智能配電網(wǎng)大數(shù)據(jù)應(yīng)用及實(shí)踐研究

程明 國網(wǎng)冀北電力有限公司

配電系統(tǒng)是電力企業(yè)重要的基礎(chǔ)，具有分布范圍廣、涉及設(shè)備眾多、生產(chǎn)運(yùn)行方法多樣等特點(diǎn)。在新時代清潔能源越來越受重視的背景下，電動汽車、分布式電能、多用戶接入系統(tǒng)等都對配電系統(tǒng)的使用帶來新變化、新挑戰(zhàn)，傳統(tǒng)物理建模分析已經(jīng)難以滿足智能電網(wǎng)的發(fā)展需要。智能配電系統(tǒng)借助計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)庫和云計(jì)算等先進(jìn)的信息技術(shù)，形成了海量規(guī)模大數(shù)據(jù)，先進(jìn)的大數(shù)據(jù)技術(shù)能促進(jìn)配電系統(tǒng)智能化水平提高。本文闡述了智能電網(wǎng)大數(shù)據(jù)的基本特點(diǎn)，提出了其應(yīng)用的典型場景，研究了大數(shù)據(jù)應(yīng)用實(shí)踐的主要價(jià)值。

一、智能配電網(wǎng)大數(shù)據(jù)的內(nèi)容概述

智能配電網(wǎng)系統(tǒng)按照應(yīng)用的范圍，主要是由配電管理系統(tǒng)、電能質(zhì)量監(jiān)管系統(tǒng)、電壓和無功管理系統(tǒng)、配電運(yùn)行自動化系統(tǒng)這些軟件和各種傳感設(shè)備、智能電子監(jiān)測設(shè)備等硬件組成。目前，大部分省市為實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)的智能管理，增強(qiáng)電網(wǎng)靈活性，提高用戶和電網(wǎng)系統(tǒng)的互動，為企事業(yè)單位、社區(qū)居民的辦公樓、住宅樓配備了智能設(shè)備，這些設(shè)備和電力企業(yè)的智能配電網(wǎng)系統(tǒng)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)集成化管理，用戶側(cè)數(shù)據(jù)和配電網(wǎng)系統(tǒng)數(shù)據(jù)已經(jīng)結(jié)合形成一體化的數(shù)據(jù)庫，這些數(shù)據(jù)的綜合研究利用是提高配電網(wǎng)智能化水平，形成技術(shù)解決方案的重要基礎(chǔ)。

智能配電網(wǎng)大數(shù)據(jù)是由配電網(wǎng)內(nèi)部數(shù)據(jù)、來自第三方的外部數(shù)據(jù)組成。內(nèi)部數(shù)據(jù)一般包括配電網(wǎng)內(nèi)部的所有傳感器、智能監(jiān)測裝置、電壓無功管理系統(tǒng)、配電管理系統(tǒng)、配電設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)、設(shè)備地理信息系統(tǒng)等。外部數(shù)據(jù)主要包括衛(wèi)星數(shù)據(jù)、氣候數(shù)據(jù)、巡檢數(shù)據(jù)或者是員工的現(xiàn)場檢修數(shù)據(jù)等，還包括電動汽車和用戶的系統(tǒng)數(shù)據(jù)、其他儲能數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)。智能配電網(wǎng)大數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，一是數(shù)據(jù)量大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，容易受到外部影響，數(shù)據(jù)存在不完整性。目前不同系統(tǒng)都是為實(shí)現(xiàn)其自有功能而研發(fā)使用，數(shù)據(jù)異構(gòu)現(xiàn)象比較普遍。二是數(shù)據(jù)采集收齊、采集密度等數(shù)據(jù)源存在時空差異。比如用戶的用電信息系統(tǒng)單位是分鐘、小時，而配電系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)是以秒計(jì)算。

二、智能配電網(wǎng)大數(shù)據(jù)的典型應(yīng)用

一是應(yīng)用于配電網(wǎng)生產(chǎn)運(yùn)行中。大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用于智能配電網(wǎng)的首要任務(wù)是持續(xù)定期采集工作數(shù)據(jù)，并分析數(shù)據(jù)中的正常和異常情況，以大數(shù)據(jù)分析結(jié)果來實(shí)現(xiàn)對配電網(wǎng)檢測運(yùn)行情況的監(jiān)測。這主要是利用大數(shù)據(jù)技術(shù)數(shù)據(jù)分析功能，采用概率化分析方法，實(shí)現(xiàn)對配電網(wǎng)大量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)對比，從而對智能電網(wǎng)的運(yùn)行提出判斷依據(jù)。比如對智能電網(wǎng)供電能力進(jìn)行評價(jià)的線路間負(fù)荷轉(zhuǎn)移能力、容載比等數(shù)據(jù)。

二是應(yīng)用于用電客戶信息存儲管理中，用戶用電情況，是最基礎(chǔ)的電網(wǎng)構(gòu)建和電網(wǎng)生產(chǎn)運(yùn)行基礎(chǔ)。智能配電網(wǎng)對用戶的用電使用情況的數(shù)據(jù)，不再只是電量大小一種數(shù)據(jù)，采集數(shù)據(jù)信息的來源更為廣泛，而且工作效率高、可信度高。能通過智能電子設(shè)備自動產(chǎn)生并存儲用戶的用電時長、高負(fù)荷時段、使用頻率等眾多數(shù)據(jù)，并實(shí)時傳輸?shù)街悄芘潆娋W(wǎng)的服務(wù)器終端。這些數(shù)據(jù)不會隨意丟失和損壞。但是網(wǎng)絡(luò)存儲空間存在的硬盤損壞、服務(wù)器癱瘓等問題也會導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失。

三是應(yīng)用于大數(shù)據(jù)的處理。大數(shù)據(jù)處理技術(shù)是智能技術(shù)的代表，能利用數(shù)據(jù)挖掘、智能算法，找到配電網(wǎng)產(chǎn)生的繁雜數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)的大規(guī)模分析研究，避免無用數(shù)據(jù)信息對研究的干擾，找到用戶的用電使用規(guī)律，電網(wǎng)的運(yùn)行管理問題等，特別是大數(shù)據(jù)的批處理技術(shù)，能對各種數(shù)據(jù)進(jìn)行分類研究，從而有效找到解決相應(yīng)問題的具體對策。

三、智能配電網(wǎng)大數(shù)據(jù)的實(shí)踐價(jià)值

一是保證配電網(wǎng)的安全可靠運(yùn)行。大數(shù)據(jù)技術(shù)能分析配電系統(tǒng)設(shè)備的生產(chǎn)運(yùn)行情況、電網(wǎng)供電能力，從而優(yōu)化對電網(wǎng)的后續(xù)規(guī)劃和投資，更好地發(fā)揮設(shè)備資源效能。能分析用電客戶的用電情況，并將內(nèi)外部數(shù)據(jù)結(jié)合起來進(jìn)行分析研究，從而更為準(zhǔn)確地掌握用電負(fù)荷規(guī)律，實(shí)現(xiàn)分布式能源發(fā)電；還能借助電動汽車用電管理數(shù)信息等更好的進(jìn)行削峰填谷操作，用好用足現(xiàn)有設(shè)備的使用效能。能實(shí)時對配電網(wǎng)中的變壓器、電纜、電壓、架空線的工況進(jìn)行監(jiān)控，動態(tài)觀測負(fù)荷情況，預(yù)測變壓器的生產(chǎn)壽命。

二是更好地提供用電服務(wù)。大數(shù)據(jù)分析用戶的用電行為規(guī)劃和用電愛好時段，從而在電力控制上提前進(jìn)行電量調(diào)度，有效提升用戶響應(yīng)速度；能通過分析低電壓、電能可靠性等數(shù)據(jù)，提高電能的輸送質(zhì)量；能縮短停電后的恢復(fù)時間，強(qiáng)化停電管理效率，從而獲得用戶更好的滿意度。

三是實(shí)現(xiàn)服務(wù)增值。對配電大數(shù)據(jù)的分析，是掌握社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展情況的基礎(chǔ)，能將這些分析數(shù)據(jù)為政府制定新能源扶植、電動汽車推廣等政策和強(qiáng)化管理提供技術(shù)支撐。

四、結(jié)束語

智能配電網(wǎng)大數(shù)據(jù)應(yīng)用及實(shí)踐研究還有很多可以不斷深耕的領(lǐng)域，要積極適應(yīng)數(shù)據(jù)挖掘、人工智能技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步，推動大數(shù)據(jù)在配電網(wǎng)的生產(chǎn)管理中進(jìn)行更有效的應(yīng)用實(shí)踐。