電能質(zhì)量測試物聯(lián)網(wǎng)平臺搭建的研究

廖浩泉

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司江門供電局，廣東江門529000）

0 引言

為了切實維護(hù)電力部門和電力用戶的共同利益，保證電網(wǎng)的安全運行，凈化電氣環(huán)境，必須加強電力系統(tǒng)電能質(zhì)量的管理，建立完善的電能質(zhì)量監(jiān)測與分析系統(tǒng)，以便對電能質(zhì)量進(jìn)行準(zhǔn)確的檢測、評估和分類。但是，目前電網(wǎng)電能質(zhì)量測試工作仍存在以下問題：

（1）在變電站現(xiàn)場進(jìn)行電能質(zhì)量測試時往往需要較長的時間，有時甚至需要24 h及以上。在測量人員辦理了工作間斷手續(xù)離開現(xiàn)場后，可能會出現(xiàn)環(huán)境、其他人為或者測試分析儀等因素導(dǎo)致所使用的分析儀掉電從而丟失測試數(shù)據(jù)的情況。

（2）便攜式電能質(zhì)量測試分析儀由于自身或者是內(nèi)置的儲存卡等因素問題，會出現(xiàn)數(shù)據(jù)保存失敗或保存數(shù)據(jù)缺失的情況。

（3）數(shù)據(jù)的分析和比對缺乏利用人工智能技術(shù)和大數(shù)據(jù)技術(shù)的軟件平臺，當(dāng)需分析的數(shù)據(jù)數(shù)量龐大時，人工無法完成分析。

為解決和完善上述問題，本項目開發(fā)了一款用于電能質(zhì)量檢測的手機(jī)APP應(yīng)用，其能對便攜式電能質(zhì)量測試分析儀進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控與數(shù)據(jù)分析，防止測試數(shù)據(jù)丟失。

1 項目思路

1.1 數(shù)據(jù)采集

在工作場景部署好德國GMC-I高美測儀電能質(zhì)量分析儀MAVOWATT 200系列產(chǎn)品，使用該電能信息采集儀器對電能質(zhì)量數(shù)據(jù)進(jìn)行采集。

圖1 實施方案技術(shù)路線

1.2 云端數(shù)據(jù)分析平臺搭建

首先搭建云端數(shù)據(jù)存儲和處理平臺。對使用德國GMC-I高美測儀電能質(zhì)量分析儀MAVOWATT 200系列產(chǎn)品采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)清洗，對不相關(guān)的、異常的數(shù)據(jù)進(jìn)行規(guī)范化處理，將數(shù)據(jù)儲存到云平臺上。同時對數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選，從中提取出需要的、有用的、感興趣的數(shù)據(jù)，并對提取到的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析，通過數(shù)據(jù)可視化處理，把結(jié)果直觀地呈現(xiàn)給用戶。間隔一段時間，將數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)按照不同維度、不同層次進(jìn)行分析處理。根據(jù)數(shù)據(jù)的類型和特征，分別采用數(shù)據(jù)挖掘、人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)等方法，提取出未知的、有潛在價值的數(shù)據(jù)，并根據(jù)分析結(jié)果，及時調(diào)整電能設(shè)備。

1.3 手機(jī)前端交互APP應(yīng)用開發(fā)

智能手機(jī)和云端數(shù)據(jù)分析平臺打通了4G、5G通信信道，搭建起整個物聯(lián)網(wǎng)平臺。手機(jī)通過訪問云服務(wù)器對外提供的接口，獲取經(jīng)過分析處理和可視化處理后的數(shù)據(jù)，并將其呈現(xiàn)在手機(jī)APP應(yīng)用端上，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)從物理層到應(yīng)用層的傳輸，提供了良好的人機(jī)交互應(yīng)用，讓用戶可以實時查看電能質(zhì)量參數(shù)，包括電壓偏差、諧波（50次）、間諧波、電壓電流不平衡度、電壓波動與閃變等。實施方案的技術(shù)路線如圖1所示，項目整體框架設(shè)計如圖2所示。

2 實施方案

2.1 設(shè)備工作流程

本項目使用德國GMC-I高美測儀電能質(zhì)量分析儀MAVOWATT 240來監(jiān)控、分析和記錄公共電網(wǎng)系統(tǒng)和工業(yè)用電中的電能質(zhì)量參數(shù)，云服務(wù)器可通過輸入蜂窩調(diào)制解調(diào)器的IP地址輕松地與電能質(zhì)量分析儀MAVOWATT 240通信，獲取電能質(zhì)量參數(shù)。間隔一段時間后，可對數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)清洗、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)可視化，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行規(guī)范化存儲。

圖2 項目整體框架設(shè)計

手機(jī)APP可通過服務(wù)器提供的對外訪問的接口獲取對應(yīng)數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)手機(jī)APP遠(yuǎn)程查看信息的功能，以數(shù)據(jù)可視化后的圖表的形式將信息直觀地呈現(xiàn)給使用者，并且使用者還可在移動端按照不同維度對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析查詢。設(shè)備工作流程如圖3所示。

圖3 設(shè)備工作流程圖

2.2 云服務(wù)器功能

（1）從電能質(zhì)量分析儀獲取到相應(yīng)的電能檢測數(shù)據(jù)。

（2）將獲取到的信息進(jìn)行數(shù)據(jù)清洗、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)可視化，并生成相應(yīng)圖表。

（3）每隔一段時間對數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘。云服務(wù)器功能如圖4所示。

圖4 云服務(wù)器功能

2.3 手機(jī)APP的功能

（1）通過藍(lán)牙、5G信號實現(xiàn)對便攜式電能質(zhì)量測試分析儀的遠(yuǎn)程狀態(tài)監(jiān)控和數(shù)據(jù)的下載，實時掌握分析儀所處的監(jiān)控狀態(tài)，并且能夠遠(yuǎn)程修改測試參數(shù)。當(dāng)分析儀斷電后測試數(shù)據(jù)能夠自動保存，并且可通過APP將測試數(shù)據(jù)下載備份，防止數(shù)據(jù)丟失。

（2）通過該APP能夠遠(yuǎn)程實時查看電能質(zhì)量參數(shù)，包括電壓偏差、頻率偏差、諧波（50次）、間諧波、電壓電流不平衡度、電壓波動與閃變、基波及各次諧波有功、無功功率、功率因數(shù)、諧波電壓、電流的幅值及其相位、各次諧波電壓的含有率及其電壓總畸變率等。

（3）該APP能夠根據(jù)數(shù)據(jù)、波形、趨勢圖等測試結(jié)果生成各種曲線圖及報表。

（4）對于特殊負(fù)荷干擾或者容性元件的投切所引起的電能質(zhì)量超標(biāo)、系統(tǒng)電壓偏差、電流不平衡、諧振等暫態(tài)現(xiàn)象，該APP能夠在手機(jī)上進(jìn)行報送提醒并記錄對應(yīng)發(fā)生的時間。

該手機(jī)APP的主要功能如圖5所示。

圖5 手機(jī)APP主要功能

3 結(jié)語

對現(xiàn)有便攜式電能質(zhì)量測試分析儀進(jìn)行功能升級后，可實現(xiàn)對儀器的遠(yuǎn)程控制，包括儀器狀態(tài)監(jiān)控和測試參數(shù)的修改、測試數(shù)據(jù)的儲存，防止數(shù)據(jù)丟失，還能夠通過手機(jī)查看實時數(shù)據(jù)，并根據(jù)測試結(jié)果生成各種曲線圖及報表，極大地提高了工作效率，可在電能質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。