基于大數(shù)據(jù)的電網(wǎng)綜合評(píng)估系統(tǒng)研究與開(kāi)發(fā)

賀春光+安佳坤+周怡然+胡詩(shī)堯+韓文源+翟廣心+石亞欣

摘 要：隨著電力建設(shè)的快速發(fā)展，電網(wǎng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)迅速增長(zhǎng)，從數(shù)據(jù)中分析有效的設(shè)備信息對(duì)于電網(wǎng)運(yùn)行具有很大幫助。隨著大數(shù)據(jù)技術(shù)的發(fā)展，越來(lái)越多的領(lǐng)域運(yùn)用大數(shù)據(jù)技術(shù)進(jìn)行分析，該文在大數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)上，對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行效率進(jìn)行分析，進(jìn)而評(píng)估整個(gè)電網(wǎng)的運(yùn)行情況，通過(guò)不同的指標(biāo)來(lái)反映設(shè)備的運(yùn)行狀況，實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)的多維度評(píng)估。該文為電網(wǎng)綜合評(píng)估以及電網(wǎng)運(yùn)行效率的分析提供了很好的途徑。

關(guān)鍵詞：大數(shù)據(jù) 電網(wǎng)評(píng)估 運(yùn)行效率

中圖分類(lèi)號(hào)：TM7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2016）06（c）-0023-03

由于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人民生活水平的提高，電力建設(shè)亦處于快速發(fā)展時(shí)期，造成電網(wǎng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)變化較快。近年來(lái)，河北電網(wǎng)負(fù)荷發(fā)展迅速，電網(wǎng)建設(shè)規(guī)模也隨之?dāng)U大；同時(shí)，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，用戶(hù)對(duì)用電質(zhì)量的要求越來(lái)越高。合理、科學(xué)地對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行分析評(píng)估顯得極為重要。目前配電網(wǎng)評(píng)估，主要依靠人工進(jìn)行分析判斷，主觀性較大，而且單從設(shè)備規(guī)模、負(fù)載率等單方面指標(biāo)出發(fā)對(duì)配電網(wǎng)進(jìn)行定性分析評(píng)價(jià)，已不能滿(mǎn)足未來(lái)配電網(wǎng)科學(xué)化管理的需要。因此，進(jìn)行基于大數(shù)據(jù)的電網(wǎng)綜合評(píng)估技術(shù)研究是非常有必要的。

1 系統(tǒng)特點(diǎn)

該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了與調(diào)度管理應(yīng)用系統(tǒng)的集成。通過(guò)調(diào)度管理應(yīng)用系統(tǒng)導(dǎo)出變電站CIM文件到共享區(qū)供規(guī)劃基礎(chǔ)數(shù)據(jù)積累標(biāo)準(zhǔn)化平臺(tái)解析變電站結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)、功率、電壓、電流、電網(wǎng)運(yùn)行方式，然后定時(shí)掃描數(shù)據(jù)共享區(qū)，調(diào)用數(shù)據(jù)管理服務(wù)對(duì)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行解析，將解析后的數(shù)據(jù)寫(xiě)入平臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)。

系統(tǒng)完成了電網(wǎng)運(yùn)行效率分析。通過(guò)運(yùn)用大數(shù)據(jù)分析及圖形展現(xiàn)技術(shù)，整合并利用公司各部門(mén)的多種類(lèi)型、多種來(lái)源的數(shù)據(jù)，基于電網(wǎng)設(shè)備的負(fù)載、電壓等運(yùn)行信息，建立變壓器、線路等主要電網(wǎng)設(shè)備運(yùn)行效率評(píng)估模型，實(shí)現(xiàn)基于準(zhǔn)實(shí)時(shí)運(yùn)行信息的電網(wǎng)設(shè)備運(yùn)行效率智能評(píng)估。

2 系統(tǒng)架構(gòu)

依據(jù)河北電力公司實(shí)際，將電網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)化處理，建立電網(wǎng)綜合評(píng)估指標(biāo)體系，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)運(yùn)行水平和供電能力評(píng)估。基于大數(shù)據(jù)的電網(wǎng)綜合評(píng)估系統(tǒng)采用4層體系結(jié)構(gòu)，業(yè)務(wù)邏輯和算法在應(yīng)用層表達(dá)，以利于統(tǒng)一配置和管理，方便系統(tǒng)開(kāi)發(fā)和維護(hù)升級(jí)。系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)如圖1所示。

表現(xiàn)層：實(shí)現(xiàn)頁(yè)面展現(xiàn)，負(fù)責(zé)與用戶(hù)進(jìn)行客戶(hù)端交互，向應(yīng)用層傳達(dá)請(qǐng)求并返回應(yīng)答信息。

應(yīng)用層：實(shí)現(xiàn)具體的業(yè)務(wù)邏輯和算法配置，應(yīng)答用戶(hù)請(qǐng)求指令并將響應(yīng)結(jié)果反饋到表現(xiàn)層。

服務(wù)層：實(shí)現(xiàn)應(yīng)用層與數(shù)據(jù)層的通用數(shù)據(jù)交換功能，以及基礎(chǔ)業(yè)務(wù)應(yīng)用（包括數(shù)據(jù)建模、權(quán)限、文件等）。

數(shù)據(jù)層：負(fù)責(zé)平臺(tái)層與數(shù)據(jù)庫(kù)（外部系統(tǒng)）之間數(shù)據(jù)訪問(wèn)和交互。

系統(tǒng)采用瀏覽器/服務(wù)器方式實(shí)現(xiàn)4層體系架構(gòu)，用戶(hù)只要通過(guò)瀏覽器即可方便地使用該系統(tǒng)。在此框架下逐步實(shí)現(xiàn)各種應(yīng)用功能，支持電網(wǎng)綜合評(píng)估系統(tǒng)的分階段建設(shè)，滿(mǎn)足系統(tǒng)長(zhǎng)期可持續(xù)發(fā)展的需要。

3 基于大數(shù)據(jù)的電網(wǎng)綜合評(píng)估系統(tǒng)功能

基于大數(shù)據(jù)的電網(wǎng)綜合評(píng)估系統(tǒng)主要功能模塊包括運(yùn)行數(shù)據(jù)維護(hù)、設(shè)備運(yùn)行分析、變電站負(fù)載率分析、負(fù)載分布、負(fù)荷特性分析和系統(tǒng)配置。下面對(duì)主要功能模塊進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

3.1 運(yùn)行數(shù)據(jù)維護(hù)

運(yùn)行數(shù)據(jù)維護(hù)模塊采用圖表結(jié)合的方式展示設(shè)備運(yùn)行情況，設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)從調(diào)度系統(tǒng)導(dǎo)出后通過(guò)EXCEL的模板導(dǎo)入電網(wǎng)評(píng)估系統(tǒng)中。該模塊可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的修改、查詢(xún)、數(shù)據(jù)解析等，點(diǎn)擊設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)表中的某條數(shù)據(jù)，下圖將會(huì)展示該站內(nèi)對(duì)應(yīng)主變的運(yùn)行數(shù)據(jù)，包括有功功率、無(wú)功功率、視在功率和電流值，同時(shí)表格中會(huì)展示該變壓器的96點(diǎn)運(yùn)行數(shù)據(jù)，可查看設(shè)備每個(gè)時(shí)刻的數(shù)據(jù)。該模塊為設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)的維護(hù)提供了有效途徑，方便維護(hù)人員的操作并實(shí)時(shí)掌握設(shè)備的運(yùn)行情況。詳細(xì)界面如圖2所示。

3.2 負(fù)荷特性分析

負(fù)荷特性分析可通過(guò)不同的維度分析設(shè)備的負(fù)荷特性，該系統(tǒng)將負(fù)荷特性分析分為年負(fù)荷、月負(fù)荷、月份日負(fù)荷、季節(jié)日負(fù)荷、區(qū)域時(shí)刻負(fù)荷幾個(gè)維度。下圖展示的是較有代表性的月負(fù)荷特性分析表，通過(guò)設(shè)置時(shí)間區(qū)間可查詢(xún)?cè)O(shè)備的負(fù)荷特性，負(fù)荷特性指標(biāo)有月最大負(fù)荷、月平均日負(fù)荷率、月最小日負(fù)荷率、月最大日峰谷差、月最大日峰谷差率和月負(fù)荷率，通過(guò)不同指標(biāo)的12個(gè)月的數(shù)據(jù)來(lái)分析設(shè)備的負(fù)荷情況，點(diǎn)擊某月數(shù)據(jù)可展示設(shè)備當(dāng)月的每天的負(fù)荷數(shù)據(jù)，便于工作人員更好地了解設(shè)備的負(fù)荷情況。詳細(xì)界面如圖3所示。

3.3 設(shè)備運(yùn)行

設(shè)備運(yùn)行主要從設(shè)備運(yùn)行情況、設(shè)備停電信息統(tǒng)計(jì)表、設(shè)備停電信息匯總表、變壓器異動(dòng)分析、變電站異動(dòng)分析、變電站分析、變電站出線分析、電網(wǎng)運(yùn)行監(jiān)測(cè)幾個(gè)方面來(lái)分析的。設(shè)備運(yùn)行

情況主要是對(duì)主變和線路的輕載、重載以及負(fù)荷情況的統(tǒng)計(jì)；設(shè)備停電信息統(tǒng)計(jì)表和匯總表是對(duì)設(shè)備的停電時(shí)間、次數(shù)、損失電量等指標(biāo)的分析；變壓器異動(dòng)和變電異動(dòng)是對(duì)設(shè)備負(fù)載率差距較大的、中低壓側(cè)電流不平衡和負(fù)載率的統(tǒng)計(jì)分析；變電站分析主要是對(duì)變電站內(nèi)機(jī)組的分析，根據(jù)設(shè)備的投運(yùn)時(shí)間統(tǒng)計(jì)分析設(shè)備投運(yùn)一年內(nèi)的運(yùn)行情況；變電站出線分析主要統(tǒng)計(jì)變電站不同電壓等級(jí)的出線回路數(shù)；電網(wǎng)運(yùn)行監(jiān)測(cè)是對(duì)電網(wǎng)的整體分析，包括容載比、停運(yùn)容量和全網(wǎng)負(fù)載率3個(gè)指標(biāo)。設(shè)備運(yùn)行模塊通過(guò)不同的維度來(lái)分析電網(wǎng)的運(yùn)行情況，為電網(wǎng)運(yùn)行水平和供電能力的評(píng)估提供了有力的數(shù)據(jù)支撐。

4 結(jié)語(yǔ)

該文利用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)對(duì)設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，進(jìn)而分析電網(wǎng)的運(yùn)行效率，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)運(yùn)行水平和供電能力的綜合評(píng)估，避免了人工分析的不足。系統(tǒng)從多個(gè)指標(biāo)來(lái)分析主變和線路的運(yùn)行情況，提高了對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行效率分析的準(zhǔn)確性，能更好地掌握電網(wǎng)的運(yùn)行情況。該系統(tǒng)緊密結(jié)合用戶(hù)需求，系統(tǒng)功能和設(shè)備運(yùn)行分析功能極大地提高了工作人員的工作效率， 通過(guò)操作權(quán)限的設(shè)置保證數(shù)據(jù)的安全性與機(jī)密性，并且該系統(tǒng)符合業(yè)界主流的開(kāi)發(fā)規(guī)范，通用性強(qiáng)，采用數(shù)據(jù)庫(kù)和EXCEL模板導(dǎo)入系統(tǒng)的方式進(jìn)行交互，很好地實(shí)現(xiàn)與調(diào)度系統(tǒng)平滑交互，這不僅能夠有效地降低工作人員的工作量，還能保證該系統(tǒng)使用的數(shù)據(jù)與調(diào)度系統(tǒng)使用數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)保持一致，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)資源的共享。

參考文獻(xiàn)

[1] 王亞男.配電網(wǎng)運(yùn)行水平和供電能力評(píng)估綜合管理系統(tǒng)研究與開(kāi)發(fā)[D].湖南大學(xué)，2013.

[2] 池麗鈞.城市配電網(wǎng)運(yùn)行水平和供電能力評(píng)估方法的研究[D].華北電力大學(xué)，2012.

[3] 杜貴和，王正風(fēng)，趙新.電網(wǎng)供電能力評(píng)估研究[J].東北電力技術(shù)，2011（1）：8-11.

[4] 盧志剛，馬麗葉.配電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的建立[J].電網(wǎng)技術(shù)，2011（3）：108-112.

[5] 束洪春，胡澤江，劉宗兵.城市電網(wǎng)最大供電能力在線評(píng)估方法及其應(yīng)用[J].電網(wǎng)技術(shù)，2008（9）：46-50.