基于大数据架构的智能电网可视化平台的设计与实现

1、    基于大数据架构的智能电网可视化平台的设计与实现    徐磊+马庆峰+王庭钧摘 要：大数据技术在电力系统智能调度领域具有广阔的应用前景，涉及电网状态监测与诊断、电能损耗分析、负荷分布式控制、用户侧短期用电负荷预测、在线安全稳定分析及智能预警等多个方面。大数据技术的深入应用将对我国未来电力生产经营模式的转变及其可持续发展，特别是智能电网建设产生深远影响。关键词：智能电网 可视化平台 大数据：tm72 ：a ：1674-098x（2017）03（a）-0125-02基于大数据架构的智能电网可视化平台的建设，进一步巩固提升了三集五大和sg-erp建设成果

2、，通过与其他子项统一数据接口，提升了现有平台对电力大数据的存储、计算、分析和管控能力。运用物联网及云计算技术，提升了对海量用电信息采集、处理与分析能力，用户能耗分析，用电方案优化能力，电力负荷预测分析能力，配电网故障抢修精益化分析能力，构建了以业务趋势预测、用电行为数据价值挖掘为主的大数据服务体系，实现了与智能电网总体工程中各子项的全方位集成。通过多媒体动画技术，三维虚拟现实技术及flash等技术，实时、直观地反映了保定电谷智能电网的建设成果并对智能电网的各项业务进行实时监控。1 系统架构1.1 整体架构智能电网可视化平台将整体采用大数据技术架构进行构建，容纳全景的电网状态数据，包括电网运行、

3、检修和能量采集过程中产生的海量、异构、多态的数据集合。智能电网大数据信息平台提供的海量数据和云计算模式，在提供高性能的并行处理能力的基础上，大数据技术不仅可以实现智能调度领域的高级应用，同时还能解决状态检测、电能损耗分析等领域所遇到的问题，并在负荷分布式控制和用户侧短期负荷预测方面取得突破。1.2 技术架构智能电网可视化平台系统采用先进大数据处理技术、云计算技术、物联网技术、虚拟现实技术、多媒体技术、数据挖掘技术，结合公司管理理念、智能电网发展状况，按照系统的建设内容和设计原则进行设计。平台建设从技术架构上分成3个层次，包括前台展示层、中间服务层和后台数据层，如图1所示。（1）前台展示层。多媒

4、体技术采用maya、3d max动画建模工具及3d和2d的整合软件virtools；前台开发采用flash builder，融合流行的三维动画技术采用flash界面展现丰富多彩的智能电网建设成果。（2）中间服务层。系统采用java作为中间服务层开发工具，java具有良好的可移植性与可扩充性，是当前中间服务层采用较多的技术。同时大数据分析技术架构为java提供接口支持，为完善分析建模、模型运行、模型发布提供服务。协助大数据分布式计算配置支持，满足实时应用（业务监控、实时决策）、离线应用（统计分析、预测/挖掘、可视化）的分析挖掘需求，为公司分析决策应用构建提供基础中间层支撑。（3）后台数据服务层。

5、该方案引入基于hadoop架构的分布式存储、并行计算和多维索引技术，立足电力行业大数据自身特点，通过建立分布式并行计算平台（以下简称分布式平台），结合数据中心，解决电力运行过程中需要准实时大规模信息采集、高吞吐、大并发地数据存取和快速高效地分析计算的业务系统存在的性能瓶颈问题。2 系统功能模块智能电网可视化平台分为6个部分，分别是新能源、优质服务、智能变电站、配电自动化、配网故障抢修、输电线路在线监测。智能电网可视化平台6个模块基本囊括保定供电公司智能电网建设工程所有子项内容，对各项核心业务进行分析展示同时又将各子项有机地关联起来，使整个智能电网建设工程紧密结合。2.1 新能源新能源模块首先对

6、中国电谷发展产业以及保定电谷发展情况进行介绍，其次对国网保定供电公司光伏发电与电风力发电等新能源进行介绍。保定地区新能源发电场主要集中在涞源、曲阳等西部山区，这里也是河北省太行山光伏示范带的建设区域。通过图形化界面，将目前保定地区新能源总装机容量、发电量以及2020年预计装机容量、发电量等数据性信息直观、全面地展示出来。另外，除了集中式的光伏电站，在主动式配电网理念不断发展，高渗透率分布式电源接入越来越普遍的情况下，保定市的分布式光伏发展同样迅速，目前，已经接入的有企业用户，比如英利厂区光伏、四方三伊厂区光伏等，居民用户等分布式光伏发电用户。可视化平台需要对以上分布式光伏的装机容量、发电量、上

7、网电量等数据进行展示。系统从装机容量、实时负荷、发电量、节能减排4个角度，对新能源业务数据进行分析并通过多种方式进行展示。装机容量首先通过gis地图对保定地区光伏发电、风力发电项目分布情況进行标识，点击某一发电项目图标可跳转到详细页面，对其发电量、实时负荷等指标进行展示。实时负荷部分对新能源集中式光伏发电站、风力发电站实时负荷进行展示，实现方式为页面嵌入d5000系统具体指标。发电量部分，以省公司数据中心推送的实时数据为依据，根据具体业务需求进行指标分析。节能减排部分是通过发电量结合具体换算公式，推算出二氧化碳减排及节约煤效益。同时，在涞源、曲阳等新能源发电项目现场安装摄像头，通过网路将摄像头

8、传来的实时视频画面展示到可视化平台系统当中。2.2 优质服务有了清洁的能源源头，在用户端还要为用户提供更优质、便捷的服务。可视化平台主要从电动汽车充电服务网络、电能替代、掌上电力、智生活等方面对清洁能源带来的优质服务进行介绍。系统通过flash等多媒体技术将以上各项服务生动、直观地展示出来。通过柱状图、曲线图等形式，对优质服务所涉及到的电动汽车充电站建设情况、掌上电力app注册用户统计、智生活app注册用户统计、电动汽车充电电流统计4个方面进行统计分析。可视化平台对优质服务中的掌上电力、智生活两个方面进行重点介绍。用户通过下载掌上电力app，便可在手机终端上进行电费缴纳、用电查询等操作，通过可

9、视化平台将手机app操作流程界面投放到大屏幕上。 国网保定供电公司在源盛嘉禾小区建设有智能家居样板间，用户可以通过一款名为“智生活”的app来远程控制里面的家居设施，比如晚上下班回到家里，只需一键开启夜间模式，系统会自动打开客厅的灯、关上窗帘、打开电视，如果天气热还可以打开空调、设置一个舒适的温度等，还可以实现智能通风、能耗分析、用电优化、节能提醒等功能，让用户充分享受智能用电、智慧生活带来的舒适和便捷。可视化平台通过在样板间中安装的摄像头，将整个“智生活”操作过程展示在大屏幕中。2.3 智能变电站智能变电站包括的电气设备、智能一次设备等七大主要模块，同时对保定地区特高压架构图进行展示。智能电

10、网可视化平台对保定目前已投运的智能变电站进行了三维立体仿真模拟，通过可视化平台可看到变电站每一个设备的安装情况及变电站全景。2.4 配电自动化该模块通过运用flash技术，从配电自动化系统、配网联络图、单线图3个方面对配电自动化子项进行了介绍，配电自动化模块对配网主站系统进行了集成。2.5 配网故障抢修配网抢修通过多媒体动画技术，从95598用户报修平台到抢修平台、故障点展示最终到抢修车辆轨迹4个环节对配网抢修全过程进行了仿真模拟，让用户切身感受到配网故障抢修全过程。智能电网可视化平台从配网故障抢修系统获取抢修工单数据，以柱状图及表单形式对最新工单处理情况进行展示。通过点击某一时间点对应的柱状

11、图，下面表单中便会列出具体表单明细。2.6 输电线路在线检测输电线路在线监测部分，可视化平台通过webservice方式从生产系统获取实时数据并作出指标展示。这里通过与省公司gis平台对接，在gis地图中对保定地区各电壓等级输电线路、杆塔、终端设备等进行了准确定位，同时通过点击某一杆塔上的检测设备，可及时获取现场最新情况，包括绝缘子污秽度、导线弧垂度、现场画面指标等。3 结语综上，应用大数据架构建设智能电网可视化平台，通过将底层的数据进行抽取、清洗、转换、计算、分析，能够实时、准确地对智能电网的各项业务进行实时监控，解决电力生产、调度运行过程中需要准实时大规模信息采集、高吞吐、大并发地数据存取和快速高效地分析计算的问题。大数据技术及其核心技术云计算，对未来我国电力产业生产、经营模式转变及其可持续发展，特别是对于我国智能电网的