面向电力大数据的多源异构数据融合技术初探

(广州大学华软软件学院，广东 广州 510990)

1 电力大数据应用需求与存在的问题

1.1 电力大数据的应用需求分析

目前，随着企业向集约化、经济化的方向发展，电力企业也在不断地向大数据时代发展，如何挖掘电力大数据的潜能，对电力企业安全、可靠的运行，具有十分重要的作用。电力系统的内部数据主要有电力流、业务流以及故障流等数据，在具体的应用中，需要对有用的数据信息进行挖掘，才能为电力企业的发展提供决策服务。电力大数据的应用架构包括各个环节，主要由电力数据的采集、MIS系统、电能计量系统、存储系统、大数据处理系统以及数据检测系统、预测系统数据等构成，具体如图1所示。

图1 电力大数据系统架构图

电力大数据在电力企业中具有十分广泛的应用，在单独的电网系统中，可以通过子网的单独应用来提升其使用的价值，如果应用于电力检测系统中，可以直接对电路系统的在线状态、在线诊断等进行分析，也可以与其他电力管理系统融合在一起，如电力设备在线检测系统融合TMRS系统、MIS系统等系统融合，形成大数据的信息采集系统，通过利用此平台对电力数据进行挖掘与分析，就可以形成电力网络实时线损分析系统，及时发现电力传输网络中存在的问题，挖掘电力系统的应用价值。

1.2 电力大数据存在的问题

1)电力大数据缺乏统一的标准。随着电网企业信息化建设的不断加快，各种电力管理呈现出系统化发展的趋势，例如计费系统、营销系统、ERP系统等在电力企业中的应用也在不断加大。但是，在不同的省级电网部门之间，信息化的建设都是独立建设，缺乏统一的标准与规范；而且同一个电力企业内部，往往根据需求，开发性能单一、可扩展性比较差的专用通信系统，它们在开发的标准、数据的存储格式、系统的结构上存在很大的差异，导致开发出的系统很难形成共享，信息不能兼容，在整个电网中，形成了一个个“信息孤岛”，从而影响整个国家电力发展的战略。

在电网企业中，电网的调度中心运行方式与电力自动化控制、继电保护等电力管理部门都有单独的数据库，不同的部门之间采用独立的数据编码格式与存储模式，缺乏统一有效的数据管理模式与统一的数据架构系统，导致在企业的内部也不能有效地实现数据共享，系统内部的数据不能有效地发挥出应有的价值。这样，在企业的内部电网中就形成了“一个电网，多套数据”的问题，对电网建设的可持续发展十分不利。

2)电网企业直接的数据协作比较困难。在现代电网企业的发展中，特别是智能电网企业发展中，只有电网企业内部各个部门以及电网企业之间相互协调、相互协作，才能够有效地完成电网自动化调动；统一协调管理、运营等，只有在电力大数据统一运行与管理的情况下才能够实现。例如电力数据需要从一个部门转移到另一个部门时，或者数据从上级发送到下级以及不同的部门在实现数据共享时，如果数据的标准、格式等不同，就会导致不同的部门之间数据不同共享，这样就会导致电网在调度、运行与管理等方面存在问题，进而也会使得电网之间的相互协作变得困难。

3)电力大数据发展与电力企业的发展不一致。随着智能电网的发展，电力企业的各种数据也在不断地集成与统一。目前，电力企业正朝着智能化、信息化方向迈进，在不同的管理方式中，都需要大数据处理技术来提高电网的管理效率。智能电网的高效安全可靠的运营，需要对产生的电路大数据进行处理，在电力企业设备建设的过程中，不同的区域往往会采用不同的电力设备，在不同的区域与地点，就会产生大量的结构化与半结构化的数据，如何有效实现这些电力大数据的融合，实现数据的统一与共享，成为电力企业在发展过程中面临的主要问题。因此，在电力企业发展的过程中，需要解决电力大数据与电力企业统一管理的标准，将多源异构的电力大数据融合在一起，形成一个统一的数据标准，才能实现电力大数据的互联互通、交换共享。

2 基于SOA架构的电力大数据融合架构设计

2.1 SOA概述

SOA(service-oriented architecture，面向服务架构)是一种架构模型，主要采用组件式的结构，采用分布式粗粒度的方式对数据进行组合与代用。SOA采用的基础服务，具有粗粒度、松耦合的特征，它是一个组件模型，通过构件之间的相互组合，可以有效地实现各种功能的组合与调用，通过对不同对象进行统一的设计，采用标准化的通信数据接口，可以实现不同的服务调用，采用SOA技术可以有效解决电力大数据的多元异构数据的问题。

SOA技术的核心是Web Services，是一种标准的编程模块，可以在不同的平台之间进行数据通信，十分方便给松耦合、异构平台之间提供统一的数据交换标准，通过采用HTTP协议与XML格式，在安全访问范围内，可以实现数据之间的调用，就可以有效避免不同企业之间应用防火墙，而导致不能访问系统的情况。

Web Service是一个开放的技术协议，十分方便在电力大数据系统之间实现异构平台的数据交互，从而能够有效实现不同数据之间的交换与共享。采用SOA能够将需求的数据进行封装，然后利用API技术，方便请求者调用该数据，结合SOA技术，可以充分利用其优势来构建电力大数据融合服务平台，将电力企业不同部门的数据进行综合处理，然后利用统一的标准和接口进行封装，以方便不同的企业用户来调用相关的数据，从而能够实现多源异构数据的融合与调用。

2.2 基于SOA电力大数据融合平台

2.2.1 系统结构分析

结合电力系统的具体应用系统，在平台的管理中，主要由系统的管理者、服务发布者与请求者等构成，系统的功能主要包括用电负荷预测、发电预测、MIS信息管理系统、用户在线监测系统等相关部分，服务提供者可以根据系统管理的需要发布信息，服务代理是将发布的信息进行归纳统计，形成目标索引，方便用户可以快速查询到相应的信息，系统的架构如图2所示。

图2 基于SOA电力大数据融合系统

该系统采用Web Service技术作为各个不同系统的接口通信，并建立通信协议，然后构建数据格式与标准，系统采用WSDL发布服务信息，利用UDDI将各种数据进行聚合处理，形成服务检索，然后利用SOAP技术在各个组件之间进行服务调用，运用WSFL构建整个系统的服务流程，将整个电力大数据系统有机地整合在一起，将分散的、弱藕合的不同系统的用户主体联系到一起，并对它们中一些无序、海量的数据进行处理，使得他们之间形成一个相互支持、协同的有机整体。

2.2.2 系统功能

基于SOA技术的电力大数据在数据处理的过程中，需要经过数据标准的统一处理、统一分析等，结合系统数据处理的要求，可以将系统平台分为数据层、交换层、集成层和用户层等，如图3所示。数据层的主要功能是对不同电力系统的异构数据与电力模型进行分析，对数据进行初始处理，交换层的功能是完成异构数据的处理，并将数据经过XML处理，在数据的节点处形成不同格式的数据转换，集成层主要由3个中心构成，将各个系统的数据统一标准，用户可以根据自己的需求调用相关的数据，它主要包括平台管理中心、数据中心与交换中，它们的作用就是负责不同结构数据的调用、流程控制与数据路由管理，同时ODS中心还要能够实现对数据的存储、调用与备份，用户层的功能是实现对系统的维护、登录、查询与数据的处理。

图3 基于SOA技术电力大数据融合平台架构

在电力大数据多源异构数据的融合平台中，由于采用了XML技术标准对数据格式进行转换，同时采用Web Service技术实现不同的数据接口服务，提高了多源异构数据处理的效率，该系统平台具有如下优点。

1)兼容性。系统平台架构中采用了XML技术作为数据的标准格式，有效地解决了不同系统中的数据编码不同的问题，通过XML技术对来自不同业务系统的数据在系统的交换平台中进行处理，能够快速地实现数据交换与共享，同时也便于用户查询。

2)松耦合性。在系统的平台中，采用Web Service进行通信，使得不同系统之间的耦合比较松，如果系统平台中出任何一部分出现问题，都不会影响其他系统的正常工作，而且采用Web Service技术，能够快速保证系部不同部分之间的连接，具有良好的扩展性。

3 结语

在电力系统大数据中，采用SOAP系统架构，充分利用XML技术作为多源异构数据融合的标准技术接口，实现多元数据的标准的转换，采用Web Service作为平台各层的通信标准，能够快速地对电力大数据进行处理，有效实现不同系统内的数据共享，对消除不同部门之间的“信息孤岛”现象，具有十分重要的作用。