探究电力大数据背景下的电网规划

安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定 201801

 

摘要：随着国民经济的飞速发展，中国电力工业了进步，电力行业贸易数据的增长率也在不断提高，这也意味着电力行业正在逐渐步入大数据时代。在大数据环境中应用能源数据对能源行业的发展具有决定性影响。只有深入研究能源数据的应用，我们才能了解能源行业的发展前景。特别是由于电力需求的增长和科学技术的发展，大量数据在支持网络设计、为安全运行和稳定智能电网创造条件方面发挥着重要作用。因此，本文主要关注大数据环境下的电气网络设计系统的创新和大电气数据背景下的网络设计策略。

关键词：大数据；智能电网；电网规划

 

0 引言

        智能电网的使用和开发已大大改善了运输过程中的电气稳定性，并适当地弥补了先前电网的缺点。智能网络的实际操作经常会引起很多问题，如覆盖范围大和遮盖区域模糊，因此，利益相关者需要在未来的工作中逐步优化这些问题。可见，在实践中，在电力大数据的背景下进行电网规划讨论具有实际意义。

 

1 大数据在电网运用中的特征

1.1大量数据信息

        近年来，互联网技术在电力领域的使用变得越来越广泛。随着公司信息化程度的提高，在不同业务流程中产生的信息量非常巨大。

 

1.2 不同类型的数据

        在电力生产中会出现不同类型的数据，可以按生产方式分为设备监视数据、电网状态信息数据和实时采样数据这三种类型，还可以按生产线的不同氛围有发电侧产生的数据、输变电侧产生的数据和用电侧产生的数据。

 

1.3 潜力大

        电网数据反映了电力行业的规律特征。通过正确的技术分析来探索大数据下，能够从这些数据中获得巨大的潜在，如社会经济。

 

1.4 处理速度

        数据处理技术的不断发展和信息化水平不断地提高，使电力公司在电力调试、设备运作等方面加快了数据处理的速度。

 

2 大数据背景下的电网规划体系创新

2.1 大数据背景下的电网规划体系

        随着我国经济的持续发展，电网设计的思想和方法已经过时，因此，电力公司应积探索与电力大数据背景相匹配的网络规划系统。公司需要积寻找与其大规模知识背景相匹配的电网规划系统，确保在竞争激烈的市场中处于不败之地。设计系统通常由三个部分组成，即数据收集，数据处理和应用程序。通过灵活地使用大量数据来满足网络部署需求和运营的能力，其运作的是大力开展一系列规划工作，包括智能电网编程、用户交互以及为提高智能电网部署的实际而作出的努力。这样做的结果，可以避免业务风险。

 

2.2 各构成模块的功能概述

2.2.1电网规划体系中的数据获取功能

        数据收集功能的重要功能是收集相关信息，例如，地理数据和电力能源需求。与传统的手工测量和数据收集模式相比，地理信息的收集主要由相关人员使用无人机航测、雷达测量和其他技术完成。其具有许多优势，如操作简便、工作量高，从而可以形成大量的电力数据，以提供足够的保护。

对于网络管理的数据和信息，实际上是通过一系列方法获得的。例如，有关部门和相关领域的数据传输和存储，为培训和运用大数据能力打下了坚实的基础。对于如何从用户那里获取电力需求数据这一问题，主要是通过反馈平台和相关的收集平台，没有专门设计来获取此信息的技术。

 

2.2.2 电网规划体系中的数据处理功能

        通过不断地改进以及计算机存储技术和索引机制技术的应用，多年来，网络设计系统中包含的数据处理功能得到了显著改善。由于速度较慢，数据失真也大大降低了。数据处理通常包括以下几个阶段：

        一阶段，主要是数据清理和纠正，是错误信息的检索。

        二阶段，功能的获取，主要是各种特征的总结不同数据的详细信息；

        三阶段，检查从数据获得的信息之间的关系，进行关联分析；

        后，基于数据理解标准对勘探预测进行详细分析，以提高数据效率。

 

3 电力大数据背景下的电网规划策略

3.1 电网的发展

        为了中国电力工业的可持续发展，智能电网和物联网等相关领域了发展。大数据功能和数据显示出快速增长的趋势。大量的快速处理速度、各种数据、高实用、高精度的特点与电力生产、变电站、能源有关。显然，参与大容量网络设计的电力公司可以与员工联系，以了解从生产到应用的各种网络问题，然后采取适当的措施来进行纠正，这对于促进电力公司的健康发展会产生积影响。

 

3.2 全面发挥智能化在信息收集数据的优势

        众所周知，数据收集方法的准确性与参与数据和相关接收的人员的密切相关。智能数据收集方法有许多优点，例如，可用性和速度灵活性，可以提高利益相关者的数据收集水平。因此，依据经验，可以使用无人机技术、GPS 定位技术、遥感技术等数据收集方法将大量相关数据存储为电力，那么技术人员只需要尽可能尽快收集并获取相关数据。

 

3.3 有效提升处理大数据的技术水平

        在当前趋势下，将能源大数据传播到电网设计中的速度比处理相关个人数据要快得多。因此，在使用大量提取数据资源的过程中，存在不能完全使用数据资源的问题。所以，为了提高能源公司的网络设计系统的工作水平，有必要积学习国内外的新处理技术。例如，受影响的人员可以将光纤和传感器技术渗透到大规模计算模块中，以较大程度地发挥其处理大量数据的能力，并稳定智能网络设计中隔离数据的位置。

 

3.4 提高人才质量，优化管理机制

        在网络设计中输入大量数据的电力公司需要使用针对性的新技术来提供适当的保护和运行机制。如果要提高人才素质，则需要优化管理机制。

        首先，电力公司开发了一种实用的机制来管理大数据，以充分利用国内和国内的数据来确保数据信息的可靠性。例如，通过定义一个机密系统，公用事业可以帮助受影响的员工在数据处理中采取有效措施，防止数据泄漏和丢失，并改善数据信息的完整性。

        其次，电力公司可以及时进行类似的活动。例如，采用培训手段引进复杂的技术，较大程度上提高所有相关人员的能力，并尽可能利用存储在大数据集中的电能。

 

4 大数据背景下电网统筹规划的展望

        大数据在电网中的使用有着巨大的商业与社会，发掘电力数据的是一个机会。在智能电网与能源同步传输的基础上，促进了能源和信息技术的紧密结合，并在能源、数据运作体系的支持下进行能源网络管理。

大数据电网可以在实现智能用电管理同时，有效提高能源效率。因此，用户可以通过耗电数据、实时电价等了解实时数据，可以有效地回收和使用能量。

        电网统筹量范围广泛且财务管理的难度也较为复杂，同时需要大量的基本信息数据，这是大数据的优势。使用大数据信息技术可以让电力资产管理系统、模块和信息交互等方面提高，大大改善电力资产管理水平。

此外，在数据来源方面，大部分数据的开放程度较低，并且很难收集；在数据质量方面，电子行业中数据收集的程度、相关性、完整性和一致性尚未达到理想水平，需要进一步改进并持续完善。

 

5 安科瑞变电所电力运维云平台

5.1 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：有些用电单位无专业维护电工、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）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：

        适用于安科瑞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，5A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、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

        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

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5.10典型案例

 

6 结语

总之，本文讨论了大数据环境中网络设计系统创新和大数据环境中网络设计策略的两个方面。相信大数据已进入网络计划，增强相关电力公司效用对网络设计的规范化具有积影响。尤其应向员工在未来的工作中提供有关电力学习的知识，并引导其为中国电力公司的健康发展做出贡献。同时，大数据改变和重构产业的模式与功能，为智能电网在**能源发展提供了新的思路与方法，并为推动我国电网的智能化、信息化和现代化的持续发展作出了应有的贡献。 

 

参考文献

[1]陈红,苏运东,付婷,罗义旺,李金湖,林永辉．试论电力大数据在电网规划中的运用[J]．现代信息科技,2018,002(009):101-102.

[2]田力.电力大数据背景下的电网规划研究[J].产业创新研究,2020(20):94-95.

[3]安科瑞企业微电网设计与应用手册.2020.06版.

 

作者简介

杨馨，女，现任职于安科瑞电气股份有限公司，主要研究方向为变电所电力运维云平台。