智能配電網(wǎng)大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用與分析

國(guó)網(wǎng)青海省電力公司黃化供電公司 李占英

智能配電網(wǎng)大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用與分析

國(guó)網(wǎng)青海省電力公司黃化供電公司 李占英

通過(guò)將大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用到智能配電網(wǎng)中，不僅可以提高數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)整理、數(shù)據(jù)分析等工作效率，而且還能夠讓用戶得到更加精準(zhǔn)且優(yōu)質(zhì)的電力服務(wù)。本文針對(duì)智能配電網(wǎng)大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用場(chǎng)景與應(yīng)用前景展開(kāi)了分析，以期能夠帶來(lái)有價(jià)值的參考意見(jiàn)。

智能配電網(wǎng)；大數(shù)據(jù)；技術(shù)應(yīng)用

0 前言

通過(guò)對(duì)我國(guó)現(xiàn)階段的大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行了解后可知，大數(shù)據(jù)技術(shù)已經(jīng)逐漸被應(yīng)用到了生物、醫(yī)學(xué)、商業(yè)、石油以及電力等各個(gè)領(lǐng)域中，并且深入挖掘出了很多有價(jià)值的優(yōu)秀信息數(shù)據(jù)，讓越來(lái)越多的現(xiàn)代企業(yè)都成為了大數(shù)據(jù)技術(shù)的支持踐行者，在行業(yè)中占據(jù)了更多的市場(chǎng)份額。對(duì)于電力行業(yè)來(lái)說(shuō)，在大數(shù)據(jù)技術(shù)的支持下，智能電網(wǎng)時(shí)代的到來(lái)讓數(shù)據(jù)的收集與整理工作變得更加輕松，同時(shí)還可以進(jìn)一步強(qiáng)化電網(wǎng)反饋環(huán)節(jié)的實(shí)際作用，大幅度提高電網(wǎng)規(guī)劃的科學(xué)性、電網(wǎng)運(yùn)行的可靠性、高效性。

1 配電網(wǎng)大數(shù)據(jù)的來(lái)源與特點(diǎn)

智能配電網(wǎng)大數(shù)據(jù)中包含著十分豐富且多元化的數(shù)據(jù)源信息，截止到目前為止，我國(guó)絕大多數(shù)的地市都設(shè)置了多個(gè)配電管理系統(tǒng)，其中主要包括調(diào)度自動(dòng)化、電網(wǎng)氣象信息、配電自動(dòng)化、電能質(zhì)量檢測(cè)、地理信息、用電信息采集、用電負(fù)荷控制、營(yíng)銷業(yè)務(wù)管理以及ERP系統(tǒng)等等（詳見(jiàn)表1）。

上文中所提及的這些數(shù)據(jù)源覆蓋了營(yíng)銷管理、調(diào)度以及運(yùn)檢等多個(gè)領(lǐng)域，從數(shù)據(jù)源的類型角度來(lái)分析，智能配電網(wǎng)大數(shù)據(jù)中所包含的數(shù)據(jù)源類型十分豐富且全面，可以支持用電變電站、配電開(kāi)關(guān)站、電能質(zhì)量以及用戶數(shù)據(jù)等多項(xiàng)信息的收集與應(yīng)用。

2 智能配電網(wǎng)大數(shù)據(jù)的應(yīng)用場(chǎng)景

2.1 用電行為分析

智能配電網(wǎng)大數(shù)據(jù)的主要應(yīng)用場(chǎng)景是對(duì)客戶的用電行為展開(kāi)全方位的分析，深入掌握用戶的用電習(xí)慣，挖掘出客戶產(chǎn)生用電行為的真實(shí)原因。首先，針對(duì)所搜集到的用電數(shù)據(jù)實(shí)施聚合管理模式，科學(xué)化應(yīng)用數(shù)據(jù)收集、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)以及數(shù)據(jù)處理技術(shù)來(lái)將用戶的用電數(shù)據(jù)整合到一起，同時(shí)還要充分考慮到客戶所形成的服務(wù)性數(shù)據(jù)，其中包括當(dāng)前地區(qū)的人口數(shù)量、地理?xiàng)l件以及天氣環(huán)境等等，爭(zhēng)取將所有數(shù)據(jù)都匯集到一起，分析出各個(gè)數(shù)據(jù)之間所存在的內(nèi)在關(guān)聯(lián)性。其次，要從客戶的用電行為中分析并總結(jié)出客戶的用電規(guī)律，例如用電負(fù)荷、用電電量以及用電費(fèi)用等等，在此基礎(chǔ)之上結(jié)合當(dāng)?shù)氐碾妰r(jià)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)設(shè)計(jì)出綜合化的用電系統(tǒng)模型，從多個(gè)不同的專業(yè)視角著手，運(yùn)用好現(xiàn)有的數(shù)據(jù)信息，并將同用戶用電行為相類似的數(shù)據(jù)信息綜合到一起，進(jìn)一步強(qiáng)化對(duì)客戶用電行為的理解。

2.2 用電負(fù)荷預(yù)測(cè)

針對(duì)用戶的用電負(fù)荷進(jìn)行預(yù)測(cè)在整個(gè)智能配電網(wǎng)的大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用管理中起到了十分重要的作用。用電負(fù)荷預(yù)測(cè)是整個(gè)智能配電網(wǎng)的用電調(diào)度計(jì)劃、配電市場(chǎng)的交易管理以及智能配電網(wǎng)規(guī)劃方案制定的重要基礎(chǔ)條件。與此同時(shí)，用電負(fù)荷預(yù)測(cè)還對(duì)智能配電網(wǎng)的正常運(yùn)作與整體規(guī)劃決策的制定提供了重要的數(shù)據(jù)支持?？梢越z毫不夸張的說(shuō)，用電負(fù)荷預(yù)測(cè)將直接關(guān)乎到智能配電網(wǎng)的正常運(yùn)作與安全運(yùn)行，一方面能夠?qū)χ悄芘潆娋W(wǎng)內(nèi)部的所有安全配置點(diǎn)進(jìn)行合理化調(diào)整，另一方面還可以保證配電目標(biāo)網(wǎng)架整體結(jié)構(gòu)的完整性。由此可見(jiàn)，在針對(duì)智能配電網(wǎng)大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用場(chǎng)景展開(kāi)分析的過(guò)程當(dāng)中，相關(guān)研究學(xué)者可以采用預(yù)先建立負(fù)荷預(yù)測(cè)模型的方式來(lái)達(dá)到提高負(fù)荷預(yù)測(cè)精準(zhǔn)度的作用。需要注意的是，由于電負(fù)荷的變化本身具有著周期性特點(diǎn)，并且這種周期性特點(diǎn)又會(huì)受到相關(guān)數(shù)據(jù)變化的直接影響，因此會(huì)導(dǎo)致用電負(fù)荷的預(yù)測(cè)結(jié)果存在一定的誤差。在智能配電網(wǎng)大數(shù)據(jù)的應(yīng)用背景下，配電電源的種類形式將變得更加多元化，電力企業(yè)也可以同用戶之間展開(kāi)密切的交流互動(dòng)，盡可能的提高負(fù)荷預(yù)測(cè)的精準(zhǔn)度。

表1 典型配電系統(tǒng)數(shù)據(jù)源

掌握負(fù)荷變化規(guī)律是提升負(fù)荷預(yù)測(cè)結(jié)果精準(zhǔn)性的主要方式，負(fù)荷數(shù)據(jù)作為一項(xiàng)重要的基礎(chǔ)保證來(lái)說(shuō)主要可以被分為實(shí)時(shí)性負(fù)荷數(shù)據(jù)與歷史性負(fù)荷數(shù)據(jù)兩種。其中，實(shí)時(shí)性負(fù)荷數(shù)據(jù)所指的即為電力系統(tǒng)內(nèi)部電量負(fù)荷的實(shí)際數(shù)值，而歷史性負(fù)荷數(shù)據(jù)所指的即為電力系統(tǒng)內(nèi)部電量負(fù)荷的歷史數(shù)值，主要被應(yīng)用到對(duì)電力負(fù)荷變化趨勢(shì)的研究上，從而更好的掌握用戶負(fù)荷的需求量以及相應(yīng)的負(fù)荷變化特征。

除此之外，地區(qū)內(nèi)由天氣變化所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)同樣也會(huì)對(duì)用戶的用電行為帶來(lái)一定的影響，在用電負(fù)荷預(yù)測(cè)的管理工作當(dāng)中，管理者還必須要充分考慮到由天氣變化所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，其中包括氣壓、濕度、溫度、風(fēng)力以及降雨量等等，同時(shí)針對(duì)天氣數(shù)據(jù)與負(fù)荷預(yù)測(cè)結(jié)果來(lái)進(jìn)行比對(duì)研究。除去上文中所提及的天氣數(shù)據(jù)以外，區(qū)域內(nèi)的人口數(shù)量與市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)變化數(shù)據(jù)也會(huì)對(duì)負(fù)荷預(yù)測(cè)的結(jié)果帶來(lái)間接影響。由于負(fù)荷數(shù)據(jù)的預(yù)測(cè)對(duì)象有所不同，因此可以將其分為系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測(cè)、母線負(fù)荷預(yù)測(cè)以及空間負(fù)荷預(yù)測(cè)這幾種類型，如果從預(yù)測(cè)時(shí)間的角度來(lái)分析，那么則可以將其分為短期負(fù)荷預(yù)測(cè)、中期負(fù)荷預(yù)測(cè)以及長(zhǎng)期負(fù)荷預(yù)測(cè)這三種。通常情況下，智能配電網(wǎng)大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用場(chǎng)景會(huì)根據(jù)數(shù)據(jù)信息來(lái)構(gòu)建出多種類型的模型，最多應(yīng)用的要數(shù)大數(shù)據(jù)分析與大數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)兩種方法，結(jié)合預(yù)測(cè)結(jié)果來(lái)對(duì)智能配電網(wǎng)中的大數(shù)據(jù)負(fù)荷來(lái)展開(kāi)預(yù)算管理。

2.3 電網(wǎng)運(yùn)行評(píng)估

通過(guò)將大數(shù)據(jù)技術(shù)在智能配電網(wǎng)中的應(yīng)用價(jià)值充分的發(fā)揮出來(lái)，能夠針對(duì)配電網(wǎng)的安全性展開(kāi)全方位的評(píng)估工作，從而對(duì)電網(wǎng)的發(fā)電頻率、各個(gè)環(huán)節(jié)點(diǎn)的電壓水平、各個(gè)主要線路的負(fù)荷水平進(jìn)行精準(zhǔn)化的評(píng)估管理。評(píng)估人員需要重點(diǎn)考慮到智能配電網(wǎng)中的供電容載比，盡可能的提高各個(gè)線路之間的負(fù)荷轉(zhuǎn)移能力，一旦出現(xiàn)供電量不足的情況，應(yīng)當(dāng)立即將電量負(fù)荷調(diào)整到良好的狀態(tài)中，在第一時(shí)間制定出甩負(fù)荷管理方案。此外，在針對(duì)智能配電網(wǎng)的可靠性展開(kāi)評(píng)估管理的過(guò)程當(dāng)中，評(píng)估人員還要充分考慮到配電網(wǎng)在運(yùn)營(yíng)過(guò)程當(dāng)中所遇到的各方影響因素，積極改進(jìn)負(fù)荷點(diǎn)中所存在的故障率，爭(zhēng)取將電力系統(tǒng)的停電頻率下降到可控的范圍內(nèi)，調(diào)整好電壓波動(dòng)的同時(shí)有效解決電壓閃變現(xiàn)象，保證大數(shù)據(jù)技術(shù)在智能配電網(wǎng)中的高效應(yīng)用。

3 大數(shù)據(jù)技術(shù)在智能配電網(wǎng)中的應(yīng)用前景

3.1 用電預(yù)測(cè)與協(xié)同調(diào)度

通過(guò)上文中的介紹可知，精準(zhǔn)的用電預(yù)測(cè)結(jié)果將會(huì)對(duì)智能配電網(wǎng)的正常規(guī)劃與運(yùn)行帶來(lái)積極影響，通過(guò)針對(duì)用戶的用電行為特征展開(kāi)分析預(yù)測(cè)，能夠制定出同大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用高度匹配的用電預(yù)測(cè)模型，從而得出更加精準(zhǔn)的預(yù)測(cè)結(jié)果。

3.1.1 用電量宏觀變化趨勢(shì)預(yù)測(cè)

經(jīng)過(guò)大量的分析預(yù)測(cè)結(jié)果可知，能夠?qū)τ脩粲秒姅?shù)據(jù)帶來(lái)影響的元素有很多，并且這些數(shù)據(jù)之間大多存在著因果關(guān)系與相關(guān)關(guān)系，有利于對(duì)用戶的用電量變化趨勢(shì)展開(kāi)準(zhǔn)確分析和預(yù)測(cè)。例如，工作人員可以通過(guò)研究節(jié)假日人口的遷徙軌跡、遷徙特點(diǎn)、霧霾天氣的出現(xiàn)頻率等因素，來(lái)衡量出這些指標(biāo)數(shù)據(jù)同用戶用電量之間所存在的關(guān)系，同時(shí)將這些抽象關(guān)系進(jìn)行量化處理，最終得出負(fù)荷地域標(biāo)準(zhǔn)的用電預(yù)測(cè)模型。

3.1.2 局部用電量精細(xì)化預(yù)測(cè)

工作人員通過(guò)針對(duì)局部空間或部分個(gè)體用戶、群組用戶的用電行為展開(kāi)分析，利用差異化建模方法就能夠構(gòu)建出有針對(duì)性的用電預(yù)測(cè)模型庫(kù)，同時(shí)針對(duì)用戶的用電特點(diǎn)展開(kāi)多維度的分解操作，以此來(lái)得出不同用戶在不同緯度、不同模型中的用電量預(yù)測(cè)結(jié)果，在現(xiàn)有的基礎(chǔ)之上提高用電預(yù)測(cè)的精細(xì)度。

3.1.3 電源與負(fù)荷協(xié)同調(diào)度

工作人員通過(guò)對(duì)分布式電源發(fā)電與用戶用電量來(lái)進(jìn)行預(yù)測(cè)，將預(yù)測(cè)結(jié)果同配電網(wǎng)錯(cuò)峰資源聚類、錯(cuò)峰影響要素關(guān)聯(lián)度來(lái)展開(kāi)比對(duì)分析，將抽象化的錯(cuò)峰潛力進(jìn)行量化表現(xiàn)，以此來(lái)探究出不同種類電源與負(fù)荷的優(yōu)化組合方案，從而順利完成電源與負(fù)荷之間的協(xié)同調(diào)度工作。

3.2 優(yōu)化網(wǎng)架規(guī)劃方案，準(zhǔn)確分析發(fā)展趨勢(shì)

從時(shí)空思維的角度來(lái)著手分析，智能配電網(wǎng)并不是靜止不變且孤立存在的。換言之，智能配電網(wǎng)的主要發(fā)展優(yōu)勢(shì)即為它具有著極強(qiáng)的關(guān)聯(lián)性與動(dòng)態(tài)性特點(diǎn)，但由于這兩種性質(zhì)比較復(fù)雜，因此需要相關(guān)人員慎重對(duì)待并慎重考慮。隨著我國(guó)城市建設(shè)速度的不斷加快，智能配電網(wǎng)的優(yōu)勢(shì)特征也逐漸被顯現(xiàn)出來(lái)，通過(guò)準(zhǔn)確感知現(xiàn)階段的網(wǎng)架態(tài)勢(shì)，對(duì)城市的用電趨勢(shì)、用電行為以及用電特點(diǎn)來(lái)進(jìn)行分析，那么將會(huì)得出更加貼合實(shí)際的預(yù)算結(jié)果。

將用戶的用電需求設(shè)為網(wǎng)架規(guī)劃的制定目標(biāo)將會(huì)取得更好的應(yīng)用效果。在過(guò)去的網(wǎng)架規(guī)劃方案中，主要是以電網(wǎng)運(yùn)行、提高電網(wǎng)建設(shè)經(jīng)濟(jì)型與可靠性為工作重心，并沒(méi)有全面且深入的考慮到用戶的實(shí)際用電需求。在大數(shù)據(jù)技術(shù)的支持下，工作人員可以應(yīng)用舉例分析法來(lái)對(duì)不同用戶的不同用電需求展開(kāi)分析，在此基礎(chǔ)之上來(lái)制定出可行性更高的電網(wǎng)規(guī)劃方案，大幅度提高電力服務(wù)水平與用戶的滿意度。

針對(duì)電動(dòng)汽車接入與分布式電源等因素展開(kāi)全方位的分析研究后，工作者要借助于大數(shù)據(jù)技術(shù)中的相關(guān)信息來(lái)優(yōu)化數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)網(wǎng)架的規(guī)劃方案。例如通過(guò)應(yīng)用網(wǎng)架結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)來(lái)開(kāi)展關(guān)聯(lián)與聚類分析，以此來(lái)保證分類分層數(shù)據(jù)模型的順利構(gòu)建，有效提高網(wǎng)架優(yōu)化率。

3.3 降低損耗

為了能夠讓用戶在第一時(shí)間了解到電價(jià)的變化以及自身的用電數(shù)量，工作人員要采用關(guān)聯(lián)分析法來(lái)對(duì)用戶的用電數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分析，以此來(lái)保證數(shù)據(jù)的完整性與準(zhǔn)確性，同時(shí)還要積極引入并應(yīng)用最新的運(yùn)行機(jī)制，例如分布式電源運(yùn)營(yíng)與分布式電源接入，盡快構(gòu)建出聯(lián)合優(yōu)化模型。在此基礎(chǔ)之上，工作人員需要參照用于以往的用電習(xí)慣來(lái)分析出他的用電特點(diǎn)，從而得出大多數(shù)用戶所存在的共性用電行為，在綜合考慮相關(guān)數(shù)據(jù)的同時(shí)制定出更加智能化且人性化的用電管理方案，通過(guò)此種方式不僅可以有效減少用戶的用電成本，而且還能夠緩解配電網(wǎng)的運(yùn)行壓力。

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