淺談關(guān)于電力大數(shù)據(jù)在智能電網(wǎng)中的具體應(yīng)用

劉細(xì)鳳 

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要：隨著近些年來大數(shù)據(jù)技術(shù)的發(fā)展和電力系統(tǒng)智能化程度的提高，電力大數(shù)據(jù)在智能電網(wǎng)中應(yīng)用逐漸深入。本文在闡述電力大數(shù)據(jù)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，對(duì)電力大數(shù)據(jù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用模式，以及具體的應(yīng)用進(jìn)行了總結(jié)。

關(guān)鍵詞：電力大數(shù)據(jù)智能電網(wǎng)te點(diǎn)應(yīng)用

0 引言

    大數(shù)據(jù)簡(jiǎn)單地說有結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)兩種形式。隨著近些年來大數(shù)據(jù)技術(shù)的快速發(fā)展，它在各行各業(yè)都得到了廣泛的應(yīng)用。其中大數(shù)據(jù)與電力系統(tǒng)的結(jié)合，使得智能電網(wǎng)也得到了較好的發(fā)展。本文先分析了電力大數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，并介紹了智能電網(wǎng)大數(shù)據(jù)的應(yīng)用模式，并具體分析了電力大數(shù)據(jù)在智能電網(wǎng)中的具體應(yīng)用。相信隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，大數(shù)據(jù)在智能電網(wǎng)中將會(huì)有更廣闊的應(yīng)用前景。

1 電力大數(shù)據(jù)特點(diǎn)

    與傳統(tǒng)大數(shù)據(jù)的分類方式相比，現(xiàn)代電力系統(tǒng)有著更為復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，這對(duì)電力系統(tǒng)大數(shù)據(jù)處理的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性要求更高，同時(shí)給電力大數(shù)據(jù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用帶來了很大的挑戰(zhàn)。現(xiàn)階段，電力大數(shù)據(jù)具有以下顯著特點(diǎn)：

1.1 數(shù)據(jù)量大

    對(duì)于電力行業(yè)的數(shù)據(jù)信息來說，較顯著的特點(diǎn)就是數(shù)據(jù)量大，這其中包括生產(chǎn)數(shù)據(jù)、管理數(shù)據(jù)、營(yíng)銷數(shù)據(jù)等等，并且這些數(shù)據(jù)類型中往往還包含著多種多樣的形式，不僅包括數(shù)字、符號(hào)等這些結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)，而且還包括圖像、視頻等這些非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，它們共同構(gòu)成了龐大的電力大數(shù)據(jù)。

1.2 數(shù)據(jù)速率高

    在電力行業(yè)的運(yùn)行過程，雖然電力系統(tǒng)擁有龐大的數(shù)據(jù)信息，但是為了系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，還要求數(shù)據(jù)分析處理的速度非?？欤@樣才能滿足社會(huì)對(duì)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(xiàn)代化智能設(shè)備，能提高電力大數(shù)據(jù)分析、計(jì)算的準(zhǔn)確性與及時(shí)性，確保電力大數(shù)據(jù)的價(jià)值得到充分的發(fā)揮。

2 電力大數(shù)據(jù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用模式

    從目前的應(yīng)用情況來看，電力大數(shù)據(jù)正處于穩(wěn)步發(fā)展階段。電力大數(shù)據(jù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用模式已經(jīng)形成了兩類應(yīng)用模式。

2.1 綜合服務(wù)平臺(tái)

    電力系統(tǒng)的綜合服務(wù)平臺(tái)是為各類相關(guān)技術(shù)分析處理數(shù)據(jù)建立的統(tǒng)計(jì)平臺(tái)。通過綜合服務(wù)平臺(tái)不僅可以提供用戶的數(shù)據(jù)信息，同時(shí)也能為各種類型的用戶提供企業(yè)的各項(xiàng)信息。整個(gè)平臺(tái)集中了資金、技術(shù)、數(shù)據(jù)等各方面的信息，為企業(yè)的運(yùn)營(yíng)提供了數(shù)據(jù)信息服務(wù)。

2.2 智能化產(chǎn)品研發(fā)支撐平臺(tái)

    智能化產(chǎn)品研發(fā)支撐平臺(tái)，它是把電力大數(shù)據(jù)、通信信息、工業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了高度融合，并且在智能化分析的基礎(chǔ)上，為用戶提供現(xiàn)代化的服務(wù)模式。真正實(shí)現(xiàn)了用戶付費(fèi)低、能效高的能源獲取方式。

3 電力大數(shù)據(jù)在智能電網(wǎng)中的具體應(yīng)用分析

3.1 電網(wǎng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)方面

    在以往電力系統(tǒng)的運(yùn)行過程中，比較注重的是單臺(tái)設(shè)備的電網(wǎng)監(jiān)測(cè)與診斷，在不同的設(shè)備之間無法實(shí)現(xiàn)測(cè)試數(shù)據(jù)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。通過在智能電網(wǎng)中應(yīng)用電力大數(shù)據(jù)，可以對(duì)電網(wǎng)的狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，準(zhǔn)確分析，很好的實(shí)現(xiàn)了電力企業(yè)與用戶之間的溝通。在傳統(tǒng)的電力數(shù)據(jù)計(jì)算中，面對(duì)大量的電力數(shù)據(jù)，計(jì)算起來非常困難，尤其是些分布的異構(gòu)狀態(tài)的數(shù)據(jù)，無論是在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)或者分析方面，都會(huì)遇到很大的困難。通過電力大數(shù)據(jù)的應(yīng)用，可以非常成功地解決這些問題。與其他行業(yè)的網(wǎng)絡(luò)大數(shù)據(jù)相比，電網(wǎng)大數(shù)據(jù)表現(xiàn)出明顯的易失性、無序性，但是大數(shù)據(jù)的應(yīng)用仍然在智能電網(wǎng)的數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)上發(fā)揮了很大的使用價(jià)值。

3.2 電網(wǎng)損耗監(jiān)測(cè)方面

    電力系統(tǒng)是個(gè)相對(duì)來說比較復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)，因此對(duì)電能損耗的分析也是非常困難的。在電力大數(shù)據(jù)的應(yīng)用下，可以對(duì)電力系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)損耗進(jìn)行實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確的計(jì)算。并且在電力大數(shù)據(jù)準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)的基礎(chǔ)上，能夠?qū)λ须姳頂?shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)合理的建模，對(duì)大量的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行快速地準(zhǔn)確計(jì)算。在智能電網(wǎng)中，利用大數(shù)據(jù)的高速云計(jì)算功能，可以有效地提高電網(wǎng)損耗數(shù)據(jù)計(jì)算的速度和準(zhǔn)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(wǎng)穩(wěn)定分析及智能預(yù)警方面

    在傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)模式中，電網(wǎng)的穩(wěn)定分析和預(yù)警都是在離線的狀態(tài)下進(jìn)行評(píng)估和預(yù)測(cè)的，所以并不能保證評(píng)估和預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性。大數(shù)據(jù)技術(shù)因?yàn)楸旧砭哂袝r(shí)間和空間上的勢(shì)，在智能電網(wǎng)中應(yīng)用電力大數(shù)據(jù)，可以有效地對(duì)大規(guī)模的電網(wǎng)進(jìn)行分析和智能預(yù)警。并且在電力大數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，能夠?qū)﹄娏ζ髽I(yè)的所有變電站和各級(jí)電力調(diào)度的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)共享，這種情況下就大大提高了電力系統(tǒng)穩(wěn)定分析和預(yù)警的能力。

4 安科瑞變電所電力運(yùn)維云平臺(tái)介紹及選型

4.1 云平臺(tái)概述：

    按照家電網(wǎng)公司的統(tǒng)計(jì)，10kV及以上供電電壓等級(jí)的工商業(yè)用戶有200萬戶以上，此類“用戶側(cè)變配電所”產(chǎn)權(quán)歸電力用戶所有（工商企業(yè)、住宅小區(qū)、學(xué)校、醫(yī)院等），雖然數(shù)量眾多，但是日常的運(yùn)行維護(hù)工作比較傳統(tǒng)，普遍存在以下痛點(diǎn)：

      人工成本高：人工巡視、紙質(zhì)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(wù)無法定位、巡檢過程不標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、巡檢缺陷缺乏閉環(huán)跟蹤；

      隱患：有些用電單位無專業(yè)維護(hù)電工、無法即時(shí)排查電氣隱患、隱蔽工程隱患檢查難等難題；

      搶修時(shí)間長(zhǎng)：變電所設(shè)備種類較多，在分布上也比較分散，無法即時(shí)識(shí)別和定位故障信息，需要用戶通知后到現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)；

      運(yùn)行大數(shù)據(jù)缺少分析：有些用戶未有數(shù)據(jù)匯總分析平臺(tái)，甚至未安裝電力儀表導(dǎo)致運(yùn)維人員對(duì)現(xiàn)場(chǎng)電力參數(shù)信息不了解，無法確定電力系統(tǒng)是否正常運(yùn)行。

4.2  應(yīng)用場(chǎng)所

4.3 云平臺(tái)架構(gòu)

    我司的運(yùn)維平臺(tái)綜合運(yùn)用綜合保護(hù)裝置、多功能電力儀表、母排及線纜測(cè)溫裝置、變壓器溫控儀、視頻攝像頭、水浸煙霧、溫濕度、門磁等多種傳感器統(tǒng)接入變電所現(xiàn)場(chǎng)的邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)，經(jīng)邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)將數(shù)據(jù)封裝、壓縮、加密后上傳至云平臺(tái)。實(shí)時(shí)集中監(jiān)測(cè)所有變電所用電情況、統(tǒng)調(diào)度運(yùn)維巡檢安排，線上線下聯(lián)動(dòng)；實(shí)現(xiàn)用戶側(cè)變配電所的24小時(shí)無人值守，監(jiān)測(cè)各配電回路運(yùn)行狀態(tài)，即時(shí)定位故障，降低風(fēng)險(xiǎn)。通過手機(jī)APP下發(fā)運(yùn)維任務(wù)到指ding人員手機(jī)上，并通過GPS跟蹤運(yùn)維執(zhí)行過程。將企業(yè)集團(tuán)/高等院校內(nèi)廣泛分布的變電所集中統(tǒng)管理，提高運(yùn)維效率、提高故障響應(yīng)速度，即時(shí)發(fā)現(xiàn)運(yùn)行缺陷并做消缺處理。為售電企業(yè)提供電能集抄服務(wù)，即時(shí)掌握用戶用電量情況，避免偏差考核；響應(yīng)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的政策，增加客戶粘性，為后期的增值服務(wù)開展做準(zhǔn)備。

4.4 平臺(tái)功能

4.5 平臺(tái)配置方案

4.6 產(chǎn)品介紹

4.6.1 AM5SE系列微機(jī)綜合保護(hù)裝置

功能：

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

（2）低電壓保護(hù)、大功率電機(jī)保護(hù)、高壓電動(dòng)機(jī)綜合保護(hù)、PT并列功能、非電量保護(hù)、并網(wǎng)逆功率保護(hù)、檢同期功能

（3）測(cè)量功能：保護(hù)電流、測(cè)量電流、序電流、母線電壓、序電壓4-20MA輸出、直流測(cè)量

（4）通訊功能：提供RS485通訊接口，RS232維護(hù)接口，IRIG-B對(duì)時(shí)接口、USB升級(jí)接口，RJ45網(wǎng)口接口

（5）故障錄波功能：保護(hù)動(dòng)作時(shí)觸發(fā)錄波，可以記錄故障前8個(gè)周波后四個(gè)周波的數(shù)據(jù)

（6）控制回路：自帶操作回路，防跳功能

（7）GPS校時(shí)功能：提供時(shí)鐘同步接口，接收GPS校時(shí)信號(hào)

應(yīng)用：

35kV及以下電壓等級(jí)的變配電站及設(shè)備的保護(hù)測(cè)控功能，至少包括35kV進(jìn)線/主變壓器（般容量2000kVA以上）/PT/母聯(lián)、10kV進(jìn)線/饋線/配電變壓器（般容量2000kVA以下）/高壓電動(dòng)機(jī)/高壓電容器/母聯(lián)/PT等設(shè)備的保護(hù)和自動(dòng)控制功能

4.6.2 ASD300系列智能操控裝置

功能:

（1）次動(dòng)態(tài)模擬圖指示及自檢帶電顯示、閉鎖及自檢

（2）核相、強(qiáng)制加熱、強(qiáng)制照明

（3）語音防誤提示

（4）人體感應(yīng)及柜內(nèi)照明、已帶電語音播報(bào)

（5）分合閘、遠(yuǎn)方就地、儲(chǔ)能轉(zhuǎn)換開關(guān)

（6）分合閘回路完好指示/電壓測(cè)量

（7）預(yù)分預(yù)合閃光指示

（8）斷路器分合次數(shù)統(tǒng)計(jì)

（9）RS485串行通訊接口

（10）開關(guān)柜節(jié)點(diǎn)無線測(cè)溫

（11）全電參量測(cè)量U,I,P,Q,f,PF,Ep,Eq

應(yīng)用：

35KV高壓及以下中置柜，手車柜，環(huán)網(wǎng)柜

4.6.3 ARTM-Pn無線測(cè)溫裝置

功能：

（1）接收多60個(gè)ATE100/200/300/400

（2）3U3I電參量測(cè)量

（3）實(shí)時(shí)測(cè)溫功能

（4）RS485通訊接口，通過標(biāo)準(zhǔn)的MODBUSRTU協(xié)議實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)功能

（5）具備自檢功能

（6）超溫、高溫、相間溫差報(bào)警、溫度突變量告警功能

應(yīng)用：

變電站、配電室、箱變等

4.6.4 APM810系列多功能電力儀表

功能：

（1）準(zhǔn)確度等級(jí)：有功電能0.5S級(jí)，無功電能2級(jí)

（2）測(cè)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(shù)、頻率、需量

（3）電能計(jì)量：分相及總雙向電能、四象限無功電能

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

（5）輸入輸出：2路開關(guān)量輸出（選配MD82模塊多可擴(kuò)至8路）及2路開關(guān)量輸入（選配MD82模塊多可擴(kuò)至26路），開關(guān)量輸出可配置為報(bào)警輸出或遠(yuǎn)程遙控，DO用作報(bào)警輸出時(shí)可自由關(guān)聯(lián)報(bào)警內(nèi)容

（6）SD卡存儲(chǔ)功能：用于電參量、電能、諧波等數(shù)據(jù)定時(shí)存儲(chǔ)，波形存儲(chǔ)等功能

應(yīng)用：

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

4.6.5 DTSD1352導(dǎo)軌式電能表

功能：

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

（2）準(zhǔn)確級(jí)精度：有功0.5S

（3）電流信號(hào)接入：直接接入10（80)A經(jīng)CT接入1（6）A

（4）電壓信號(hào)：100V380V

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

應(yīng)用：

適用于和大型公建中對(duì)電能的分項(xiàng)計(jì)量，也可用于企事業(yè)單位作電能管理考核。

4.6.6 ADW300無線智能儀表

功能：

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

（2）電能質(zhì)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(shí)時(shí)電流，功率需量

（4）準(zhǔn)確級(jí)精度：0.5s級(jí)ADW300外置互感器型1級(jí)

（5）電流信號(hào)規(guī)格：100A輸入，經(jīng)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(yīng)用：

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

4.6.7 ARCM300系列電氣火災(zāi)監(jiān)控儀表

功能：

（1）測(cè)量：?jiǎn)位芈肥Ｓ嚯娏鳌?路溫度、電壓、電流、功率、頻率、功率因數(shù)、視在電能、四象限電能

（2）保護(hù)：剩余電流、溫度、過流等

（3）報(bào)警：聲光報(bào)警，支持消音、復(fù)位操作

（4）開關(guān)量：1路繼電器輸出、4路開關(guān)量輸入

（5）通訊方式：RS485、NB-IOT無線通訊、4G無線通訊

應(yīng)用：

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

4.6.8 ANET智能網(wǎng)關(guān)

功能：

（1）數(shù)據(jù)采集（支持串口、以太網(wǎng)，只需配置即可兼容支持標(biāo)準(zhǔn)電力規(guī)約的各類儀表）

（2）數(shù)據(jù)上傳（支持往上海分類分項(xiàng)能耗平臺(tái)、寧夏電力需求側(cè)平臺(tái)、江蘇電力運(yùn)維平臺(tái)、浙江電力運(yùn)維平臺(tái)上傳數(shù)據(jù)）

（3）邊緣計(jì)算（靈活的報(bào)警閾值設(shè)置、主動(dòng)上傳報(bào)警信息、數(shù)據(jù)合并計(jì)算、斷點(diǎn)續(xù)傳、數(shù)據(jù)加密、4G路由）

（4）遠(yuǎn)程管理（遠(yuǎn)程配置、遠(yuǎn)程升級(jí)、遠(yuǎn)程監(jiān)視）

應(yīng)用：

泛在電力物聯(lián)網(wǎng)、能耗系統(tǒng)平臺(tái)、電力需求側(cè)管理平臺(tái)、第三方云平臺(tái)、預(yù)付費(fèi)系統(tǒng)、運(yùn)維系統(tǒng)平臺(tái)、電力監(jiān)控平臺(tái)、能源綜合管理平臺(tái)

4.7 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用圖片

展廳現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)維團(tuán)隊(duì)采集箱內(nèi)部圖

高配現(xiàn)場(chǎng)門磁安裝煙感安裝

qiang機(jī)安裝漏水檢測(cè)安裝低壓柜儀表

4.8 平臺(tái)價(jià)值

    為電力運(yùn)維企業(yè)提供線上運(yùn)維服務(wù)平臺(tái)，實(shí)時(shí)集中監(jiān)測(cè)所有變電所用電情況、統(tǒng)調(diào)度運(yùn)維巡檢安排，線上線下聯(lián)動(dòng)。

將企業(yè)集團(tuán)/高等院校內(nèi)廣泛分布的變電所集中統(tǒng)管理，提高運(yùn)維效率、提高故障響應(yīng)速度；

響應(yīng)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的政策，增加客戶粘性，為后期的增值服務(wù)開展做準(zhǔn)備；

為售電企業(yè)提供電能集抄服務(wù)，即時(shí)掌握用戶用電量情況，避免偏差考核；

4.9 訪問方式

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4.10 典型案例

5 結(jié)語

    隨著信息科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，大數(shù)據(jù)技術(shù)已經(jīng)在社會(huì)的各個(gè)行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。隨著我智能電網(wǎng)建設(shè)的不斷深入，電力大數(shù)據(jù)必將成為服務(wù)電力企業(yè)與電力用戶的關(guān)鍵，將大數(shù)據(jù)技術(shù)引入電力系統(tǒng)建設(shè)具有非常重要的意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳敬德,盛戈皞,吳繼健,徐友剛,王福菊.大數(shù)據(jù)技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用現(xiàn)狀及展望[J].高壓電器,2018,54(01):35-43.

[2]王欽,蔣懷光,文福拴,梅天華.智能電網(wǎng)中大數(shù)據(jù)的概念、技術(shù)與挑戰(zhàn)[J].電力建設(shè),2016,37(12):1-10.

[3] 李惠珍.淺析電力大數(shù)據(jù)在智能電網(wǎng)中的具體應(yīng)用

[4] 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè).2020.06版.

作者簡(jiǎn)介：劉細(xì)鳳，女，安科瑞電氣股份有限公司