探討大數據技術在智能電網中的應用

時間：2021-11-01作者：安科瑞電子商務（上海）有限公司瀏覽：124

朱鹍
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要：隨著科技的*發(fā)展，大數據技術已經深入人們的生活。大數據技術的不斷突破，使它逐漸在智能電網的運用中站穩(wěn)腳跟。合理地運用大數據技術，不僅能夠提高電網的管理效率，也能較大程度地電網帶給每一個用戶良好的使用體驗。而本文即是對大數據技術在智能電網中的應用現狀及展望進行探究。

關鍵詞：大數據技術；智能電網；配電網

0 引言
  在科技高速發(fā)展的今天，傳統(tǒng)的電網管理方式已經無法滿足新的需求，因此，將大數據技術與電網管理相結合已經成為時代發(fā)展的必然趨勢。大數據的發(fā)展使我們的生活方式發(fā)生了翻天覆地的改變，無論是信息化社會，還是經濟**化都和信息技術息息相關。在電網的管理中，成熟運用大數據技術不僅能實現高度的信息化處理，也能好地推進智能電網的發(fā)展。

1 大數據技術和智能電網
  隨著信息技術的不斷發(fā)展，我國經濟水平有了長足的發(fā)展。電力資源已成為人們賴以生存的重要能源。而大數據技術作為一種的數據分析技術，通過分析、整理龐大的數據信息資料為電路系統(tǒng)提供相應的技術支持，輸電線路狀態(tài)檢測工作的順利進行。其次，大數據分析技術除了要具備數據的處理能力也要研究電力行業(yè)的發(fā)展趨勢，智能電網系統(tǒng)朝著健康化、智能化、現代化的方向發(fā)展。
  智能電網在傳統(tǒng)電網的基礎上利用信息技術手段實現智能化，進而獲得完整的信息數據，以提高能源的綜合利用水平。智能電網的含義主要是運用現代的信息技術、通信技術、傳感測量技術等，在降低電力成本的基礎上，**電網運行的可靠性和用電的安全性。

2 大數據技術在智能電網中的應用情況
2.1 電力大數據平臺的整體構架
  在電力大數據平臺上，數據越是豐富、準確、細致，智能電網系統(tǒng)越能發(fā)揮真正的實質性作用。我國智能電網大數據的整體框架主要包括三層，分別是數據集成，計算分析以及實踐應用。在我國電網系統(tǒng)不斷完善建設的過程中，大數據技術不僅能對輸變電設備的動態(tài)進行準確的評估以及預測，也能識別復雜的輸變電設備故障。智能電網大數據平臺的主要技術包括數據的集成、儲存、處理、分析等，通過各個技術模塊的相互配合實現智能電網數據的融合。
  電力大數據技術平臺不僅能實現大量數據的集成分析處理，也能協(xié)調不同能源之間的配合，合理解決問題，實現節(jié)能減排的目的。

2.2 大數據技術在配電網中的應用
  在配電網系統(tǒng)中，利用大數據技術不僅可以解決信息處理效果不理想，診斷過程耗時長等問題，也能對該系統(tǒng)的數據進行精算優(yōu)化，完善系統(tǒng)功能。運用數據分析優(yōu)化資源配置，有利于推動我國綠色能源發(fā)展。我國在配電領域也主要以大數據管理分析和節(jié)電等方面為主，提出具有多樣性、實用性的大數據分析方式，實現對大數據精準運用于配電網的目標。

2.3 大數據技術在電網狀態(tài)監(jiān)測中的應用
  電網狀態(tài)檢修是提高電網系統(tǒng)運行安全以及降低故障發(fā)生頻率的重要方式，但是由于智能電網運行狀態(tài)的數據過于龐大，經常會導致數據的分析與整理出現誤差。而大數據技術的應用，不僅可以用較快的速度處理所有數據，還可以及時分析、整理、獲取這些數據的****，提前監(jiān)測到故障點，消除安全隱患。大數據技術的算法有很多，其中主要包括分類法、神經網絡法、關聯規(guī)則法等，通過將數據之間的差別進行分析，進而優(yōu)化處理數據。
  大數據技術在電網狀態(tài)監(jiān)測中具有數據龐大多樣，持續(xù)時間長，實時性強等特點。狀態(tài)監(jiān)測數據作為電網系統(tǒng)數據的重要組成部分，主要利用spark技術加速數據分析，利用storm流數據處理技術降低數據處理的復雜性等，全面提高數據監(jiān)測的實時性，滿足在線監(jiān)測評估的要求。 

2.4 實現協(xié)同管理
  隨著經濟的不斷發(fā)展，電力行業(yè)與各個行業(yè)之間都有著密切的關系，因此，合理運用大數據技術及時對運營數據、銷售數據等進行了解，進而合理配置方案成為電力行業(yè)發(fā)展的關鍵。此外，應用大數據技術還能加強行業(yè)之間的聯系，及時獲取*信息為電力行業(yè)的發(fā)展打下堅實基礎。

3 智能電網大數據的特點
3.1 分布廣泛性
  我國智能電網系統(tǒng)很大的特點便是地域分布廣，隨著城鎮(zhèn)化建設，我國居民用電需求也在不斷增長。因此，智能電網系統(tǒng)的規(guī)模也在不斷擴大，很多大型城市的中壓饋線已經達到千條以上。

3.2 數據來源多樣性
  大數據技術主要是對智能電網的數據進行分析，該技術較顯著的特點便是數據來源多樣性，龐大的智能電網數據有多個來源，例如生產管理系統(tǒng)，配電管理系統(tǒng)，設備檢測系統(tǒng)等，這些系統(tǒng)又涵蓋多個小型系統(tǒng)。因此，精準地對大量數據進行分析整理，成為智能電網大數據的關鍵技術。此外，智能電網還包括安全性，預測性，性，靈活性等特點，

4 智能電網的現狀與發(fā)展趨勢
  目前，智能電網的發(fā)展已經形成了一套基本完善的發(fā)展體系。但各個對智能電網發(fā)展的側并不相同，例如：歐洲注重對可再生能源的研究，而美國主要以對智能電網的和升級為主，進而實現能源效益較大化。我國智能電網的研究起步相對比較晚，雖然還沒有形成完善的**化的智能發(fā)展戰(zhàn)略，但是我國電力系統(tǒng)已經完成了以光纖通信為主、微波與載波等多種通信方式并存的智能電網通信網絡，同時在此基礎之上我國電網系統(tǒng)運用多種的信息通信技術以及傳感技術等建立了可靠、完善、的信息共享平臺。 

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(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“用戶側變配電所”產權歸電力用戶所有（工商企業(yè)、住宅小區(qū)、學校、醫(yī)院等），雖然數量眾多，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(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(tǒng)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、門磁等多種傳感器統(tǒng)一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(jiān)測所有變電所用電情況、統(tǒng)一調度運維巡檢安排，線上線下聯動；實現用戶側變配電所的24小時**，全面監(jiān)測各配電回路運行狀態(tài)，即時定位故障，降低安全風險。通過手機APP下發(fā)運維任務到*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、提高故障響應速度，即時發(fā)現運行缺陷并做消缺處理。為售電企業(yè)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(fā)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(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(tǒng)計
（9）RS485串行通訊接口
（10）開關柜節(jié)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(huán)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(xié)議實現組網功能
（5）具備自檢功能
（6）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(jiān)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遙控，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(tǒng)、工礦企業(yè)、公用設施、智能大廈等需要電力監(jiān)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(tǒng)計、總正反向無功電能統(tǒng)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(xié)議
應用：




適用于機關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。

 

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(tǒng)計、總正反向無功電能統(tǒng)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(guī)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(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。

 

5.6.7 ARCM300系列電氣火災監(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、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(yè)、 消防單位以及石油化工、文教衛(wèi)生、金融、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(guī)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(xù)傳、數據加密、4G路由）
（4）遠程管理（遠程配置、遠程升級、遠程監(jiān)視）
應用：




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


5.7 現場應用圖片


展廳現場運維團隊采集箱內部圖



高配現場門磁安裝煙感安裝



槍機安裝漏水檢測安裝低壓柜儀表


5.8 平臺**
  為電力運維企業(yè)提供線上運維服務平臺，實時集中監(jiān)測所有變電所用電情況、統(tǒng)一調度運維巡檢安排，線上線下聯動。
將企業(yè)集團/高等院校內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(yè)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
  堅強智能電網的發(fā)展戰(zhàn)略主要是指在電網發(fā)生故障時仍能對用戶的供電能力，即使是在較差氣候下仍能確保電網安全運行的能力。而近年來，我國智能電網主要以實現綠色低碳、可持續(xù)發(fā)展為主。大量清潔能源從能源生產地區(qū)輸送到各個消費地區(qū)，在電網可靠、安全的同時也實現了資源的利用。大數據技術是智能電網的發(fā)展方向，大數據智能電網平臺應實現以客戶為中心的電力****，推動智能電網的發(fā)展。大數據技術已經成為21世紀提升生產力，重塑競爭力的新機遇。將大數據技術與智能電網相融合，從中探究數據規(guī)律已成為智能電網發(fā)展的重要途徑。基于大數據技術下的智能電網，不僅具有系統(tǒng)的安全性，也有供電的可靠性，為我們建造智慧城市奠定了堅實基礎。

參考文獻
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[6] 孟中強.淺析大數據技術在智能電網中的應用
[7] 安科瑞企業(yè)微電網設計與應用手冊.2020.06版.

作者簡介：
朱鹍，女，就職于安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為企業(yè)能源管控


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