大數據技術在智能電網中的應用

摘要：隨著科技的迅速發展，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，也能較大程度地保證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

　　在科技高速發展的今天，傳統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展的必然趨勢。大數據的發展使我們的生活方式發生了翻天覆地的改變，無論是信息化社會，還是經濟全球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，也能更好地推進智能電網的發展。

　　1 大數據技術和智能電網

　　隨著信息技術的不斷發展，我國經濟水平有了長足的發展。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高效的數據分析技術，通過分析、整理龐大的數據信息資料為電路系統提供相應的技術支持，保證輸電線路狀態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高效處理能力也要研究電力行業的發展趨勢，保證智能電網系統朝著健康化、智能化、現代化的方向發展。

　　智能電網在傳統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，保障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，智能電網系統越能發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進行準確的以及預測，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，也能協調不同能源之間的配合，合理解決問題，實現節能減排的目的。

　　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，也能對該系統的數據進行精算優化，完善系統功能。運用數據分析優化資源配置，有利于推動我國綠色能源發展。我國在配電領域也主要以大數據管理分析和節電等方面為主，提出具有多樣性、實用性的大數據分析方式，實現對大數據運用于配電網的目標。

　　2.3 大數據技術在電網狀態監測中的應用

　　電網狀態檢修是提高電網系統運行安全以及降低故障發生頻率的重要方式，但是由于智能電網運行狀態的數據過于龐大，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、獲取這些數據的核心價值，提前監測到故障點，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、關聯規則法等，通過將數據之間的差別進行分析，進而優化處理數據。

　　大數據技術在電網狀態監測中具有數據龐大多樣，持續時間長，實時性強等特點。狀態監測數據作為電網系統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，全面提高數據監測的實時性，滿足在線監測的要求。

　　2.4 實現協同管理

　　隨著經濟的不斷發展，電力行業與各個行業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發展的關鍵。此外，應用大數據技術還能加強行業之間的聯系，及時獲取前沿信息為電力行業的發展打下堅實基礎。

　　3 智能電網大數據的特點

　　3.1 分布廣泛性

　　我國智能電網系統很大的特點便是地域分布廣，隨著城鎮化建設，我國居民用電需求也在不斷增長。因此，智能電網系統的規模也在不斷擴大，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，配電管理系統，設備檢測系統等，這些系統又涵蓋多個小型系統。因此，快速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，快速性，靈活性等特點，

　　4 智能電網的現狀與發展趨勢

　　目前，智能電網的發展已經形成了一套基本完善的發展體系。但各個國家對智能電網發展的側重點并不相同，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的創新和升級為主，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全球化的智能發展戰略，但是我國電力系統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運用多種信息通信技術以及傳感技術等建立了可靠、完善、高效的信息共享平臺。

　　5 安科瑞變電所電力運維云平臺介紹及選型

　　5.1 云平臺概述：

　　按照國家電網公司的統計，10kV及以上供電電壓等級的工商業用戶有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、住宅小區、學校、醫院等），雖然數量眾多，但是日常的運行維護工作比較傳統，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、巡檢過程不標準規范、巡檢缺陷缺乏閉環跟蹤；

　　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。實時集中監測所有變電所用電情況、統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，全面監測各配電回路運行狀態，即時定位故障，降低安全風險。通過手機APP下發運維任務到人員手機上，并通過GPS跟蹤運維執行過程。將企業集團/高等院校內廣泛分布的變電所集中統一管理，提高運維效率、提高故障響應速度，即時發現運行缺陷并做消缺處理。為售電企業提供電能集抄服務，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）斷路器分合次數統計

　　（9）RS485串行通訊接口

　　（10）開關柜節點無線測溫

　　（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協議實現組網功能

　　（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，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、工礦企業、公用設施、智能大廈等需要電力監控的場合

　　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計、總正反向無功電能統計；

　　（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計、總正反向無功電能統計；

　　（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測、集抄和管理，可靈活安裝在配電箱中，可用于電力運維、環保監管等在線監測類平臺中。

　　5.6.7 ARCM300系列電氣火災監控儀表

　　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、國家 重點消防單位以及石油化工、文教衛生、、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、斷點續傳、數據加密、4G路由）

　　（4）遠程管理（遠程配置、遠程升級、遠程監視）

　　應用：

　　泛在電力物聯網、能耗系統平臺、電力需求側管理平臺、第三方云平臺、預付費系統、運維系統平臺、電力監控平臺、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

　　安裝漏水檢測安裝低壓柜儀表

　　5.8 平臺價值

　　為電力運維企業提供線上運維服務平臺，實時集中監測所有變電所用電情況、統一調度運維巡檢安排，線上線下聯動。

　　將企業集團/高等院校內廣泛分布的變電所集中統一管理，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

　　微信掃碼下載網頁版：

　　5.10 典型案例

　　6 結束語

　　堅強智能電網的發展戰略主要是指在電網發生故障時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、可持續發展為主。大量清潔能源從能源生產地區輸送到各個消費地區，在保證電網可靠、安全的同時也實現了資源的高效利用。大數據技術是智能電網的發展方向，大數據智能電網平臺應實現以客戶為中心的電力核心價值，推動智能電網的發展。大數據技術已經成為21世紀提升生產力，重塑國家競爭力的新機遇。將大數據技術與智能電網相融合，從中探究數據規律已成為智能電網發展的重要途徑。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。