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

　　劉丹
 

　　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)特點的基礎(chǔ)上，對電力大數(shù)據(jù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用模式，以及具體的應(yīng)用進行了總結(jié)。
 

　　關(guān)鍵詞：電力大數(shù)據(jù)智能電網(wǎng)特點應(yīng)用
 

　　0 引言
 

　　大數(shù)據(jù)簡單地說有結(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。本文首先分析了電力大數(shù)據(jù)的特點，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)中將會有更廣闊的應(yīng)用前景。
 

　　1 電力大數(shù)據(jù)特點
 

　　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)，這對電力系統(tǒng)大數(shù)據(jù)處理的實時性和準(zhǔn)確性要求更高，同時給電力大數(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：
 

　　1.1 數(shù)據(jù)量大
 

　　對于電力行業(yè)的數(shù)據(jù)信息來說，較顯著的特點就是數(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)定運行，還要求數(shù)據(jù)分析處理的速度非常快，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(xiàn)代化智能設(shè)備，能提高電力大數(shù)據(jù)分析、計算的準(zhǔn)確性與及時性，確保電力大數(shù)據(jù)的價值得到充分的發(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
 

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

　　2.2 智能化產(chǎn)品研發(fā)支撐平臺
 

　　智能化產(chǎn)品研發(fā)支撐平臺，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。真正實現(xiàn)了用戶付費低、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(shè)備的電網(wǎng)監(jiān)測與診斷，在不同的設(shè)備之間無法實現(xiàn)測試數(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)，可以對電網(wǎng)的狀態(tài)數(shù)據(jù)進行實時檢測，準(zhǔn)確分析，很好的實現(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)計算中，面對大量的電力數(shù)據(jù)，計算起來非常困難，尤其是一些分布的異構(gòu)狀態(tài)的數(shù)據(jù)，無論是在數(shù)據(jù)存儲或者分析方面，都會遇到很大的困難。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)測上發(fā)揮了很大的使用價值。
 

　　3.2 電網(wǎng)損耗監(jiān)測方面
 

　　電力系統(tǒng)是一個相對來說比較復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)，因此對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，可以對電力系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)損耗進行實時、準(zhǔn)確的計算。并且在電力大數(shù)據(jù)準(zhǔn)確監(jiān)測的基礎(chǔ)上，能夠?qū)λ须姳頂?shù)據(jù)進行科學(xué)合理的建模，對大量的數(shù)據(jù)信息進行快速地準(zhǔn)確計算。在智能電網(wǎng)中，利用大數(shù)據(jù)的高速云計算功能，可以地提高電網(wǎng)損耗數(shù)據(jù)計算的速度和準(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)安全穩(wěn)定分析及智能預(yù)警方面
 

　　在傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)運營模式中，電網(wǎng)的安全穩(wěn)定分析和預(yù)警都是在離線的狀態(tài)下進行評估和預(yù)測的，所以并不能保證評估和預(yù)測的準(zhǔn)確性。大數(shù)據(jù)技術(shù)因為本身具有時間和空間上的優(yōu)勢，在智能電網(wǎng)中應(yīng)用電力大數(shù)據(jù)，可以地對大規(guī)模的電網(wǎng)進行安全分析和智能預(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電力調(diào)度中心的數(shù)據(jù)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(yù)警的能力。
 

　　4 安科瑞變電所電力運維云平臺介紹及選型
 

　　4.1 云平臺概述：
 

　　按照電網(wǎng)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(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(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；
 

　　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(shè)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(xiàn)場確認；
 

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

　　4.2  應(yīng)用場所
 

4.3 云平臺架構(gòu)
 

　　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、門磁等多種傳感器統(tǒng)一接入變電所現(xiàn)場的邊緣計算網(wǎng)關(guān)，經(jīng)邊緣計算網(wǎng)關(guān)將數(shù)據(jù)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、統(tǒng)一調(diào)度運維巡檢安排，線上線下聯(lián)動；實現(xiàn)用戶側(cè)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(fēng)險。通過手機APP下發(fā)運維任務(wù)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(nèi)廣泛分布的變電所集中統(tǒng)一管理，提高運維效率、提高故障響應(yīng)速度，即時發(fā)現(xiàn)運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 平臺功能
 

       4.5 平臺配置方案
 

       4.6 產(chǎn)品介紹

 

　　4.6.1 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(wǎng)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(wǎng)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(shù)據(jù)
 

　　(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(yīng)用：
 

　　35kV及以下電壓等級的變配電站及設(shè)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(lián)、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(lián)/PT等設(shè)備的保護和自動控制功能
 

       4.6.2 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(yīng)及柜內(nèi)照明、已帶電語音播報
 

　　(5)分合閘、遠方就地、儲能轉(zhuǎn)換開關(guān)
 

　　(6)分合閘回路完好指示/電壓測量
 

　　(7)預(yù)分預(yù)合閃光指示
 

　　(8)斷路器分合次數(shù)統(tǒng)計
 

　　(9)RS485串行通訊接口
 

　　(10)開關(guān)柜節(jié)點無線測溫
 

　　(11)全電參量測量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(biāo)準(zhǔn)的MODBUSRTU協(xié)議實現(xiàn)組網(wǎng)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(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：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(shù)、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(zhì)量監(jiān)測：2-63次分次諧波、總(奇、偶)諧波測量、電壓波峰系數(shù)、電話波峰因子、電流K系數(shù)測量
 

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

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

　　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)控的場合
 

       4.6.5 DTSD1352導(dǎo)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(zhǔn)確級精度：有功0.5S
 

　　(3)電流信號接入：直接接入10(80)A經(jīng)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(yīng)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。
 

       4.6.6 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(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、功率需量及實時電流，功率需量
 

　　(4)準(zhǔn)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(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。
 

       4.6.7 ARCM300系列電氣火災(zāi)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(shù)、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(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)、 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能耗平臺、寧夏電力需求側(cè)平臺、江蘇電力運維平臺、浙江電力運維平臺上傳數(shù)據(jù))
 

　　(3)邊緣計算(靈活的報警閾值設(shè)置、主動上傳報警信息、數(shù)據(jù)合并計算、斷點續(xù)傳、數(shù)據(jù)加密、4G路由)
 

　　(4)遠程管理(遠程配置、遠程升級、遠程監(jiān)視)
 

　　應(yīng)用：
 

　　泛在電力物聯(lián)網(wǎng)、能耗系統(tǒng)平臺、電力需求側(cè)管理平臺、第三方云平臺、預(yù)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
 

        4.7 現(xiàn)場應(yīng)用圖片

 

展廳現(xiàn)場運維團隊采集箱內(nèi)部圖
 

高配現(xiàn)場門磁安裝煙感安裝
 

機安裝漏水檢測安裝低壓柜儀表
 

　　4.8 平臺價值
 

　　為電力運維企業(yè)提供線上運維服務(wù)平臺，實時集中監(jiān)測所有變電所用電情況、統(tǒng)一調(diào)度運維巡檢安排，線上線下聯(lián)動。
 

　　將企業(yè)集團/高等院校內(nèi)廣泛分布的變電所集中統(tǒng)一管理，提高運維效率、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
 

 

　　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)在社會的各個行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。隨著我國智能電網(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：
 

　　[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)計與應(yīng)用手冊.2020.06版.