【學術】智能配電網(wǎng)大數(shù)據(jù)應用需求和場景分析研究

2015-04-22 09:17:53 中國電機工程學報　點擊量：評論 (0)

中國電力科學研究院的研究人員劉科研、盛萬興等，在2015年第2期《中國電機工程學報》上撰文，智能配電網(wǎng)中存在大量異構(gòu)多源的數(shù)據(jù)，其中的數(shù)據(jù)規(guī)模和特點符合大數(shù)據(jù)的各項特征。首先總結(jié)配電網(wǎng)大數(shù)據(jù)的來源和特征，然后從智能配電網(wǎng)中的應用場景出發(fā)，分別從配電網(wǎng)負荷預測、運行狀態(tài)評估與預警、電能質(zhì)量監(jiān)測和評估、基于配電網(wǎng)數(shù)據(jù)融合的停電優(yōu)化等方面進行分析。

從不同系統(tǒng)和不同數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)角度，對多源數(shù)據(jù)融合中的不良數(shù)據(jù)辨識進行重點分析，同時還歸納了配電網(wǎng)大數(shù)據(jù)關聯(lián)模型建模方法和配電網(wǎng)大數(shù)據(jù)分析手段。通過在配電網(wǎng)中運行大數(shù)據(jù)的分析技術，能夠為智能配電網(wǎng)開展分析提供強有力的計算和分析條件,大數(shù)據(jù)的分析結(jié)果可為配電網(wǎng)規(guī)劃和安全運行提供數(shù)據(jù)支撐，也可有效提升配電網(wǎng)各類資產(chǎn)健康水平。

在信息技術中，大數(shù)據(jù)是指無法在一定時間內(nèi)，用常規(guī)的工具軟件(如現(xiàn)有數(shù)據(jù)庫管理工具或數(shù)據(jù)處理應用)對其內(nèi)容進行抓取、管理、存儲、搜索、共享、分析和可視化處理的由數(shù)量巨大、結(jié)構(gòu)復雜、類型眾多數(shù)據(jù)構(gòu)成的大型復雜數(shù)據(jù)集合[1-2]。

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大數(shù)據(jù)具有4V特點，即高容量(Volume)、快速性(Velocity)、多樣性(Variety)和價值密度低(Value)。大數(shù)據(jù)帶來的挑戰(zhàn)在于它的實時處理，而數(shù)據(jù)本身也從結(jié)構(gòu)性數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)向了非結(jié)構(gòu)性數(shù)據(jù)，因此使用關系數(shù)據(jù)庫對大數(shù)據(jù)進行處理是非常困難的。

配電網(wǎng)處于電力系統(tǒng)的末端，具有地域分布廣、電網(wǎng)規(guī)模大、設備種類多、網(wǎng)絡連接多樣、運行方式多變等鮮明特點。隨著城鎮(zhèn)化建設和用電需求的增長，配電網(wǎng)一直在不斷地改造和擴建，其規(guī)模也不斷擴大，國網(wǎng)公司系統(tǒng)內(nèi)大多數(shù)縣級以上配電網(wǎng)的規(guī)模都已達到百條饋線以上，一些中、大型城市的中壓饋線已達到或超過千條。

隨著配電自動化、用電信息采集等應用系統(tǒng)的推廣應用，對于有千條饋線的大規(guī)模配電網(wǎng)，配電網(wǎng)中會產(chǎn)生指數(shù)級增長的海量異構(gòu)、多態(tài)的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)集合的大小可達到當今信息學界所關注的大數(shù)據(jù)級別。

此外，大規(guī)模配電網(wǎng)還具有其特有的特征：1)數(shù)據(jù)采集多，每個采集點采集相對固定類別的數(shù)據(jù)，且分布在各個電壓等級內(nèi);2)不同采集點的采樣尺度不同，數(shù)據(jù)斷面不同;3)數(shù)據(jù)不健全，數(shù)據(jù)采集存在誤差和漏傳;4)數(shù)據(jù)分布在不同的應用系統(tǒng)中。

含有包括光伏發(fā)電、風電、燃氣輪機等分布式電源(distributed generator，DG)的配電網(wǎng)即有源配電網(wǎng)，分布式電源的不斷滲透給大規(guī)模配電網(wǎng)傳統(tǒng)的分析與計算帶來更大的挑戰(zhàn)。

分布式電源接入電網(wǎng)后，向電網(wǎng)調(diào)度機構(gòu)提供的信息至少應當包括：1)電源并網(wǎng)狀態(tài)、有功和無功輸出、發(fā)電量;2)電源并網(wǎng)點母線電壓、頻率和注入電力系統(tǒng)的有功功率、無功功率;3)變壓器分接頭檔位、斷路器和隔離開關狀態(tài)。

因此，分布式電源接入后，在原已規(guī)模很大的配電網(wǎng)數(shù)據(jù)采集中新增了一組需采集的數(shù)據(jù)項，同時也會惡化配電網(wǎng)數(shù)據(jù)采集的非健全性和不確定性。

鑒于大數(shù)據(jù)在電力系統(tǒng)的應用場景越來越多，有必要對大數(shù)據(jù)在配電網(wǎng)的應用場景和目標進行分析與總結(jié)，為大數(shù)據(jù)技術在智能電網(wǎng)中的應用提供有益的參考。

1 配電網(wǎng)大數(shù)據(jù)的來源和特征

智能配用電大數(shù)據(jù)應用具備豐富的數(shù)據(jù)源，現(xiàn)在大多數(shù)地市擁有多個配電管理系統(tǒng)，包括配電自動化系統(tǒng)、調(diào)度自動化系統(tǒng)、電網(wǎng)氣象信息系統(tǒng)、電能質(zhì)量監(jiān)測管理系統(tǒng)、生產(chǎn)管理系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)、用電信息采集系統(tǒng)、配變負荷監(jiān)測系統(tǒng)、負荷控制系統(tǒng)、營銷業(yè)務管理系統(tǒng)、ERP系統(tǒng)、95598客服系統(tǒng)、經(jīng)濟社會類數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)源，這些數(shù)據(jù)源的總體狀況如表1所示。

表1 典型配電系統(tǒng)數(shù)據(jù)源

這些數(shù)據(jù)源涵蓋了調(diào)度、運檢、營銷等多個管理業(yè)務，以及絕大部分110kV及以下多電壓等級的電網(wǎng)監(jiān)控和采集信息。從數(shù)據(jù)源類型來講，智能配用電大數(shù)據(jù)應用的數(shù)據(jù)源類型豐富，覆蓋配變、配電變電站、配電開關站、電表、電能質(zhì)量等配用電自動化和信息化數(shù)據(jù)、用戶數(shù)據(jù)和社會經(jīng)濟等數(shù)據(jù)。

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