摘要：本文首先對電力大數(shù)據(jù)及其技術(shù)優(yōu)勢進(jìn)行分析，在此基礎(chǔ)上，從可視化、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)庫索引、數(shù)據(jù)治理、ETL等幾個方面,對電力大數(shù)據(jù)分析技術(shù)及應(yīng)用進(jìn)行論述。期望通過本文的研究能夠?qū)Υ龠M(jìn)電力大數(shù)據(jù)的應(yīng)用與發(fā)展有所幫助。
關(guān)鍵詞：電力大數(shù)據(jù)；技術(shù)；應(yīng)用
1 電力大數(shù)據(jù)及其技術(shù)優(yōu)勢
1.1電力大數(shù)據(jù)
電力大數(shù)據(jù)是大數(shù)據(jù)技術(shù)在電力行業(yè)的實(shí)踐應(yīng)用，涉及產(chǎn)、輸、變、配、用、調(diào)等多個環(huán)節(jié)。電力大數(shù)據(jù)由兩類數(shù)據(jù)組合而成，一類是結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，另一類是非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。近年來，隨著國家逐步加大智能發(fā)電的建設(shè)力度，以及對物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用，使得電力行業(yè)中非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的比重持續(xù)增長，在量級上己經(jīng)超過結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。
1.2 技術(shù)優(yōu)勢
1.2.1促進(jìn)管理水平持續(xù)提升
電力系統(tǒng)具有復(fù)雜且龐大的架構(gòu)，其中涵蓋的內(nèi)容非常之多，在電力系統(tǒng)中引入大數(shù)據(jù)技術(shù)后，為智能發(fā)電的順利實(shí)現(xiàn)提供了強(qiáng)有力的支撐，各種數(shù)據(jù)信息的共享，使電力生產(chǎn)精細(xì)化管理成為可能。
1.2.2有助于節(jié)能降耗
電力大數(shù)據(jù)能夠?qū)Ω鞣N不同類型的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析，通過對該技術(shù)的運(yùn)用，可以設(shè)計出與用電需求相符的生產(chǎn)計劃，從而為電力用戶提供較為準(zhǔn)確和經(jīng)濟(jì)的產(chǎn)品和服務(wù)，有助于節(jié)能減排目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。
2 電力大數(shù)據(jù)分析技術(shù)及應(yīng)用
2.1電力大數(shù)據(jù)的可視化應(yīng)用
2.1.1 圖表可視化
所謂的圖表可視化具體是指以為基礎(chǔ)的圖形和表格，對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行直觀展示的方法。在圖表可視化的前提下，對數(shù)據(jù)進(jìn)行獲取的過程中，可在相對較短的時間內(nèi)，找到其中存在的問題，并借助數(shù)據(jù)的規(guī)律，對問題進(jìn)行解決處理。
2.1.2 SVG可視化
需要對某個特定區(qū)域內(nèi)的電力數(shù)據(jù)進(jìn)行掌握，按照相關(guān)的參數(shù)和指標(biāo)，賦予電力數(shù)據(jù)不同的顏色，并用顏色的深淺程度對電力數(shù)據(jù)的實(shí)際情況進(jìn)行表示。
2.2 數(shù)據(jù)分析技術(shù)的應(yīng)用
在電力體制改革進(jìn)程不斷加快的推動下，我國的發(fā)電方式越來越多，除常規(guī)的火力發(fā)電之外，水力發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、太陽能發(fā)電、核電等，都得到了快速發(fā)展
2.3 數(shù)據(jù)庫索引技術(shù)的應(yīng)用
利用電力大數(shù)據(jù)多維索引可以構(gòu)建相應(yīng)的系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠?qū)ive命令進(jìn)行使用，并在引入解析技術(shù)的前提下，對相關(guān)的代碼進(jìn)行快速解析，從而進(jìn)一步豐富了可索引的維度區(qū)間，由此獲得的數(shù)據(jù)可存儲到Hadoop當(dāng)中進(jìn)行處理，提高數(shù)據(jù)的利用效率。
2.4 在諧波治理中的應(yīng)用
諧波是電網(wǎng)安全、穩(wěn)定、可靠運(yùn)行的主要影響因素之一，電力行業(yè)對諧波的治理非常重視。大體上可將諧波產(chǎn)生的來源歸納為以下幾個方面：電源端、輸配電過程、電力設(shè)備等。諧波會使各種儀表及計量裝置產(chǎn)生誤差，高次諧波還會對斷路器的正常開斷造成影響。預(yù)測諧波風(fēng)險，為諧波治理提供詳實(shí)可靠的依據(jù)。在諧波風(fēng)險分析中，電力大數(shù)據(jù)的具體應(yīng)用如下：
2.4.1 數(shù)據(jù)抽取與存儲
諧波監(jiān)測數(shù)據(jù)可存儲在開源數(shù)據(jù)庫當(dāng)中，為使從數(shù)據(jù)庫中抽取的數(shù)據(jù)能夠?qū)崿F(xiàn)共享，可以引入MySQL對數(shù)據(jù)抽取結(jié)果進(jìn)行存儲；
2.4.2 電力數(shù)據(jù)與諧波計算
可在電力大數(shù)據(jù)中，引入與諧波計算有關(guān)的頻譜文件，通過對基波和諧波電流的計算，生成諧波含量。在MySQL中，數(shù)據(jù)的傳輸過程如圖1所示。
2.4.3 諧波風(fēng)險分析
在對諧波風(fēng)險進(jìn)行分析的過程中，需要對諧波源特性數(shù)據(jù)進(jìn)行使用，可將這些數(shù)據(jù)帶入到預(yù)測模型中，模型能夠給出諧波在未來一段時間的變化趨勢，據(jù)此可確定出諧波的影響范圍，并制定相應(yīng)的治理措施。為確保預(yù)測結(jié)果的準(zhǔn)確性，應(yīng)當(dāng)對預(yù)測模型進(jìn)行合理選用，推薦ARIMA模型，在使用前應(yīng)對模型進(jìn)行訓(xùn)練，從而使其達(dá)到優(yōu)。
2.5 數(shù)據(jù)治理在電力行業(yè)的應(yīng)用
在電力行業(yè)的運(yùn)營監(jiān)控數(shù)據(jù)管理中，經(jīng)常會遇到數(shù)據(jù)錯誤、不完整、不規(guī)范、不一致等問題。數(shù)據(jù)治理體系的構(gòu)建方法如下：
2.5.1 建立大數(shù)據(jù)管理組織
采用RACI模型明確各部門職責(zé)，辨識業(yè)務(wù)流程，根據(jù)數(shù)據(jù)生命周期POSMAD理論確定各個階段中的活動角色，結(jié)合DAMA數(shù)據(jù)知識管理體系理論確定各部門數(shù)據(jù)管理中的角色，建立起數(shù)據(jù)管理虛擬組織。
2.5.2 梳理業(yè)務(wù)流程數(shù)據(jù)
參考國際電工委IEC系列標(biāo)準(zhǔn)中的CIM模型和IBM-FSDM數(shù)據(jù)模型理念，劃分電力行業(yè)的主題域，建立起主題域之間的聯(lián)系。
2.5.3 制定大數(shù)據(jù)治理標(biāo)準(zhǔn)
數(shù)據(jù)治理標(biāo)準(zhǔn)主要包括業(yè)務(wù)、技術(shù)、安全、管理和稽核標(biāo)準(zhǔn)，要求統(tǒng)一各類數(shù)據(jù)的名稱、編碼、屬性等，完成對數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化處理，生成數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)清冊。在數(shù)據(jù)治理標(biāo)準(zhǔn)框架下，對新增數(shù)據(jù)進(jìn)行嚴(yán)格管控，對存量數(shù)據(jù)要按照重要性進(jìn)行劃分，優(yōu)先治理重要程度高的數(shù)據(jù)。其中，存量數(shù)據(jù)的治理是大數(shù)據(jù)治理的重點(diǎn)，需構(gòu)建數(shù)據(jù)包絡(luò)分析DEA模型，借助數(shù)學(xué)規(guī)劃和決策單元對數(shù)據(jù)進(jìn)行治理。
2.6 分層處理與混合存儲技術(shù)的應(yīng)用
電力行業(yè)可根據(jù)實(shí)際業(yè)務(wù)情況，利用大數(shù)據(jù)分層處理技術(shù)建立起系統(tǒng)之間的關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)跨組織、跨應(yīng)用的信息資源共享，同時還可結(jié)合云計算、SQL數(shù)據(jù)庫等技術(shù)，滿足電力大數(shù)據(jù)實(shí)時分析和計算的需求，提升大數(shù)據(jù)處理效率，使大數(shù)據(jù)層次化分析管理系統(tǒng)適應(yīng)電力行業(yè)的整體發(fā)展。
2.7 ETL技術(shù)的應(yīng)用
ETL是數(shù)據(jù)倉庫的簡稱，該技術(shù)在智能發(fā)電生產(chǎn)運(yùn)行管理中具有非常重要的作用。電力行業(yè)在生產(chǎn)運(yùn)行過程中會產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)，這部分?jǐn)?shù)據(jù)已經(jīng)超出系統(tǒng)的運(yùn)算能力，由此進(jìn)一步進(jìn)行電力分析難度，各種業(yè)務(wù)的開展隨之受到影響。
3 安科瑞變電所電力運(yùn)維云平臺介紹及選型
3.1 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(diǎn)：
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。
3.2 應(yīng)用場所
3.3 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(shí)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(shí)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，降低安全風(fēng)險。
3.4 平臺功能
3.5 平臺配置方案
3.6 產(chǎn)品介紹
3.6.1 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
3.6.2 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(diǎn)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
3.6.3 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(shí)時測溫功能
（4）RS485通訊接口，通過標(biāo)準(zhǔn)的MODBUSRTU協(xié)議實(shí)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
3.6.4 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
3.6.5 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(xiàng)計量，也可用于企事業(yè)單位作電能管理考核。
3.6.6 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(shí)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。
3.6.7 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(diǎn)消防單位以及石油化工、文教衛(wèi)生、金融、電信等領(lǐng)域。
3.6.8 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(xiàng)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(diǎn)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、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
3.7 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
安裝漏水檢測安裝低壓柜儀表
3.8 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(shí)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；
3.9 典型案例
4 結(jié)論
電力在社會經(jīng)濟(jì)建設(shè)中占據(jù)著不可替代的地位，是非常重要的物質(zhì)基礎(chǔ)之一，為推動電力行業(yè)的持續(xù)、穩(wěn)定發(fā)展，應(yīng)當(dāng)對電力大數(shù)據(jù)技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用，通過數(shù)據(jù)挖掘、分析、提取、存儲，為電力生產(chǎn)的安全、穩(wěn)定、可靠運(yùn)行提供保障。在未來一段時期，應(yīng)加大對電力大數(shù)據(jù)技術(shù)的研究力度，除對現(xiàn)有的技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)和完善之外，還應(yīng)開發(fā)一些新的技術(shù)，從而使其更好地為電力行業(yè)服務(wù)。
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