本發(fā)明涉及一種智能電網(wǎng)數(shù)據(jù)分析方法，具體地說是一種基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的智能電網(wǎng)全景數(shù)據(jù)分析方法，屬于智能電網(wǎng)數(shù)據(jù)分析技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大、大規(guī)模可再生間歇性能源的接入，電網(wǎng)面臨著嚴(yán)峻的安全可靠性問題。傳統(tǒng)電力系統(tǒng)安全可靠性分析技術(shù)具有采集點(diǎn)少、運(yùn)算量大的特點(diǎn)，隨著覆蓋整個(gè)系統(tǒng)信息采集系統(tǒng)逐步完善，智能電網(wǎng)可以實(shí)時(shí)獲取整個(gè)系統(tǒng)的全景數(shù)據(jù)，而基于全景數(shù)據(jù)的分析評(píng)估計(jì)算量非常大，容易造成“計(jì)算災(zāi)難”，幾千階的微分方程求解，無法滿足實(shí)時(shí)性要求；另一方面，隨著大規(guī)模分布式間歇能源的接入，由于分布式能源的不確定性難以預(yù)測(cè)等，很容易對(duì)大電網(wǎng)造成沖擊，從而對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性提出了更高的要求。

智能變電站的數(shù)據(jù)采集分析都有一定的限制，不能夠同時(shí)采集全站的信息，只能分層次來進(jìn)行采集，而且采集到的GOOSE及SMV信息不能夠?qū)崟r(shí)的全景展示出來。全景數(shù)據(jù)分析方法包含全景數(shù)據(jù)記錄、全景數(shù)據(jù)回放、全景數(shù)據(jù)展現(xiàn)過程中所采用的壓縮算法、存儲(chǔ)算法、數(shù)據(jù)記錄、數(shù)據(jù)反演等技術(shù)細(xì)節(jié),并分析了該方法的應(yīng)用效果。全景數(shù)據(jù)平臺(tái)統(tǒng)一建模技術(shù)，隨著IEC61850技術(shù)的推廣及廣泛應(yīng)用，智能變電站作為智能電網(wǎng)環(huán)節(jié)中智能節(jié)點(diǎn)，需要具有統(tǒng)一的信息模型和高度智能化的處理功能。

大數(shù)據(jù)引領(lǐng)著新一波的技術(shù)革命,對(duì)大數(shù)據(jù)查詢和分析的實(shí)用性和實(shí)效性對(duì)于人們能否及時(shí)獲得決策信息非常重要,決定著大數(shù)據(jù)應(yīng)用的成敗.但產(chǎn)業(yè)界面對(duì)大數(shù)據(jù)常常顯得束手無策.一是因?yàn)閿?shù)據(jù)容量巨大,類型多樣,數(shù)據(jù)分析工具面臨性能瓶頸.另一原因在于,數(shù)據(jù)分析工具通常僅為IT人員熟練使用,缺少簡(jiǎn)單易用、讓業(yè)務(wù)人員也能輕松上手實(shí)現(xiàn)自助自主分析即時(shí)獲取商業(yè)洞察的工具.因此,大數(shù)據(jù)的全景數(shù)據(jù)方法將成為成為大數(shù)據(jù)時(shí)代的顯學(xué).對(duì)大數(shù)據(jù)進(jìn)行分析以后,為了方便用戶理解也需要有效的可視化技術(shù),這其中交互式的展示和超大圖的動(dòng)態(tài)化展示值得重點(diǎn)關(guān)注。

大數(shù)據(jù)的背景下，必須要考慮數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)性，一個(gè)單獨(dú)的數(shù)據(jù)是沒有太大意義的，故在大數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上采取全景數(shù)據(jù)分析的技術(shù)，將采集到的數(shù)據(jù)放到一個(gè)框架下，這樣才能夠及時(shí)的發(fā)現(xiàn)問題。因此，利用大數(shù)據(jù)技術(shù)的全景數(shù)據(jù)分析方法是電力大數(shù)據(jù)分析面臨的一項(xiàng)重要工作。

智能變電站仍在不斷發(fā)展中，智能裝置(IED)之間會(huì)傳輸大量數(shù)據(jù)，通過人工進(jìn)行分析以及檢測(cè)比較難于實(shí)現(xiàn)，因此，迫切需要一種基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的全景數(shù)據(jù)分析技術(shù)，這將會(huì)給智能變電站的數(shù)據(jù)采集分析工作帶來極大的便利。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的智能電網(wǎng)全景數(shù)據(jù)分析方法，其不僅可以采取海量的數(shù)據(jù)，收集整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)，而且能夠采用全景數(shù)據(jù)分析的技術(shù)將海量數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選、解析、分組、可視化展示，實(shí)時(shí)檢測(cè)智能變電站中各智能設(shè)備的狀態(tài)及信息。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題采取的技術(shù)方案是：基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的智能電網(wǎng)全景數(shù)據(jù)分析方法，它包括以下步驟：

1)數(shù)據(jù)采集：采用分布式數(shù)據(jù)采集方式采集智能電網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)的數(shù)據(jù)信息；

2)數(shù)據(jù)記錄：對(duì)采集的智能電網(wǎng)系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分類；

3)即席檢索及批量處理：采用關(guān)鍵字進(jìn)行檢索，并基于MapReduce技術(shù)對(duì)采集的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行并行批量計(jì)算；

4)全景數(shù)據(jù)分析結(jié)果展示：全景數(shù)據(jù)分析結(jié)果采用多種方式對(duì)智能電網(wǎng)內(nèi)各種數(shù)據(jù)信息進(jìn)行全景展示。

進(jìn)一步地，在批量處理過程中采用數(shù)據(jù)流式計(jì)算和實(shí)時(shí)計(jì)算相結(jié)合的方式對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行處理，通過計(jì)算模型對(duì)數(shù)據(jù)流進(jìn)行實(shí)時(shí)計(jì)算分析，實(shí)時(shí)產(chǎn)生分析結(jié)果。

進(jìn)一步地，在數(shù)據(jù)采集過程中，實(shí)時(shí)監(jiān)聽智能電網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)的數(shù)據(jù)變化信息，獲取數(shù)據(jù)變化事件，根據(jù)數(shù)據(jù)報(bào)文格式進(jìn)行分類壓縮和記錄處理，所述數(shù)據(jù)報(bào)文格式包括MMS、GOOSE和SMV報(bào)文。

進(jìn)一步地，在數(shù)據(jù)記錄過程中，將記錄文件進(jìn)行分類，分為單數(shù)據(jù)信息索引文件和整數(shù)據(jù)文件兩類，所述單數(shù)據(jù)信息索引文件記錄單標(biāo)示、單名稱和單類型信息，所述整數(shù)據(jù)文件記錄智能變電站內(nèi)所有變化數(shù)據(jù)的單數(shù)據(jù)信息。

進(jìn)一步地，在數(shù)據(jù)記錄過程中，定點(diǎn)定時(shí)生成數(shù)據(jù)信息索引文件，用以確保數(shù)據(jù)的一致性及安全性。

進(jìn)一步地，在即席檢索及批量處理過程中，采用單標(biāo)識(shí)或者時(shí)間作為關(guān)鍵字進(jìn)行檢索。

進(jìn)一步地，在批量處理過程中，首先指定一個(gè)Map函數(shù)，用來把一組鍵值對(duì)映射成一組新的鍵值對(duì)，指定并發(fā)的Reduce函數(shù)來對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行批量處理。

進(jìn)一步地，在全景數(shù)據(jù)分析結(jié)果展示過程中，將不同的數(shù)據(jù)信息解析，同一間隔的SMV、GOOSE、MMS信息進(jìn)行統(tǒng)一分析，將其間的關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)、信息進(jìn)行智能分析，并通過高可視化界面采用曲線、表格和圖形三種方式將全景數(shù)據(jù)分析結(jié)果進(jìn)行全景展示。

本發(fā)明的有益效果是：

大數(shù)據(jù)技術(shù)的全景數(shù)據(jù)分析方法主要應(yīng)用于智能電網(wǎng)。智能電網(wǎng)組網(wǎng)數(shù)據(jù)的采集以及分析，然后通過大數(shù)據(jù)采集技術(shù)收集網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)中的GOOSE以及SMV信息，再采用全景數(shù)據(jù)分析方法將采集到的GOOSE以及SMV信息展示出來。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下特點(diǎn)：

1)采集全站的海量數(shù)據(jù)，能夠?qū)崟r(shí)檢測(cè)智能變電站內(nèi)各IED的狀態(tài)。

2)全景數(shù)據(jù)的可視化展示將各個(gè)信息清晰的展示。

3)監(jiān)測(cè)智能變電站內(nèi)的各智能保護(hù)的虛回路，能夠?yàn)槿粘５倪\(yùn)行監(jiān)護(hù)帶來便利，同時(shí)能夠?yàn)槭鹿史治鎏峁┮罁?jù)。

4)大數(shù)據(jù)的全景分析角度探討智能電網(wǎng)信息分析、監(jiān)控、調(diào)度技術(shù)，可促進(jìn)大數(shù)據(jù)的全景數(shù)據(jù)分析技術(shù)在電力系統(tǒng)中廣泛并深層次的應(yīng)用。

5)針對(duì)智能電網(wǎng)對(duì)數(shù)據(jù)時(shí)效性、準(zhǔn)確性、全景性的嚴(yán)格要求，基于大數(shù)據(jù)的全景數(shù)據(jù)分析技術(shù)能夠提供整個(gè)電力系統(tǒng)的全景視圖和實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)控。同時(shí)實(shí)現(xiàn)了智能變電站的廠站端的接線圖、電網(wǎng)模型和采集信息與調(diào)度主站的信息實(shí)時(shí)共享。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的方法流程圖；

圖2為本發(fā)明的數(shù)據(jù)采集示意圖。

具體實(shí)施方式

為能清楚說明本方案的技術(shù)特點(diǎn)，下面通過具體實(shí)施方式，并結(jié)合其附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)闡述。下文的公開提供了許多不同的實(shí)施例或例子用來實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的不同結(jié)構(gòu)。為了簡(jiǎn)化本發(fā)明的公開，下文中對(duì)特定例子的部件和設(shè)置進(jìn)行描述。此外，本發(fā)明可以在不同例子中重復(fù)參考數(shù)字和/或字母。這種重復(fù)是為了簡(jiǎn)化和清楚的目的，其本身不指示所討論各種實(shí)施例和/或設(shè)置之間的關(guān)系。應(yīng)當(dāng)注意，在附圖中所圖示的部件不一定按比例繪制。本發(fā)明省略了對(duì)公知組件和處理技術(shù)及工藝的描述以避免不必要地限制本發(fā)明。

如圖1所示，本發(fā)明的一種基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的智能電網(wǎng)全景數(shù)據(jù)分析方法，它包括以下步驟：

1)數(shù)據(jù)采集：采用分布式數(shù)據(jù)采集方式采集智能電網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)的數(shù)據(jù)信息；

2)數(shù)據(jù)記錄：對(duì)采集的智能電網(wǎng)系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分類；

3)即席檢索及批量處理：采用關(guān)鍵字進(jìn)行檢索，并基于MapReduce技術(shù)對(duì)采集的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行并行批量計(jì)算；

4)全景數(shù)據(jù)分析結(jié)果展示：全景數(shù)據(jù)分析結(jié)果采用多種方式對(duì)智能電網(wǎng)內(nèi)各種數(shù)據(jù)信息進(jìn)行全景展示。

進(jìn)一步地，在批量處理過程中采用數(shù)據(jù)流式計(jì)算和實(shí)時(shí)計(jì)算相結(jié)合的方式對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行處理，通過計(jì)算模型對(duì)數(shù)據(jù)流進(jìn)行實(shí)時(shí)計(jì)算分析，實(shí)時(shí)產(chǎn)生分析結(jié)果。數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)計(jì)算注重對(duì)于數(shù)據(jù)的快速高效處理、計(jì)算和分析，其特點(diǎn)是計(jì)算過程數(shù)據(jù)不落地，所有數(shù)據(jù)在內(nèi)存完成。

進(jìn)一步地，在數(shù)據(jù)采集過程中，實(shí)時(shí)監(jiān)聽智能電網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)的數(shù)據(jù)變化信息，獲取數(shù)據(jù)變化事件，根據(jù)數(shù)據(jù)報(bào)文格式進(jìn)行分類壓縮和記錄處理，所述數(shù)據(jù)報(bào)文格式包括MMS、GOOSE和SMV報(bào)文。

如圖2所示，在數(shù)據(jù)采集過程中，采用分布式數(shù)據(jù)采集方式采集智能電網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)的數(shù)據(jù)信息，如從監(jiān)控、調(diào)度系統(tǒng)中采集MMS報(bào)文，從智能終端中采集GOOSE報(bào)文，從合并單元中采集SMV報(bào)文，并將采集的數(shù)據(jù)信息存儲(chǔ)在智能變電站大數(shù)據(jù)庫中；智能變電站大數(shù)據(jù)庫記錄了智能變電站內(nèi)的所有IED的信息，如合并單元SMV報(bào)文、智能終端的開關(guān)位置GOOSE報(bào)文、保護(hù)裝置的跳閘信息等,但是，在長(zhǎng)期的運(yùn)行中產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)已經(jīng)不是我們熟知的KB、MB為單位能夠衡量的，而是以GB、Tb等為計(jì)量單位。通過人工去分析大數(shù)據(jù)文件的方法已經(jīng)不適用智能變電站的需求，此時(shí)本發(fā)明所述的基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的智能電網(wǎng)全景數(shù)據(jù)分析方法應(yīng)用而生。

進(jìn)一步地，在數(shù)據(jù)記錄過程中，將記錄文件進(jìn)行分類，分為單數(shù)據(jù)信息索引文件和整數(shù)據(jù)文件兩類，所述單數(shù)據(jù)信息索引文件記錄單標(biāo)示、單名稱和單類型信息，所述整數(shù)據(jù)文件記錄智能變電站內(nèi)所有變化數(shù)據(jù)的單數(shù)據(jù)信息。為了確保數(shù)據(jù)的一致性及安全性，在數(shù)據(jù)記錄過程中定點(diǎn)定時(shí)生成數(shù)據(jù)信息索引文件。

進(jìn)一步地，在即席檢索及批量處理過程中，采用單標(biāo)識(shí)或者時(shí)間作為關(guān)鍵字進(jìn)行檢索。即席查詢技術(shù)是用戶根據(jù)自身的需求選擇不同的查詢條件，系統(tǒng)能夠根據(jù)用戶的查詢條件生成相應(yīng)的統(tǒng)計(jì)表，即席查詢和普通的查詢技術(shù)的最大不同就是普通查詢技術(shù)就是單一查詢，不能夠應(yīng)對(duì)不對(duì)的查詢條件，但計(jì)息查詢是可以按照用戶自定義的查詢條件進(jìn)行搜索、查詢。

進(jìn)一步地，在批量處理過程中，首先指定一個(gè)Map函數(shù)，用來把一組鍵值對(duì)映射成一組新的鍵值對(duì)，指定并發(fā)的Reduce函數(shù)來對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行批量處理。批量處理的方法基于MapReduce技術(shù),MapReduce是一種編程模式，用于大規(guī)模數(shù)據(jù)集的并行批量計(jì)算。概念Map和Reduce當(dāng)前的主流實(shí)現(xiàn)是指定一個(gè)Map函數(shù)，用來把一組鍵值對(duì)映射成一組新的鍵值對(duì)，指定并發(fā)的Reduce函數(shù)，用來保證所有映射的鍵值對(duì)中的每一個(gè)共享相同的鍵值組。

進(jìn)一步地，在全景數(shù)據(jù)分析結(jié)果展示過程中，將不同的數(shù)據(jù)信息解析，同一間隔的SMV、GOOSE、MMS信息進(jìn)行統(tǒng)一分析，將其間的關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)、信息進(jìn)行智能分析，并通過高可視化界面采用曲線、表格和圖形三種方式將全景數(shù)據(jù)分析結(jié)果進(jìn)行全景展示。

本發(fā)明主要應(yīng)用于智能電網(wǎng)。智能電網(wǎng)組網(wǎng)數(shù)據(jù)的采集以及分析，然后通過大數(shù)據(jù)采集技術(shù)收集網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)中的GOOSE以及SMV信息，再采用全景數(shù)據(jù)分析方法將采集到的GOOSE以及SMV信息展示出來。

本發(fā)明充分利用了大數(shù)據(jù)技術(shù)，大數(shù)據(jù)技術(shù)的核心價(jià)值是數(shù)據(jù)分析，數(shù)據(jù)分析是進(jìn)行決策和做出工作決定之前的重要環(huán)節(jié)。大數(shù)據(jù)的特點(diǎn)是數(shù)據(jù)量龐大、數(shù)據(jù)類型繁多、處理速度極快、價(jià)值極高。數(shù)據(jù)獲取的原則主要是及時(shí)原則、準(zhǔn)確原則、全面原則、適用原則。

大數(shù)據(jù)分析過程主要由以下幾個(gè)基本方面組成:(1)預(yù)測(cè)性分析能力,數(shù)據(jù)挖掘可以讓分析員更好的理解數(shù)據(jù)，而預(yù)測(cè)性分析可以讓分析員根據(jù)可視化分析和數(shù)據(jù)挖掘的結(jié)果做出一些預(yù)測(cè)性的判斷。(2)數(shù)據(jù)質(zhì)量和數(shù)據(jù)管理,數(shù)據(jù)質(zhì)量和數(shù)據(jù)管理是一些管理方面的最佳實(shí)踐。通過標(biāo)準(zhǔn)化的流程和工具對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理可以保證一個(gè)預(yù)先定義好的高質(zhì)量的分析結(jié)果。(3)可視化分析,不管是對(duì)數(shù)據(jù)分析專家還是普通用戶，數(shù)據(jù)可視化是數(shù)據(jù)分析工具最基本的要求。

本發(fā)明的全景數(shù)據(jù)分析方法采用分布式數(shù)據(jù)采集框架、實(shí)時(shí)壓縮算法和基于文件的快速檢索技術(shù),利用C++語言、STL類庫等編程工具和類庫,實(shí)現(xiàn)了對(duì)智能電網(wǎng)系統(tǒng)中全部實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的連續(xù)采集、記錄、回放、反演、展現(xiàn)和分析。

以上所述只是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也被視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。