李茫茫

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

 

摘要：作為城市建設(shè)發(fā)展必須的資源資源之一，電力能源供應(yīng)的穩(wěn)定性至關(guān)重要，而電力系統(tǒng)可靠運(yùn)行，才是保持電能持續(xù)穩(wěn)定供應(yīng)的根本性保障，隨著電氣工程及其自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，電力系統(tǒng)逐漸邁向智能化、自動(dòng)化，在運(yùn)行穩(wěn)定的前提下，運(yùn)行效率會(huì)有所提升。在智能電網(wǎng)中，大數(shù)據(jù)分析是必不可少的，而其中又包含了分析、處理，以及集成技術(shù)，只有保障每項(xiàng)技術(shù)可以為大數(shù)據(jù)分析軟件提供必要的支持，才能夠切實(shí)保障數(shù)據(jù)分析工作的效率，以及分析得到結(jié)果的質(zhì)量。本文主要從技術(shù)角度出發(fā)，解析了電力大數(shù)據(jù)關(guān)鍵技術(shù)。

關(guān)鍵詞：智能電網(wǎng)；電力大數(shù)據(jù)；關(guān)鍵技術(shù)

 

0 引言

    智能電網(wǎng)和傳統(tǒng)電網(wǎng)系統(tǒng)相比，顯著的優(yōu)勢(shì)在于反應(yīng)時(shí)間上，智能電網(wǎng)在大數(shù)據(jù)分析技術(shù)的加持下，當(dāng)大數(shù)據(jù)分析結(jié)果顯示任意一個(gè)時(shí)間段內(nèi)，任意局部范圍內(nèi)電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)存在波動(dòng)，系統(tǒng)會(huì)第一時(shí)間做出處理，確保電力系統(tǒng)能夠始終維持在一個(gè)較為穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)。而對(duì)于大數(shù)據(jù)分析而言，從開始的數(shù)據(jù)采掘和分析，再到數(shù)據(jù)處理，每一個(gè)環(huán)節(jié)的質(zhì)量共同影響著大數(shù)據(jù)分析結(jié)果的可靠性。

 

1 大數(shù)據(jù)分析的重要性

    大數(shù)據(jù)分析，對(duì)于優(yōu)化電力系統(tǒng)運(yùn)行效率而言至關(guān)重要的，只有切實(shí)做好相應(yīng)的大數(shù)據(jù)分析工作，才能夠指定具有一定針對(duì)性的改造計(jì)劃。大數(shù)據(jù)分析對(duì)于電力系統(tǒng)而言，首先是數(shù)據(jù)采集的全面性上，由于大數(shù)據(jù)分析需要采集海量的數(shù)據(jù)，所以可以從數(shù)據(jù)信息的角度總結(jié)出電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)運(yùn)行期間真實(shí)的狀態(tài)，其次則是軟件分析的可靠性上，通過軟件分析得出的結(jié)論具有較高的參考價(jià)值，軟件本身可以根據(jù)數(shù)據(jù)對(duì)未來發(fā)展的趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)判。

    總而言之，大數(shù)據(jù)分析對(duì)智能化電網(wǎng)建設(shè)工作而言至關(guān)重要，作為優(yōu)化電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行效率重要的分析手段之一，對(duì)于推動(dòng)智能電網(wǎng)發(fā)展具有重要價(jià)值。

2 關(guān)鍵技術(shù)淺析

2.1 規(guī)劃中的應(yīng)用

    數(shù)據(jù)規(guī)劃是分析數(shù)據(jù)之前必須要進(jìn)行的工作，主要實(shí)現(xiàn)了對(duì)電力系統(tǒng)各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)的挖掘、分析，進(jìn)而為優(yōu)化電力系統(tǒng)提供參考。對(duì)智能電網(wǎng)而言，首先是數(shù)據(jù)的采掘和分類，智能化系統(tǒng)會(huì)對(duì)大體量的數(shù)據(jù)進(jìn)行掃描，自動(dòng)將沒有用的數(shù)據(jù)過濾掉，只保存有價(jià)值的數(shù)據(jù)信息，并將所有的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分類。其次，是數(shù)據(jù)分析模塊， 大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)會(huì)針對(duì)不同特征對(duì)采掘到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)分析結(jié)果，自動(dòng)進(jìn)行、擴(kuò)展，在此期間不需要人為干預(yù)，所以能夠極大程度節(jié)省數(shù)據(jù)分析需要的時(shí)間。電力大數(shù)據(jù)分析技術(shù) , 從根本上講 , 屬于傳統(tǒng)數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)在海量數(shù)據(jù)挖掘下的新發(fā)展 ,但由于大數(shù)據(jù)海量、高速增長、多樣性的特點(diǎn) ,并且不僅包含結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù) , 還含半結(jié)構(gòu)化和非機(jī)構(gòu)化數(shù)據(jù) , 因此傳統(tǒng)的很多處理小數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)挖掘方法已經(jīng)不再實(shí)用。大數(shù)據(jù)環(huán)境下的數(shù)據(jù)挖掘與機(jī)器學(xué)習(xí)算法 ,可以從兩個(gè)方面著手:一方面從大數(shù)據(jù)的治理與抽樣、特征選擇的角度入手,將大數(shù)據(jù)小數(shù)據(jù)化；另一方面從開展大數(shù)據(jù)下的聚類、分類算法研究。

2.2 檢修中的應(yīng)用

    傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)檢修方法，算法復(fù)雜，解決電力系統(tǒng)問題速率較低， 并且前期工作需要花費(fèi)較長的時(shí)間才能夠完成，所以電力系統(tǒng)檢修的 周期較長，而基于數(shù)據(jù)處理技術(shù)的檢修系統(tǒng)，其算法是在原有算法的基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化得到的，運(yùn)算速率和準(zhǔn)確率都有大幅提升。在分析故障原因的時(shí)候，系統(tǒng)自身還根據(jù)數(shù)據(jù)類型的不同，采用不同的算法，其一，針對(duì)大規(guī)模分布式數(shù)據(jù)來說法，分布式計(jì)算技術(shù)的效率極高，能夠迅速集成分布式數(shù)據(jù)，對(duì)其進(jìn)行存儲(chǔ)并處理。其二，內(nèi)存計(jì)算技術(shù)的運(yùn)算速率較高，主要應(yīng)用于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的計(jì)算，效率較高，可以實(shí)現(xiàn)線上處理問題。其三， 針對(duì)實(shí)時(shí)到達(dá)，速度和規(guī)模無法做出預(yù)判的數(shù)據(jù)而言，流處理技術(shù)可以技術(shù)處理相應(yīng)數(shù)據(jù)，效率要高于其他處理技術(shù)。綜合以上三種數(shù)據(jù)處理技術(shù)，可以更好開展大數(shù)據(jù)分析，對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行的狀態(tài)有一個(gè)更為深入的理解，進(jìn)而可以采取更具針對(duì)性的優(yōu)化措施，使電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性進(jìn)一步得到提升。

2.3 監(jiān)控中的應(yīng)用

    對(duì)于電力系統(tǒng)而言，需要對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控，將分散的數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，在對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控的過程中，需要建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)信息，其中，基于 No SQL 數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)集成技術(shù)，就很好的解決了這一問題，在大數(shù)據(jù)庫的支撐下，數(shù)據(jù)集成的效率得到了顯著提升，在查找到數(shù)據(jù)之后，集成系統(tǒng)會(huì)進(jìn)行抽樣檢測(cè)，確認(rèn)數(shù)據(jù)的質(zhì)量和可靠性，在確認(rèn)完畢之后才會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行儲(chǔ)存。在數(shù)據(jù)集成技術(shù)的加持下，一方面可以切實(shí)提升數(shù)據(jù)分析工作的效率，另外一個(gè)方面，則是可以有效提高數(shù)據(jù)本身的質(zhì)量。

 

3 安科瑞變電所電力運(yùn)維云平臺(tái)

3.1 概述

    按照國家電網(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；

　　安全隱患：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：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。

3.2 應(yīng)用場(chǎng)所

3.3 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)一接入變電所現(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)一調(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，全面監(jiān)測(cè)各配電回路運(yùn)行狀態(tài)，即時(shí)定位故障，降低安全風(fēng)險(xiǎn)。通過手機(jī)APP下發(fā)運(yùn)維任務(wù)到指定人員手機(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)一管理，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。

3.4 平臺(tái)功能

3.5 平臺(tái)配置方案

3.6 產(chǎn)品介紹

3.6.1 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、零序電流保護(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、零序電流、母線電壓、零序電壓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（一般容量2000kVA以上）/PT/母聯(lián)、10kV進(jìn)線/饋線/配電變壓器（一般容量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

3.6.2 ASD300系列智能操控裝置

功能:

（1）一次動(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

3.6.3 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

3.6.4 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

3.6.5 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：

適用于機(jī)關(guān)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。

3.6.6 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，5A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。

3.6.7 ARCM300系列電氣火災(zāi)監(jiān)控儀表

功能：

（1）測(cè)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(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)、國家重點(diǎn)消防單位以及石油化工、文教衛(wèi)生、金融、電信等領(lǐng)域。

3.6.8 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)

3.7 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

槍機(jī)安裝漏水檢測(cè)安裝低壓柜儀表

3.8 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)一調(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)一管理，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；

3.9 訪問方式

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3.10典型案例

4 結(jié)語

    作為智能電網(wǎng)建設(shè)必不可少的技術(shù)手段之一，結(jié)合大數(shù)據(jù)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和電力系統(tǒng)的應(yīng)用需求，發(fā)揮電力大數(shù)據(jù)的價(jià)值，將為智能電網(wǎng)的建設(shè)帶來新的發(fā)展契機(jī)。電力企業(yè)應(yīng)該牢牢抓住這個(gè)契機(jī)，從數(shù)據(jù)政策、人才培養(yǎng)、關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)等層面，全面促成電力大數(shù)據(jù)技術(shù)的發(fā)展。 

 

參考文獻(xiàn)：

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