安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

 

摘要：隨著國民經(jīng)濟的飛速發(fā)展，中國電力工業(yè)取得了進步，電力行業(yè)貿(mào)易數(shù)據(jù)的增長率也在不斷提高，這也意味著電力行業(yè)正在逐漸步入大數(shù)據(jù)時代。在大數(shù)據(jù)環(huán)境中應(yīng)用能源數(shù)據(jù)對能源行業(yè)的發(fā)展具有決定性影響。只有深入研究能源數(shù)據(jù)的應(yīng)用，我們才能了解能源行業(yè)的發(fā)展前景。特別是由于電力需求的增長和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，大量數(shù)據(jù)在支持網(wǎng)絡(luò)設(shè)計、為安全運行和穩(wěn)定智能電網(wǎng)創(chuàng)造條件方面發(fā)揮著重要作用。因此，本文主要關(guān)注大數(shù)據(jù)環(huán)境下的電氣網(wǎng)絡(luò)設(shè)計系統(tǒng)的創(chuàng)新和大電氣數(shù)據(jù)背景下的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計策略。

關(guān)鍵詞：大數(shù)據(jù)；智能電網(wǎng)；電網(wǎng)規(guī)劃

 

        智能電網(wǎng)的使用和開發(fā)已大大改善了運輸過程中的電氣穩(wěn)定性，并適當(dāng)?shù)貜浹a了先前電網(wǎng)的缺點。智能網(wǎng)絡(luò)的實際操作經(jīng)常會引起很多問題，如覆蓋范圍大和遮蓋區(qū)域模糊，因此，利益相關(guān)者需要在未來的工作中逐步優(yōu)化這些問題?？梢姡趯嵺`中，在電力大數(shù)據(jù)的背景下進行電網(wǎng)規(guī)劃討論具有實際意義。

 

        近年來，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在電力領(lǐng)域的使用變得越來越廣泛。隨著公司信息化程度的提高，在不同業(yè)務(wù)流程中產(chǎn)生的信息量非常巨大。

 

1.2 不同類型的數(shù)據(jù)

        在電力生產(chǎn)中會出現(xiàn)不同類型的數(shù)據(jù)，可以按生產(chǎn)方式分為設(shè)備監(jiān)視數(shù)據(jù)、電網(wǎng)狀態(tài)信息數(shù)據(jù)和實時采樣數(shù)據(jù)這三種類型，還可以按生產(chǎn)線的不同氛圍有發(fā)電側(cè)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)、輸變電側(cè)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)和用電側(cè)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。

 

1.3 價值潛力大

        電網(wǎng)數(shù)據(jù)反映了電力行業(yè)的規(guī)律特征。通過正確的技術(shù)分析來探索大數(shù)據(jù)下，能夠從這些數(shù)據(jù)中獲得巨大的潛在價值，如社會經(jīng)濟價值。

 

1.4 處理速度

        數(shù)據(jù)處理技術(shù)的不斷發(fā)展和信息化水平不斷地提高，使電力公司在電力調(diào)試、設(shè)備運作等方面加快了數(shù)據(jù)處理的速度。

 

        隨著我國經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展，電網(wǎng)設(shè)計的思想和方法已經(jīng)過時，因此，電力公司應(yīng)積極探索與電力大數(shù)據(jù)背景相匹配的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃系統(tǒng)。公司需要積極尋找與其大規(guī)模知識背景相匹配的電網(wǎng)規(guī)劃系統(tǒng)，確保在競爭激烈的市場中處于不敗之地。設(shè)計系統(tǒng)通常由三個部分組成，即數(shù)據(jù)收集，數(shù)據(jù)處理和應(yīng)用程序。通過靈活地使用大量數(shù)據(jù)來滿足網(wǎng)絡(luò)部署需求和運營的能力，其運作的核心是大力開展一系列規(guī)劃工作，包括智能電網(wǎng)編程、用戶交互以及為提高智能電網(wǎng)部署的實際價值而作出的努力。這樣做的結(jié)果，可以避免業(yè)務(wù)風(fēng)險。

 

2.2.1電網(wǎng)規(guī)劃體系中的數(shù)據(jù)獲取功能

        數(shù)據(jù)收集功能的重要功能是收集相關(guān)信息，例如，地理數(shù)據(jù)和電力能源需求。與傳統(tǒng)的手工測量和數(shù)據(jù)收集模式相比，地理信息的收集主要由相關(guān)人員使用無人機航測、雷達(dá)測量和其他技術(shù)完成。其具有許多優(yōu)勢，如操作簡便、工作量高，從而可以形成大量的電力數(shù)據(jù)，以提供足夠的保護。

對于網(wǎng)絡(luò)管理的數(shù)據(jù)和信息，實際上是通過一系列方法獲得的。例如，有關(guān)部門和相關(guān)領(lǐng)域的數(shù)據(jù)傳輸和存儲，為培訓(xùn)和運用大數(shù)據(jù)能力打下了堅實的基礎(chǔ)。對于如何從用戶那里獲取電力需求數(shù)據(jù)這一問題，主要是通過反饋平臺和相關(guān)的收集平臺，沒有專門設(shè)計來獲取此信息的技術(shù)。

 

2.2.2 電網(wǎng)規(guī)劃體系中的數(shù)據(jù)處理功能

        通過不斷地改進以及計算機存儲技術(shù)和索引機制技術(shù)的應(yīng)用，多年來，網(wǎng)絡(luò)設(shè)計系統(tǒng)中包含的數(shù)據(jù)處理功能得到了顯著改善。由于速度較慢，數(shù)據(jù)失真也大大降低了。數(shù)據(jù)處理通常包括以下幾個階段：

        一階段，主要是數(shù)據(jù)清理和糾正，是錯誤信息的檢索。

        二階段，功能的獲取，主要是各種特征的總結(jié)不同數(shù)據(jù)的詳細(xì)信息；

        三階段，檢查從數(shù)據(jù)獲得的信息之間的關(guān)系，進行關(guān)聯(lián)分析；

        最后，基于數(shù)據(jù)理解標(biāo)準(zhǔn)對勘探預(yù)測進行詳細(xì)分析，以提高數(shù)據(jù)效率。

 

        為了中國電力工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，智能電網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)等相關(guān)領(lǐng)域取得了發(fā)展。大數(shù)據(jù)功能和數(shù)據(jù)顯示出快速增長的趨勢。大量的快速處理速度、各種數(shù)據(jù)、高實用價值、高精度的特點與電力生產(chǎn)、變電站、能源有關(guān)。顯然，參與大容量網(wǎng)絡(luò)設(shè)計的電力公司可以與員工聯(lián)系，以了解從生產(chǎn)到應(yīng)用的各種網(wǎng)絡(luò)問題，然后采取適當(dāng)?shù)拇胧﹣磉M行糾正，這對于促進電力公司的健康發(fā)展會產(chǎn)生積極影響。

 

        所知，數(shù)據(jù)收集方法的準(zhǔn)確性與參與數(shù)據(jù)和相關(guān)接收的人員的價值密切相關(guān)。智能數(shù)據(jù)收集方法有許多優(yōu)點，例如，可用性和速度靈活性，可以提高利益相關(guān)者的數(shù)據(jù)收集水平。因此，依據(jù)經(jīng)驗，可以使用無人機技術(shù)、GPS 定位技術(shù)、遙感技術(shù)等數(shù)據(jù)收集方法將大量相關(guān)數(shù)據(jù)存儲為電力，那么技術(shù)人員只需要盡可能盡快收集并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)。

 

        在當(dāng)前趨勢下，將能源大數(shù)據(jù)傳播到電網(wǎng)設(shè)計中的速度比處理相關(guān)個人數(shù)據(jù)要快得多。因此，在使用大量提取數(shù)據(jù)資源的過程中，存在不能*使用數(shù)據(jù)資源的問題。所以，為了提高能源公司的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計系統(tǒng)的工作水平，有必要積極學(xué)習(xí)內(nèi)外的新處理技術(shù)。例如，受影響的人員可以將光纖和傳感器技術(shù)滲透到大規(guī)模計算模塊中，以較大程度地發(fā)揮其處理大量數(shù)據(jù)的能力，并穩(wěn)定智能網(wǎng)絡(luò)設(shè)計中隔離數(shù)據(jù)的位置。

 

        在網(wǎng)絡(luò)設(shè)計中輸入大量數(shù)據(jù)的電力公司需要使用針對性的新技術(shù)來提供適當(dāng)?shù)谋Ｗo和運行機制。如果要提高人才素質(zhì)，則需要優(yōu)化管理機制。

        首先，電力公司開發(fā)了一種實用的機制來管理大數(shù)據(jù)，以充分利用國內(nèi)和國內(nèi)的數(shù)據(jù)來確保數(shù)據(jù)信息的可靠性。例如，通過定義一個機密系統(tǒng)，公用事業(yè)可以幫助受影響的員工在數(shù)據(jù)處理中采取措施，防止數(shù)據(jù)泄漏和丟失，并改善數(shù)據(jù)信息的完整性。

        其次，電力公司可以及時進行類似的活動。例如，采用培訓(xùn)手段引進復(fù)雜的技術(shù)，較大程度上提高所有相關(guān)人員的能力，并盡可能利用存儲在大數(shù)據(jù)集中的價值電能。

 

        大數(shù)據(jù)在電網(wǎng)中的使用有著巨大的商業(yè)價值與社會價值，發(fā)掘電力數(shù)據(jù)的價值是一個機會。在智能電網(wǎng)與能源同步傳輸?shù)幕A(chǔ)上，促進了能源和信息技術(shù)的緊密結(jié)合，并在能源、數(shù)據(jù)運作體系的支持下進行能源網(wǎng)絡(luò)管理。

大數(shù)據(jù)電網(wǎng)可以在實現(xiàn)智能用電管理同時，提高能源效率。因此，用戶可以通過耗電數(shù)據(jù)、實時電價等了解實時數(shù)據(jù)，可以地回收和使用能量。

        電網(wǎng)統(tǒng)籌量范圍廣泛且財務(wù)管理的難度也較為復(fù)雜，同時需要大量的基本信息數(shù)據(jù)，這是大數(shù)據(jù)的優(yōu)勢。使用大數(shù)據(jù)信息技術(shù)可以讓電力資產(chǎn)管理系統(tǒng)、模塊和信息交互等方面提高，大大改善電力資產(chǎn)管理水平。

此外，在數(shù)據(jù)來源方面，大部分?jǐn)?shù)據(jù)的開放程度較低，并且很難收集；在數(shù)據(jù)質(zhì)量方面，電子行業(yè)中數(shù)據(jù)收集的程度、相關(guān)性、完整性和一致性尚未達(dá)到理想水平，需要進一步改進并持續(xù)完善。

 

        按照電網(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，但是日常的運行維護工作比較傳統(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；

　　安全隱患：有些用電單位無維護電工、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)是否正常運行。

 

 

 

        我司的運維平臺綜合運用綜合保護裝置、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)測各配電回路運行狀態(tài)，即時定位故障，降低安全風(fēng)險。通過手機APP下發(fā)運維任務(wù)到人員手機上，并通過GPS跟蹤運維執(zhí)行過程。將企業(yè)集團/高等院校內(nèi)廣泛分布的變電所集中統(tǒng)一管理，提高運維效率、提高故障響應(yīng)速度，即時發(fā)現(xiàn)運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。

 

 

 

 

 

5.6.1 AM5SE系列微機綜合保護裝置

功能：

        （1）保護功能：主變差動保護功能、主變后備保護、三段式過流帶方向帶電壓閉鎖、三段式過流、零序電流保護、過電壓、

        （2）低電壓保護、大功率電機保護、高壓電動機綜合保護、PT并列功能、非電量保護、并網(wǎng)逆功率保護、檢同期功能

        （3）測量功能：保護電流、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)備的保護測控功能，至少包括35kV進線/主變壓器（一般容量2000kVA以上）/PT/母聯(lián)、10kV進線/饋線/配電變壓器（一般容量2000kVA以下）/高壓電動機/高壓電容器/母聯(lián)/PT等設(shè)備的保護和自動控制功能

 

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、強制加熱、強制照明

        （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模塊多可擴至8路）及2路開關(guān)量輸入（選配MD82模塊多可擴至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，5A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：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)、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、江蘇電力運維平臺、浙江電力運維平臺上傳數(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)付費系統(tǒng)、運維系統(tǒng)平臺、電力監(jiān)控平臺、能源綜合管理平臺

 

 

        為電力運維企業(yè)提供線上運維服務(wù)平臺，實時集中監(jiān)測所有變電所用電情況、統(tǒng)一調(diào)度運維巡檢安排，線上線下聯(lián)動。

將企業(yè)集團/高等院校內(nèi)廣泛分布的變電所集中統(tǒng)一管理，提高運維效率、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；

 

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總之，本文討論了大數(shù)據(jù)環(huán)境中網(wǎng)絡(luò)設(shè)計系統(tǒng)創(chuàng)新和大數(shù)據(jù)環(huán)境中網(wǎng)絡(luò)設(shè)計策略的兩個方面。相信大數(shù)據(jù)已進入網(wǎng)絡(luò)計劃，增強相關(guān)電力公司效用對網(wǎng)絡(luò)設(shè)計的規(guī)范化具有積極影響。尤其應(yīng)向員工在未來的工作中提供有關(guān)電力學(xué)習(xí)的知識，并引導(dǎo)其為中國電力公司的健康發(fā)展做出貢獻(xiàn)。同時，大數(shù)據(jù)改變和重構(gòu)產(chǎn)業(yè)的模式與價值功能，為智能電網(wǎng)在全球能源發(fā)展提供了新的思路與方法，并為推動我國電網(wǎng)的智能化、信息化和現(xiàn)代化的持續(xù)發(fā)展作出了應(yīng)有的貢獻(xiàn)。 

 

[1]陳紅,蘇運東,付婷,羅義旺,李金湖,林永輝．試論電力大數(shù)據(jù)在電網(wǎng)規(guī)劃中的運用[J]．現(xiàn)代信息科技,2018,002(009):101-102.

[2]田力.電力大數(shù)據(jù)背景下的電網(wǎng)規(guī)劃研究[J].產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新研究,2020(20):94-95.

[3]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊.2020.06版.