基于大數據的電網綜合評估系統研究與開發

賀春光+安佳坤+周怡然+胡詩堯+韓文源+翟廣心+石亞欣

摘 要：隨著電力建設的快速發展，電網基礎數據迅速增長，從數據中分析有效的設備信息對于電網運行具有很大幫助。隨著大數據技術的發展，越來越多的領域運用大數據技術進行分析，該文在大數據分析的基礎上，對電網運行效率進行分析，進而評估整個電網的運行情況，通過不同的指標來反映設備的運行狀況，實現對電網的多維度評估。該文為電網綜合評估以及電網運行效率的分析提供了很好的途徑。

關鍵詞：大數據 電網評估 運行效率

中圖分類號：TM7 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）06（c）-0023-03

由于國民經濟的快速發展和人民生活水平的提高，電力建設亦處于快速發展時期，造成電網基礎數據變化較快。近年來，河北電網負荷發展迅速，電網建設規模也隨之擴大；同時，隨著社會經濟的快速發展，用戶對用電質量的要求越來越高。合理、科學地對電網進行分析評估顯得極為重要。目前配電網評估，主要依靠人工進行分析判斷，主觀性較大，而且單從設備規模、負載率等單方面指標出發對配電網進行定性分析評價，已不能滿足未來配電網科學化管理的需要。因此，進行基于大數據的電網綜合評估技術研究是非常有必要的。

1 系統特點

該系統實現了與調度管理應用系統的集成。通過調度管理應用系統導出變電站CIM文件到共享區供規劃基礎數據積累標準化平臺解析變電站結構數據、功率、電壓、電流、電網運行方式，然后定時掃描數據共享區，調用數據管理服務對電網結構進行解析，將解析后的數據寫入平臺數據庫。

系統完成了電網運行效率分析。通過運用大數據分析及圖形展現技術，整合并利用公司各部門的多種類型、多種來源的數據，基于電網設備的負載、電壓等運行信息，建立變壓器、線路等主要電網設備運行效率評估模型，實現基于準實時運行信息的電網設備運行效率智能評估。

2 系統架構

依據河北電力公司實際，將電網運行數據進行優化處理，建立電網綜合評估指標體系，實現電網運行水平和供電能力評估。基于大數據的電網綜合評估系統采用4層體系結構，業務邏輯和算法在應用層表達，以利于統一配置和管理，方便系統開發和維護升級。系統的體系結構如圖1所示。

表現層：實現頁面展現，負責與用戶進行客戶端交互，向應用層傳達請求并返回應答信息。

應用層：實現具體的業務邏輯和算法配置，應答用戶請求指令并將響應結果反饋到表現層。

服務層：實現應用層與數據層的通用數據交換功能，以及基礎業務應用（包括數據建模、權限、文件等）。

數據層：負責平臺層與數據庫（外部系統）之間數據訪問和交互。

系統采用瀏覽器/服務器方式實現4層體系架構，用戶只要通過瀏覽器即可方便地使用該系統。在此框架下逐步實現各種應用功能，支持電網綜合評估系統的分階段建設，滿足系統長期可持續發展的需要。

3 基于大數據的電網綜合評估系統功能

基于大數據的電網綜合評估系統主要功能模塊包括運行數據維護、設備運行分析、變電站負載率分析、負載分布、負荷特性分析和系統配置。下面對主要功能模塊進行詳細說明。

3.1 運行數據維護

運行數據維護模塊采用圖表結合的方式展示設備運行情況，設備運行數據從調度系統導出后通過EXCEL的模板導入電網評估系統中。該模塊可實現數據的修改、查詢、數據解析等，點擊設備運行數據表中的某條數據，下圖將會展示該站內對應主變的運行數據，包括有功功率、無功功率、視在功率和電流值，同時表格中會展示該變壓器的96點運行數據，可查看設備每個時刻的數據。該模塊為設備運行數據的維護提供了有效途徑，方便維護人員的操作并實時掌握設備的運行情況。詳細界面如圖2所示。

3.2 負荷特性分析

負荷特性分析可通過不同的維度分析設備的負荷特性，該系統將負荷特性分析分為年負荷、月負荷、月份日負荷、季節日負荷、區域時刻負荷幾個維度。下圖展示的是較有代表性的月負荷特性分析表，通過設置時間區間可查詢設備的負荷特性，負荷特性指標有月最大負荷、月平均日負荷率、月最小日負荷率、月最大日峰谷差、月最大日峰谷差率和月負荷率，通過不同指標的12個月的數據來分析設備的負荷情況，點擊某月數據可展示設備當月的每天的負荷數據，便于工作人員更好地了解設備的負荷情況。詳細界面如圖3所示。

3.3 設備運行

設備運行主要從設備運行情況、設備停電信息統計表、設備停電信息匯總表、變壓器異動分析、變電站異動分析、變電站分析、變電站出線分析、電網運行監測幾個方面來分析的。設備運行

情況主要是對主變和線路的輕載、重載以及負荷情況的統計；設備停電信息統計表和匯總表是對設備的停電時間、次數、損失電量等指標的分析；變壓器異動和變電異動是對設備負載率差距較大的、中低壓側電流不平衡和負載率的統計分析；變電站分析主要是對變電站內機組的分析，根據設備的投運時間統計分析設備投運一年內的運行情況；變電站出線分析主要統計變電站不同電壓等級的出線回路數；電網運行監測是對電網的整體分析，包括容載比、停運容量和全網負載率3個指標。設備運行模塊通過不同的維度來分析電網的運行情況，為電網運行水平和供電能力的評估提供了有力的數據支撐。

4 結語

該文利用大數據分析技術對設備運行數據進行綜合分析，進而分析電網的運行效率，實現電網運行水平和供電能力的綜合評估，避免了人工分析的不足。系統從多個指標來分析主變和線路的運行情況，提高了對電網運行效率分析的準確性，能更好地掌握電網的運行情況。該系統緊密結合用戶需求，系統功能和設備運行分析功能極大地提高了工作人員的工作效率， 通過操作權限的設置保證數據的安全性與機密性，并且該系統符合業界主流的開發規范，通用性強，采用數據庫和EXCEL模板導入系統的方式進行交互，很好地實現與調度系統平滑交互，這不僅能夠有效地降低工作人員的工作量，還能保證該系統使用的數據與調度系統使用數據實時保持一致，實現了數據資源的共享。

參考文獻

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