楊 斌1,,楊濟(jì)海2
(1.國(guó)家電網(wǎng)公司,,北京100031,;2.國(guó)網(wǎng)江西省電力公司信息通信分公司,江西 南昌330077)
摘 要: 電力通信網(wǎng)是電力系統(tǒng)的專(zhuān)用支撐網(wǎng),,電力通信網(wǎng)本身的智能化,、自動(dòng)化和管理水平?jīng)Q定了其對(duì)電網(wǎng)業(yè)務(wù)的支撐能力,是智能電網(wǎng),、能源互聯(lián)網(wǎng)能否真正實(shí)現(xiàn)并產(chǎn)生社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益的關(guān)鍵。通過(guò)對(duì)電網(wǎng)通信的現(xiàn)狀進(jìn)行分析,,論證了開(kāi)展大數(shù)據(jù)研究的可行性和必要性,,提出了資源實(shí)體、支撐能力,、管理提升,、系統(tǒng)提升、數(shù)據(jù)可視化五個(gè)應(yīng)用方向,。舉例說(shuō)明了如何針對(duì)電網(wǎng)通信的需求進(jìn)行“按需選法”將大數(shù)據(jù)成果與實(shí)踐相結(jié)合,,分析了電網(wǎng)通信在應(yīng)用大數(shù)據(jù)后,如何實(shí)現(xiàn)通信網(wǎng)的支撐能力提升和電網(wǎng)業(yè)務(wù)可靠性提升,,如何通過(guò)數(shù)據(jù)價(jià)值為電網(wǎng)企業(yè)創(chuàng)造效益,。
關(guān)鍵詞: 大數(shù)據(jù);電力,;通信
0 引言
在“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代,,以大數(shù)據(jù)為代表的新一代信息通信技術(shù)已經(jīng)深度融合于各個(gè)專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域中。智能電網(wǎng),、能源互聯(lián)網(wǎng)的核心特征就是網(wǎng)架堅(jiān)強(qiáng),、廣泛互聯(lián)、高度智能和開(kāi)放互動(dòng),,電網(wǎng)技術(shù)和信息通信技術(shù)的全面融合,,是推動(dòng)電網(wǎng)向能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的根本動(dòng)力。電力系統(tǒng)的專(zhuān)用支撐網(wǎng)——電力通信網(wǎng)本身的智能化,、自動(dòng)化和管理水平?jīng)Q定了其對(duì)電網(wǎng)業(yè)務(wù)的支撐能力,,是智能電網(wǎng)、能源互聯(lián)網(wǎng)能否真正實(shí)現(xiàn)并產(chǎn)生社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益的關(guān)鍵。目前國(guó)內(nèi)外針對(duì)能源互聯(lián)網(wǎng)和電力系統(tǒng)的大數(shù)據(jù)研究已經(jīng)全面開(kāi)展起來(lái),,但是對(duì)于電網(wǎng)通信的大數(shù)據(jù)卻尚未有公開(kāi)的研究成果,。隨著電力通信網(wǎng)信息化程度的不斷加深,通信管理,、設(shè)備運(yùn)行,、網(wǎng)絡(luò)建設(shè)等方面的海量數(shù)據(jù)已經(jīng)逐步積累下來(lái),其中蘊(yùn)藏了巨大的價(jià)值亟待發(fā)掘,,將大數(shù)據(jù)應(yīng)用于電網(wǎng)通信迫在眉睫,。
1 現(xiàn)狀
大數(shù)據(jù)具有體量大、結(jié)構(gòu)多樣,、時(shí)效強(qiáng)等特征,,其數(shù)據(jù)量巨大到無(wú)法通過(guò)人工在合理時(shí)間內(nèi)處理并提取出適合人解讀的信息。大數(shù)據(jù)的實(shí)現(xiàn)必須采用新型計(jì)算架構(gòu)和智能算法,,在應(yīng)用層面則強(qiáng)調(diào)以新的理念驅(qū)動(dòng)輔助決策和發(fā)現(xiàn)新的知識(shí),。
國(guó)內(nèi)外的大型企業(yè)都已經(jīng)在全面開(kāi)展大數(shù)據(jù)研究,向數(shù)據(jù)要效率,,向數(shù)據(jù)要效益,。要滿足電力數(shù)據(jù)飛速增長(zhǎng),滿足電力工業(yè)發(fā)展的需要,,必須要依靠高性能計(jì)算,、數(shù)據(jù)挖掘、統(tǒng)計(jì)分析,、數(shù)據(jù)可視化等多種學(xué)科知識(shí),,電力系統(tǒng)必須提前、主動(dòng),、全面開(kāi)展數(shù)據(jù)分析和挖掘,。
隨著國(guó)家電網(wǎng)公司“三集五大”體系的深入發(fā)展,堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)建設(shè)迅猛,,企業(yè)信息化工作全面推進(jìn),。作為智能電網(wǎng)重要支撐的電力專(zhuān)用通信網(wǎng)絡(luò)通過(guò)三年的跑步前進(jìn)邁入了信息化管理階段,建成了一套總部和省公司“兩級(jí)部署“,,總部,、分部、省公司,、市縣公司“四級(jí)應(yīng)用”的通信管理系統(tǒng)“SG-TMS”,。通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)范化的項(xiàng)目建設(shè)以及對(duì)系統(tǒng)實(shí)用化的大力推進(jìn),“SG-TMS”已經(jīng)深度融入數(shù)萬(wàn)電力通信專(zhuān)業(yè)人員的日常工作中,,并且全面采集了數(shù)萬(wàn)臺(tái)設(shè)備幾年來(lái)的建設(shè),、運(yùn)行,、管理數(shù)據(jù),積累下來(lái)的海量電力通信數(shù)據(jù)和眾多外部系統(tǒng)數(shù)據(jù),、公共數(shù)據(jù)一同形成了開(kāi)展大數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ),。
2 應(yīng)用方向分析
開(kāi)展電力通信網(wǎng)大數(shù)據(jù)應(yīng)用,不能僅僅只關(guān)注通信網(wǎng)本身,,而應(yīng)著眼于通信網(wǎng)如何支撐智能電網(wǎng)乃至能源互聯(lián)網(wǎng)的實(shí)現(xiàn),。能源互聯(lián)網(wǎng)是以電力系統(tǒng)為核心,以信息通信技術(shù)和新能源發(fā)電等技術(shù)為基礎(chǔ)的復(fù)雜多網(wǎng)流系統(tǒng),,其中通信技術(shù)起到了支撐能源互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)跨系統(tǒng),、跨平臺(tái)數(shù)據(jù)交互的作用,是能源互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)分布式,、開(kāi)放性等關(guān)鍵特征的基礎(chǔ),,電網(wǎng)通信的大數(shù)據(jù)必須把提升對(duì)電力系統(tǒng)的支撐能力、滿足電力系統(tǒng)發(fā)展的新需求作為核心出發(fā)點(diǎn)開(kāi)展工作,。開(kāi)展電力通信網(wǎng)大數(shù)據(jù)應(yīng)用,,也不能僅僅只是針對(duì)數(shù)據(jù)本身進(jìn)行計(jì)算分析統(tǒng)計(jì),而是要以問(wèn)題為導(dǎo)向,,通過(guò)挖掘潛在規(guī)律,,全面指導(dǎo)設(shè)備運(yùn)行、業(yè)務(wù)支撐,、專(zhuān)業(yè)管理、系統(tǒng)提升等多個(gè)方面工作,;通過(guò)數(shù)據(jù)可視化,,將決策者、管理者乃至最基層的工作人員需要了解的有價(jià)值信息呈現(xiàn)在他們面前,。同時(shí)要避免僅依托某個(gè)系統(tǒng)或者某個(gè)單一數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù),,必須要考慮多方外部數(shù)據(jù)的引入,只有將多源的數(shù)據(jù)進(jìn)行碰撞,,才可以進(jìn)一步開(kāi)拓新的分析維度,、放大數(shù)據(jù)的價(jià)值和能量,最大限度提升企業(yè)效益,。具體在數(shù)據(jù)分析時(shí)可以考慮從以下五個(gè)方向著手:
?。?)資源實(shí)體分析
綜合分析各類(lèi)設(shè)備、設(shè)施的狀態(tài)和各類(lèi)影響因子的關(guān)聯(lián)關(guān)系,,發(fā)掘其中的隱藏規(guī)律,。例如分析設(shè)備故障的發(fā)生和品牌、型號(hào),、地域,、氣候,、機(jī)房環(huán)境、運(yùn)維人員素質(zhì),、維護(hù)頻度之間的關(guān)系,,可以指導(dǎo)采購(gòu)、運(yùn)維人員配置和運(yùn)維措施的制定,。甚至可以根據(jù)外部條件的變化情況預(yù)測(cè)設(shè)備故障發(fā)生的趨勢(shì),,在故障出現(xiàn)之前提前開(kāi)展檢修消弭隱患。
?。?)支撐能力分析
全量分析各類(lèi)電網(wǎng)業(yè)務(wù)特征,、業(yè)務(wù)狀態(tài),可以分析出網(wǎng)絡(luò)瓶頸指導(dǎo)電力通信網(wǎng)的擴(kuò)容改造關(guān)鍵點(diǎn),,基于現(xiàn)有數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)分析業(yè)務(wù)發(fā)展趨勢(shì)并進(jìn)行業(yè)務(wù)需求預(yù)測(cè)可以將指導(dǎo)規(guī)劃建設(shè),,縮短項(xiàng)目籌備周期,可以使企業(yè)投資更加精準(zhǔn)高效,,提升投資產(chǎn)生的效益,。
根據(jù)業(yè)務(wù)特征計(jì)算業(yè)務(wù)可靠性,根據(jù)歷史發(fā)生的所有缺陷,、故障影響的業(yè)務(wù)情況總結(jié)提煉出業(yè)務(wù)方式的最佳安排規(guī)則,,例如宏觀上可以獲取繼電保護(hù)業(yè)務(wù)經(jīng)過(guò)站點(diǎn)數(shù)小于多少個(gè)的情況下最為可靠,業(yè)務(wù)安全性是否有和下級(jí)通信網(wǎng)承載上級(jí)業(yè)務(wù)有關(guān)聯(lián),;細(xì)節(jié)上可以根據(jù)經(jīng)過(guò)設(shè)備,、纜路的多少及其運(yùn)行狀態(tài),是否配置了迂回路由等條件在方式開(kāi)通時(shí)就計(jì)算出每條業(yè)務(wù)的可靠性,,并且實(shí)時(shí)監(jiān)控業(yè)務(wù)可靠性的變化狀態(tài),,在檢修、故障,、方式調(diào)整等情況下導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)環(huán)境發(fā)生變化時(shí),,及時(shí)預(yù)警業(yè)務(wù)可靠性下降的風(fēng)險(xiǎn)。
?。?)管理提升
智能電網(wǎng)通信的信息化管理系統(tǒng)中已經(jīng)積累了大量檢修數(shù)據(jù),、方式數(shù)據(jù)、運(yùn)行記錄數(shù)據(jù),,其中既有規(guī)范的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)如檢修類(lèi)型,、執(zhí)行日期等,也有很多類(lèi)似運(yùn)行記錄一類(lèi)的半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù),,還有很多類(lèi)似路由方式描述,、“三措一案”文檔、圖片等非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù),。通過(guò)對(duì)這些過(guò)程和結(jié)論數(shù)據(jù)的深入分析與挖掘,,可以總結(jié)出管理規(guī)律,,對(duì)現(xiàn)有的制度和管理方式進(jìn)行優(yōu)化和合理安排。還可以通過(guò)大數(shù)據(jù)手段實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)行方式,、“三措一案”等流程化工作的機(jī)器自動(dòng)初審,、對(duì)工作記錄的自動(dòng)輔助糾錯(cuò)補(bǔ)缺等智能化功能,降低管理人員勞動(dòng)強(qiáng)度,,提升方式,、檢修審批效率和記錄規(guī)范性。
?。?)系統(tǒng)提升
在功能實(shí)現(xiàn)和優(yōu)化方面,,通過(guò)部署用戶(hù)行為分析功能分析用戶(hù)行為,記錄和分析不同身份用戶(hù)的操作軌跡和功能使用集中度,,實(shí)現(xiàn)對(duì)不同角色用戶(hù)的操作界面優(yōu)化定制,,將每個(gè)用戶(hù)最關(guān)心和使用頻率最高的功能放置在最容易觀察和操作的位置,并且指導(dǎo)系統(tǒng)的操作編排策略,,調(diào)整菜單位置和界面,,提升友好性。
在數(shù)據(jù)質(zhì)量方面針對(duì)目前的海量存量數(shù)據(jù),,通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí),,自動(dòng)聯(lián)想的功能提升數(shù)據(jù)質(zhì)量,不僅僅是糾正數(shù)據(jù)格式層面的簡(jiǎn)單錯(cuò)誤,,而是從邏輯分析的角度進(jìn)行糾錯(cuò),,將需要投入大量人力時(shí)間都無(wú)法完全完成的工作,交由機(jī)器完成,。
目前電網(wǎng)通信的信息化管理系統(tǒng),,主要通過(guò)北向接口數(shù)據(jù)采集、用戶(hù)人工錄入,、資源業(yè)務(wù)關(guān)聯(lián)等手段錄入數(shù)據(jù),需要投入大量的人工勞動(dòng),。通過(guò)大數(shù)據(jù)的方式總結(jié)關(guān)聯(lián)和錄入規(guī)律,,實(shí)現(xiàn)輔助錄入、自動(dòng)錄入和錄入糾錯(cuò)功能,,能夠提高人工效率并極大地提高整個(gè)電網(wǎng)通信信息化數(shù)據(jù)質(zhì)量,。
(5)數(shù)據(jù)可視化
通過(guò)數(shù)據(jù)可視化采用基于層次,、基于圖形,、基于幾何投影等不同展現(xiàn)方式,將原始數(shù)據(jù)中不容易被察覺(jué)的數(shù)據(jù)聯(lián)系呈現(xiàn)在不同角色面前,??梢宰寷Q策者獲得宏觀上有價(jià)值的趨勢(shì)性數(shù)據(jù),,也可以讓監(jiān)視管理人員發(fā)現(xiàn)資源實(shí)體或者業(yè)務(wù)支撐層面發(fā)生的微小變化。
也可以通過(guò)設(shè)置監(jiān)控大廳,,對(duì)大數(shù)據(jù)提煉出來(lái)的信息進(jìn)行7×24小時(shí)監(jiān)測(cè),,全面跟蹤電網(wǎng)業(yè)務(wù)及通信的運(yùn)行狀態(tài)和發(fā)展趨勢(shì),及時(shí)響應(yīng)出現(xiàn)的異動(dòng),,通過(guò)電力通信網(wǎng)成熟的分級(jí)調(diào)度體系,,迅速調(diào)集優(yōu)勢(shì)力量消除隱患、改善運(yùn)行狀態(tài),,將風(fēng)險(xiǎn)防范于未然,。
3 技術(shù)選擇及場(chǎng)景分析
開(kāi)展電網(wǎng)通信的大數(shù)據(jù)工作不但要完成描述性任務(wù)展示當(dāng)前狀態(tài),也要充分考慮預(yù)測(cè)性任務(wù)指導(dǎo)遠(yuǎn)期工作,,這就需要綜合運(yùn)用多種技術(shù)和算法,。在技術(shù)選擇時(shí)應(yīng)遵循“按需選法”的原則,即從實(shí)際需求出發(fā),,先確定要展示和呈現(xiàn)的內(nèi)容,,預(yù)設(shè)要達(dá)到的效果,再選擇合適的提煉方式和算法,,只有這樣才能確保數(shù)據(jù)挖掘的成果與實(shí)踐相結(jié)合,,并為電網(wǎng)所用。下面介紹一些可以應(yīng)用于智能電網(wǎng)通信管理數(shù)據(jù)挖掘的技術(shù)及可能應(yīng)用的場(chǎng)景,。
?。?)數(shù)據(jù)特征化
使用數(shù)據(jù)特征化(Data characterization)技術(shù),可以實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)類(lèi)數(shù)據(jù)的一般特性的匯總,,并輸出多維表或者廣義關(guān)系規(guī)則,。
例如通過(guò)對(duì)通信光纜占用率、設(shè)備帶寬占用率和槽位占用率等不同的數(shù)據(jù)特征來(lái)組織數(shù)據(jù)并進(jìn)行維度挖掘,,通過(guò)將資源按占用高低進(jìn)行分析和展示,,再采用OLAP的方法進(jìn)行上卷或者下鉆,最終可以發(fā)現(xiàn)占用率高的光纜和設(shè)備有所屬站點(diǎn)電壓等級(jí)高,、電網(wǎng)出線方向多,、光纜跨距長(zhǎng)等特征,此結(jié)論可應(yīng)用于指導(dǎo)后期的光纜建設(shè)中,,針對(duì)有上述特征的光纜加大建設(shè)容量,。在應(yīng)用大數(shù)據(jù)的方法之前,因?yàn)闊o(wú)法通過(guò)人力對(duì)百萬(wàn)公里級(jí)數(shù)的光纜進(jìn)行深度分析并且提煉規(guī)律,,在配置光纜容量的過(guò)程中更多的是依靠典型配置,、估算等方法。
?。?)挖掘頻繁模式
頻繁模式(Frequent pattern)是數(shù)據(jù)中頻繁出現(xiàn)的模式,,主要用于挖掘數(shù)據(jù)中的關(guān)聯(lián)和相關(guān)性,。
在需要尋找設(shè)備故障、檢修頻率,、承載業(yè)務(wù),、運(yùn)行狀態(tài)、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)等多影響因子之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系時(shí),,可以通過(guò)Apriori算法發(fā)現(xiàn)頻繁項(xiàng)集,、設(shè)置多維關(guān)聯(lián)規(guī)則尋找數(shù)據(jù)規(guī)律。通過(guò)貝葉斯定理提供的預(yù)測(cè)算法,,預(yù)測(cè)網(wǎng)絡(luò)中每一臺(tái)設(shè)備,、纜路可能發(fā)生故障的概率,或者分析網(wǎng)絡(luò)上每一個(gè)操作或者每一個(gè)對(duì)象的故障會(huì)造成的影響,,進(jìn)而分析整個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)的可靠性和對(duì)電網(wǎng)業(yè)務(wù)的支撐能力,。
(3)離群點(diǎn)分析
離群點(diǎn)(Outlier)是指數(shù)據(jù)集中可能包含一些數(shù)據(jù)對(duì)象,,它們與數(shù)據(jù)的一般行為或模型不一致,,這些數(shù)據(jù)就是離群點(diǎn)。在驗(yàn)證數(shù)據(jù)有效性并開(kāi)展AI輔助糾錯(cuò)時(shí)需要進(jìn)行離群點(diǎn)分析,。
例如對(duì)光纜芯數(shù)組成進(jìn)行離群點(diǎn)分析,,可以發(fā)現(xiàn)在除了常用的12、24,、36,、48等芯數(shù)的光纜之外,還會(huì)存在有極少數(shù)的11,、13,、25等芯數(shù)的光纜,這些組成方式在現(xiàn)實(shí)中是不可能存在的,,可以判斷為錯(cuò)誤數(shù)據(jù),,在統(tǒng)計(jì)計(jì)算中需要剔除其影響,并且可以進(jìn)一步從錯(cuò)誤數(shù)據(jù)的其他維度進(jìn)行OLAP下鉆并進(jìn)行特征對(duì)比和關(guān)聯(lián)性分析,,選擇可能性最大的原因嘗試進(jìn)行修正,。比如把11、13修正成12,,25修正成24等,,當(dāng)然這種修正并不是簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)分檔歸一化,,而要在海量數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上應(yīng)用分類(lèi),、預(yù)測(cè)和回歸等技術(shù),涉及到許多復(fù)雜的算法,。
?。?)聚類(lèi)分析
聚類(lèi)分析(Clustering)是根據(jù)最大的相似程度,、最小的類(lèi)間相似程度的原則進(jìn)行聚類(lèi)或者分組。我們?cè)谶M(jìn)行業(yè)務(wù)分析預(yù)測(cè)時(shí),,可以將起點(diǎn),、終點(diǎn)、路徑,、速率各不相同的海量調(diào)度生產(chǎn)業(yè)務(wù),、經(jīng)營(yíng)管理業(yè)務(wù)進(jìn)行聚類(lèi)分析,最終從業(yè)務(wù)類(lèi)型,、等級(jí)等方面等得出各類(lèi)業(yè)務(wù)在帶寬占用,、路徑占用等方面的特征,從而獲取業(yè)務(wù)量,、增長(zhǎng)量并預(yù)測(cè)帶寬需求發(fā)展趨勢(shì),。這些信息可以從宏觀上指導(dǎo)智能電網(wǎng)專(zhuān)用通信網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)和改造方向。
通過(guò)將涉及電網(wǎng)繼電保護(hù),、安全穩(wěn)定控制,、調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)等重要生產(chǎn)業(yè)務(wù)的歷史故障和缺陷情況進(jìn)行概率層次聚類(lèi)分析,發(fā)掘出風(fēng)險(xiǎn)關(guān)聯(lián)性,,找到共性規(guī)律和通用薄弱環(huán)節(jié),,制定相應(yīng)的對(duì)策和防范措施提升電網(wǎng)業(yè)務(wù)的可靠性,預(yù)測(cè)并在故障和缺陷發(fā)生之前進(jìn)行加固和防護(hù),,大幅度提高電網(wǎng)業(yè)務(wù)的安全運(yùn)行水平,。
4 結(jié)語(yǔ)
通過(guò)將大數(shù)據(jù)應(yīng)用于電網(wǎng)通信,可以構(gòu)建數(shù)據(jù)價(jià)值支撐電網(wǎng)通信的管理框架,,組建開(kāi)放式的電網(wǎng)通信數(shù)據(jù)價(jià)值管理體系,,實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)業(yè)務(wù)和通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展趨勢(shì)的分析預(yù)測(cè),自動(dòng)預(yù)判瓶頸和故障,,機(jī)器學(xué)習(xí),,AI輔助工作等智能化功能??梢越Y(jié)合不同類(lèi)型電網(wǎng)業(yè)務(wù)的發(fā)展和運(yùn)行情況,,總結(jié)提煉出隱藏規(guī)律,更有針對(duì)性地指導(dǎo)項(xiàng)目建設(shè),、改造,、大修和設(shè)備選型的開(kāi)展,在方式安排,、方案設(shè)計(jì)上的切入點(diǎn)將更加精準(zhǔn),,并大幅度提高電網(wǎng)的投資利用率。
大數(shù)據(jù)帶來(lái)的更加豐富的管理手段,將促進(jìn)電網(wǎng)通信運(yùn)行水平和管理效率的提高,,為能源互聯(lián)網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)打下堅(jiān)實(shí)的新型體系支撐,、實(shí)體網(wǎng)絡(luò)支撐和通信技術(shù)支撐基礎(chǔ),在進(jìn)一步提升電網(wǎng)安全預(yù)控水平和供電可靠性的同時(shí),,帶來(lái)巨大的社會(huì)效益,。
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