利用大數(shù)據(jù)方法降低變電站空調(diào)用電損耗

(國網(wǎng)湖南省電力有限公司新邵縣供電分公司，湖南 邵陽 422900)

1 引言

變電站內(nèi)站用電負荷可分為交流用電負荷和直流用電負荷，其中交流用電負荷主要有：隔離開關(guān)操作電機、站內(nèi)照明、室內(nèi)排風(fēng)電機、消防水泵、室內(nèi)空調(diào)系統(tǒng)、主變冷卻系統(tǒng)等；而直流負荷主要有：事故照明裝置、微機保護裝置、微機自動化裝置、通信裝置、直流操作電源以及各類微機型的控制、監(jiān)測、測量裝置等。這些用電負荷與變電站輸送的電量相比確實很小，因此，供電公司的節(jié)能降損主要放在降低電網(wǎng)線路和設(shè)備的損耗，對站用電負荷的節(jié)能相關(guān)研究較少。然而我國變電站數(shù)目眾多，如果能將變電站的站用電量降低一點，那么也能有效的降低電網(wǎng)損耗，有效提升供電公司的經(jīng)濟效益[1-2]。

2 站用電負荷分析

本文以某220kV變電站為例，對該變電站負荷的特性進行分析，按照站用電負荷的結(jié)構(gòu)特點、可控程度進行分類，分類結(jié)果如表1所示。

通過對站用電負荷用電特性的分析和歸類，初步得出下面結(jié)論：

(1)屬于自動不間斷運行的站用負荷，重要級別最高，對其用電控制的難度最大，因此這類負荷的節(jié)能空間最?。?/p>

(2)可以由人工開啟的站用電負荷，例如照明系統(tǒng)、高壓室換氣風(fēng)機以及生活辦公區(qū)設(shè)備等其耗電量基本都是可控的，但是這些負荷的用電量較小，且用電時間也不固定，因此節(jié)能空間較小；

(3)空調(diào)和加熱驅(qū)潮裝置的用電量拋開設(shè)備自身性能、外界天氣等因素影響，主要與其工作環(huán)境的密封程度有關(guān)，空調(diào)與其所處房間內(nèi)的密閉程度相關(guān)，加熱驅(qū)潮裝置與其所在端子箱、機構(gòu)箱的密閉環(huán)境相關(guān)，密閉環(huán)境越好，耗能就越少，因此具有較大的節(jié)能空間。

文獻[3]和文獻[4]表明，站用電負荷中，空調(diào)所用負荷是所有用電負荷中最大的，文獻[3]中提到變電站中空調(diào)耗電量占了整個站用電負荷的40%，文獻[4]中對不同電壓等級的變電站空調(diào)及照明系統(tǒng)用電量進行統(tǒng)計，發(fā)現(xiàn)空調(diào)用電流量占了全部站用電負荷從39%～82%不等。

表1 某220kV變電站站用電負荷分類

由上述分析可知，能夠充分利用空調(diào)的用電特性，制定有效的節(jié)能降耗措施。

3 大數(shù)據(jù)分析方法

3.1 大數(shù)據(jù)的定義

在上個世紀90年代開始提出了大數(shù)據(jù)概念，一般是指數(shù)據(jù)的量級十分大，因此固定時間段內(nèi)不能采用傳統(tǒng)的方法進行處置、獲取、運算和管理。目前，全世界尚未對大數(shù)據(jù)有一個統(tǒng)一的定義，本文舉兩個在大數(shù)據(jù)領(lǐng)域研究走在世界前沿的著名企業(yè)例子，便于人們對大數(shù)據(jù)這個概念的認知[5]。美國麥肯錫公司認為:大數(shù)據(jù)是指無法在一定時間內(nèi)用傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫軟件工具對其內(nèi)容進行抓取、管理和處理的數(shù)據(jù)集合。維基百科認為：大數(shù)據(jù)由巨型數(shù)據(jù)集組成，所涉及的數(shù)據(jù)量規(guī)模巨大到無法通過人工在合理時間內(nèi)達到處理、計算、管理，并整理成為人類所能解讀的信息。

3.2 大數(shù)據(jù)在電力行業(yè)的應(yīng)用

隨著電力行業(yè)進行大規(guī)模的企業(yè)信息化建設(shè)，電力數(shù)據(jù)增長速度十分迅速，并備有一定的規(guī)模。就目前情況而言，我國電力行業(yè)處在信息時代的重要時期，特別是國家電網(wǎng)公司推廣應(yīng)用的生產(chǎn)管理系統(tǒng)(PMS)、地理信息系統(tǒng)(GIS)、智能變電站系統(tǒng)、配電網(wǎng)自動化、智能表計等為電力行業(yè)產(chǎn)生并收集了海量的數(shù)據(jù)，使得電力公司具備良好的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，并使企業(yè)級數(shù)據(jù)資源整合及利用得到了初步的實現(xiàn)。具體分析，主要表現(xiàn)在以下幾個方面[5]：

(1)負荷預(yù)測

目前供電公司現(xiàn)階段的數(shù)據(jù)源頭可以定位到用戶負荷層面，因此電網(wǎng)公司可以通過對智能電表采集到的客戶用電數(shù)據(jù)進行分析，把握天氣、環(huán)境溫濕度等環(huán)境影響變量與每個客戶的用電量之間的關(guān)系，建立預(yù)測模型并通過不斷的數(shù)據(jù)迭代來完善模型，從而更加準確的預(yù)測負荷。

(2)提升營銷客服質(zhì)量

供電公司的營銷部門主要采用電力營銷業(yè)務(wù)系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要包括了輔助決策系統(tǒng)、用電信息采集系統(tǒng)等，這些系統(tǒng)每年新增海量的數(shù)據(jù)，供電公司通過對這些數(shù)據(jù)進行分析，在反竊電、投訴快速響應(yīng)、縮短業(yè)擴流程等方面取得了一系列的成果。

(3)提升電網(wǎng)運維質(zhì)量

一方面供電公司的生產(chǎn)管理系統(tǒng)(PMS)存儲了大量設(shè)備臺賬數(shù)據(jù)，同時有些變電站安裝了各種設(shè)備在線監(jiān)測裝置也提供了大量的設(shè)備狀態(tài)信息；另一方面，變電站調(diào)度自動化系統(tǒng)，該系統(tǒng)每年為電網(wǎng)公司提供大約6TB的數(shù)據(jù)，供電公司可以通過對這些數(shù)據(jù)進行深入挖掘和分析，找出電網(wǎng)設(shè)備的運行規(guī)律，以便更好的安排和指導(dǎo)生產(chǎn)工作，提升電網(wǎng)運維質(zhì)量。

(4)提高電網(wǎng)規(guī)劃水平

目前，我國的電網(wǎng)規(guī)劃鄰域的信息化建設(shè)相對滯后，因此積累的數(shù)據(jù)量并不大。然而，隨著一體化規(guī)劃設(shè)計的逐漸完善，規(guī)劃管理和集成應(yīng)用等信息資源的歸口，電網(wǎng)規(guī)劃領(lǐng)域的產(chǎn)生大量的管理歷史及生產(chǎn)運行的數(shù)據(jù)，到時候電網(wǎng)的規(guī)劃水平將有顯著的提高。

4 空調(diào)節(jié)能實施

4.1 空調(diào)運行環(huán)境以及能耗參數(shù)收集

為了針對性的收集空調(diào)運行環(huán)境參數(shù)以及每臺空調(diào)的耗電量，需要采用傳感器和計量表計來記錄相關(guān)數(shù)據(jù)。該變電站共有4個房間裝有空調(diào)，即控制室、高壓室、蓄電池室Ⅰ、蓄電池室Ⅱ，具體空調(diào)分布情況如表2所示：

表2 該變電站內(nèi)空調(diào)分布情況

(1)空調(diào)用電量的收集

為了掌握每臺空調(diào)的耗電量，為每臺空調(diào)配置一個可以長時間記錄空調(diào)耗電量的電插座，該插座如圖1所示。工作人員通過統(tǒng)計一段時間內(nèi)的空調(diào)情況，為下一步分析做基礎(chǔ)。

(2)收集空調(diào)運行環(huán)境的溫濕度

為了找到空調(diào)耗電量與外界環(huán)境的相關(guān)性，在記錄空調(diào)耗電量的同時還需要記錄當時環(huán)境的溫濕度。因此，在該變電站所有裝有空調(diào)的房間內(nèi)安裝一個帶有溫濕度記錄功能的儀器，并在室外安裝一個該儀器，該儀器如圖2所示。

圖1 帶有電能計量功能的電插座

圖2 帶有溫濕度記錄功能的檢測儀

該儀器每隔10分鐘記錄一次環(huán)境溫濕度，能將結(jié)果自動上傳至上位機，并畫出溫濕度變化曲線。

4.2 數(shù)據(jù)分析

通過統(tǒng)計該變電站一年的空調(diào)用電量以及環(huán)境室內(nèi)、外環(huán)境溫、濕度進行統(tǒng)計分析，發(fā)現(xiàn)一些異常情況，詳見表3。

表3 空調(diào)用電量異常數(shù)據(jù)分析

對用電量大的空調(diào)進行現(xiàn)場分析，并找到了相應(yīng)的原因，具體如表4所示。

表4 空調(diào)耗電量高的原因及整改措施

4.3 節(jié)能效果統(tǒng)計

經(jīng)過統(tǒng)計，對2017年該變電站所有空調(diào)全年用電量進行計量，相比于2016年的18.506萬千瓦時，該站2017年空調(diào)耗電量為15.23萬千瓦時，減少用電量達到3.276萬千瓦時，降幅達17.7%，按最保守的計算方式，節(jié)約電費：

0.588×32760=19262.88(元)

5 總結(jié)

通過收集每臺空調(diào)的具體耗電量以及運行環(huán)境溫濕度數(shù)據(jù)，對這些數(shù)據(jù)進行橫向和縱向的對比，發(fā)現(xiàn)規(guī)律，找出問題癥結(jié)，在不進行大型改造，不進行大規(guī)模投入的情況下有效的節(jié)約了企業(yè)成本，經(jīng)濟效益十分可觀。目前大數(shù)據(jù)技術(shù)在電力行業(yè)的應(yīng)用還屬于起步階段，隨著供電公司信息化建設(shè)的不斷提升，大數(shù)據(jù)技術(shù)將有更廣闊的發(fā)展空間和應(yīng)用前景。