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淺談電力大數(shù)據(jù) 在智能電網(wǎng)中的具體應(yīng)用

瀏覽次數(shù):825更新時間:2021-09-03
  劉丹
 
  安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801
 
  摘要:隨著近些年來大數(shù)據(jù)技術(shù)的發(fā)展和電力系統(tǒng)智能化程度的提高,電力大數(shù)據(jù)在智能電網(wǎng)中應(yīng)用逐漸深入。本文在闡述電力大數(shù)據(jù)特點的基礎(chǔ)上,對電力大數(shù)據(jù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用模式,以及具體的應(yīng)用進行了總結(jié)。
 
  關(guān)鍵詞:電力大數(shù)據(jù)智能電網(wǎng)特點應(yīng)用
 
  0 引言
 
  大數(shù)據(jù)簡單地說有結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)兩種形式。隨著近些年來大數(shù)據(jù)技術(shù)的快速發(fā)展,它在各行各業(yè)都得到了廣泛的應(yīng)用。其中大數(shù)據(jù)與電力系統(tǒng)的結(jié)合,使得智能電網(wǎng)也得到了較好的發(fā)展。本文首先分析了電力大數(shù)據(jù)的特點,并介紹了智能電網(wǎng)大數(shù)據(jù)的應(yīng)用模式,并具體分析了電力大數(shù)據(jù)在智能電網(wǎng)中的具體應(yīng)用。相信隨著科學技術(shù)的發(fā)展,大數(shù)據(jù)在智能電網(wǎng)中將會有更廣闊的應(yīng)用前景。
 
  1 電力大數(shù)據(jù)特點
 
  與傳統(tǒng)大數(shù)據(jù)的分類方式相比,現(xiàn)代電力系統(tǒng)有著更為復雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),這對電力系統(tǒng)大數(shù)據(jù)處理的實時性和準確性要求更高,同時給電力大數(shù)據(jù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用帶來了很大的挑戰(zhàn)。現(xiàn)階段,電力大數(shù)據(jù)具有以下顯著特點:
 
  1.1 數(shù)據(jù)量大
 
  對于電力行業(yè)的數(shù)據(jù)信息來說,較顯著的特點就是數(shù)據(jù)量大,這其中包括生產(chǎn)數(shù)據(jù)、管理數(shù)據(jù)、營銷數(shù)據(jù)等等,并且這些數(shù)據(jù)類型中往往還包含著多種多樣的形式,不僅包括數(shù)字、符號等這些結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù),而且還包括圖像、視頻等這些非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù),它們共同構(gòu)成了龐大的電力大數(shù)據(jù)。
 
  1.2 數(shù)據(jù)速率高
 
  在電力行業(yè)的運行過程,雖然電力系統(tǒng)擁有龐大的數(shù)據(jù)信息,但是為了系統(tǒng)的穩(wěn)定運行,還要求數(shù)據(jù)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(yè)大力普及速度快、智能化程度高的現(xiàn)代化智能設(shè)備,能提高電力大數(shù)據(jù)分析、計算的準確性與及時性,確保電力大數(shù)據(jù)的價值得到充分的發(fā)揮。
 
  2 電力大數(shù)據(jù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用模式
 
  從目前的應(yīng)用情況來看,電力大數(shù)據(jù)正處于穩(wěn)步發(fā)展階段。電力大數(shù)據(jù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用模式已經(jīng)形成了兩類應(yīng)用模式。
 
  2.1 綜合服務(wù)平臺
 
  電力系統(tǒng)的綜合服務(wù)平臺是為各類相關(guān)技術(shù)分析處理數(shù)據(jù)建立的統(tǒng)計平臺。通過綜合服務(wù)平臺不僅可以提供用戶的數(shù)據(jù)信息,同時也能為各種類型的用戶提供企業(yè)的各項信息。整個平臺集中了資金、技術(shù)、數(shù)據(jù)等各方面的信息,為企業(yè)的運營提供了數(shù)據(jù)信息服務(wù)。
 
  2.2 智能化產(chǎn)品研發(fā)支撐平臺
 
  智能化產(chǎn)品研發(fā)支撐平臺,它是把電力大數(shù)據(jù)、通信信息、工業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)進行了高度融合,并且在智能化分析的基礎(chǔ)上,為用戶提供現(xiàn)代化的服務(wù)模式。真正實現(xiàn)了用戶付費低、能效高的能源獲取方式。
 
  3 電力大數(shù)據(jù)在智能電網(wǎng)中的具體應(yīng)用分析
 
  3.1 電網(wǎng)狀態(tài)監(jiān)測方面
 
  在以往電力系統(tǒng)的運行過程中,比較注重的是單臺設(shè)備的電網(wǎng)監(jiān)測與診斷,在不同的設(shè)備之間無法實現(xiàn)測試數(shù)據(jù)的信息共享,這樣就無法滿足電力企業(yè)和用戶之間的信息交流。通過在智能電網(wǎng)中應(yīng)用電力大數(shù)據(jù),可以對電網(wǎng)的狀態(tài)數(shù)據(jù)進行實時檢測,準確分析,很好的實現(xiàn)了電力企業(yè)與用戶之間的溝通。在傳統(tǒng)的電力數(shù)據(jù)計算中,面對大量的電力數(shù)據(jù),計算起來非常困難,尤其是一些分布的異構(gòu)狀態(tài)的數(shù)據(jù),無論是在數(shù)據(jù)存儲或者分析方面,都會遇到很大的困難。通過電力大數(shù)據(jù)的應(yīng)用,可以非常成功地解決這些問題。與其他行業(yè)的網(wǎng)絡(luò)大數(shù)據(jù)相比,電網(wǎng)大數(shù)據(jù)表現(xiàn)出明顯的易失性、無序性,但是大數(shù)據(jù)的應(yīng)用仍然在智能電網(wǎng)的數(shù)據(jù)監(jiān)測上發(fā)揮了很大的使用價值。
 
  3.2 電網(wǎng)損耗監(jiān)測方面
 
  電力系統(tǒng)是一個相對來說比較復雜的網(wǎng)絡(luò),因此對電能損耗的分析也是非常困難的。在電力大數(shù)據(jù)的應(yīng)用下,可以對電力系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)損耗進行實時、準確的計算。并且在電力大數(shù)據(jù)準確監(jiān)測的基礎(chǔ)上,能夠?qū)λ须姳頂?shù)據(jù)進行科學合理的建模,對大量的數(shù)據(jù)信息進行快速地準確計算。在智能電網(wǎng)中,利用大數(shù)據(jù)的高速云計算功能,可以地提高電網(wǎng)損耗數(shù)據(jù)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(yè)的工作效率。
 
  3.3 電網(wǎng)安全穩(wěn)定分析及智能預警方面
 
  在傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)運營模式中,電網(wǎng)的安全穩(wěn)定分析和預警都是在離線的狀態(tài)下進行評估和預測的,所以并不能保證評估和預測的準確性。大數(shù)據(jù)技術(shù)因為本身具有時間和空間上的優(yōu)勢,在智能電網(wǎng)中應(yīng)用電力大數(shù)據(jù),可以地對大規(guī)模的電網(wǎng)進行安全分析和智能預警。并且在電力大數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,能夠?qū)﹄娏ζ髽I(yè)的所有變電站和各級電力調(diào)度中心的數(shù)據(jù)進行實時共享,這種情況下就大大提高了電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定分析和預警的能力。
 
  4 安科瑞變電所電力運維云平臺介紹及選型
 
  4.1 云平臺概述:
 
  按照電網(wǎng)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(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)、學校、醫(yī)院等),雖然數(shù)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(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(shè)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(xiàn)場確認;
 
  運行大數(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致運維人員對現(xiàn)場電力參數(shù)信息不了解,無法確定電力系統(tǒng)是否正常運行。
 
  4.2  應(yīng)用場所
 
4.3 云平臺架構(gòu)
 
  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(xiàn)場的邊緣計算網(wǎng)關(guān),經(jīng)邊緣計算網(wǎng)關(guān)將數(shù)據(jù)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(diào)度運維巡檢安排,線上線下聯(lián)動;實現(xiàn)用戶側(cè)變配電所的24小時無人值守,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(wù)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(nèi)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(yīng)速度,即時發(fā)現(xiàn)運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)開展做準備。
 
  4.4 平臺功能
 
       4.5 平臺配置方案
 
       4.6 產(chǎn)品介紹
 
  4.6.1 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(wǎng)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(wǎng)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(shù)據(jù)
 
  (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(yīng)用:
 
  35kV及以下電壓等級的變配電站及設(shè)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(lián)、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(lián)/PT等設(shè)備的保護和自動控制功能
 
       4.6.2 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(yīng)及柜內(nèi)照明、已帶電語音播報
 
  (5)分合閘、遠方就地、儲能轉(zhuǎn)換開關(guān)
 
  (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(shù)統(tǒng)計
 
  (9)RS485串行通訊接口
 
  (10)開關(guān)柜節(jié)點無線測溫
 
  (11)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
 
       4.6.3 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(xiàn)組網(wǎng)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(yīng)用:
 
  變電站、配電室、箱變等
 
       4.6.4 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(shù)、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(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
 
  (5)輸入輸出:2路開關(guān)量輸出(選配MD82模塊多可擴至8路)及2路開關(guān)量輸入(選配MD82模塊多可擴至26路),開關(guān)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(guān)聯(lián)報警內(nèi)容
 
  (6)SD卡存儲功能:用于電參量、電能、諧波等數(shù)據(jù)定時存儲,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
 
       4.6.5 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(jīng)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(yīng)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(yè)單位作電能管理考核。
 
       4.6.6 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(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(jīng)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(yīng)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。
 
       4.6.7 ARCM300系列電氣火災(zāi)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(shù)、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(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)、 消防單位以及石油化工、文教衛(wèi)生、金融、電信等領(lǐng)域。
 
       4.6.8 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準電力規(guī)約的各類儀表)
 
  (2)數(shù)據(jù)上傳(支持往上海分類分項能耗平臺、寧夏電力需求側(cè)平臺、江蘇電力運維平臺、浙江電力運維平臺上傳數(shù)據(jù))
 
  (3)邊緣計算(靈活的報警閾值設(shè)置、主動上傳報警信息、數(shù)據(jù)合并計算、斷點續(xù)傳、數(shù)據(jù)加密、4G路由)
 
  (4)遠程管理(遠程配置、遠程升級、遠程監(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
 
        4.7 現(xiàn)場應(yīng)用圖片
 
展廳現(xiàn)場運維團隊采集箱內(nèi)部圖
 
高配現(xiàn)場門磁安裝煙感安裝
 
機安裝漏水檢測安裝低壓柜儀表
 
  4.8 平臺價值
 
  為電力運維企業(yè)提供線上運維服務(wù)平臺,實時集中監(jiān)測所有變電所用電情況、統(tǒng)一調(diào)度運維巡檢安排,線上線下聯(lián)動。
 
  將企業(yè)集團/高等院校內(nèi)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(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)開展做準備;
 
  為售電企業(yè)提供電能集抄服務(wù),即時掌握用戶用電量情況,避免偏差考核;
 
  4.9 訪問方式
 
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  4.10 典型案例
 
       5 結(jié)語
 
  隨著信息科學技術(shù)的不斷發(fā)展,大數(shù)據(jù)技術(shù)已經(jīng)在社會的各個行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。隨著我國智能電網(wǎng)建設(shè)的不斷深入,電力大數(shù)據(jù)必將成為服務(wù)電力企業(yè)與電力用戶的關(guān)鍵,將大數(shù)據(jù)技術(shù)引入電力系統(tǒng)建設(shè)具有非常重要的意義。
 
  參考文獻:
 
  [1]陳敬德,盛戈皞,吳繼健,徐友剛,王福菊.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[J].高壓電器,2018,54(01):35-43.
 
  [2]王欽,蔣懷光,文福拴,梅天華.智能電網(wǎng)中大數(shù)據(jù)的概念、技術(shù)與挑戰(zhàn)[J].電力建設(shè),2016,37(12):1-10.
 
  [3] 李惠珍.淺析電力大數(shù)據(jù)在智能電網(wǎng)中的具體應(yīng)用
 
  [4] 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊.2020.06版.
 
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