智能配用電大數(shù)據(jù)關(guān)鍵技術(shù)研究

王春龍

【摘 要】在智能電網(wǎng)的配電中，安裝了不計其數(shù)的測量、傳感和采集設(shè)備。其中不同來源的數(shù)據(jù)匯集在一起，與用戶交互的需求側(cè)管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)以及包含設(shè)備運維和電網(wǎng)拓撲的先進配電管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)等構(gòu)成了配用電的大數(shù)據(jù)環(huán)境，形成對大數(shù)據(jù)應(yīng)用的巨大需求。本文對大數(shù)據(jù)相關(guān)概念進行了概述，并分析了配用電大數(shù)據(jù)的應(yīng)用需求、常見應(yīng)用場景和應(yīng)用展望，希望能給之后的配用電大數(shù)據(jù)的應(yīng)用和開發(fā)提供參考。

【關(guān)鍵詞】大數(shù)據(jù)；配用電；應(yīng)用

1配用電大數(shù)據(jù)概述

1.1 配用電大數(shù)據(jù)的來源

電力大數(shù)據(jù)的配置主要來自配電管理系統(tǒng)，配電自動化和電力需求側(cè)管理三個方面。其中，自動化配電管理系統(tǒng)作為重要的配電網(wǎng)運行管理以及監(jiān)控的重要組成部分，現(xiàn)有許多的應(yīng)用系統(tǒng)與之存在自然的業(yè)務(wù)聯(lián)系，同時擁有大量的信息交換。也就是說，配電管理自動化系統(tǒng)對生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)（PMS），調(diào)度自動化系統(tǒng)等系統(tǒng)的信息進行了高度集成。

1.2 配用電大數(shù)據(jù)的發(fā)展

進入二十一世紀以來，所有領(lǐng)域的數(shù)據(jù)都在大規(guī)模增長。幾年前，一家國際數(shù)據(jù)公司的調(diào)查表明，近年來全球復(fù)制和創(chuàng)建的數(shù)據(jù)量翻倍增長，數(shù)據(jù)量已經(jīng)從PB（1PB=1024TB）級別躍升到EB（1EB=1024PB）乃至ZB（1ZB=1024EB）級別。在不久的將來，這個數(shù)字還會以更快速度增長。此外，大數(shù)據(jù)為發(fā)現(xiàn)新價值提供了機會，有助于我們更深入地了解隱藏價值。從目前的大數(shù)據(jù)的應(yīng)用而言，其優(yōu)勢已經(jīng)得到了充分的體現(xiàn)。電力運營部門通過對智能電表的大數(shù)據(jù)進行分析，能夠?qū)τ脩舻挠秒娦袨橛懈顚哟蔚牧私狻Ｔ趪猓彻就ㄟ^把大數(shù)據(jù)分析與智能電表相結(jié)合，讓分時動態(tài)電價不再只是理論。總而言之，智能電表以及數(shù)據(jù)實時采集技術(shù)的進一步發(fā)展讓電網(wǎng)能夠取得更多的數(shù)據(jù)來定制服務(wù)。

2大數(shù)據(jù)應(yīng)用需求分析

2.1整體應(yīng)用需求

隨著已經(jīng)開展的營配貫通業(yè)務(wù)，挖掘配用電大數(shù)據(jù)的價值變的更加重要。在集成電力營銷、氣象地理信息、社會經(jīng)濟、電網(wǎng)運營，互聯(lián)網(wǎng)等多源數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，能夠創(chuàng)造出很多不同的應(yīng)用，帶來很多新的技術(shù)手段。同時，將極大地提高電力公司的運行效率、優(yōu)化電網(wǎng)運行方式、降低管理成本，提高電力公司服務(wù)用戶的水平。智能配用電的大數(shù)據(jù)應(yīng)用涵蓋電力管理和服務(wù)、配用電網(wǎng)規(guī)劃運營等諸多方面。根據(jù)不同的服務(wù)對象，它可以分為三種類型的應(yīng)用程序。根據(jù)這些要求，需要綜合用戶電信網(wǎng)絡(luò)利率，電網(wǎng)運行狀態(tài)信息，客戶服務(wù)系統(tǒng)信息，電力營銷信息，經(jīng)濟社會數(shù)據(jù)和互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)規(guī)劃。此外，對智能配電大數(shù)據(jù)技術(shù)產(chǎn)生的內(nèi)外數(shù)據(jù)進行合理運用對政府部門、電力公司以及電力用戶都十分重要。電力公司可以提高自身的管理和服務(wù)水平。同時，電力信息可以幫助政府相關(guān)部門了解經(jīng)濟現(xiàn)狀，分析發(fā)展趨勢，并為相關(guān)規(guī)劃決策提供支持。此外，通過對大數(shù)據(jù)價值進行挖掘，能夠進一步推動未來的電網(wǎng)發(fā)展，包括電動汽車充電設(shè)施規(guī)劃和布局以及分布式電力接入。

2.2常見大數(shù)據(jù)配用電運用場景

2.2.1分析用戶用電行為

隨著不斷發(fā)展的智能電網(wǎng)，電力公司的用電信息通過客戶服務(wù)信息系統(tǒng)、電力信息采集系統(tǒng)以及電力營銷系統(tǒng)進行了大量積累。現(xiàn)在，這些數(shù)據(jù)通常被用來協(xié)助電力公司的內(nèi)部決策以及營銷業(yè)務(wù)，尚未得到充分發(fā)掘。針對這一問題，一些專家學(xué)者已經(jīng)對用戶的電力行為進行了全面的分析，研究了各類各種自然和社會中可能影響電力數(shù)據(jù)以及用電行的因素，并對用戶用電模式進行發(fā)現(xiàn)認知。

2.2.2負荷預(yù)測

在電力系統(tǒng)中，負荷預(yù)測具有十分關(guān)鍵的作用，其作為市場交易、制定電網(wǎng)調(diào)度計劃和規(guī)劃電網(wǎng)的基礎(chǔ)，直接為與電網(wǎng)相關(guān)的應(yīng)用提供數(shù)據(jù)。其預(yù)測精度既會對電網(wǎng)能否安全穩(wěn)定運行產(chǎn)生影響，也影響到其他諸如計劃的合理性等方方面面，還與配電網(wǎng)中電源的布點以及目標網(wǎng)架的結(jié)構(gòu)規(guī)模有直接關(guān)系。所以，相關(guān)行業(yè)一直想方設(shè)法以期提高預(yù)測精度。負荷變化雖然具有周期性的特點，但由于不同負荷類型具有各自的變化規(guī)律和特點，又同時受不同因素的影響，使得很難去精確預(yù)測負荷，導(dǎo)致現(xiàn)在負荷預(yù)測還是無法做到十分準確。在現(xiàn)在電網(wǎng)日漸智能的背景下，控制的智能化、供需雙方的互動化、電源形式的多樣化將對負荷預(yù)測提出更高的要求。

2.2.3配電網(wǎng)運行狀態(tài)評估與預(yù)警

基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的配電網(wǎng)運行狀態(tài)評估與預(yù)警研究內(nèi)容包括以下方面：

1）對配電網(wǎng)進行安全性評價，如電力系統(tǒng)的頻率、節(jié)點電壓水平、主變和線路負載率等；

2）對配電網(wǎng)的供電能力進行評價，如容載比、線路間負荷轉(zhuǎn)移能力等。當供電能力不能滿足負荷需求時，根據(jù)負荷重要程度、產(chǎn)生的經(jīng)濟社會效益以及歷史電壓負荷情況，進行甩負荷；

3）對配電網(wǎng)可靠性和供電質(zhì)量進行評價，如負荷點故障率、系統(tǒng)平均停電頻率、系統(tǒng)平均停電時間、電壓合格率、電壓波動與閃變、三相不平衡度、波形畸變率、電壓偏移、頻率偏差等；

4）對配電網(wǎng)經(jīng)濟性進行評價，如線損率和設(shè)備利用效率等。通過計算風(fēng)險指標，判斷出所面臨風(fēng)險的類型；預(yù)測從現(xiàn)在起未來一段時間內(nèi)配電網(wǎng)所面臨的風(fēng)險情況；根據(jù)風(fēng)險類型辨識結(jié)果，生成相應(yīng)的預(yù)防控制方案，供調(diào)度決策人員參考；可以對突發(fā)性的風(fēng)險和累積性風(fēng)險進行準確辨識、定位、類型判斷、生成預(yù)防控制方案等。

3在配用電業(yè)務(wù)中大數(shù)據(jù)的應(yīng)用展望

3.1協(xié)同調(diào)度

之前，運行調(diào)度與前期規(guī)劃基于彼此不兼容、完全不同的兩組基本數(shù)據(jù)，它們導(dǎo)致在進入運行階段以后，電網(wǎng)無法很好實現(xiàn)規(guī)劃階段設(shè)定的目標。電氣部分的數(shù)據(jù)也無法很好滿足現(xiàn)在的的情況。所以，相關(guān)行業(yè)非常迫切的需要建立統(tǒng)一的大數(shù)據(jù)管理。通過對用戶用電行為進行分析，建立用電預(yù)測模型，獲得更細粒度，更準確的預(yù)測結(jié)果，并精確調(diào)度負荷。

3.2 數(shù)據(jù)驅(qū)動的新型技術(shù)

隨著電力數(shù)據(jù)采集逐漸實現(xiàn)自動化以及智能電表的普及，（ADA）已經(jīng)初具規(guī)模。而配電自動化系統(tǒng)積累下來的大量數(shù)據(jù)為研究用電預(yù)測技術(shù)提供了堅實的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。例如，基于不同用戶對象在數(shù)據(jù)真實性的差異和采集頻率上，能夠研究涵蓋多個時間尺度的用電預(yù)測技術(shù)，讓所收集的數(shù)據(jù)資源得到最大化的利用。

結(jié)束語

在信息時代，“數(shù)據(jù)”的能量是不容忽視的，它已成為推動機制變革、社會創(chuàng)新強勁力量。所以，有充足的證據(jù)表明，電力公司可以在配用電大數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，嘗試從數(shù)據(jù)中學(xué)習(xí)更多，并嘗試更準確，更廣泛地掌握影響配電網(wǎng)經(jīng)濟性和可靠性的關(guān)鍵因素，對配電網(wǎng)及其運行方式進一步優(yōu)化，從而實現(xiàn)更精細的需求側(cè)管理以及更加先進的響應(yīng)機制，以提高設(shè)備資產(chǎn)利用率和輸電效率，讓智能配用電網(wǎng)變的更加可靠，形成良性的互動機制。現(xiàn)在，對配用電大數(shù)據(jù)的應(yīng)用還剛剛起步，其未來還有很大的發(fā)展空間。

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（作者單位：國網(wǎng)太原供電公司）