探讨大数据技术在智能电网中的应用

王蒙蒙
安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要：随着科技的迅速发展，大数据技术已经深入人们的生活。大数据技术的不断突破，使它逐渐在智能电网的运用中站稳脚跟。合理地运用大数据技术，不仅能够提高电网的管理效率，也能较大程度地保证电网带给每一个用户良好的使用体验。而本文即是对大数据技术在智能电网中的应用现状及展望进行探究。

关键词：大数据技术；智能电网；配电网

0 引言
       在科技高速发展的今天，传统的电网管理方式已经无法满足新的需求，因此，将大数据技术与电网管理相结合已经成为时代发展的必然趋势。大数据的发展使我们的生活方式发生了翻天覆地的改变，无论是信息化社会，还是经济全球化都和信息技术息息相关。在电网的管理中，成熟运用大数据技术不仅能实现高度的信息化处理，也能更好地推进智能电网的发展。

1 大数据技术和智能电网
       随着信息技术的不断发展，我国经济水平有了长足的发展。电力资源已成为人们赖以生  存的重要能源。而大数据技术作为一种高效的数据分析技术，通过分析、整理庞大的数据信息资料为电路系统提供相应的技术支持，保证输电线路状态检测工作的顺利进行。其次，大数据分析技术除了要具备数据的高效处理能力也要研究电力行业的发展趋势，保证智能电网系统朝着健康化、智能化、现代化的方向发展。
       智能电网在传统电网的基础上利用信息技术手段实现智能化，进而获得完整的信息数据，以提高能源的综合利用水平。智能电网的含义主要是运用现代的信息技术、通信技术、传感测量技术等，在降低电力成本的基础上，保障电网运行的可靠性和用电的安全性。

2 大数据技术在智能电网中的应用情况
2.1 电力大数据平台的整体构架
       在电力大数据平台上，数据越是丰富、准确、细致，智能电网系统越能发挥真正的实质性作用。我国智能电网大数据的整体框架主要包括三层，分别是数据集成，计算分析以及实践应用。在我国电网系统不断完善建设的过程中，大数据技术不仅能对输变电设备的动态进行准确的评估以及预测，也能识别复杂的输变电设备故障。智能电网大数据平台的主要技术包括数据的集成、储存、处理、分析等，通过各个技术模块的相互配合实现智能电网数据的融合。
       电力大数据技术平台不仅能实现大量数据的集成分析处理，也能协调不同能源之间的配合，合理解决问题，实现节能减排的目的。

2.2 大数据技术在配电网中的应用
       在配电网系统中，利用大数据技术不仅可以解决信息处理效果不理想，诊断过程耗时长等问题，也能对该系统的数据进行精算优化，完善系统功能。运用数据分析优化资源配置，有利于推动我国绿色能源发展。我国在配电领域也主要以大数据管理分析和节电等方面为主，提出具有多样性、实用性的大数据分析方式，实现对大数据精准运用于配电网的目标。

2.3 大数据技术在电网状态监测中的应用
       电网状态检修是提高电网系统运行安全以及降低故障发生频率的重要方式，但是由于智能电网运行状态的数据过于庞大，经常会导致数据的分析与整理出现误差。而大数据技术的应用，不仅可以用较快的速度处理所有数据，还可以及时分析、整理、获取这些数据的核心价值，提前监测到故障点，消除安全隐患。大数据技术的算法有很多，其中主要包括分类法、神经网络法、关联规则法等，通过将数据之间的差别进行分析，进而优化处理数据。
       大数据技术在电网状态监测中具有数据庞大多样，持续时间长，实时性强等特点。状态监测数据作为电网系统数据的重要组成部分，主要利用spark技术加速数据分析，利用storm流数据处理技术降低数据处理的复杂性等，全面提高数据监测的实时性，满足在线监测评估的要求。

2.4 实现协同管理
       随着经济的不断发展，电力行业与各个行业之间都有着密切的关系，因此，合理运用大数据技术及时对运营数据、销售数据等进行了解，进而合理配置方案成为电力行业发展的关键。此外，应用大数据技术还能加强行业之间的联系，及时获取前沿信息为电力行业的发展打下坚实基础。

3 智能电网大数据的特点
3.1 分布广泛性
       我国智能电网系统很大的特点便是地域分布广，随着城镇化建设，我国居民用电需求也在不断增长。因此，智能电网系统的规模也在不断扩大，很多大型城市的中压馈线已经达到千条以上。

3.2 数据来源多样性
       大数据技术主要是对智能电网的数据进行分析，该技术较显著的特点便是数据来源多样性，庞大的智能电网数据有多个来源，例如生产管理系统，配电管理系统，设备检测系统等，这些系统又涵盖多个小型系统。因此，快速精准地对大量数据进行分析整理，成为智能电网大数据的关键技术。此外，智能电网还包括安全性，预测性，快速性，灵活性等特点，

4 智能电网的现状与发展趋势
       目前，智能电网的发展已经形成了一套基本完善的发展体系。但各个国家对智能电网发展的侧重点并不相同，例如：欧洲国家注重对可再生能源的研究，而美国主要以对智能电网的创新和升级为主，进而实现能源效益较大化。我国智能电网的研究起步相对比较晚，虽然还没有形成完善的全球化的智能发展战略，但是我国电力系统已经完成了以光纤通信为主、微波与载波等多种通信方式并存的智能电网通信网络，同时在此基础之上我国电网系统运用多种先进的信息通信技术以及传感技术等建立了可靠、完善、高效的信息共享平台。

5 安科瑞变电所电力运维云平台介绍及选型
5.1 云平台概述：
       按照国家电网公司的统计，10kV及以上供电电压等级的工商业用户有200万户以上，此类“用户侧变配电所”产权归电力用户所有（工商企业、住宅小区、学校、医院等），虽然数量众多，但是日常的运行维护工作比较传统，普遍存在以下痛点：
     人工成本高：人工巡视、纸质记录、电话沟通，缺乏智能化的手段
     工作效率低：巡视频率低、巡检任务无法定位、巡检过程不标准规范、巡检缺陷缺乏闭环跟踪；
     安全隐患：有些用电单位无维护电工、无法即时排查电气隐患、隐蔽工程隐患检查难等难题；
     抢修时间长：变电所设备种类较多，在分布上也比较分散，无法即时识别和定位故障信息，需要用户通知后到现场确认；
     运行大数据缺少分析：有些用户未有数据汇总分析平台，甚至未安装电力仪表导致运维人员对现场电力参数信息不了解，无法确定电力系统是否正常运行。

5.2  应用场所

5.3 云平台架构

       我司的运维平台综合运用综合保护装置、多功能电力仪表、母排及线缆测温装置、变压器温控仪、视频摄像头、水浸烟雾、温湿度、门磁等多种传感器统一接入变电所现场的边缘计算网关，经边缘计算网关将数据封装、压缩、加密后上传至云平台。实时集中监测所有变电所用电情况、统一调度运维巡检安排，线上线下联动；实现用户侧变配电所的24小时无人值守，全面监测各配电回路运行状态，即时定位故障，降低安全风险。通过手机APP下发运维任务到指定人员手机上，并通过GPS跟踪运维执行过程。将企业集团/高等院校内广泛分布的变电所集中统一管理，提高运维效率、提高故障响应速度，即时发现运行缺陷并做消缺处理。为售电企业提供电能集抄服务，即时掌握用户用电量情况，避免偏差考核；响应泛在电力物联网的政策，增加客户粘性，为后期的增值服务开展做准备。

5.4 平台功能

5.5 平台配置方案

5.6 产品介绍
5.6.1 AM5SE系列微机综合保护装置
功能：
（1）保护功能：主变差动保护功能、主变后备保护、三段式过流带方向带电压闭锁、三段式过流、零序电流保护、过电压、
（2）低电压保护、大功率电机保护、高压电动机综合保护、PT并列功能、非电量保护、并网逆功率保护、检同期功能
（3）测量功能：保护电流、测量电流、零序电流、母线电压、零序电压4-20MA输出、直流测量
（4）通讯功能：提供RS485通讯接口，RS232维护接口，IRIG-B对时接口、USB升级接口，RJ45网口接口
（5）故障录波功能：保护动作时触发录波，可以记录故障前8个周波后四个周波的数据
（6）控制回路：自带操作回路，防跳功能
（7）GPS校时功能：提供时钟同步接口，接收GPS校时信号
应用：

       35kV及以下电压等级的变配电站及设备的保护测控功能，至少包括35kV进线/主变压器（一般容量2000kVA以上）/PT/母联、10kV进线/馈线/配电变压器（一般容量2000kVA以下）/高压电动机/高压电容器/母联/PT等设备的保护和自动控制功能

5.6.2 ASD300系列智能操控装置
功能:
（1）一次动态模拟图指示及自检带电显示、闭锁及自检
（2）核相、强制加热、强制照明
（3）语音防误提示
（4）人体感应及柜内照明、已带电语音播报
（5）分合闸、远方就地、储能转换开关
（6）分合闸回路完好指示/电压测量
（7）预分预合闪光指示
（8）断路器分合次数统计
（9）RS485串行通讯接口
（10）开关柜节点无线测温
（11）全电参量测量U,I,P,Q,f,PF,Ep,Eq
应用：

     35KV高压及以下中置柜，手车柜，环网柜

5.6.3 ARTM-Pn无线测温装置
功能：
（1）接收多60个ATE100/200/300/400
（2）3U3I电参量测量
（3）实时测温功能
（4）RS485通讯接口，通过标准的MODBUSRTU协议实现组网功能
（5）具备自检功能
（6）超温、高温、相间温差报警、温度突变量告警功能
应用：

     变电站、配电室、箱变等

 
5.6.4 APM810系列多功能电力仪表
功能：
（1）准确度等级：有功电能0.5S级，无功电能2级
（2）测量功能：三相电压、三相电流、分相及总有功功率、分相及总无功功率、分相及总视在功率、分相及总功率因数、频率、需量
（3）电能计量：分相及总双向电能、四象限无功电能
（4）电能质量监测：2-63次分次谐波、总（奇、偶）谐波测量、电压波峰系数、电话波峰因子、电流K系数测量
（5）输入输出：2路开关量输出（选配MD82模块多可扩至8路）及2路开关量输入（选配MD82模块多可扩至26路），开关量输出可配置为报警输出或远程遥控，DO用作报警输出时可自由关联报警内容
（6）SD卡存储功能：用于电参量、电能、谐波等数据定时存储，波形存储等功能
应用：

     适用于电力系统、工矿企业、公用设施、智能大厦等需要电力监控的场合

5.6.5 DTSD1352导轨式电能表
功能：
（1）测量功能：三相电流、电压、功率、频率、总正反向有功电能统计、总正反向无功电能统计；
（2）准确级精度：有功0.5S
（3）电流信号接入：直接接入10（80)A经CT接入1（6）A
（4）电压信号：100V380V
（5）通信：RS485接口，支持MODBUS-RTU或者DL/T645通讯协议
应用：

     适用于政府机关和大型公建中对电能的分项计量，也可用于企事业单位作电能管理考核。

5.6.6 ADW300无线智能仪表
功能：
（1）测量功能：三相电流、电压、功率、频率、总正反向有功电能统计、总正反向无功电能统计；
（2）电能质量：电压、电流不平衡度，电压、电流总谐波及2-31分次谐波
（3）需量：大电流、功率需量及实时电流，功率需量
（4）准确级精度：0.5s级ADW300外置互感器型1级
（5）电流信号规格：100A输入，经互感器输入，5 A二次互感接入
（6）通讯方式：RS485、LORA无线通讯、NB-IOT无线通讯、4G无线通讯
应用：

     ADW300方便用户进行用电监测、集抄和管理，可灵活安装在配电箱中，可用于电力运维、环保监管等在线监测类平台中。

5.6.7 ARCM300系列电气火灾监控仪表
功能：
（1）测量：单回路剩余电流、4路温度、电压、电流、功率、频率、功率因数、视在电能、四象限电能
（2）保护：剩余电流、温度、过流等
（3）报警：声光报警，支持消音、复位操作
（4）开关量：1路继电器输出、4路开关量输入
（5）通讯方式：RS485、NB-IOT无线通讯、4G无线通讯
应用：

     适用于智能楼宇、高层公寓、宾馆、饭店、商厦、工矿企业、国家 重点消防单位以及石油化工、文教卫生、金融、电信等领域。

5.6.8 ANET智能网关
功能：
（1）数据采集（支持串口、以太网，只需配置即可兼容支持标准电力规约的各类仪表）
（2）数据上传（支持往上海分类分项能耗平台、宁夏电力需求侧平台、江苏电力运维平台、浙江电力运维平台上传数据）
（3）边缘计算（灵活的报警阈值设置、主动上传报警信息、数据合并计算、断点续传、数据加密、4G路由）
（4）远程管理（远程配置、远程升级、远程监视）
应用：

     泛在电力物联网、能耗系统平台、电力需求侧管理平台、第三方云平台、预付费系统、运维系统平台、电力监控平台、能源综合管理平台

5.7 现场应用图片

展厅现场运维团队采集箱内部图

高配现场门磁安装烟感安装

枪机安装漏水检测安装低压柜仪表

5.8 平台价值
  为电力运维企业提供线上运维服务平台，实时集中监测所有变电所用电情况、统一调度运维巡检安排，线上线下联动。
将企业集团/高等院校内广泛分布的变电所集中统一管理，提高运维效率、提高故障响应速度；
  响应泛在电力物联网的政策，增加客户粘性，为后期的增值服务开展做准备；
  为售电企业提供电能集抄服务，即时掌握用户用电量情况，避免偏差考核；

5.9 访问方式

微信扫码下载网页版：www.acrelcloud.cn

5.10 典型案例

6 结束语
       坚强智能电网的发展战略主要是指在电网发生故障时仍能保证对用户的供电能力，即使是在较差气候下仍能确保电网安全运行的能力。而近年来，我国智能电网主要以实现绿色低碳、可持续发展为主。大量清洁能源从能源生产地区输送到各个消费地区，在保证电网可靠、安全的同时也实现了资源的高效利用。大数据技术是智能电网的发展方向，大数据智能电网平台应实现以客户为中心的电力核心价值，推动智能电网的发展。大数据技术已经成为21世纪提升生产力，重塑国家竞争力的新机遇。将大数据技术与智能电网相融合，从中探究数据规律已成为智能电网发展的重要途径。基于大数据技术下的智能电网，不仅具有系统的安全性，也有供电的可靠性，为我们建造智慧城市奠定了坚实基础。

参考文献
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[7] 安科瑞企业微电网设计与应用手册.2020.06版.

作者简介：
     王蒙蒙，女，安科瑞电气股份有限公司，主要研究方向为变电所智能监测系统的研发与应用