基于电力大数据的配网网架智能分析方法

山东众晨电力工程管理咨询有限公司 泮泉泉 李丽丽

1 智能电网的功能

智能电网是由传感器测量、通信、信息、计算机、控制等先进技术与物理电网相结合而产生的一种新型的电网。智能电网能够在不进行大量投资的情况下，为日益增加的用电需求，提供持续、稳定的能源供给。利用大数据技术对电力系统的各类能源消耗进行采集、分析，达到对电力供求关系进行最优化的目的。

将大数据技术运用到智能电网中，可以从以下几个方面进行。一是利用传感器对配电网不同位置的实时功率进行采集。二是将使用者的电力消耗情况通过安装在家里的智能电表进行采集。三是对采集到的全部资料进行分析，并对配电网的用电量进行预测，并对其进行快速的紧急反应，使供求关系达到最优。四是提出能源消耗建议，制订奖励方案，改变使用者的能源消耗习惯。智能电网能够在电网中安全地整合可更新的资源和绿色的资源。虽然可再生能源如太阳能、风力发电已经成为我国能源的重要组成部分，但是，如何保证其与电网的安全与经济效率始终是人们关心的问题。可再生能源的间歇性特性，会因气候条件的改变而引起电压及频率的不稳定，进而损害电力及电子产品[1]。

2 电力大数据概况

所谓大数据技术，就是通过专业的分析软件，在一定的时间段内，对数据进行收集、分类、整理和分析，摒除传统的数据加工方式，采用最新的数据分析方法，提高数据的决策效率，提高数据的价值。大数据的内容很多，可以分成两种，一种是结构化数据，代表着数字和符号，另一种是非结构化数据，代表着图像和声音。电力大数据的获得方式还有分析数据、交易数据、服务数据和交易结算数据。电力大数据的不同获得路径的关联性比较强，有时候资料的差异也会产生同样的资料，这就要求在收集资料的时候要对各种资料进行正确的判别，以免造成资料收集中的冗余性和品质参差不齐的数据统计问题。电力大数据具有高速性（Velocity）则表示了快速的数据处理。由于电网的特殊性，需要对电网的生产进行实时的分析，以适应电网的日常运行需要规模性（Volume）表示大量的资料。由于企业信息化和网络技术的应用，发电行业在生产、调度、服务等方面产生了海量的庞大数据，而且这种增长速率会随着时代的发展而不断加速，从而在电网行业中产生难以估算的大数据数量[2]。

3 配电网网架分析存在的问题

一是配网报表人工数据量较大。配电网的管理必须依赖于数据的分析，但由于配网的信息量巨大，因此人工的统计工作量很大，而且精度不高，耗费时间和精力。二是各专业数据分布零散，应用困难。配电网的分析和管理要求综合各部门的业务资料，全面剖析配电网的运营状况，洞察配网的难点和问题。但是，由于多部门、多专业的资料常常分散在各业务部门，不能相互连接，不能有效地使用这些信息，从而限制配电网的工作效率。三是配电网调度执行没有智能化的决策。在大规模断电，尤其是突发事件的时候，仅靠调度人员人工进行决策，已难以达到时效性和准确性要求，迫切需要一个以目前的电网运行状况为基础，通过智能产生的快速复用方法。四是配电网不可观、不可测。配电网运营中缺少一个通用的演示平台，无法对配电网的管理和业务进行全面的统计与分析，缺少一个能直观地展现配电网的工具。

4 电力大数据的配网网架智能分析方法

4.1 在配电网中应用大数据分析技术

电力资源是保障人民的正常生产和生活所必需的资源。但是，配电网络的稳定、可靠是保证其正常生产、生活的重要因素。配电网络中某些不正常的情况会造成操作上的问题，其中很多都是由于配电网的不稳定所造成的。随着大数据时代的到来，在智能电网的建设中，电力的实时采集与实时监控正在逐步得到广泛的应用。大数据技术在配电网安全运行中的应用，既能提高配电网的运行效率，又能保证配电网的安全性，以此提升数据计算的精确性和效率，这样能够更好的维护配电网系统的安全、高效、平稳运行。同时，将大数据分析技术引入到配电网中，能够有效的助力对电力系统进一步实现节能的目的[3]。

大数据技术在配电网中的应用如图1所示。

图1 大数据技术在配电网中的应用

4.2 智能电网大数据平台的整体构架

智能电网大数据平台的总体架构是智能电网的核心业务，其包括三个部分，即信息整合、运算和实际运用。在智能电网大数据的平台上收集了大量的、准确的、详细的信息，智能电网的应用将会变得非常重要，而智能电网的智能也会被充分展示出来。随着电力系统的建设和管理水平的提高，输电线路的运行状况将会得到更为精确的评价与预测，对某些较为复杂的输电线路的故障进行快速的辨识与处置。数据的集成、存储、处理和分析等技术的集成，可以实现数据的集成和分析。在传统的电网中，由于缺少有效、精确的信息收集手段，往往会造成基础资料的不精确，从而造成电网的设计与规划上的一些问题。随着大数据技术的到来，为了能够更好地解决电网系统当中的这一长时间存在的一些相关问题，电力网络系统的信息规划平台在应用大数据处理技术的基础上被有效的开发出来。同时，这一平台通过科学有效的收集储存一些大量的数据，并在良好的应用大数据分析和处理技术、多源融合分析技术、多维显示技术等前沿技术的根本上有效的实现平台的有效的运作。

4.3 配网线路环网点问题智能分析

配网线路环网点分析是配网网架的一个关键环节，配网线路环网点布局是否合理以及是否具有足够的可用性直接影响到配电网的整体转电容量和柔性。利用智能化的方法，可以对各环路内的网格数进行有效的统计，并对存在的环网进行故障诊断；并在此基础上，将环状网点数目0 的单辐射线路进行了管理上的揭露；该方法将配网资源的基础账本进行了相关分析，从而实现了配网线路环网中各节点与各节点之间的关系，从而实现了配网网络中的管理风险；此外，由于配网线路环路的网点不是自动控制，也可一一展现，从而促进了配网线路环路的网络节点的智能解析。从多个角度展现配网线路网架的问题，可以发现配网网络中存在的问题，促进配网网络的改进和改进，使配网网架和配网之间的转换具有最大的弹性，当电网出现负载或出现问题时，可以迅速切换到电网，为客户提供电力。

4.4 在电网调度中应用大数据分析技术

由于传统电网的调度工作效率低，因此在大数据技术环境下，设计了一种新型的电网调度系统。电网大数据智能化调度思想就是要利用电力的最优生产、传输和调度。大数据技术的运用极大地提高了电网调度的运行速度。由于电网采集到的监控资料具有大数据特性，因此其应用的意义非常大。利用该资料，可以实现对电网的智能调度和故障的预测。传统的智能报警系统存在着较高的错误率和由手工进行的故障诊断，因此要花费大量的时间和精力。在大数据分析技术环境下，提出了一种新型的电力设备故障诊断方法。该系统能够高效地对多种原因引起的故障进行快速的诊断和最优的处理。这样既能极大地提升工作的效率，又能保证系统的正常运转[4]。

4.5 在智能电网状态监测中应用大数据分析技术

为了确保电网安全运转并减少事故出现次数，应当按时对电网状态进行检测。智能设备工作中所形成的众多数据，因此导致数据的分析和处理上会产生偏差，这导致设备系统的检测显得十分复杂。但是，在大数据分析技术广泛运用的平台上，对于任何数据都能够得到准确迅速的处理，系统中存在的问题也将能够被有效地检测出来，进而使得隐患能够迅速被淘汰。当前智能电网状况远程监测多与智能计算结合，利用智能计算实现状态评估，使用的智能计算有神经网络、决策树及其支撑向量机等。利用这种技术能够根据对数据加以分类，从而达到对数据的优化管理。

4.6 在智能电网稳定性分析中应用大数据技术

利用大数据技术和数据挖掘技术，可以将大量的数据进行智能化的分析和处理，使其具有较高的安全性和稳定性。将多个不同类型的电网信息进行整合，可以构建一个包括稳定性评价和控制评价的电网安全评价体系，并在此基础上对电网的特点和拓扑智能进行研究。利用其可以对电力系统的稳定进行预测，同时也能为稳定控制提供大量的数据，从而对整个电网的规划与运营情况进行安全性分析与评价，从而为电网的调度与控制提供依据。

5 在电力行业中应用大数据面临的机遇和挑战

随着我国智能电网的开发，电网大数据分析在电力系统中的运用将日益深入，这就直接造成了大数据分析科技对电力工业的开发提供了不少机会与挑战。大数据发展在电力行业中也创造出了许多机会。因为电力大数据本来就蕴含着重要的经济价值与社会意义，而运用电力大数据分析将为资源、经济、社会价值等方面构成了一种有效的管理网络结构，将可实现资源智能控制、有效循环使用资金、经济科学设计投资管理方法之和对社会最重要的投资管理方式之上的大跨越。这给我国当前发展宏观经济的工作方式带来了新影响，为我国经济社会的友好健康发展奠定了有力的基础社会保障。而大数据科技的蓬勃发展，也对能源工业提供了许多新的挑战。一是数据的收集，因为数据的收集需要系统的支撑，同时还需要完善的管理系统，但现在数据动力系统所采用的管理模式主要是竖井管理模式，这很不利于各个组织之间的有效沟通，也就不能得到完整的数据库。二是在数据的保存与智能化管理过程中还面临着数据储存功能不足、管理能力薄弱的问题，所以寻求一个能够取代传统数据保存方法与管理方式的新方法，已经迫在眉睫。三是在数据安全上还需要倾注心血，因为用户内部的数据由于牵扯到安全问题是不能发布的，所以如何在使用大数据分析的过程中保障隐私安全性是一定要攻克的一项关键课题[5]。

6 结语

在配网网架智能诊断、运行水平和供电能力的分析中，大量的工作是复杂而烦琐的运算。但由于电力工业的迅速发展，使得电力系统的网络架构日益复杂化，配网的运行和分析与评价需要大量的计算量。用常规的规划手段对其进行分析、分类和处理，不仅耗时，还会导致人力成本的增加，并且很难确保其准确度和科学性。所以，利用电力大数据的深度整合技术，利用智能的算法对整体的合理性进行剖析，从而发现配网网架的薄弱环节和问题。本文旨在探索电力大数据的整合，并在此基础上，对配网网架的多个层次进行智能化的剖析，以期更好地促进配网网架的不断发展和发展，确保配网的准确投资水平，为复杂配电网的网架研究提出了技术途径和有力的理论支撑。