大數(shù)據(jù)技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用

摘要：隨著科技的迅速發(fā)展，大數(shù)據(jù)技術(shù)已經(jīng)深入人們的生活。大數(shù)據(jù)技術(shù)的不斷突破，使它逐漸在智能電網(wǎng)的運(yùn)用中站穩(wěn)腳跟。合理地運(yùn)用大數(shù)據(jù)技術(shù)，不僅能夠提高電網(wǎng)的管理效率，也能較大程度地保證電網(wǎng)帶給每一個(gè)用戶良好的使用體驗(yàn)。而本文即是對大數(shù)據(jù)技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用現(xiàn)狀及展望進(jìn)行探究。

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

　　0 引言

　　在科技高速發(fā)展的今天，傳統(tǒng)的電網(wǎng)管理方式已經(jīng)無法滿足新的需求，因此，將大數(shù)據(jù)技術(shù)與電網(wǎng)管理相結(jié)合已經(jīng)成為時(shí)代發(fā)展的必然趨勢。大數(shù)據(jù)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(jīng)濟(jì)全球化都和信息技術(shù)息息相關(guān)。在電網(wǎng)的管理中，成熟運(yùn)用大數(shù)據(jù)技術(shù)不僅能實(shí)現(xiàn)高度的信息化處理，也能更好地推進(jìn)智能電網(wǎng)的發(fā)展。

　　1 大數(shù)據(jù)技術(shù)和智能電網(wǎng)

　　隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，我國經(jīng)濟(jì)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(shù)據(jù)技術(shù)作為一種高效的數(shù)據(jù)分析技術(shù)，通過分析、整理龐大的數(shù)據(jù)信息資料為電路系統(tǒng)提供相應(yīng)的技術(shù)支持，保證輸電線路狀態(tài)檢測工作的順利進(jìn)行。其次，大數(shù)據(jù)分析技術(shù)除了要具備數(shù)據(jù)的高效處理能力也要研究電力行業(yè)的發(fā)展趨勢，保證智能電網(wǎng)系統(tǒng)朝著健康化、智能化、現(xiàn)代化的方向發(fā)展。

　　智能電網(wǎng)在傳統(tǒng)電網(wǎng)的基礎(chǔ)上利用信息技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)智能化，進(jìn)而獲得完整的信息數(shù)據(jù)，以提高能源的綜合利用水平。智能電網(wǎng)的含義主要是運(yùn)用現(xiàn)代的信息技術(shù)、通信技術(shù)、傳感測量技術(shù)等，在降低電力成本的基礎(chǔ)上，保障電網(wǎng)運(yùn)行的可靠性和用電的安全性。

　　2 大數(shù)據(jù)技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用情況

　　2.1 電力大數(shù)據(jù)平臺的整體構(gòu)架

　　在電力大數(shù)據(jù)平臺上，數(shù)據(jù)越是豐富、準(zhǔn)確、細(xì)致，智能電網(wǎng)系統(tǒng)越能發(fā)揮真正的實(shí)質(zhì)性作用。我國智能電網(wǎng)大數(shù)據(jù)的整體框架主要包括三層，分別是數(shù)據(jù)集成，計(jì)算分析以及實(shí)踐應(yīng)用。在我國電網(wǎng)系統(tǒng)不斷完善建設(shè)的過程中，大數(shù)據(jù)技術(shù)不僅能對輸變電設(shè)備的動態(tài)進(jìn)行準(zhǔn)確的以及預(yù)測，也能識別復(fù)雜的輸變電設(shè)備故障。智能電網(wǎng)大數(shù)據(jù)平臺的主要技術(shù)包括數(shù)據(jù)的集成、儲存、處理、分析等，通過各個(gè)技術(shù)模塊的相互配合實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)數(shù)據(jù)的融合。

　　電力大數(shù)據(jù)技術(shù)平臺不僅能實(shí)現(xiàn)大量數(shù)據(jù)的集成分析處理，也能協(xié)調(diào)不同能源之間的配合，合理解決問題，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的目的。

　　2.2 大數(shù)據(jù)技術(shù)在配電網(wǎng)中的應(yīng)用

　　在配電網(wǎng)系統(tǒng)中，利用大數(shù)據(jù)技術(shù)不僅可以解決信息處理效果不理想，診斷過程耗時(shí)長等問題，也能對該系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行精算優(yōu)化，完善系統(tǒng)功能。運(yùn)用數(shù)據(jù)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(lǐng)域也主要以大數(shù)據(jù)管理分析和節(jié)電等方面為主，提出具有多樣性、實(shí)用性的大數(shù)據(jù)分析方式，實(shí)現(xiàn)對大數(shù)據(jù)運(yùn)用于配電網(wǎng)的目標(biāo)。

　　2.3 大數(shù)據(jù)技術(shù)在電網(wǎng)狀態(tài)監(jiān)測中的應(yīng)用

　　電網(wǎng)狀態(tài)檢修是提高電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)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(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的數(shù)據(jù)過于龐大，經(jīng)常會導(dǎo)致數(shù)據(jù)的分析與整理出現(xiàn)誤差。而大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用，不僅可以用較快的速度處理所有數(shù)據(jù)，還可以及時(shí)分析、整理、獲取這些數(shù)據(jù)的核心價(jià)值，提前監(jiān)測到故障點(diǎn)，消除安全隱患。大數(shù)據(jù)技術(shù)的算法有很多，其中主要包括分類法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法、關(guān)聯(lián)規(guī)則法等，通過將數(shù)據(jù)之間的差別進(jìn)行分析，進(jìn)而優(yōu)化處理數(shù)據(jù)。

　　大數(shù)據(jù)技術(shù)在電網(wǎng)狀態(tài)監(jiān)測中具有數(shù)據(jù)龐大多樣，持續(xù)時(shí)間長，實(shí)時(shí)性強(qiáng)等特點(diǎn)。狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)作為電網(wǎng)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的重要組成部分，主要利用spark技術(shù)加速數(shù)據(jù)分析，利用storm流數(shù)據(jù)處理技術(shù)降低數(shù)據(jù)處理的復(fù)雜性等，全面提高數(shù)據(jù)監(jiān)測的實(shí)時(shí)性，滿足在線監(jiān)測的要求。

　　2.4 實(shí)現(xiàn)協(xié)同管理

　　隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，電力行業(yè)與各個(gè)行業(yè)之間都有著密切的關(guān)系，因此，合理運(yùn)用大數(shù)據(jù)技術(shù)及時(shí)對運(yùn)營數(shù)據(jù)、銷售數(shù)據(jù)等進(jìn)行了解，進(jìn)而合理配置方案成為電力行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵。此外，應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)還能加強(qiáng)行業(yè)之間的聯(lián)系，及時(shí)獲取前沿信息為電力行業(yè)的發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

　　3 智能電網(wǎng)大數(shù)據(jù)的特點(diǎn)

　　3.1 分布廣泛性

　　我國智能電網(wǎng)系統(tǒng)很大的特點(diǎn)便是地域分布廣，隨著城鎮(zhèn)化建設(shè)，我國居民用電需求也在不斷增長。因此，智能電網(wǎng)系統(tǒng)的規(guī)模也在不斷擴(kuò)大，很多大型城市的中壓饋線已經(jīng)達(dá)到千條以上。

　　3.2 數(shù)據(jù)來源多樣性

　　大數(shù)據(jù)技術(shù)主要是對智能電網(wǎng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，該技術(shù)較顯著的特點(diǎn)便是數(shù)據(jù)來源多樣性，龐大的智能電網(wǎng)數(shù)據(jù)有多個(gè)來源，例如生產(chǎn)管理系統(tǒng)，配電管理系統(tǒng)，設(shè)備檢測系統(tǒng)等，這些系統(tǒng)又涵蓋多個(gè)小型系統(tǒng)。因此，快速地對大量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析整理，成為智能電網(wǎng)大數(shù)據(jù)的關(guān)鍵技術(shù)。此外，智能電網(wǎng)還包括安全性，預(yù)測性，快速性，靈活性等特點(diǎn)，

　　4 智能電網(wǎng)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢

　　目前，智能電網(wǎng)的發(fā)展已經(jīng)形成了一套基本完善的發(fā)展體系。但各個(gè)國家對智能電網(wǎng)發(fā)展的側(cè)重點(diǎn)并不相同，例如：歐洲國家注重對可再生能源的研究，而美國主要以對智能電網(wǎng)的創(chuàng)新和升級為主，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)能源效益較大化。我國智能電網(wǎng)的研究起步相對比較晚，雖然還沒有形成完善的全球化的智能發(fā)展戰(zhàn)略，但是我國電力系統(tǒng)已經(jīng)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(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)在此基礎(chǔ)之上我國電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)用多種信息通信技術(shù)以及傳感技術(shù)等建立了可靠、完善、高效的信息共享平臺。

　　5 安科瑞變電所電力運(yùn)維云平臺介紹及選型

　　5.1 云平臺概述：

　　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)識別和定位故障信息，需要用戶通知后到現(xiàn)場確認(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，甚至未安裝電力儀表導(dǎo)致運(yùn)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(yùn)行。

　　5.2 應(yīng)用場所

　　5.3 云平臺架構(gòu)

　　我司的運(yùn)維平臺綜合運(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(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。實(shí)時(shí)集中監(jiān)測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；實(shí)現(xiàn)用戶側(cè)變配電所的24小時(shí)，全面監(jiān)測各配電回路運(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。

　　5.4 平臺功能

　　5.5 平臺配置方案

　　5.6 產(chǎn)品介紹

　　5.6.1 AM5SE系列微機(jī)綜合保護(hù)裝置

　　功能：

　?。?）保護(hù)功能：主變差動保護(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、

　?。?）低電壓保護(hù)、大功率電機(jī)保護(hù)、高壓電動機(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

　?。?）測量功能：保護(hù)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

　?。?）通訊功能：提供RS485通訊接口，RS232維護(hù)接口，IRIG-B對時(shí)接口、USB升級接口，RJ45網(wǎng)口接口

　?。?）故障錄波功能：保護(hù)動作時(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)

　?。?）控制回路：自帶操作回路，防跳功能

　?。?）GPS校時(shí)功能：提供時(shí)鐘同步接口，接收GPS校時(shí)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(hù)測控功能，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）/高壓電動機(jī)/高壓電容器/母聯(lián)/PT等設(shè)備的保護(hù)和自動控制功能

　　5.6.2 ASD300系列智能操控裝置

　　功能:

　?。?）一次動態(tài)模擬圖指示及自檢帶電顯示、閉鎖及自檢

　?。?）核相、強(qiáng)制加熱、強(qiáng)制照明

　?。?）語音防誤提示

　?。?）人體感應(yīng)及柜內(nèi)照明、已帶電語音播報(bào)

　?。?）分合閘、遠(yuǎn)方就地、儲能轉(zhuǎn)換開關(guān)

　?。?）分合閘回路完好指示/電壓測量

　?。?）預(yù)分預(yù)合閃光指示

　?。?）斷路器分合次數(shù)統(tǒng)計(jì)

　?。?）RS485串行通訊接口

　?。?0）開關(guān)柜節(jié)點(diǎn)無線測溫

　?。?1）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

　　5.6.3 ARTM-Pn無線測溫裝置

　　功能：

　?。?）接收多60個(gè)ATE100/200/300/400

　?。?）3U3I電參量測量

　?。?）實(shí)時(shí)測溫功能

　?。?）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

　?。?）具備自檢功能

　?。?）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

　　5.6.4 APM810系列多功能電力儀表

　　功能：

　?。?）準(zhǔn)確度等級：有功電能0.5S級，無功電能2級

　?。?）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

　?。?）電能計(jì)量：分相及總雙向電能、四象限無功電能

　?。?）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

　?。?）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，DO用作報(bào)警輸出時(shí)可自由關(guān)聯(lián)報(bào)警內(nèi)容

　?。?）SD卡存儲功能：用于電參量、電能、諧波等數(shù)據(jù)定時(shí)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

　　5.6.5 DTSD1352導(dǎo)軌式電能表

　　功能：

　?。?）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(jì)、總正反向無功電能統(tǒng)計(jì)；

　?。?）準(zhǔn)確級精度：有功0.5S

　?。?）電流信號接入：直接接入10（80)A經(jīng)CT接入1（6）A

　?。?）電壓信號：100V380V

　?。?）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。

　　5.6.6 ADW300無線智能儀表

　　功能：

　?。?）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(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

　?。?）需量：大電流、功率需量及實(shí)時(shí)電流，功率需量

　?。?）準(zhǔn)確級精度：0.5s級ADW300外置互感器型1級

　?。?）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

　?。?）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、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)測類平臺中。

　　5.6.7 ARCM300系列電氣火災(zāi)監(jiān)控儀表

　　功能：

　?。?）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

　?。?）保護(hù)：剩余電流、溫度、過流等

　?。?）報(bào)警：聲光報(bào)警，支持消音、復(fù)位操作

　?。?）開關(guān)量：1路繼電器輸出、4路開關(guān)量輸入

　?。?）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、、電信等領(lǐng)域。

　　5.6.8 ANET智能網(wǎng)關(guān)

　　功能：

　?。?）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、寧夏電力需求側(cè)平臺、江蘇電力運(yùn)維平臺、浙江電力運(yùn)維平臺上傳數(shù)據(jù)）

　?。?）邊緣計(jì)算（靈活的報(bào)警閾值設(shè)置、主動上傳報(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）

　?。?）遠(yuǎn)程管理（遠(yuǎn)程配置、遠(yuǎn)程升級、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、電力需求側(cè)管理平臺、第三方云平臺、預(yù)付費(fèi)系統(tǒng)、運(yùn)維系統(tǒng)平臺、電力監(jiān)控平臺、能源綜合管理平臺

　　5.7 現(xiàn)場應(yīng)用圖片

　　展廳現(xiàn)場運(yùn)維團(tuán)隊(duì)采集箱內(nèi)部圖

高配現(xiàn)場門磁安裝煙感安裝

　　安裝漏水檢測安裝低壓柜儀表

　　5.8 平臺價(jià)值

　　為電力運(yùn)維企業(yè)提供線上運(yùn)維服務(wù)平臺，實(shí)時(shí)集中監(jiān)測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。

　　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；

　　5.9 訪問方式

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　　5.10 典型案例

　　6 結(jié)束語

　　堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的發(fā)展戰(zhàn)略主要是指在電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)仍能保證對用戶的供電能力，即使是在較差氣候下仍能確保電網(wǎng)安全運(yùn)行的能力。而近年來，我國智能電網(wǎng)主要以實(shí)現(xiàn)綠色低碳、可持續(xù)發(fā)展為主。大量清潔能源從能源生產(chǎn)地區(qū)輸送到各個(gè)消費(fèi)地區(qū)，在保證電網(wǎng)可靠、安全的同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了資源的高效利用。大數(shù)據(jù)技術(shù)是智能電網(wǎng)的發(fā)展方向，大數(shù)據(jù)智能電網(wǎng)平臺應(yīng)實(shí)現(xiàn)以客戶為中心的電力核心價(jià)值，推動智能電網(wǎng)的發(fā)展。大數(shù)據(jù)技術(shù)已經(jīng)成為21世紀(jì)提升生產(chǎn)力，重塑國家競爭力的新機(jī)遇。將大數(shù)據(jù)技術(shù)與智能電網(wǎng)相融合，從中探究數(shù)據(jù)規(guī)律已成為智能電網(wǎng)發(fā)展的重要途徑?；诖髷?shù)據(jù)技術(shù)下的智能電網(wǎng)，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(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。