劉細(xì)鳳
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801
摘要：大數(shù)據(jù)時代對智能電網(wǎng)大數(shù)據(jù)處理水平提出了全新要求，受多方面的限制當(dāng)前智能電網(wǎng)大數(shù)據(jù)處理技術(shù)還比較復(fù)雜。同時，在異構(gòu)多數(shù)據(jù)處理技術(shù)、實時分析以及可視化分析方面存在一定的缺陷。所以，我們需要要采取有效措施，進(jìn)一步完善大數(shù)據(jù)處理技術(shù)，以便有效滿足時代發(fā)展的需求。
關(guān)鍵詞：電力大數(shù)據(jù)；智能電網(wǎng)；智能電表；應(yīng)用
1 電力大數(shù)據(jù)特點
1.1 數(shù)據(jù)量大
對于電力行業(yè)的數(shù)據(jù)信息來說，較顯著的特點就是數(shù)據(jù)量大，這其中包括生產(chǎn)數(shù)據(jù)、管理數(shù)據(jù)、營銷數(shù)據(jù)等等，并且這些數(shù)據(jù)類型中往往還包含著多種多樣的形式，不僅包括數(shù)字、符號等這些結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)，而且還包括圖像、視頻等這些非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，它們共同構(gòu)成了龐大的電力大數(shù)據(jù)。
1.2 數(shù)據(jù)速率高
在電力行業(yè)的運(yùn)行過程，雖然電力系統(tǒng)擁有龐大的數(shù)據(jù)信息，但是為了系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，還要求數(shù)據(jù)分析處理的速度非常快，這樣才能滿足社會對電力資源的需求。因此，這就要求電力企業(yè)大力普及速度快、智能化程度高的現(xiàn)代化智能設(shè)備，能提高電力大數(shù)據(jù)分析、計算的準(zhǔn)確性與及時性，確保電力大數(shù)據(jù)的價值得到充分的發(fā)揮。
2 智能電網(wǎng)大數(shù)據(jù)處理技術(shù)現(xiàn)狀
2.1 復(fù)雜性
智能電網(wǎng)大數(shù)據(jù)處理的準(zhǔn)確性、及時性、準(zhǔn)確性能夠助推社會經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)健長遠(yuǎn)發(fā)展，因此，我們在智能電網(wǎng)的操作過程中肯定不能停留在追求當(dāng)前目標(biāo)上，還要不斷完善和改進(jìn)大數(shù)據(jù)處理技術(shù)，認(rèn)識到其中的復(fù)雜性。當(dāng)前在諸多領(lǐng)域中大數(shù)據(jù)技術(shù)都得到了較為廣泛的運(yùn)用，同時也取的較為顯著的效果。由于智能電網(wǎng)大數(shù)據(jù)處理技術(shù)的復(fù)雜性，在使用或是發(fā)展過程中存在著一系列的問題，故而我們要不斷完善，在應(yīng)用過程中借助云計算減少存儲成本。雖然減少了成本但是在實時性方面還存在一定的問題，加之在大數(shù)據(jù)時代數(shù)據(jù)規(guī)模較大，我們還需不斷加強(qiáng)打大數(shù)據(jù)處理技術(shù)的多樣性。
2.2 云計算技術(shù)
云計算技術(shù)可以存儲、處理數(shù)據(jù)，因此在具體的使用過程中具有諸多優(yōu)勢。在智能電網(wǎng)的運(yùn)行和檢修中有很多的應(yīng)用。如基本數(shù)據(jù)、在線數(shù)據(jù)以及缺陷數(shù)據(jù)等，在處理的上述的時候還需要要較高的可靠性和實時性，受多種因素的限制。當(dāng)前云計算技術(shù)還在智能電網(wǎng)行業(yè)還處在探索階段。
3 電力大數(shù)據(jù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用
3.1 電網(wǎng)狀態(tài)監(jiān)測方面
在以往電力系統(tǒng)的運(yùn)行過程中，比較注重的是單臺設(shè)備的電網(wǎng)監(jiān)測與診斷，在不同的設(shè)備之間無法實現(xiàn)測試數(shù)據(jù)的信息共享，這樣就無法滿足電力企業(yè)和用戶之間的信息交流。[2]通過在智能電網(wǎng)中應(yīng)用電力大數(shù)據(jù)，可以對電網(wǎng)的狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行實時檢測，準(zhǔn)確分析，很好的實現(xiàn)了電力企業(yè)與用戶之間的溝通。
在傳統(tǒng)的電力數(shù)據(jù)計算中，面對大量的電力數(shù)據(jù)，計算起來非常困難，尤其是一些分布的異構(gòu)狀態(tài)的數(shù)據(jù)，無論是在數(shù)據(jù)存儲或者分析方面，都會遇到很大的困難。通過電力大數(shù)據(jù)的應(yīng)用，可以非常成功地解決這些問題。與其他行業(yè)的網(wǎng)絡(luò)大數(shù)據(jù)相比，電網(wǎng)大數(shù)據(jù)表現(xiàn)出明顯的易失性、無序性，但是大數(shù)據(jù)的應(yīng)用仍然在智能電網(wǎng)的數(shù)據(jù)監(jiān)測上發(fā)揮了很大的使用價值。
3.2 電網(wǎng)損耗監(jiān)測方面
電力系統(tǒng)是一個相對來說比較復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)，因此對電能損耗的分析也是非常困難的。在電力大數(shù)據(jù)的應(yīng)用下，可以對電力系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)損耗進(jìn)行實時、準(zhǔn)確的計算。并且在電力大數(shù)據(jù)準(zhǔn)確監(jiān)測的基礎(chǔ)上，能夠?qū)λ须姳頂?shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)合理的建模，對大量的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行快速地準(zhǔn)確計算。在智能電網(wǎng)中，利用大數(shù)據(jù)的高速云計算功能，可以有效地提高電網(wǎng)損耗數(shù)據(jù)計算的速度和準(zhǔn)確率。從某種程度來講，大大提高了電力企業(yè)的工作效率。
3.3 電網(wǎng)穩(wěn)定分析及智能預(yù)警方面
在傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)運(yùn)營模式中，電網(wǎng)的穩(wěn)定分析和預(yù)警都是在離線的狀態(tài)下進(jìn)行評估和預(yù)測的，所以并不能保證評估和預(yù)測的準(zhǔn)確性。大數(shù)據(jù)技術(shù)因為本身具有時間和空間上的優(yōu)勢，在智能電網(wǎng)中應(yīng)用電力大數(shù)據(jù)，可以有效地對大規(guī)模的電網(wǎng)進(jìn)行分析和智能預(yù)警。并且在電力大數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，能夠?qū)﹄娏ζ髽I(yè)的所有變電站和各級電力調(diào)度的數(shù)據(jù)進(jìn)行實時共享，這種情況下就大大提高了電力系統(tǒng)穩(wěn)定分析和預(yù)警的能力。
4 云計算大數(shù)據(jù)處理技術(shù)在智能電網(wǎng)中的運(yùn)用
4.1 集成管理技術(shù)
就集成管理技術(shù)而言，在實際使用過程中，需要對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，在此過程中使用數(shù)據(jù)抽取技術(shù)、數(shù)據(jù)清洗技術(shù)、數(shù)據(jù)過濾技術(shù)。同時在相關(guān)數(shù)據(jù)抽取過程中采用集成管理技術(shù)，完成數(shù)據(jù)的聚合和集成處理，在所有數(shù)據(jù)處理結(jié)束后，對所有數(shù)據(jù)的處理結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計，保證數(shù)據(jù)統(tǒng)一后，采取合理的方法進(jìn)行保存。為了保證數(shù)據(jù)的真實性和質(zhì)量完好，需要注意在數(shù)據(jù)集成前，對數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗處理。
4.2 傳輸、存儲技術(shù)
在數(shù)據(jù)的傳輸過程中，要將所有需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行抽取和集成，來減輕電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的工作壓力。為了保證智能電網(wǎng)可以將大量數(shù)據(jù)保存到較小空間內(nèi)，首先要提高數(shù)據(jù)的處理質(zhì)量，使用先進(jìn)的傳輸技術(shù)，對數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮處理，是繁多的數(shù)據(jù)數(shù)量減少，保證數(shù)據(jù)的有效傳輸。在數(shù)據(jù)存儲過程中，大量數(shù)據(jù)的傳輸前可以使用壓縮技術(shù)，以達(dá)到高質(zhì)量的傳輸，提高數(shù)據(jù)的存儲價值。
4.3 數(shù)據(jù)分析、處理技術(shù)
為了將原有的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成為有效的信息，要對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，使工作人員通過這些數(shù)據(jù)做出正確的判斷，更好的應(yīng)對電網(wǎng)運(yùn)行中的故障問題，目前電網(wǎng)的處理技術(shù)可分為分布式、內(nèi)存式、流處理式三種。分布式處理技術(shù)可以將大數(shù)據(jù)分割成小數(shù)據(jù)，并進(jìn)行針對性處理；內(nèi)存式處理技術(shù)可以縮短數(shù)據(jù)處理時間，提高處理技術(shù)的；流處理式處理技術(shù)，可以幫助用戶把握金融市場的變化情況，對金融業(yè)務(wù)的處理有著較好的效果。
5 安科瑞變電所電力運(yùn)維云平臺介紹及選型
5.1 云平臺概述：
按照國家電網(wǎng)公司的統(tǒng)計，10kV及以上供電電壓等級的工商業(yè)用戶有200萬戶以上，此類“用戶側(cè)變配電所”產(chǎn)權(quán)歸電力用戶所有（工商企業(yè)、住宅小區(qū)、學(xué)校、醫(yī)院等），雖然數(shù)量眾多，但是日常的運(yùn)行維護(hù)工作比較傳統(tǒng)，普遍存在以下痛點：
人工成本高：人工巡視、紙質(zhì)記錄、電話溝通，缺乏智能化的手段、工作效率低：巡視頻率低、巡檢任務(wù)無法定位、巡檢過程不標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、巡檢缺陷缺乏閉環(huán)跟蹤；
隱患：有些用電單位無專業(yè)維護(hù)電工、無法即時排查電氣隱患、隱蔽工程隱患檢查難等難題；
搶修時間長：變電所設(shè)備種類較多，在分布上也比較分散，無法即時識別和定位故障信息，需要用戶通知后到現(xiàn)場確認(rèn)；
運(yùn)行大數(shù)據(jù)缺少分析：有些用戶未有數(shù)據(jù)匯總分析平臺，甚至未安裝電力儀表導(dǎo)致運(yùn)維人員對現(xiàn)場電力參數(shù)信息不了解，無法確定電力系統(tǒng)是否正常運(yùn)行。
5.2 應(yīng)用場所
5.3 云平臺架構(gòu)
我司的運(yùn)維平臺綜合運(yùn)用綜合保護(hù)裝置、多功能電力儀表、母排及線纜測溫裝置、變壓器溫控儀、視頻攝像頭、水浸煙霧、溫濕度、門磁等多種傳感器統(tǒng)一接入變電所現(xiàn)場的邊緣計算網(wǎng)關(guān)，經(jīng)邊緣計算網(wǎng)關(guān)將數(shù)據(jù)封裝、壓縮、加密后上傳至云平臺。實時集中監(jiān)測所有變電所用電情況、統(tǒng)一調(diào)度運(yùn)維巡檢安排，線上線下聯(lián)動；實現(xiàn)用戶側(cè)變配電所的24小時無人值守，監(jiān)測各配電回路運(yùn)行狀態(tài)，即時定位故障，降低風(fēng)險。通過手機(jī)APP下發(fā)運(yùn)維任務(wù)到zhi定人員手機(jī)上，并通過GPS跟蹤運(yùn)維執(zhí)行過程。將企業(yè)集團(tuán)/高等院校內(nèi)廣泛分布的變電所集中統(tǒng)一管理，提高運(yùn)維效率、提高故障響應(yīng)速度，即時發(fā)現(xiàn)運(yùn)行缺陷并做消缺處理。為售電企業(yè)提供電能集抄服務(wù)，即時掌握用戶用電量情況，避免偏差考核；響應(yīng)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的政策，增加客戶粘性，為后期的增值服務(wù)開展做準(zhǔn)備。
5.4 平臺功能
5.5 平臺配置方案
5.6 產(chǎn)品介紹
5.6.1 AM5SE系列微機(jī)綜合保護(hù)裝置
功能：
（1）保護(hù)功能：主變差動保護(hù)功能、主變后備保護(hù)、三段式過流帶方向帶電壓閉鎖、三段式過流、零序電流保護(hù)、過電壓、
（2）低電壓保護(hù)、大功率電機(jī)保護(hù)、高壓電動機(jī)綜合保護(hù)、PT并列功能、非電量保護(hù)、并網(wǎng)逆功率保護(hù)、檢同期功能
（3）測量功能：保護(hù)電流、測量電流、零序電流、母線電壓、零序電壓4-20MA輸出、直流測量
（4）通訊功能：提供RS485通訊接口，RS232維護(hù)接口，IRIG-B對時接口、USB升級接口，RJ45網(wǎng)口接口
（5）故障錄波功能：保護(hù)動作時觸發(fā)錄波，可以記錄故障前8個周波后四個周波的數(shù)據(jù)
（6）控制回路：自帶操作回路，防跳功能
（7）GPS校時功能：提供時鐘同步接口，接收GPS校時信號
應(yīng)用：
35kV及以下電壓等級的變配電站及設(shè)備的保護(hù)測控功能，至少包括35kV進(jìn)線/主變壓器（一般容量2000kVA以上）/PT/母聯(lián)、10kV進(jìn)線/饋線/配電變壓器（一般容量2000kVA以下）/高壓電動機(jī)/高壓電容器/母聯(lián)/PT等設(shè)備的保護(hù)和自動控制功能
5.6.2 ASD300系列智能操控裝置
功能:
（1）一次動態(tài)模擬圖指示及自檢帶電顯示、閉鎖及自檢
（2）核相、強(qiáng)制加熱、強(qiáng)制照明
（3）語音防誤提示
（4）人體感應(yīng)及柜內(nèi)照明、已帶電語音播報
（5）分合閘、遠(yuǎn)方就地、儲能轉(zhuǎn)換開關(guān)
（6）分合閘回路完好指示/電壓測量
（7）預(yù)分預(yù)合閃光指示
（8）斷路器分合次數(shù)統(tǒng)計
（9）RS485串行通訊接口
（10）開關(guān)柜節(jié)點無線測溫
（11）全電參量測量U,I,P,Q,f,PF,Ep,Eq
應(yīng)用：
35KV高壓及以下中置柜，手車柜，環(huán)網(wǎng)柜
5.6.3 ARTM-Pn無線測溫裝置
功能：
（1）接收多60個ATE100/200/300/400
（2）3U3I電參量測量
（3）實時測溫功能
（4）RS485通訊接口，通過標(biāo)準(zhǔn)的MODBUSRTU協(xié)議實現(xiàn)組網(wǎng)功能
（5）具備自檢功能
（6）超溫、高溫、相間溫差報警、溫度突變量告警功能
應(yīng)用：
變電站、配電室、箱變等
5.6.4 APM810系列多功能電力儀表
功能：
（1）準(zhǔn)確度等級：有功電能0.5S級，無功電能2級
（2）測量功能：三相電壓、三相電流、分相及總有功功率、分相及總無功功率、分相及總視在功率、分相及總功率因數(shù)、頻率、需量
（3）電能計量：分相及總雙向電能、四象限無功電能
（4）電能質(zhì)量監(jiān)測：2-63次分次諧波、總（奇、偶）諧波測量、電壓波峰系數(shù)、電話波峰因子、電流K系數(shù)測量
（5）輸入輸出：2路開關(guān)量輸出（選配MD82模塊多可擴(kuò)至8路）及2路開關(guān)量輸入（選配MD82模塊多可擴(kuò)至26路），開關(guān)量輸出可配置為報警輸出或遠(yuǎn)程遙控，DO用作報警輸出時可自由關(guān)聯(lián)報警內(nèi)容
（6）SD卡存儲功能：用于電參量、電能、諧波等數(shù)據(jù)定時存儲，波形存儲等功能
應(yīng)用：
適用于電力系統(tǒng)、工礦企業(yè)、公用設(shè)施、智能大廈等需要電力監(jiān)控的場合
5.6.5 DTSD1352導(dǎo)軌式電能表
功能：
（1）測量功能：三相電流、電壓、功率、頻率、總正反向有功電能統(tǒng)計、總正反向無功電能統(tǒng)計；
（2）準(zhǔn)確級精度：有功0.5S
（3）電流信號接入：直接接入10（80)A經(jīng)CT接入1（6）A
（4）電壓信號：100V380V
（5）通信：RS485接口，支持MODBUS-RTU或者DL/T645通訊協(xié)議
應(yīng)用：
適用于和大型公建中對電能的分項計量，也可用于企事業(yè)單位作電能管理考核。
5.6.6 ADW300無線智能儀表
功能：
（1）測量功能：三相電流、電壓、功率、頻率、總正反向有功電能統(tǒng)計、總正反向無功電能統(tǒng)計；
（2）電能質(zhì)量：電壓、電流不平衡度，電壓、電流總諧波及2-31分次諧波
（3）需量：大電流、功率需量及實時電流，功率需量
（4）準(zhǔn)確級精度：0.5s級ADW300外置互感器型1級
（5）電流信號規(guī)格：100A輸入，經(jīng)互感器輸入，5 A二次互感接入
（6）通訊方式：RS485、LORA無線通訊、NB-IOT無線通訊、4G無線通訊
應(yīng)用：
ADW300方便用戶進(jìn)行用電監(jiān)測、集抄和管理，可靈活安裝在配電箱中，可用于電力運(yùn)維、環(huán)保監(jiān)管等在線監(jiān)測類平臺中。
5.6.7 ARCM300系列電氣火災(zāi)監(jiān)控儀表
功能：
（1）測量：單回路剩余電流、4路溫度、電壓、電流、功率、頻率、功率因數(shù)、視在電能、四象限電能
（2）保護(hù)：剩余電流、溫度、過流等
（3）報警：聲光報警，支持消音、復(fù)位操作
（4）開關(guān)量：1路繼電器輸出、4路開關(guān)量輸入
（5）通訊方式：RS485、NB-IOT無線通訊、4G無線通訊
應(yīng)用：
適用于智能樓宇、高層公寓、賓館、飯店、商廈、工礦企業(yè)、國家 重點消防單位以及石油化工、文教衛(wèi)生、金融、電信等領(lǐng)域。
5.6.8 ANET智能網(wǎng)關(guān)
功能：
（1）數(shù)據(jù)采集（支持串口、以太網(wǎng)，只需配置即可兼容支持標(biāo)準(zhǔn)電力規(guī)約的各類儀表）
（2）數(shù)據(jù)上傳（支持往上海分類分項能耗平臺、寧夏電力需求側(cè)平臺、江蘇電力運(yùn)維平臺、浙江電力運(yùn)維平臺上傳數(shù)據(jù)）
（3）邊緣計算（靈活的報警閾值設(shè)置、主動上傳報警信息、數(shù)據(jù)合并計算、斷點續(xù)傳、數(shù)據(jù)加密、4G路由）
（4）遠(yuǎn)程管理（遠(yuǎn)程配置、遠(yuǎn)程升級、遠(yuǎn)程監(jiān)視）
應(yīng)用：
泛在電力物聯(lián)網(wǎng)、能耗系統(tǒng)平臺、電力需求側(cè)管理平臺、第三方云平臺、預(yù)付費(fèi)系統(tǒng)、運(yùn)維系統(tǒng)平臺、電力監(jiān)控平臺、能源綜合管理平臺
5.7 現(xiàn)場應(yīng)用圖片
展廳現(xiàn)場運(yùn)維團(tuán)隊采集箱內(nèi)部圖
高配現(xiàn)場門磁安裝煙感安裝
qiang機(jī)安裝漏水檢測安裝低壓柜儀表
5.8 平臺價值
為電力運(yùn)維企業(yè)提供線上運(yùn)維服務(wù)平臺，實時集中監(jiān)測所有變電所用電情況、統(tǒng)一調(diào)度運(yùn)維巡檢安排，線上線下聯(lián)動。
將企業(yè)集團(tuán)/高等院校內(nèi)廣泛分布的變電所集中統(tǒng)一管理，提高運(yùn)維效率、提高故障響應(yīng)速度；
響應(yīng)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的政策，增加客戶粘性，為后期的增值服務(wù)開展做準(zhǔn)備；
為售電企業(yè)提供電能集抄服務(wù)，即時掌握用戶用電量情況，避免偏差考核；
5.9 訪問方式
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5.10 典型案例
6 結(jié)束語
隨著信息科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，大數(shù)據(jù)技術(shù)已經(jīng)在社會的各個行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。隨著我國智能電網(wǎng)建設(shè)的不斷深入，電力大數(shù)據(jù)必將成為服務(wù)電力企業(yè)與電力用戶的關(guān)鍵，將大數(shù)據(jù)技術(shù)引入電力系統(tǒng)建設(shè)具有非常重要的意義。
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作者簡介：
劉細(xì)鳳，女，安科瑞電氣股份有限公司
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