李茫茫

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

 

摘要：作為城市建設發展必須的資源資源之一，電力能源供應的穩定性至關重要，而電力系統可靠運行，才是保持電能持續穩定供應的根本性保障，隨著電氣工程及其自動化技術的發展，電力系統逐漸邁向智能化、自動化，在運行穩定的前提下，運行效率會有所提升。在智能電網中，大數據分析是必不可少的，而其中又包含了分析、處理，以及集成技術，只有保障每項技術可以為大數據分析軟件提供必要的支持，才能夠切實保障數據分析工作的效率，以及分析得到結果的質量。本文主要從技術角度出發，解析了電力大數據關鍵技術。

關鍵詞：智能電網；電力大數據；關鍵技術

 

0 引言

    智能電網和傳統電網系統相比，顯著的優勢在于反應時間上，智能電網在大數據分析技術的加持下，當大數據分析結果顯示任意一個時間段內，任意局部范圍內電網運行狀態存在波動，系統會第一時間做出處理，確保電力系統能夠始終維持在一個較為穩定的運行狀態。而對于大數據分析而言，從開始的數據采掘和分析，再到數據處理，每一個環節的質量共同影響著大數據分析結果的可靠性。

 

1 大數據分析的重要性

    大數據分析，對于優化電力系統運行效率而言至關重要的，只有切實做好相應的大數據分析工作，才能夠指定具有一定針對性的改造計劃。大數據分析對于電力系統而言，首先是數據采集的全面性上，由于大數據分析需要采集海量的數據，所以可以從數據信息的角度總結出電力系統實時運行期間真實的狀態，其次則是軟件分析的可靠性上，通過軟件分析得出的結論具有較高的參考價值，軟件本身可以根據數據對未來發展的趨勢進行預判。

    總而言之，大數據分析對智能化電網建設工作而言至關重要，作為優化電網系統運行效率重要的分析手段之一，對于推動智能電網發展具有重要價值。

2 關鍵技術淺析

2.1 規劃中的應用

    數據規劃是分析數據之前必須要進行的工作，主要實現了對電力系統各項運行參數的挖掘、分析，進而為優化電力系統提供參考。對智能電網而言，首先是數據的采掘和分類，智能化系統會對大體量的數據進行掃描，自動將沒有用的數據過濾掉，只保存有價值的數據信息，并將所有的數據信息進行分類。其次，是數據分析模塊， 大數據分析系統會針對不同特征對采掘到的數據進行分析，系統會根據分析結果，自動進行、擴展，在此期間不需要人為干預，所以能夠極大程度節省數據分析需要的時間。電力大數據分析技術 , 從根本上講 , 屬于傳統數據挖掘技術在海量數據挖掘下的新發展 ,但由于大數據海量、高速增長、多樣性的特點 ,并且不僅包含結構化數據 , 還含半結構化和非機構化數據 , 因此傳統的很多處理小數據的數據挖掘方法已經不再實用。大數據環境下的數據挖掘與機器學習算法 ,可以從兩個方面著手:一方面從大數據的治理與抽樣、特征選擇的角度入手,將大數據小數據化；另一方面從開展大數據下的聚類、分類算法研究。

2.2 檢修中的應用

    傳統的數據檢修方法，算法復雜，解決電力系統問題速率較低， 并且前期工作需要花費較長的時間才能夠完成，所以電力系統檢修的 周期較長，而基于數據處理技術的檢修系統，其算法是在原有算法的基礎上進行優化得到的，運算速率和準確率都有大幅提升。在分析故障原因的時候，系統自身還根據數據類型的不同，采用不同的算法，其一，針對大規模分布式數據來說法，分布式計算技術的效率極高，能夠迅速集成分布式數據，對其進行存儲并處理。其二，內存計算技術的運算速率較高，主要應用于實時數據的計算，效率較高，可以實現線上處理問題。其三， 針對實時到達，速度和規模無法做出預判的數據而言，流處理技術可以技術處理相應數據，效率要高于其他處理技術。綜合以上三種數據處理技術，可以更好開展大數據分析，對電力系統運行的狀態有一個更為深入的理解，進而可以采取更具針對性的優化措施，使電力系統運行的穩定性進一步得到提升。

2.3 監控中的應用

    對于電力系統而言，需要對電力系統進行實時的監控，將分散的數據進行整合，在對數據進行實時監控的過程中，需要建立相應的數據庫用于存儲數據信息，其中，基于 No SQL 數據庫的數據集成技術，就很好的解決了這一問題，在大數據庫的支撐下，數據集成的效率得到了顯著提升，在查找到數據之后，集成系統會進行抽樣檢測，確認數據的質量和可靠性，在確認完畢之后才會對數據進行儲存。在數據集成技術的加持下，一方面可以切實提升數據分析工作的效率，另外一個方面，則是可以有效提高數據本身的質量。

 

3 安科瑞變電所電力運維云平臺

3.1 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：有些用電單位無專業維護電工、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。

3.2 應用場所

3.3 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小時無人值守，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下發運維任務到指定人員手機上，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。

3.4 平臺功能

3.5 平臺配置方案

3.6 產品介紹

3.6.1 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

3.6.2 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

3.6.3 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

3.6.4 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、工礦企業、公用設施、智能大廈等需要電力監控的場合

3.6.5 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。

3.6.6 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，5A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。

3.6.7 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、金融、電信等領域。

3.6.8 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

3.7 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

3.8 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；

3.9 訪問方式

微信掃碼下載網頁版：www.acrelcloud.cn

3.10典型案例

4 結語

    作為智能電網建設必不可少的技術手段之一，結合大數據的技術優勢和電力系統的應用需求，發揮電力大數據的價值，將為智能電網的建設帶來新的發展契機。電力企業應該牢牢抓住這個契機，從數據政策、人才培養、關鍵技術研發等層面，全面促成電力大數據技術的發展。 

 

參考文獻：

[1]王建成．面向智能電網應用的電力大數據關鍵技術探析[J]．電子測試,2018,000(004):132-133.

[2]謝敏敏．面向智能電網應用的電力大數據關鍵技術探析[J]．數碼世界,2020,000(001):281-282.

[3]安科瑞企業微電網設計與應用手冊.2020.06版.