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浅谈电力大数据在智能电网中的具体应用
2021-5-10 阅读(862)
摘要：大数据时代对智能电网大数据处理水平提出了全新要求，受多方面的限制当前智能电网大数据处理技术还比较复杂。同时，在异构多数据处理技术、实时分析以及可视化分析方面存在一定的缺陷。所以，我们需要要采取措施，进一步完善大数据处理技术，以便满足时代发展的需求。
关键词：电力大数据；智能电网；智能电表；应用
1电力大数据特点
1.1 数据量大
对于电力行业的数据信息来说，较显著的特点就是数据量大，这其中包括生产数据、管理数据、营销数据等等，并且这些数据类型中往往还包含着多种多样的形式，不仅包括数字、符号等这些结构化的数据，而且还包括图像、视频等这些非结构化数据，它们共同构成了庞大的电力大数据。
1.2 数据速率高
在电力行业的运行过程，虽然电力系统拥有庞大的数据信息，但是为了系统的稳定运行，还要求数据分析处理的速度非常快，这样才能满足社会对电力资源的需求。因此，这就要求电力企业大力普及速度快、智能化程度高的现代化智能设备，能提高电力大数据分析、计算的准确性与及时性，确保电力大数据的价值得到充分的发挥。
2智能电网大数据处理技术现状
2.1 复杂性
智能电网大数据处理的准确性、及时性、准确性能够助推社会经济的稳健长远发展，因此，我们在智能电网的操作过程中肯定不能停留在追求当前目标上，还要不断完善和改进大数据处理技术，认识到其中的复杂性。当前在诸多领域中大数据技术都得到了较为广泛的运用，同时也取的较为显著的效果。由于智能电网大数据处理技术的复杂性，在使用或是发展过程中存在着一系列的问题，故而我们要不断完善，在应用过程中借助云计算减少存储成本。虽然减少了成本但是在实时性方面还存在一定的问题，加之在大数据时代数据规模较大，我们还需不断加强打大数据处理技术的多样性。
2.2 云计算技术
云计算技术可以存储、处理数据，因此在具体的使用过程中具有诸多势。在智能电网的运行和检修中有很多的应用。如基本数据、在线数据以及缺陷数据等，在处理的上述的时候还需要要较高的可靠性和实时性，受多种因素的限制。当前云计算技术还在智能电网行业还处在探索阶段。
3电力大数据在智能电网中的应用
3.1 电网状态监测方面
在以往电力系统的运行过程中，比较注重的是单台设备的电网监测与诊断，在不同的设备之间无法实现测试数据的信息共享，这样就无法满足电力企业和用户之间的信息交流。[2]通过在智能电网中应用电力大数据，可以对电网的状态数据进行实时检测，准确分析，很好的实现了电力企业与用户之间的沟通。
在传统的电力数据计算中，面对大量的电力数据，计算起来非常困难，尤其是一些分布的异构状态的数据，无论是在数据存储或者分析方面，都会遇到很大的困难。通过电力大数据的应用，可以非常成功地解决这些问题。与其他行业的网络大数据相比，电网大数据表现出明显的易失性、无序性，但是大数据的应用仍然在智能电网的数据监测上发挥了很大的使用价值。
3.2 电网损耗监测方面
电力系统是一个相对来说比较复杂的网络，因此对电能损耗的分析也是非常困难的。在电力大数据的应用下，可以对电力系统的网络损耗进行实时、准确的计算。并且在电力大数据准确监测的基础上，能够对所有电表数据进行科学合理的建模，对大量的数据信息进行快速地准确计算。在智能电网中，利用大数据的高速云计算功能，可以地提高电网损耗数据计算的速度和准确率。从某种程度来讲，大大提高了电力企业的工作效率。
3.3 电网安全稳定分析及智能预警方面
在传统的电力系统运营模式中，电网的安全稳定分析和预警都是在离线的状态下进行和预测的，所以并不能保证和预测的准确性。大数据技术因为本身具有时间和空间上的势，在智能电网中应用电力大数据，可以地对大规模的电网进行安全分析和智能预警。并且在电力大数据的基础上，能够对电力企业的所有变电站和各级电力调度中心的数据进行实时共享，这种情况下就大大提高了电力系统安全稳定分析和预警的能力。
4云计算大数据处理技术在智能电网中的运用
4.1 集成管理技术
就集成管理技术而言，在实际使用过程中，需要对相关数据进行处理，在此过程中使用数据抽取技术、数据清洗技术、数据过滤技术。同时在相关数据抽取过程中采用集成管理技术，完成数据的聚合和集成处理，在所有数据处理结束后，对所有数据的处理结果进行统计，保证数据后，采取合理的方法进行保存。为了保证数据的真实性和质量完好，需要注意在数据集成前，对数据进行清洗处理。
4.2 传输、存储技术
在数据的传输过程中，要将所有需要传输的数据进行抽取和集成，来减轻电网监控系统的工作压力。为了保证智能电网可以将大量数据保存到较小空间内，首先要提高数据的处理质量，使用先进的传输技术，对数据进行压缩处理，是繁多的数据数量减少，保证数据的传输。在数据存储过程中，大量数据的传输前可以使用压缩技术，以达到高质量的传输，提高数据的存储价值。
4.3 数据分析、处理技术
为了将原有的数据转化成为的信息，要对数据进行分析，使工作人员通过这些数据做出正确的判断，更好的应对电网运行中的故障问题，目前电网的处理技术可分为分布式、内存式、流处理式三种。分布式处理技术可以将大数据分割成小数据，并进行针对性处理；内存式处理技术可以缩短数据处理时间，提高处理技术的；流处理式处理技术，可以帮助用户把握市场的变化情况，对业务的处理有着较好的效果。
5安科瑞变电所电力运维云平台介绍及选型
5.1 云平台概述：
按照电网公司的统计，10kV及以上供电电压等级的工商业用户有200万户以上，此类“用户侧变配电所”产权归电力用户所有（工商企业、住宅小区、学校、医院等），虽然数量众多，但是日常的运行维护工作比较传统，普遍存在以下痛点：
人工成本高：人工巡视、纸质记录、电话沟通，缺乏智能化的手段
工作效率低：巡视频率低、巡检任务无法定位、巡检过程不标准规范、巡检缺陷缺乏闭环跟踪；
安全隐患：有些用电单位无维护电工、无法即时排查电气隐患、隐蔽工程隐患检查难等难题；
抢修时间长：变电所设备种类较多，在分布上也比较分散，无法即时识别和定位故障信息，需要用户通知后到现场确认；
运行大数据缺少分析：有些用户未有数据汇总分析平台，甚至未安装电力仪表导致运维人员对现场电力参数信息不了解，无法确定电力系统是否正常运行。
5.2 应用场所
5.3 云平台架构
我司的运维平台综合运用综合保护装置、多功能电力仪表、母排及线缆测温装置、变压器温控仪、视频摄像头、水浸烟雾、温湿度、门磁等多种传感器接入变电所现场的边缘计算网关，经边缘计算网关将数据封装、压缩、加密后上传至云平台。实时集中监测所有变电所用电情况、调度运维巡检安排，线上线下联动；实现用户侧变配电所的24小时无人值守，监测各配电回路运行状态，即时定位故障，降低安全风险。通过手机APP下发运维任务到人员手机上，并通过GPS跟踪运维执行过程。将企业集团/高等院校内广泛分布的变电所集中管理，提高运维效率、提高故障响应速度，即时发现运行缺陷并做消缺处理。为售电企业提供电能集抄服务，即时掌握用户用电量情况，避免偏差考核；响应泛在电力物联网的政策，增加客户粘性，为后期的增值服务开展做准备。
5.4 平台功能
5.5 平台配置方案
5.6 产品介绍
5.6.1 AM5SE系列微机综合保护装置
功能：
（1）保护功能：主变差动保护功能、主变后备保护、三段式过流带方向带电压闭锁、三段式过流、零序电流保护、过电压、
（2）低电压保护、大功率电机保护、高压电动机综合保护、PT并列功能、非电量保护、并网逆功率保护、检同期功能
（3）测量功能：保护电流、测量电流、零序电流、母线电压、零序电压4-20MA输出、直流测量
（4）通讯功能：提供RS485通讯接口，RS232维护接口，IRIG-B对时接口、USB升级接口，RJ45网口接口
（5）故障录波功能：保护动作时触发录波，可以记录故障前8个周波后四个周波的数据
（6）控制回路：自带操作回路，防跳功能
（7）GPS校时功能：提供时钟同步接口，接收GPS校时信号
应用：
35kV及以下电压等级的变配电站及设备的保护测控功能，至少包括35kV进线/主变压器（一般容量2000kVA以上）/PT/母联、10kV进线/馈线/配电变压器（一般容量2000kVA以下）/高压电动机/高压电容器/母联/PT等设备的保护和自动控制功能
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5.6.2 ASD300系列智能操控装置
功能:
（1）一次动态模拟图指示及自检带电显示、闭锁及自检
（2）核相、强制加热、强制照明
（3）语音防误提示
（4）人体感应及柜内照明、已带电语音播报
（5）分合闸、远方就地、储能转换开关
（6）分合闸回路完好指示/电压测量
（7）预分预合闪光指示
（8）断路器分合次数统计
（9）RS485串行通讯接口
（10）开关柜节点无线测温
（11）全电参量测量U,I,P,Q,f,PF,Ep,Eq
应用：
35KV高压及以下中置柜，手车柜，环网柜
5.6.3 ARTM-Pn无线测温装置
功能：
（1）接收多60个ATE100/200/300/400
（2）3U3I电参量测量
（3）实时测温功能
（4）RS485通讯接口，通过标准的MODBUSRTU协议实现组网功能
（5）具备自检功能
（6）超温、高温、相间温差报警、温度突变量告警功能
应用：
变电站、配电室、箱变等
5.6.4 APM810系列多功能电力仪表
功能：
（1）准确度等级：有功电能0.5S级，无功电能2级
（2）测量功能：三相电压、三相电流、分相及总有功功率、分相及总无功功率、分相及总视在功率、分相及总功率因数、频率、需量
（3）电能计量：分相及总双向电能、四象限无功电能
（4）电能质量监测：2-63次分次谐波、总（奇、偶）谐波测量、电压波峰系数、电话波峰因子、电流K系数测量
（5）输入输出：2路开关量输出（选配MD82模块多可扩至8路）及2路开关量输入（选配MD82模块多可扩至26路），开关量输出可配置为报警输出或远程，DO用作报警输出时可自由关联报警内容
（6）SD卡存储功能：用于电参量、电能、谐波等数据定时存储，波形存储等功能
应用：
适用于电力系统、工矿企业、公用设施、智能大厦等需要电力监控的场合
5.6.5 DTSD1352导轨式电能表
功能：
（1）测量功能：三相电流、电压、功率、频率、总正反向有功电能统计、总正反向无功电能统计；
（2）准确级精度：有功0.5S
（3）电流信号接入：直接接入10（80)A经CT接入1（6）A
（4）电压信号：100V380V
（5）通信：RS485接口，支持MODBUS-RTU或者DL/T645通讯协议
应用：
适用于和大型公建中对电能的分项计量，也可用于企事业单位作电能管理考核。
5.6.6 ADW300无线智能仪表
功能：
（1）测量功能：三相电流、电压、功率、频率、总正反向有功电能统计、总正反向无功电能统计；
（2）电能质量：电压、电流不平衡度，电压、电流总谐波及2-31分次谐波
（3）需量：大电流、功率需量及实时电流，功率需量
（4）准确级精度：0.5s级ADW300外置互感器型1级
（5）电流信号规格：100A输入，经互感器输入，5 A二次互感接入
（6）通讯方式：RS485、LORA无线通讯、NB-IOT无线通讯、4G无线通讯
应用：
ADW300方便用户进行用电监测、集抄和管理，可灵活安装在配电箱中，可用于电力运维、环保监管等在线监测类平台中。
5.6.7 ARCM300系列电气火灾监控仪表
功能：
（1）测量：单回路剩余电流、4路温度、电压、电流、功率、频率、功率因数、视在电能、四象限电能
（2）保护：剩余电流、温度、过流等
（3）报警：声光报警，支持消音、复位操作
（4）开关量：1路继电器输出、4路开关量输入
（5）通讯方式：RS485、NB-IOT无线通讯、4G无线通讯
应用：
适用于智能楼宇、高层公寓、宾馆、饭店、商厦、工矿企业、 消防单位以及石油化工、文教卫生、、电信等领域。
5.6.8 ANET智能网关
功能：
（1）数据采集（支持串口、以太网，只需配置即可兼容支持标准电力规约的各类仪表）
（2）数据上传（支持往上海分类分项能耗平台、宁夏电力需求侧平台、江苏电力运维平台、浙江电力运维平台上传数据）
（3）边缘计算（灵活的报警阈值设置、主动上传报警信息、数据合并计算、断点续传、数据加密、4G路由）
（4）远程管理（远程配置、远程升级、远程监视）
应用：
泛在电力物联网、能耗系统平台、电力需求侧管理平台、第三方云平台、预付费系统、运维系统平台、电力监控平台、能源综合管理平台
5.8 平台价值
为电力运维企业提供线上运维服务平台，实时集中监测所有变电所用电情况、调度运维巡检安排，线上线下联动。
将企业集团/高等院校内广泛分布的变电所集中管理，提高运维效率、提高故障响应速度；
响应泛在电力物联网的政策，增加客户粘性，为后期的增值服务开展做准备；
为售电企业提供电能集抄服务，即时掌握用户用电量情况，避免偏差考核；
5.9 访问方式
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5.10 典型案例
6 结束语
随着信息科学技术的不断发展，大数据技术已经在社会的各个行业得到了广泛的应用。随着我国智能电网建设的不断深入，电力大数据必将成为服务电力企业与电力用户的关键，将大数据技术引入电力系统建设具有非常重要的意义。
参考文献
[1] 郭立玮.面向智能电网应用的电力大数据技术研究[J].企业技术开发,2017(11).
[2] 张克宇.浅谈面向智能电网应用的电力大数据关键技术[J].电子世界,2016(22).
[3] 区秋杰.智能电网应用的电力大数据关键技术研究[J].通讯世界,2016(20).
[4] 贾颖.浅析电力大数据在智能电网中的具体应用
[5] 安科瑞企业微电网设计与应用手册.2020.06版.
