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

在電力行業的運行過程，雖然電力系統擁有龐大的數據信息，但是為了系統的穩定運行，還要求數據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健長遠發展，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 電網狀態監測方面

在以往電力系統的運行過程中，比較注重的是單臺設備的電網監測與診斷，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，可以對電網的狀態數據進行實時檢測，準確分析，很好的實現了電力企業與用戶之間的溝通。 

在傳統的電力數據計算中，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測上發揮了很大的使用價值。

3.2 電網損耗監測方面

電力系統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的工作效率。

3.3 電網安全穩定分析及智能預警方面

在傳統的電力系統運營模式中，電網的安全穩定分析和預警都是在離線的狀態下進行和預測的，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安全穩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，來減輕電網監控系統的工作壓力。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：

按照電網公司的統計，10kV及以上供電電壓等級的工商業用戶有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、住宅小區、學校、醫院等），雖然數量眾多，但是日常的運行維護工作比較傳統，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、巡檢過程不標準規范、巡檢缺陷缺乏閉環跟蹤；

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，監測各配電回路運行狀態，即時定位故障，降低安全風險。通過手機APP下發運維任務到人員手機上，并通過GPS跟蹤運維執行過程。將企業集團/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，即時發現運行缺陷并做消缺處理。為售電企業提供電能集抄服務，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）斷路器分合次數統計

（9）RS485串行通訊接口

（10）開關柜節點無線測溫

（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、工礦企業、公用設施、智能大廈等需要電力監控的場合

 

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計、總正反向無功電能統計； 

（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計、總正反向無功電能統計； 

（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測、集抄和管理，可靈活安裝在配電箱中，可用于電力運維、環保監管等在線監測類平臺中。

 

5.6.7 ARCM300系列電氣火災監控儀表

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、 消防單位以及石油化工、文教衛生、、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、斷點續傳、數據加密、4G路由） 

（4）遠程管理（遠程配置、遠程升級、遠程監視） 

應用：

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

 

5.8 平臺價值

為電力運維企業提供線上運維服務平臺，實時集中監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展，大數據技術已經在社會的各個行業得到了廣泛的應用。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與電力用戶的關鍵，將大數據技術引入電力系統建設具有非常重要的意義。

參考文獻

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[2] 張克宇.淺談面向智能電網應用的電力大數據關鍵技術[J].電子世界,2016(22).

[3] 區秋杰.智能電網應用的電力大數據關鍵技術研究[J].通訊世界,2016(20).

[4] 賈穎.淺析電力大數據在智能電網中的具體應用

[5] 安科瑞企業微電網設計與應用手冊.2020.06版.