基于電力大數據的配網網架智能分析方法

山東眾晨電力工程管理咨詢有限公司 泮泉泉 李麗麗

1 智能電網的功能

智能電網是由傳感器測量、通信、信息、計算機、控制等先進技術與物理電網相結合而產生的一種新型的電網。智能電網能夠在不進行大量投資的情況下，為日益增加的用電需求，提供持續、穩定的能源供給。利用大數據技術對電力系統的各類能源消耗進行采集、分析，達到對電力供求關系進行最優化的目的。

將大數據技術運用到智能電網中，可以從以下幾個方面進行。一是利用傳感器對配電網不同位置的實時功率進行采集。二是將使用者的電力消耗情況通過安裝在家里的智能電表進行采集。三是對采集到的全部資料進行分析，并對配電網的用電量進行預測，并對其進行快速的緊急反應，使供求關系達到最優。四是提出能源消耗建議，制訂獎勵方案，改變使用者的能源消耗習慣。智能電網能夠在電網中安全地整合可更新的資源和綠色的資源。雖然可再生能源如太陽能、風力發電已經成為我國能源的重要組成部分，但是，如何保證其與電網的安全與經濟效率始終是人們關心的問題。可再生能源的間歇性特性，會因氣候條件的改變而引起電壓及頻率的不穩定，進而損害電力及電子產品[1]。

2 電力大數據概況

所謂大數據技術，就是通過專業的分析軟件，在一定的時間段內，對數據進行收集、分類、整理和分析，摒除傳統的數據加工方式，采用最新的數據分析方法，提高數據的決策效率，提高數據的價值。大數據的內容很多，可以分成兩種，一種是結構化數據，代表著數字和符號，另一種是非結構化數據，代表著圖像和聲音。電力大數據的獲得方式還有分析數據、交易數據、服務數據和交易結算數據。電力大數據的不同獲得路徑的關聯性比較強，有時候資料的差異也會產生同樣的資料，這就要求在收集資料的時候要對各種資料進行正確的判別，以免造成資料收集中的冗余性和品質參差不齊的數據統計問題。電力大數據具有高速性（Velocity）則表示了快速的數據處理。由于電網的特殊性，需要對電網的生產進行實時的分析，以適應電網的日常運行需要規模性（Volume）表示大量的資料。由于企業信息化和網絡技術的應用，發電行業在生產、調度、服務等方面產生了海量的龐大數據，而且這種增長速率會隨著時代的發展而不斷加速，從而在電網行業中產生難以估算的大數據數量[2]。

3 配電網網架分析存在的問題

一是配網報表人工數據量較大。配電網的管理必須依賴于數據的分析，但由于配網的信息量巨大，因此人工的統計工作量很大，而且精度不高，耗費時間和精力。二是各專業數據分布零散，應用困難。配電網的分析和管理要求綜合各部門的業務資料，全面剖析配電網的運營狀況，洞察配網的難點和問題。但是，由于多部門、多專業的資料常常分散在各業務部門，不能相互連接，不能有效地使用這些信息，從而限制配電網的工作效率。三是配電網調度執行沒有智能化的決策。在大規模斷電，尤其是突發事件的時候，僅靠調度人員人工進行決策，已難以達到時效性和準確性要求，迫切需要一個以目前的電網運行狀況為基礎，通過智能產生的快速復用方法。四是配電網不可觀、不可測。配電網運營中缺少一個通用的演示平臺，無法對配電網的管理和業務進行全面的統計與分析，缺少一個能直觀地展現配電網的工具。

4 電力大數據的配網網架智能分析方法

4.1 在配電網中應用大數據分析技術

電力資源是保障人民的正常生產和生活所必需的資源。但是，配電網絡的穩定、可靠是保證其正常生產、生活的重要因素。配電網絡中某些不正常的情況會造成操作上的問題，其中很多都是由于配電網的不穩定所造成的。隨著大數據時代的到來，在智能電網的建設中，電力的實時采集與實時監控正在逐步得到廣泛的應用。大數據技術在配電網安全運行中的應用，既能提高配電網的運行效率，又能保證配電網的安全性，以此提升數據計算的精確性和效率，這樣能夠更好的維護配電網系統的安全、高效、平穩運行。同時，將大數據分析技術引入到配電網中，能夠有效的助力對電力系統進一步實現節能的目的[3]。

大數據技術在配電網中的應用如圖1所示。

圖1 大數據技術在配電網中的應用

4.2 智能電網大數據平臺的整體構架

智能電網大數據平臺的總體架構是智能電網的核心業務，其包括三個部分，即信息整合、運算和實際運用。在智能電網大數據的平臺上收集了大量的、準確的、詳細的信息，智能電網的應用將會變得非常重要，而智能電網的智能也會被充分展示出來。隨著電力系統的建設和管理水平的提高，輸電線路的運行狀況將會得到更為精確的評價與預測，對某些較為復雜的輸電線路的故障進行快速的辨識與處置。數據的集成、存儲、處理和分析等技術的集成，可以實現數據的集成和分析。在傳統的電網中，由于缺少有效、精確的信息收集手段，往往會造成基礎資料的不精確，從而造成電網的設計與規劃上的一些問題。隨著大數據技術的到來，為了能夠更好地解決電網系統當中的這一長時間存在的一些相關問題，電力網絡系統的信息規劃平臺在應用大數據處理技術的基礎上被有效的開發出來。同時，這一平臺通過科學有效的收集儲存一些大量的數據，并在良好的應用大數據分析和處理技術、多源融合分析技術、多維顯示技術等前沿技術的根本上有效的實現平臺的有效的運作。

4.3 配網線路環網點問題智能分析

配網線路環網點分析是配網網架的一個關鍵環節，配網線路環網點布局是否合理以及是否具有足夠的可用性直接影響到配電網的整體轉電容量和柔性。利用智能化的方法，可以對各環路內的網格數進行有效的統計，并對存在的環網進行故障診斷；并在此基礎上，將環狀網點數目0 的單輻射線路進行了管理上的揭露；該方法將配網資源的基礎賬本進行了相關分析，從而實現了配網線路環網中各節點與各節點之間的關系，從而實現了配網網絡中的管理風險；此外，由于配網線路環路的網點不是自動控制，也可一一展現，從而促進了配網線路環路的網絡節點的智能解析。從多個角度展現配網線路網架的問題，可以發現配網網絡中存在的問題，促進配網網絡的改進和改進，使配網網架和配網之間的轉換具有最大的彈性，當電網出現負載或出現問題時，可以迅速切換到電網，為客戶提供電力。

4.4 在電網調度中應用大數據分析技術

由于傳統電網的調度工作效率低，因此在大數據技術環境下，設計了一種新型的電網調度系統。電網大數據智能化調度思想就是要利用電力的最優生產、傳輸和調度。大數據技術的運用極大地提高了電網調度的運行速度。由于電網采集到的監控資料具有大數據特性，因此其應用的意義非常大。利用該資料，可以實現對電網的智能調度和故障的預測。傳統的智能報警系統存在著較高的錯誤率和由手工進行的故障診斷，因此要花費大量的時間和精力。在大數據分析技術環境下，提出了一種新型的電力設備故障診斷方法。該系統能夠高效地對多種原因引起的故障進行快速的診斷和最優的處理。這樣既能極大地提升工作的效率，又能保證系統的正常運轉[4]。

4.5 在智能電網狀態監測中應用大數據分析技術

為了確保電網安全運轉并減少事故出現次數，應當按時對電網狀態進行檢測。智能設備工作中所形成的眾多數據，因此導致數據的分析和處理上會產生偏差，這導致設備系統的檢測顯得十分復雜。但是，在大數據分析技術廣泛運用的平臺上，對于任何數據都能夠得到準確迅速的處理，系統中存在的問題也將能夠被有效地檢測出來，進而使得隱患能夠迅速被淘汰。當前智能電網狀況遠程監測多與智能計算結合，利用智能計算實現狀態評估，使用的智能計算有神經網絡、決策樹及其支撐向量機等。利用這種技術能夠根據對數據加以分類，從而達到對數據的優化管理。

4.6 在智能電網穩定性分析中應用大數據技術

利用大數據技術和數據挖掘技術，可以將大量的數據進行智能化的分析和處理，使其具有較高的安全性和穩定性。將多個不同類型的電網信息進行整合，可以構建一個包括穩定性評價和控制評價的電網安全評價體系，并在此基礎上對電網的特點和拓撲智能進行研究。利用其可以對電力系統的穩定進行預測，同時也能為穩定控制提供大量的數據，從而對整個電網的規劃與運營情況進行安全性分析與評價，從而為電網的調度與控制提供依據。

5 在電力行業中應用大數據面臨的機遇和挑戰

隨著我國智能電網的開發，電網大數據分析在電力系統中的運用將日益深入，這就直接造成了大數據分析科技對電力工業的開發提供了不少機會與挑戰。大數據發展在電力行業中也創造出了許多機會。因為電力大數據本來就蘊含著重要的經濟價值與社會意義，而運用電力大數據分析將為資源、經濟、社會價值等方面構成了一種有效的管理網絡結構，將可實現資源智能控制、有效循環使用資金、經濟科學設計投資管理方法之和對社會最重要的投資管理方式之上的大跨越。這給我國當前發展宏觀經濟的工作方式帶來了新影響，為我國經濟社會的友好健康發展奠定了有力的基礎社會保障。而大數據科技的蓬勃發展，也對能源工業提供了許多新的挑戰。一是數據的收集，因為數據的收集需要系統的支撐，同時還需要完善的管理系統，但現在數據動力系統所采用的管理模式主要是豎井管理模式，這很不利于各個組織之間的有效溝通，也就不能得到完整的數據庫。二是在數據的保存與智能化管理過程中還面臨著數據儲存功能不足、管理能力薄弱的問題，所以尋求一個能夠取代傳統數據保存方法與管理方式的新方法，已經迫在眉睫。三是在數據安全上還需要傾注心血，因為用戶內部的數據由于牽扯到安全問題是不能發布的，所以如何在使用大數據分析的過程中保障隱私安全性是一定要攻克的一項關鍵課題[5]。

6 結語

在配網網架智能診斷、運行水平和供電能力的分析中，大量的工作是復雜而煩瑣的運算。但由于電力工業的迅速發展，使得電力系統的網絡架構日益復雜化，配網的運行和分析與評價需要大量的計算量。用常規的規劃手段對其進行分析、分類和處理，不僅耗時，還會導致人力成本的增加，并且很難確保其準確度和科學性。所以，利用電力大數據的深度整合技術，利用智能的算法對整體的合理性進行剖析，從而發現配網網架的薄弱環節和問題。本文旨在探索電力大數據的整合，并在此基礎上，對配網網架的多個層次進行智能化的剖析，以期更好地促進配網網架的不斷發展和發展，確保配網的準確投資水平，為復雜配電網的網架研究提出了技術途徑和有力的理論支撐。