智能配電網(wǎng)大數(shù)據(jù)應(yīng)用技術(shù)與前景分析

徐建楓

(上海卓源節(jié)能科技有限公司，上海 徐匯 200233 )

0 引言

近年來，在我國配電網(wǎng)建設(shè)改造行動計劃以及售電側(cè)改革、輸配電價核定等新大背景下，智能配電網(wǎng)發(fā)展的焦點，逐步轉(zhuǎn)向如何全面掌握配電設(shè)備，實現(xiàn)大規(guī)模配電資產(chǎn)的科學(xué)精益控制，以確保電網(wǎng)安全、高效、低耗運行。本文從大數(shù)據(jù)技術(shù)在配電網(wǎng)中的應(yīng)用場景、數(shù)據(jù)處理特征、以及智能配電網(wǎng)的大數(shù)據(jù)應(yīng)用發(fā)展前景幾個方面，來闡述智能配電網(wǎng)大數(shù)據(jù)應(yīng)用的發(fā)展現(xiàn)狀、面臨的問題以及大趨勢[1-2]。

1 國內(nèi)目前智能配電網(wǎng)大數(shù)據(jù)應(yīng)用現(xiàn)狀以及問題

1.1 我國的智能電網(wǎng)小區(qū)試點已經(jīng)日趨完善，用戶數(shù)據(jù)可以被有效的采集，形成配電網(wǎng)所需要的數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)。但是，大數(shù)據(jù)處理分析技術(shù)應(yīng)該更深入的應(yīng)用于其中，以起到指導(dǎo)作用。

1.2 在我國電力系統(tǒng)中端的配電環(huán)節(jié)中，要通過分析電力系統(tǒng)終端的用電需求量來進行電力調(diào)度工作的，將電力負荷科學(xué)合理的分配到各個終端用戶手上。但是，隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，社會的用電需求有了極大的變化，目前使用的電力數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)因為數(shù)據(jù)采集頻率過低，平均每小時采集4次數(shù)據(jù)，已經(jīng)不能有效的滿足電力系統(tǒng)對數(shù)據(jù)采集的要求。而且傳統(tǒng)電力數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的使用可靠性較差，在日常的使用過程中，會在數(shù)據(jù)上傳階段，因為通信網(wǎng)絡(luò)的影響造成上傳失敗的情況發(fā)生，導(dǎo)致無法全部有效采集數(shù)據(jù)樣本，數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建也就成了無稽之談[3]。

1.3 雖然當(dāng)下我國電力技術(shù)水平國際遙遙領(lǐng)先，但是配電網(wǎng)中大數(shù)據(jù)的應(yīng)用幾乎空白。數(shù)據(jù)源是大數(shù)據(jù)應(yīng)用的基礎(chǔ)。在過去，生產(chǎn)環(huán)節(jié)和輸電環(huán)節(jié)是我國電網(wǎng)建設(shè)的主要任務(wù)，近幾年配用電環(huán)節(jié)漸漸得到重視，配電網(wǎng)中裝設(shè)數(shù)據(jù)采集設(shè)備，配網(wǎng)數(shù)據(jù)得到充實，不足的是，由于沒有科學(xué)統(tǒng)一規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)來管理配網(wǎng)數(shù)據(jù)，各個地區(qū)平臺數(shù)據(jù)有較大的差異，給數(shù)據(jù)使用帶來不小的困難。

2 配電網(wǎng)大數(shù)據(jù)的來源和特征

2.1 配電網(wǎng)大數(shù)據(jù)的來源

配電網(wǎng)由于其工作特性，需要對電力系統(tǒng)的終端進行電力調(diào)度工作，所以配電網(wǎng)都是建筑在各個用電終端的，其分布非常廣泛，而且應(yīng)對不同的電力需求，配電網(wǎng)的設(shè)計型號也可不相同，運行的方式也多種多樣等特點[3]。隨著用電需求的不斷加大，國家電網(wǎng)公司已有中、大型城市的中壓饋線已達到或超過千條，縣城級別的配電網(wǎng)都已達到百條饋線以上，配電網(wǎng)中會產(chǎn)生指數(shù)級增長的海量異構(gòu)、多態(tài)的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)集合，構(gòu)成了引人注目的配電網(wǎng)大數(shù)據(jù)。

2.2 配電網(wǎng)大數(shù)據(jù)包括各終端配電網(wǎng)的一次或者二次設(shè)備的基礎(chǔ)信息，比如出廠信息、安裝信息等。終端配電網(wǎng)的工作運行信息，各個時間節(jié)點的監(jiān)控記錄等進行數(shù)據(jù)分析。輸了這類信息還，還需要收據(jù)配電網(wǎng)的基礎(chǔ)信息以及終端配電網(wǎng)日常工作中的運行信息，地理和天氣類環(huán)境信息[4]?？梢岳玫南到y(tǒng)資源有配電網(wǎng)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)、配電管理系統(tǒng)。設(shè)備屬性類數(shù)據(jù)可取自生產(chǎn)管理系統(tǒng)系統(tǒng)。運行類數(shù)據(jù)可取自能量管理系統(tǒng)、廣域監(jiān)測系統(tǒng)、用電信息采集系統(tǒng)和營銷管理系統(tǒng)等各類系統(tǒng)，資產(chǎn)類數(shù)據(jù)可取自企業(yè)資源計劃系統(tǒng)，電網(wǎng)接線圖類數(shù)據(jù)可取自SCADA、PMS、EMS 或配電自動化系統(tǒng)[5]。配電網(wǎng)在收集其他信息的時候可以靈活運用其他專業(yè)的信息監(jiān)控系統(tǒng)，比如說可以通過氣象環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)來了解所屬區(qū)域的天氣情況，根據(jù)國家地理信息系統(tǒng)來了解配電網(wǎng)的地理情況等。需要明確的是配電網(wǎng)作對國家電力系統(tǒng)的基礎(chǔ)設(shè)施之一，主要的工作目的就是為了服務(wù)我國的社會需求，滿足社會對電力要求的供應(yīng)，所以通過分析各個地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展情況和主要經(jīng)濟構(gòu)成情況也能影響電力系統(tǒng)配電網(wǎng)的發(fā)展布局[6]。所以通過綜合性的分析基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、運行數(shù)據(jù)、環(huán)境數(shù)據(jù)、經(jīng)濟數(shù)據(jù)，進行數(shù)據(jù)對比和分析可以得到下圖所示。這些數(shù)據(jù)源的總體狀況如表所示。

2.3 配電網(wǎng)大數(shù)據(jù)主要有以下4個特點

圖1 大數(shù)據(jù)應(yīng)用框架Fig.1 Big data application framework

2.3.1 數(shù)據(jù)體量大，達到PB(petabyte)級

因為電力系統(tǒng)的客戶是全國的公司和居民，因此數(shù)據(jù)量的收集分析量非常的大，將達到千萬級的數(shù)據(jù)量；

2.3.2 數(shù)據(jù)類型繁多

因為電力系統(tǒng)配電網(wǎng)的工作特性，必須保證其工作可靠性，因此需要收集多個種類的數(shù)據(jù)進行分析，比如：終端用電實時情況，歷史用電情況等，才能確保電力系統(tǒng)配電網(wǎng)的高效工作；

2.3.3 需快速處理

電力系統(tǒng)的電力供應(yīng)工作是隨時隨刻都在進行的，因此需要智能配電網(wǎng)按照毫秒甚至微秒的時間間隔對電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)分析工作。而電力系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)的工作問題都會影響智能配電網(wǎng)的數(shù)據(jù)分析，因此需要通過大數(shù)據(jù)分析的手段來減小這種影響，同時通過優(yōu)化設(shè)計的方式來保證各個終端運行數(shù)據(jù)的可靠收集及高效的分析和數(shù)據(jù)傳送工作[7]。

3 當(dāng)前社會智能配電網(wǎng)大數(shù)據(jù)應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展前景分析

3.1 應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)實現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)的管理和運行指導(dǎo)，同時，通過對電力系統(tǒng)的各個設(shè)備資產(chǎn)進行數(shù)據(jù)分析工作，對各個環(huán)節(jié)的運檢進行數(shù)據(jù)管理和各個設(shè)備技術(shù)的管理數(shù)據(jù)，從安全、效益、成本等多個方面來優(yōu)化電力設(shè)備分布，合理安排各電力系統(tǒng)部件設(shè)備的檢修工作。

3.2 目前，各個國家都在更積極在配電網(wǎng)中應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)，數(shù)據(jù)測量上傳存儲分析技術(shù)和配套設(shè)施能同步跟進，為大數(shù)據(jù)的應(yīng)用提供了基礎(chǔ)；另一方面，由于世界經(jīng)濟的發(fā)展，各個國家都在不斷地開放本國的電力供應(yīng)市場，將電力系統(tǒng)供應(yīng)市場化，這就加大了各個電力企業(yè)的競爭，倒逼各電力企業(yè)升級其電力系統(tǒng)，通過更先進的電力供應(yīng)系統(tǒng)來保障各國的電力供應(yīng)需求，從而能夠為本國民眾提供最好的配電服務(wù)。同時促進智能配電網(wǎng)大數(shù)據(jù)應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展[8]。

4 結(jié)論

隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，社會對電力的需求也越來越大，因此不斷完善我國的電力供應(yīng)系統(tǒng)，分析我國的智能配電網(wǎng)大數(shù)據(jù)應(yīng)用技術(shù)，來幫助我國的電力事業(yè)發(fā)展。保障我國國民的正常用電使用，做到安全供電，可靠供電，科學(xué)供電。通過對配電網(wǎng)進行大數(shù)據(jù)分析能夠幫助我國更好的建設(shè)我國的電力系統(tǒng)，為我國的經(jīng)濟發(fā)展保駕護航[9-10]。運動大數(shù)據(jù)分析方法對我國電力系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)進行數(shù)據(jù)分析工作，為我國電力系統(tǒng)的建設(shè)添磚加瓦。

[1] 費思源,大數(shù)據(jù)技術(shù)在配電網(wǎng)中的應(yīng)用綜述[J].中國電機工程學(xué)報,2018,38(1),85-96.FEI Si-yuan.Review of Application of BigData in Distribution Grid [J]. Proceedings of the CSEE, 2018, 38 (1), 85-96.

[2] 沈園. 面向智能電網(wǎng)應(yīng)用的電力大數(shù)據(jù)關(guān)鍵技術(shù)[J]. 工業(yè), 2015(8):00136-00136.SHEN Yuan. Power BigData Key Technology for Smart Grid Applications [J]. Industry, 2015 (8): 00136-00136.

[3] 劉科研, 盛萬興, 張東霞,等. 智能配電網(wǎng)大數(shù)據(jù)應(yīng)用需求和場景分析研究[J]. 中國電機工程學(xué)報, 2015, 35(2):287-293.LIU Ke-yan, SHENG Wan-xing, ZHANG Dong-xia, etc. Research on Application Requirements and Scene Analysis of Smart Distribution Grid BigData, [J]. Proceedings of the CSEE, 2015, 35 (2): 287-293.

[4] 彭小圣, 鄧迪元, 程時杰,等. 面向智能電網(wǎng)應(yīng)用的電力大數(shù)據(jù)關(guān)鍵技術(shù)[J]. 中國電機工程學(xué)報, 2015, 35(3):503-511.PENG Xiao-sheng, DENG Di-yuan, CHENG Shi-jie, etc. Key Technology of Power Big Data for Smart Grid Applications [J]. Proceedings of CSEE, 2015, 35 (3): 503-511.

[5] 路軍,程樂峰,余濤.農(nóng)村配電網(wǎng)低壓智能開關(guān)節(jié)能型控制調(diào)壓器研究[J].新型工業(yè)化,2016,6(10):29-37+51.LU Jun, CHENG Le-feng, YU Tao. Research on Low Voltage Intelligent Switch Energy-saving Control and Voltage Regulator ofRural Distribution Grid [J].New Industrialization, 2016,6 (10): 29-37+51.

[6] 宋天舒,王彥博,鄭玉巖,張加深.大數(shù)據(jù)分析技術(shù)在智能配電網(wǎng)中的需求與應(yīng)用研究[J].自動化與儀器儀表,2018(02):59-61.SONG Tian-shu, WANG Yan-bo, ZHENG Yu-yan, ZHANG Jia-shen. Research on Demand and Application of BigData Analysis Technology in Intelligent Distribution Grid [J]. Automation and Instrumentation, 2018 (02): 59-61.

[7] 劉科研,盛萬興,張東霞,賈東梨,胡麗娟,何開元.智能配電網(wǎng)大數(shù)據(jù)應(yīng)用需求和場景分析研究[J].中國電機工程學(xué)報,2015,35(02):287-293.LIU Ke-yan, SHENG Wan-xing, ZHANG Dong-xia, JIA Dong-li, HU Li-juan, HE Kai-yuan. Research on Application Requirements and Scene Analysis of Intelligent Distribution GridBig Data [J]. Proceedings of CSEE, 2015,35 (02): 287-293.

[8] 劉巍,黃曌,李鵬,李錳,丁巖.面向智能配電網(wǎng)的大數(shù)據(jù)統(tǒng)一支撐平臺體系與構(gòu)架[J].電工技術(shù)學(xué)報,2014,29(S1):486-491.LIU Wei, HUANG Zhao, LI Peng, LI Meng, DING Yan. BigData Unified Support Platform System and Framework for Smart Distribution Grid,[J]. Electrotechnics Journal, 2014,29 (S1): 486-491.

[9] 賀寧,湯明偉,賀萌.大數(shù)據(jù)課程在高職學(xué)院中的建設(shè)和發(fā)展[J].軟件,2015,36(10):50-52.HE Ning, TANG Ming-wei, HE Meng. Construction and Development of Big Data Course in Higher Vocational College, [J]. Software, 2015,36(10): 50-52.

[10] 王興念,李宏偉,施振華,鄭鑫.基于大數(shù)據(jù)的智能配電網(wǎng)運行監(jiān)控平臺關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用[J].電工技術(shù),2017(02):9-12.WANG Xing-nian, LI Hong-wei, SHI Zhen-hua, ZHENG Xin. Research and application of key technologies of intelligent distribution network operation monitoring platform based on big data [ j ]. electrotechnics, 2017(02):9-12.