淺談電力大數據在智能電網中的具體應用

 

摘要：大數據時代對智能電網大數據處理水平提出了全新要求，受多方面的限制當前智能電網大數據處理技術還比較復雜。同時，在異構多數據處理技術、實時分析以及可視化分析方面存在一定的缺陷。所以，我們需要要采取措施，進一步完善大數據處理技術，以便滿足時代發(fā)展的需求。

關鍵詞：電力大數據；智能電網；智能電表；應用

1電力大數據特點

1.1 數據量大

對于電力行業(yè)的數據信息來說，較顯著的特點就是數據量大，這其中包括生產數據、管理數據、營銷數據等等，并且這些數據類型中往往還包含著多種多樣的形式，不僅包括數字、符號等這些結構化的數據，而且還包括圖像、視頻等這些非結構化數據，它們共同構成了龐大的電力大數據。

1.2 數據速率高

在電力行業(yè)的運行過程，雖然電力系統(tǒng)擁有龐大的數據信息，但是為了系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，還要求數據分析處理的速度非?？?，這樣才能滿足社會對電力資源的需求。因此，這就要求電力企業(yè)大力普及速度快、智能化程度高的現代化智能設備，能提高電力大數據分析、計算的準確性與及時性，確保電力大數據的價值得到充分的發(fā)揮。

2智能電網大數據處理技術現狀

2.1 復雜性

智能電網大數據處理的準確性、及時性、準確性能夠助推社會經濟的穩(wěn)健長遠發(fā)展，因此，我們在智能電網的操作過程中肯定不能停留在追求當前目標上，還要不斷完善和改進大數據處理技術，認識到其中的復雜性。當前在諸多領域中大數據技術都得到了較為廣泛的運用，同時也取的較為顯著的效果。由于智能電網大數據處理技術的復雜性，在使用或是發(fā)展過程中存在著一系列的問題，故而我們要不斷完善，在應用過程中借助云計算減少存儲成本。雖然減少了成本但是在實時性方面還存在一定的問題，加之在大數據時代數據規(guī)模較大，我們還需不斷加強打大數據處理技術的多樣性。

2.2 云計算技術

云計算技術可以存儲、處理數據，因此在具體的使用過程中具有諸多勢。在智能電網的運行和檢修中有很多的應用。如基本數據、在線數據以及缺陷數據等，在處理的上述的時候還需要要較高的可靠性和實時性，受多種因素的限制。當前云計算技術還在智能電網行業(yè)還處在探索階段。

3電力大數據在智能電網中的應用

3.1 電網狀態(tài)監(jiān)測方面

在以往電力系統(tǒng)的運行過程中，比較注重的是單臺設備的電網監(jiān)測與診斷，在不同的設備之間無法實現測試數據的信息共享，這樣就無法滿足電力企業(yè)和用戶之間的信息交流。[2]通過在智能電網中應用電力大數據，可以對電網的狀態(tài)數據進行實時檢測，準確分析，很好的實現了電力企業(yè)與用戶之間的溝通。 

在傳統(tǒng)的電力數據計算中，面對大量的電力數據，計算起來非常困難，尤其是一些分布的異構狀態(tài)的數據，無論是在數據存儲或者分析方面，都會遇到很大的困難。通過電力大數據的應用，可以非常成功地解決這些問題。與其他行業(yè)的網絡大數據相比，電網大數據表現出明顯的易失性、無序性，但是大數據的應用仍然在智能電網的數據監(jiān)測上發(fā)揮了很大的使用價值。

3.2 電網損耗監(jiān)測方面

電力系統(tǒng)是一個相對來說比較復雜的網絡，因此對電能損耗的分析也是非常困難的。在電力大數據的應用下，可以對電力系統(tǒng)的網絡損耗進行實時、準確的計算。并且在電力大數據準確監(jiān)測的基礎上，能夠對所有電表數據進行科學合理的建模，對大量的數據信息進行快速地準確計算。在智能電網中，利用大數據的高速云計算功能，可以地提高電網損耗數據計算的速度和準確率。從某種程度來講，大大提高了電力企業(yè)的工作效率。

3.3 電網安全穩(wěn)定分析及智能預警方面

在傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)運營模式中，電網的安全穩(wěn)定分析和預警都是在離線的狀態(tài)下進行和預測的，所以并不能保證和預測的準確性。大數據技術因為本身具有時間和空間上的勢，在智能電網中應用電力大數據，可以地對大規(guī)模的電網進行安全分析和智能預警。并且在電力大數據的基礎上，能夠對電力企業(yè)的所有變電站和各級電力調度中心的數據進行實時共享，這種情況下就大大提高了電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定分析和預警的能力。

4云計算大數據處理技術在智能電網中的運用

4.1 集成管理技術

就集成管理技術而言，在實際使用過程中，需要對相關數據進行處理，在此過程中使用數據抽取技術、數據清洗技術、數據過濾技術。同時在相關數據抽取過程中采用集成管理技術，完成數據的聚合和集成處理，在所有數據處理結束后，對所有數據的處理結果進行統(tǒng)計，保證數據后，采取合理的方法進行保存。為了保證數據的真實性和質量完好，需要注意在數據集成前，對數據進行清洗處理。

4.2 傳輸、存儲技術

在數據的傳輸過程中，要將所有需要傳輸的數據進行抽取和集成，來減輕電網監(jiān)控系統(tǒng)的工作壓力。為了保證智能電網可以將大量數據保存到較小空間內，首先要提高數據的處理質量，使用先進的傳輸技術，對數據進行壓縮處理，是繁多的數據數量減少，保證數據的傳輸。在數據存儲過程中，大量數據的傳輸前可以使用壓縮技術，以達到高質量的傳輸，提高數據的存儲價值。

4.3 數據分析、處理技術

為了將原有的數據轉化成為的信息，要對數據進行分析，使工作人員通過這些數據做出正確的判斷，更好的應對電網運行中的故障問題，目前電網的處理技術可分為分布式、內存式、流處理式三種。分布式處理技術可以將大數據分割成小數據，并進行針對性處理；內存式處理技術可以縮短數據處理時間，提高處理技術的；流處理式處理技術，可以幫助用戶把握市場的變化情況，對業(yè)務的處理有著較好的效果。

5安科瑞變電所電力運維云平臺介紹及選型

5.1 云平臺概述：

按照電網公司的統(tǒng)計，10kV及以上供電電壓等級的工商業(yè)用戶有200萬戶以上，此類“用戶側變配電所”產權歸電力用戶所有（工商企業(yè)、住宅小區(qū)、學校、醫(yī)院等），雖然數量眾多，但是日常的運行維護工作比較傳統(tǒng)，普遍存在以下痛點： 

人工成本高：人工巡視、紙質記錄、電話溝通，缺乏智能化的手段

工作效率低：巡視頻率低、巡檢任務無法定位、巡檢過程不標準規(guī)范、巡檢缺陷缺乏閉環(huán)跟蹤；

安全隱患：有些用電單位無維護電工、無法即時排查電氣隱患、隱蔽工程隱患檢查難等難題；

搶修時間長：變電所設備種類較多，在分布上也比較分散，無法即時識別和定位故障信息，需要用戶通知后到現場確認；

運行大數據缺少分析：有些用戶未有數據匯總分析平臺，甚至未安裝電力儀表導致運維人員對現場電力參數信息不了解，無法確定電力系統(tǒng)是否正常運行。

5.2 應用場所

 

5.3 云平臺架構

 

我司的運維平臺綜合運用綜合保護裝置、多功能電力儀表、母排及線纜測溫裝置、變壓器溫控儀、視頻攝像頭、水浸煙霧、溫濕度、門磁等多種傳感器接入變電所現場的邊緣計算網關，經邊緣計算網關將數據封裝、壓縮、加密后上傳至云平臺。實時集中監(jiān)測所有變電所用電情況、調度運維巡檢安排，線上線下聯動；實現用戶側變配電所的24小時無人值守，監(jiān)測各配電回路運行狀態(tài)，即時定位故障，降低安全風險。通過手機APP下發(fā)運維任務到人員手機上，并通過GPS跟蹤運維執(zhí)行過程。將企業(yè)集團/高等院校內廣泛分布的變電所集中管理，提高運維效率、提高故障響應速度，即時發(fā)現運行缺陷并做消缺處理。為售電企業(yè)提供電能集抄服務，即時掌握用戶用電量情況，避免偏差考核；響應泛在電力物聯網的政策，增加客戶粘性，為后期的增值服務開展做準備。 

5.4 平臺功能

  

 

5.5 平臺配置方案

 

5.6 產品介紹

5.6.1 AM5SE系列微機綜合保護裝置

功能：

（1）保護功能：主變差動保護功能、主變后備保護、三段式過流帶方向帶電壓閉鎖、三段式過流、零序電流保護、過電壓、

（2）低電壓保護、大功率電機保護、高壓電動機綜合保護、PT并列功能、非電量保護、并網逆功率保護、檢同期功能 

（3）測量功能：保護電流、測量電流、零序電流、母線電壓、零序電壓4-20MA輸出、直流測量 

（4）通訊功能：提供RS485通訊接口，RS232維護接口，IRIG-B對時接口、USB升級接口，RJ45網口接口 

（5）故障錄波功能：保護動作時觸發(fā)錄波，可以記錄故障前8個周波后四個周波的數據 

（6）控制回路：自帶操作回路，防跳功能 

（7）GPS校時功能：提供時鐘同步接口，接收GPS校時信號 

應用：

35kV及以下電壓等級的變配電站及設備的保護測控功能，至少包括35kV進線/主變壓器（一般容量2000kVA以上）/PT/母聯、10kV進線/饋線/配電變壓器（一般容量2000kVA以下）/高壓電動機/高壓電容器/母聯/PT等設備的保護和自動控制功能

 

 

5.6.2 ASD300系列智能操控裝置

功能:

（1）一次動態(tài)模擬圖指示及自檢帶電顯示、閉鎖及自檢

（2）核相、強制加熱、強制照明

（3）語音防誤提示

（4）人體感應及柜內照明、已帶電語音播報

（5）分合閘、遠方就地、儲能轉換開關

（6）分合閘回路完好指示/電壓測量 

（7）預分預合閃光指示

（8）斷路器分合次數統(tǒng)計

（9）RS485串行通訊接口

（10）開關柜節(jié)點無線測溫

（11）全電參量測量U,I,P,Q,f,PF,Ep,Eq 

應用：

35KV高壓及以下中置柜，手車柜，環(huán)網柜

 

5.6.3 ARTM-Pn無線測溫裝置

功能：

（1）接收多60個ATE100/200/300/400 

（2）3U3I電參量測量

（3）實時測溫功能

（4）RS485通訊接口，通過標準的MODBUSRTU協(xié)議實現組網功能

（5）具備自檢功能

（6）超溫、高溫、相間溫差報警、溫度突變量告警功能

應用：

變電站、配電室、箱變等

 

 

5.6.4 APM810系列多功能電力儀表

功能：

（1）準確度等級：有功電能0.5S級，無功電能2級 

（2）測量功能：三相電壓、三相電流、分相及總有功功率、分相及總無功功率、分相及總視在功率、分相及總功率因數、頻率、需量

（3）電能計量：分相及總雙向電能、四象限無功電能

（4）電能質量監(jiān)測：2-63次分次諧波、總（奇、偶）諧波測量、電壓波峰系數、電話波峰因子、電流K系數測量 

（5）輸入輸出：2路開關量輸出（選配MD82模塊多可擴至8路）及2路開關量輸入（選配MD82模塊多可擴至26路），開關量輸出可配置為報警輸出或遠程，DO用作報警輸出時可自由關聯報警內容 

（6）SD卡存儲功能：用于電參量、電能、諧波等數據定時存儲，波形存儲等功能

應用：

適用于電力系統(tǒng)、工礦企業(yè)、公用設施、智能大廈等需要電力監(jiān)控的場合

 

5.6.5 DTSD1352導軌式電能表

功能：

（1）測量功能：三相電流、電壓、功率、頻率、總正反向有功電能統(tǒng)計、總正反向無功電能統(tǒng)計； 

（2）準確級精度：有功0.5S 

（3）電流信號接入：直接接入10（80)A經CT接入1（6）A 

（4）電壓信號：100V380V 

（5）通信：RS485接口，支持MODBUS-RTU或者DL/T645通訊協(xié)議 

應用：

適用于和大型公建中對電能的分項計量，也可用于企事業(yè)單位作電能管理考核。

 

5.6.6 ADW300無線智能儀表

功能：

（1）測量功能：三相電流、電壓、功率、頻率、總正反向有功電能統(tǒng)計、總正反向無功電能統(tǒng)計； 

（2）電能質量：電壓、電流不平衡度，電壓、電流總諧波及2-31分次諧波 

（3）需量：大電流、功率需量及實時電流，功率需量 

（4）準確級精度：0.5s級ADW300外置互感器型1級 

（5）電流信號規(guī)格：100A輸入，經互感器輸入，5 A二次互感接入 

（6）通訊方式：RS485、LORA無線通訊、NB-IOT無線通訊、4G無線通訊 

應用：

ADW300方便用戶進行用電監(jiān)測、集抄和管理，可靈活安裝在配電箱中，可用于電力運維、環(huán)保監(jiān)管等在線監(jiān)測類平臺中。

 

5.6.7 ARCM300系列電氣火災監(jiān)控儀表

功能：

（1）測量：單回路剩余電流、4路溫度、電壓、電流、功率、頻率、功率因數、視在電能、四象限電能 

（2）保護：剩余電流、溫度、過流等 

（3）報警：聲光報警，支持消音、復位操作 

（4）開關量：1路繼電器輸出、4路開關量輸入 

（5）通訊方式：RS485、NB-IOT無線通訊、4G無線通訊 

應用：

適用于智能樓宇、高層公寓、賓館、飯店、商廈、工礦企業(yè)、 消防單位以及石油化工、文教衛(wèi)生、、電信等領域。 

 

5.6.8 ANET智能網關

功能：

（1）數據采集（支持串口、以太網，只需配置即可兼容支持標準電力規(guī)約的各類儀表） 

（2）數據上傳（支持往上海分類分項能耗平臺、寧夏電力需求側平臺、江蘇電力運維平臺、浙江電力運維平臺上傳數據）

（3）邊緣計算（靈活的報警閾值設置、主動上傳報警信息、數據合并計算、斷點續(xù)傳、數據加密、4G路由） 

（4）遠程管理（遠程配置、遠程升級、遠程監(jiān)視） 

應用：

泛在電力物聯網、能耗系統(tǒng)平臺、電力需求側管理平臺、第三方云平臺、預付費系統(tǒng)、運維系統(tǒng)平臺、電力監(jiān)控平臺、能源綜合管理平臺

 

5.8 平臺價值

為電力運維企業(yè)提供線上運維服務平臺，實時集中監(jiān)測所有變電所用電情況、調度運維巡檢安排，線上線下聯動。

將企業(yè)集團/高等院校內廣泛分布的變電所集中管理，提高運維效率、提高故障響應速度； 

響應泛在電力物聯網的政策，增加客戶粘性，為后期的增值服務開展做準備；

為售電企業(yè)提供電能集抄服務，即時掌握用戶用電量情況，避免偏差考核；

5.9 訪問方式

 

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5.10 典型案例

 

 

 

6 結束語

隨著信息科學技術的不斷發(fā)展，大數據技術已經在社會的各個行業(yè)得到了廣泛的應用。隨著我國智能電網建設的不斷深入，電力大數據必將成為服務電力企業(yè)與電力用戶的關鍵，將大數據技術引入電力系統(tǒng)建設具有非常重要的意義。

參考文獻

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[5] 安科瑞企業(yè)微電網設計與應用手冊.2020.06版.