加提高了對(duì)電網(wǎng)的供電需求?？稍偕G色能源發(fā)電對(duì)于緩解經(jīng)濟(jì)發(fā)展下環(huán)境污染、溫室效應(yīng)等有重大作用，符合經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展要求，但并不能實(shí)現(xiàn)持續(xù)性、可控性發(fā)電，對(duì)于電網(wǎng)功能的平衡和運(yùn)行控制帶來一定的困難。隨著互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)技術(shù)的深入發(fā)展，電網(wǎng)也不斷發(fā)生著變革。智能電網(wǎng)也具備了可大量接入分布電源接入的能力，恰好能夠滿足用電用戶對(duì)于用電的需求。

1 智能電網(wǎng)概述

智能電網(wǎng)是結(jié)合現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)、傳統(tǒng)與前沿配電工程技術(shù)、測(cè)控技術(shù)以及高級(jí)傳感技術(shù)等技術(shù)發(fā)展而來的電力系統(tǒng)［1］，其發(fā)展?jié)M足了現(xiàn)代社會(huì)對(duì)電力的需求，在降低成本的同時(shí)還可信息化管理，確保電網(wǎng)安全可靠，其主要特征包括自愈、激勵(lì)、抵御攻擊、高電能質(zhì)量、容許不同發(fā)電形式接入、啟動(dòng)電力市場(chǎng)及資產(chǎn)優(yōu)化高效運(yùn)行。堅(jiān)持智能電網(wǎng)建設(shè)，推動(dòng)智能小區(qū)、智能城市的發(fā)展，可提升人們的生活品質(zhì)；推動(dòng)智能電網(wǎng)發(fā)展，使電網(wǎng)功能逐步擴(kuò)展到促進(jìn)能源資源優(yōu)化配置、保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行、提供多元開放的電力服務(wù)、推動(dòng)戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展等多個(gè)方面。

智能電網(wǎng)的主要目標(biāo)是電網(wǎng)運(yùn)行可靠、安全、經(jīng)濟(jì)、高效?？煽啃灾饕w現(xiàn)在無論用戶何時(shí)何地何種環(huán)境下都能擁有可靠的電力供應(yīng)，不會(huì)影響正常生活。對(duì)于電網(wǎng)可能出現(xiàn)的故障問題，能及時(shí)反饋和警告，盡量減少斷電的可能，在用戶受到斷電影響之前，進(jìn)行及時(shí)修復(fù)和校正。安全性主要體現(xiàn)在智能電網(wǎng)在惡劣的物理和網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下不會(huì)因受到攻擊而出現(xiàn)大面積停電，即使斷電也不用付出太大代價(jià)進(jìn)行供電恢復(fù)，可減少因自然災(zāi)害造成的損毀。經(jīng)濟(jì)性主要體現(xiàn)在運(yùn)行時(shí)符合供求平衡規(guī)律，用戶不用承擔(dān)高額電費(fèi)，也不用因電力不足而忍受長時(shí)間斷電。高效性主要體現(xiàn)在建設(shè)時(shí)期不必投入大量資金，減少運(yùn)輸和分配過程中的損耗，維修不必進(jìn)行大量人物力投入。智能電網(wǎng)應(yīng)當(dāng)符合生態(tài)可持續(xù)性經(jīng)濟(jì)發(fā)展，在發(fā)電、輸電、配電、用電和調(diào)度等環(huán)節(jié)都應(yīng)當(dāng)減少對(duì)環(huán)境的破壞和對(duì)資源的浪費(fèi)［2］。

2 互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用

互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，尤其是以IPv6為核心的下一代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，將會(huì)提供新的互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)，安全性和可靠性得到進(jìn)一步提高。隨著信息化應(yīng)用的發(fā)展，生活日漸電子化，人們對(duì)互聯(lián)網(wǎng)的需求也日漸增大。智能電網(wǎng)作為電網(wǎng)發(fā)展的新方向，能夠提升電力系統(tǒng)各領(lǐng)域的質(zhì)量。依托下一代互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，對(duì)提高整個(gè)智能電網(wǎng)的均衡發(fā)展和可持續(xù)發(fā)展有著重要影響。

智能電網(wǎng)的設(shè)備提升和業(yè)務(wù)處理能力都對(duì)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展提出了新要求?；贗Pv6的下一代互聯(lián)網(wǎng)具有更大的地址空間，所需的路由表更小，對(duì)組播和對(duì)流的支持進(jìn)一步增強(qiáng)，同時(shí)在動(dòng)態(tài)主機(jī)配置協(xié)議（Dynamic Host Configuration Protocol，DHCP）基礎(chǔ)上加入了對(duì)自動(dòng)配置的支持，使網(wǎng)絡(luò)管理更便捷。相較于IPv4，IPv6具備更高的安全性能，數(shù)據(jù)加密和校驗(yàn)極大程度提高了網(wǎng)絡(luò)的安全性［3］，也可根據(jù)IPv6允許協(xié)議進(jìn)行相關(guān)擴(kuò)充。

智能電網(wǎng)公共平臺(tái)建設(shè)主要靠信息化支撐，其實(shí)施基礎(chǔ)同樣也是信息化，各環(huán)節(jié)也需要信息化支持。當(dāng)基于IPv6的下一代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于智能電網(wǎng)后將極大程度提升骨干傳輸網(wǎng)的承載能力，進(jìn)一步優(yōu)化各類業(yè)務(wù)網(wǎng)的服務(wù)能力，提高10 kV通信介入網(wǎng)的支撐能力，對(duì)于支撐網(wǎng)的安全和一體化管控能力都有一定的提升效果。通過互聯(lián)網(wǎng)來發(fā)展智能電網(wǎng)能為日益增多的業(yè)務(wù)需求提供一個(gè)安全可靠的平臺(tái)，保障電力公司總部與分部的有效運(yùn)行。用戶通過互聯(lián)網(wǎng)也能更好與電力公司進(jìn)行溝通，更好地解決在日常生活中遇到的電力方面的困難。此外，用戶的開戶和繳費(fèi)等都能夠逐步通過互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行，方便用戶。

3 大數(shù)據(jù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用

大數(shù)據(jù)主要具備大規(guī)模、高速度和多樣性的特點(diǎn)，將大數(shù)據(jù)引入智能電網(wǎng)可實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)數(shù)據(jù)大規(guī)模、高速性和多樣性。其中由于智能電網(wǎng)不斷發(fā)展，用戶用電量增加，發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)和符合節(jié)點(diǎn)數(shù)量都在不斷增加，電網(wǎng)數(shù)據(jù)不斷增多，其存儲(chǔ)數(shù)據(jù)已經(jīng)達(dá)到了PB量級(jí)［4］。對(duì)于電網(wǎng)而言，電力電量的平衡是確保電網(wǎng)數(shù)據(jù)高效性的重要因素。但是負(fù)荷波動(dòng)具有隨機(jī)性造成電力故障不可預(yù)測(cè)，這就要求發(fā)電側(cè)出力需進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤。此外為保障用電的正常運(yùn)行，必須及時(shí)進(jìn)行故障修復(fù)，這就要求電網(wǎng)數(shù)據(jù)具備高速性。電網(wǎng)數(shù)據(jù)的多樣性主要是來源多樣、存儲(chǔ)類型多樣和采集周期多樣。電網(wǎng)數(shù)據(jù)來源主要有網(wǎng)內(nèi)數(shù)據(jù)和網(wǎng)外數(shù)據(jù)兩大類，其中電網(wǎng)內(nèi)部數(shù)據(jù)包括用電信息采集系統(tǒng)、營銷系統(tǒng)、廣域測(cè)量系統(tǒng)、配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)、能量管理系統(tǒng)、設(shè)備檢測(cè)系統(tǒng)和客戶服務(wù)系統(tǒng)。電網(wǎng)外部系統(tǒng)則主要包括氣象信息系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)、公共服務(wù)部門和互聯(lián)網(wǎng)。

電力大數(shù)據(jù)的處理主要依靠現(xiàn)代計(jì)算機(jī)處理，提高處理速度和效率。分布式并行計(jì)算、內(nèi)存計(jì)算技術(shù)、流處理技術(shù)等都是電力大數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)的主要技術(shù)。分布式并行計(jì)算主要是利用并行方式進(jìn)行計(jì)算，將計(jì)算機(jī)的單一高性能分解，將并行計(jì)算得出的結(jié)果匯聚成最終結(jié)果，顯著提高計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)計(jì)算效率。內(nèi)存計(jì)算技術(shù)是利用內(nèi)存和CPU的高速通信特點(diǎn)來處理存放在內(nèi)存中的全部數(shù)據(jù)，可有效防止硬盤IO速度限制數(shù)據(jù)傳輸情況的發(fā)生，有效提升計(jì)算速度。流處理技術(shù)是將數(shù)據(jù)視為流，隨時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理和返回結(jié)束，在最短時(shí)間內(nèi)可處理數(shù)據(jù)前段數(shù)據(jù)，從而更快出分析結(jié)果［5］。

以分布式發(fā)電為例，隨著分布式發(fā)電的不斷接入，尤其是新能源滲透率的不斷增加，電網(wǎng)原有的運(yùn)行管理方式被打破，這種情況下一方面要考慮負(fù)荷側(cè)出現(xiàn)的波動(dòng)，另一方面要考慮新能源出力間歇性。由于新能源大部分分布在電網(wǎng)末端，距離符合中心距離較遠(yuǎn)，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)脆弱，因此電網(wǎng)接納能力較弱；另外對(duì)新能源的預(yù)測(cè)誤差較大，風(fēng)電出力預(yù)測(cè)值實(shí)時(shí)誤差與日前預(yù)測(cè)誤差達(dá)分別達(dá)到5%，20%，這對(duì)電網(wǎng)調(diào)度帶來困難。而利用大數(shù)據(jù)技術(shù)能夠提高對(duì)新能源出力預(yù)測(cè)的精確度，例如丹麥維斯塔斯風(fēng)力技術(shù)集團(tuán)采用IBM大數(shù)據(jù)解決方案預(yù)測(cè)風(fēng)電出力，預(yù)測(cè)過程中加入氣象報(bào)告、衛(wèi)星圖像、潮汐相位、地理位置等結(jié)構(gòu)與非結(jié)構(gòu)化海量數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了風(fēng)力渦輪機(jī)布局的優(yōu)化，進(jìn)而有效地提升了風(fēng)電發(fā)電與預(yù)測(cè)準(zhǔn)確度與效率，經(jīng)濟(jì)效益可觀。

4 互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)技術(shù)融合在智能電網(wǎng)中的直接優(yōu)勢(shì)

4.1 對(duì)基建決策起到支持作用

通過互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用，發(fā)電企業(yè)可獲得準(zhǔn)確有效的數(shù)據(jù)決定發(fā)電站的選址、輸電線路的設(shè)計(jì)等，例如丹麥風(fēng)電公司實(shí)施了VESTAS計(jì)劃，通過互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)技術(shù)將全球天氣數(shù)據(jù)與企業(yè)本身的數(shù)據(jù)、天氣系統(tǒng)相融合，并以積累的天氣系統(tǒng)和數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，利用數(shù)據(jù)建模，計(jì)算出對(duì)電力影響的風(fēng)力、風(fēng)速和氣流等要素，進(jìn)而優(yōu)化選擇廠址，并利用數(shù)據(jù)信息更好地服務(wù)于項(xiàng)目建設(shè)與電力發(fā)展。

4.2 對(duì)客戶分析實(shí)現(xiàn)升級(jí)

電力營銷企業(yè)分析電力用戶可利用互聯(lián)網(wǎng)與大數(shù)據(jù)技術(shù)進(jìn)行，通過對(duì)電力用戶特征進(jìn)行分析，細(xì)分用戶并有針對(duì)性的改善服務(wù)。通過內(nèi)部與外部數(shù)據(jù)的聯(lián)合應(yīng)用，對(duì)電力用戶做出更為細(xì)致的分析，通過假設(shè)、論證獲得正確關(guān)聯(lián)結(jié)論，進(jìn)而實(shí)施更加有效和更具針對(duì)性的營銷，實(shí)現(xiàn)企業(yè)競(jìng)爭力的提升。

4.3 實(shí)現(xiàn)了智能控制水平的提升

電力基礎(chǔ)故障的分析、處理與預(yù)防中采用互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)技術(shù)可快速地查找到故障源與發(fā)生故障的原因，進(jìn)而減少對(duì)電力用戶的影響，減少維修成本。同時(shí)通過互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)技術(shù)還能夠及時(shí)監(jiān)測(cè)故障，并對(duì)小故障作出及時(shí)處理，防止演變?yōu)榇蠊收?。這些都能夠通過可視化展現(xiàn)技術(shù)、大數(shù)據(jù)分析技術(shù)、視頻監(jiān)控、在線檢測(cè)、應(yīng)急指揮等實(shí)現(xiàn)。

4.4 實(shí)現(xiàn)協(xié)同管理

電力行業(yè)所涉及的范圍廣泛，相互之間有著密切的聯(lián)系，也只有這樣才有利于整個(gè)行業(yè)的發(fā)展。電力行業(yè)生產(chǎn)、運(yùn)營、銷售、管理數(shù)據(jù)的整合能夠?qū)崿F(xiàn)其資源配置的優(yōu)化；同時(shí)互聯(lián)網(wǎng)與大數(shù)據(jù)的應(yīng)用也能夠使行業(yè)內(nèi)部人力、設(shè)備、資金與設(shè)備等更加流暢。

5 結(jié)語

智能電網(wǎng)的智能性和自動(dòng)化也逐漸在電力系統(tǒng)中發(fā)揮極大作用，互聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用能夠進(jìn)一步推動(dòng)智能電網(wǎng)的發(fā)展。

［1］張巍，閻立.下一代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用［J］.電力系統(tǒng)通信，2012（12）：95-100.

［2］彭小圣，鄧迪元，程時(shí)杰，等.面向智能電網(wǎng)應(yīng)用的電力大數(shù)據(jù)關(guān)鍵技術(shù)［J］.中國電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2015（3）：503-511.

［3］張誠.大數(shù)據(jù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用展望［J］.科技視界，2015（31）：266.

［4］曹軍威，萬宇鑫，涂國煜，等.智能電網(wǎng)信息系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)研究［J］.計(jì)算機(jī)學(xué)報(bào)，2013（1）：143-167.

［5］陳淘，劉利兵.大數(shù)據(jù)技術(shù)在智能電網(wǎng)中應(yīng)用［J］.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，2016（4）：54-55，57.

Application of Internet and big data technology in smart grid

Cui Kaixiang

（Liwan Power Supply Bureau of Guangzhou Power Supply Bureau Co.，Ltd.，Guangzhou 510175，China）

The development of Internet technology and further development and application of big data technology make the development of smart grid into a new era.Application of Internet technology and big data technology in smart grid is not only an important technology to promote whose development，but also an important measure to effectively ease the current bottleneck of the development of smart grid.This paper mainly introduces the concept of smart grid，application of big data and Internet technology in the smart grid，and explores the role of Internet technology and big data technology have played in the development of smart grid.

Internet；big data；smart grid

崔凱翔（1983—），男，廣東化州，本科，工程師。