知名電力公司資料_河南配電網(wǎng)大數(shù)據(jù)應(yīng)用技術(shù)探討

1、河南配電網(wǎng)大數(shù)據(jù)應(yīng)用技術(shù)探討國(guó)網(wǎng)河南省電力公司電力科學(xué)研究院張 小 斐2015年5月 北京 目 錄 配電網(wǎng)信息化現(xiàn)狀一配電網(wǎng)大數(shù)據(jù)典型應(yīng)用場(chǎng)景二配電網(wǎng)大數(shù)據(jù)應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)三國(guó)網(wǎng)河南電科院已開(kāi)展的工作四下一步打算五 配電網(wǎng)信息化現(xiàn)狀配網(wǎng)生產(chǎn)指揮平臺(tái)配網(wǎng)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)地理信息系統(tǒng)生產(chǎn)管理系統(tǒng)營(yíng)銷管理系統(tǒng)用電信息采集系統(tǒng)SCADA車輛管理系統(tǒng)配電自動(dòng)化系統(tǒng)電力氣象系統(tǒng)調(diào)度管理系統(tǒng)雷電定位系統(tǒng)1.1 河南配電網(wǎng)主要信息系統(tǒng)目 錄 配電網(wǎng)信息化現(xiàn)狀一配電網(wǎng)大數(shù)據(jù)典型應(yīng)用場(chǎng)景二配電網(wǎng)大數(shù)據(jù)應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)三國(guó)網(wǎng)河南電科院已開(kāi)展的工作四下一步打算五配電網(wǎng)大數(shù)據(jù)典型應(yīng)用場(chǎng)景重點(diǎn)分析配網(wǎng)生產(chǎn)方面幾個(gè)典型場(chǎng)景事前：饋線/

2、配變負(fù)荷預(yù)測(cè)及預(yù)警事中：故障快速定位與故障研判事后：配網(wǎng)低電壓治理配電網(wǎng)大數(shù)據(jù)典型應(yīng)用場(chǎng)景 場(chǎng)景1：配網(wǎng)饋線短期負(fù)荷預(yù)測(cè)、預(yù)警業(yè)務(wù)需求：配網(wǎng)點(diǎn)多面廣變化快，每條饋線所帶的負(fù)荷每時(shí)每刻都在變化，如何準(zhǔn)確預(yù)測(cè)饋線負(fù)荷，特別是在度夏、度冬負(fù)荷高峰時(shí)期，是合理制定有序用電方案、及時(shí)安排負(fù)荷轉(zhuǎn)供，保障用戶電力可靠供應(yīng)、減少停電損失的重要手段。解決思路：（1）利用各條饋線電流（或有功）的歷史數(shù)據(jù)，依據(jù)饋線負(fù)荷隨晝夜時(shí)段、季節(jié)、節(jié)假日變化特性進(jìn)行聚類分析，將饋線分為居民負(fù)荷、商業(yè)負(fù)荷、路燈負(fù)荷、工業(yè)穩(wěn)定負(fù)荷、工業(yè)周期性負(fù)荷等類別；（2）根據(jù)不同類別，選取合適的時(shí)間序列預(yù)測(cè)算法，預(yù)測(cè)未來(lái)三天負(fù)荷；（3）研究每

3、條饋線負(fù)荷與氣溫、濕度等因素的關(guān)系，建立負(fù)荷預(yù)測(cè)修正模型，并用大量樣本進(jìn)行訓(xùn)練和完善。配電網(wǎng)大數(shù)據(jù)典型應(yīng)用場(chǎng)景 場(chǎng)景2：故障快速定位與故障研判業(yè)務(wù)需求：在配電自動(dòng)化沒(méi)有全覆蓋的地區(qū)，配網(wǎng)故障搶修指揮人員如果能利用各種可用信息，初步判斷故障的位置和原因，再去派發(fā)故障報(bào)修工單，就能大大減少多個(gè)班組都要到現(xiàn)場(chǎng)的尷尬局面。解決思路：（1）根據(jù)用戶來(lái)電號(hào)碼或用戶位置描述自動(dòng)識(shí)別客戶編號(hào)（2）根據(jù)用戶號(hào)，確定所屬配變、線路和變電站；（3）確定用戶是否落在計(jì)劃停電范圍內(nèi)；（4）依次判斷變電站、線路、配變是否跳閘。（5）實(shí)際上往往數(shù)據(jù)質(zhì)量不佳，要綜合考慮同時(shí)段同一臺(tái)區(qū)用戶的報(bào)修情況等各種可能的因素，才能作出較

4、為可靠的判斷。配電網(wǎng)大數(shù)據(jù)典型應(yīng)用場(chǎng)景 場(chǎng)景3：配網(wǎng)低電壓治理業(yè)務(wù)需求：解決農(nóng)村低電壓?jiǎn)栴}，這是省政府年度十大民生工程之一。存在問(wèn)題：1）農(nóng)電基礎(chǔ)薄弱，如何將資金投入到最需要的地方，尚缺乏科學(xué)的依據(jù)；2）具體低電壓治理方案確定和治理效果評(píng)估難以量化分析。解決思路：綜合利用用電信息采集數(shù)據(jù)、電網(wǎng)網(wǎng)架數(shù)據(jù)和電壓、負(fù)載等運(yùn)行監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，利用適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)挖掘算法，開(kāi)展配變?nèi)萘糠植?、?fù)荷負(fù)載率分布、線路供電半徑及線徑分布、低電壓三相負(fù)荷不平衡分布和低電壓發(fā)生時(shí)段與客戶投訴分布等特性分析，制訂低電壓治理措施，為配電網(wǎng)規(guī)劃和運(yùn)行提供決策支撐。目 錄 配電網(wǎng)信息化現(xiàn)狀一配電網(wǎng)大數(shù)據(jù)典型應(yīng)用場(chǎng)景二配電網(wǎng)大數(shù)據(jù)應(yīng)用關(guān)

5、鍵技術(shù)三國(guó)網(wǎng)河南電科院已開(kāi)展的工作四下一步打算五 隨著IEC 61970標(biāo)準(zhǔn)的推出，通用信息模型CIM（Common Information Model）作為整個(gè)標(biāo)準(zhǔn)框架的重要基礎(chǔ)，已經(jīng)被許多電力企業(yè)所接受，各類應(yīng)用均以CIM為標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行描述，通過(guò)分析電網(wǎng)CIM模型可以實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)設(shè)備的電源點(diǎn)追蹤和供電范圍分析等多種功能。電網(wǎng)CIM模型配電網(wǎng)大數(shù)據(jù)應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)3.1 基于圖的CIM實(shí)現(xiàn)技術(shù)電網(wǎng)CIM模型CIM的優(yōu)點(diǎn)完整的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；擴(kuò)展性強(qiáng)；降低系統(tǒng)集成成本；CIM常規(guī)實(shí)現(xiàn)的缺點(diǎn)大量模型拼接；模型實(shí)現(xiàn)困難；難以適應(yīng)大規(guī)模；（類圖：CIM元件連接模型部分）配電網(wǎng)大數(shù)據(jù)應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)3.1 基于圖的

6、CIM實(shí)現(xiàn)技術(shù) 圖數(shù)據(jù)庫(kù)作為一個(gè)新興的數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)，其重點(diǎn)關(guān)注大數(shù)據(jù)量和數(shù)據(jù)內(nèi)部之間復(fù)雜關(guān)系的處理，目前在互聯(lián)網(wǎng)、電子商務(wù)以及社交應(yīng)用中使用較多，擅長(zhǎng)處理大數(shù)據(jù)量、復(fù)雜關(guān)系的數(shù)據(jù)，其提供了快速圖最小路徑查找等優(yōu)化算法。圖數(shù)據(jù)庫(kù)配電網(wǎng)大數(shù)據(jù)應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)3.1 基于圖的CIM實(shí)現(xiàn)技術(shù)圖數(shù)據(jù)庫(kù)的擴(kuò)展性，靈活性非常好，適合用于復(fù)雜關(guān)系管理和關(guān)系查詢推理，社交關(guān)系應(yīng)用就是一個(gè)可選的應(yīng)用場(chǎng)景高擴(kuò)展性快速檢索兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的所有路徑，或者從一個(gè)節(jié)點(diǎn)追蹤另外一個(gè)節(jié)點(diǎn)，例如：電網(wǎng)拓?fù)浞治鲋械墓╇姺秶治龊碗娫袋c(diǎn)追蹤路徑檢索局部索引技術(shù)，跟關(guān)系型數(shù)據(jù)有很大區(qū)別，遍歷執(zhí)行的速度是常數(shù)，跟圖的規(guī)模大小無(wú)關(guān)，能夠達(dá)到數(shù)據(jù)

7、十億節(jié)點(diǎn)，讀取性能可達(dá)到2000關(guān)系/ms高性能每個(gè)節(jié)點(diǎn)的屬性和屬性內(nèi)容都可不同弱結(jié)構(gòu)功能優(yōu)勢(shì)圖數(shù)據(jù)庫(kù)優(yōu)勢(shì)配電網(wǎng)大數(shù)據(jù)應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)3.1 基于圖的CIM實(shí)現(xiàn)技術(shù)CIM模型映射為圖設(shè)備PSRType:410401Name:百花配所用變1mRID: 17M00000010684038設(shè)備PSRType:410401Name:南院支1#配變1mRID: 17M00000009242413設(shè)備PSRType:410401mRID: 17M00000009242413設(shè)備PSRType:410401mRID: 17M00000009242413PSRType:mRID: 配電網(wǎng)大數(shù)據(jù)應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)3.1

8、基于圖的CIM實(shí)現(xiàn)技術(shù) CIM不同實(shí)現(xiàn)技術(shù)比較 關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)存對(duì)象圖數(shù)據(jù)庫(kù)模型表示二維表對(duì)象映射有向圖模型拼接速度存在大量級(jí)聯(lián)操作，速度較慢加載時(shí)一次拼接，加載速度慢無(wú)需拼接，加載速度快持久化支持是否是節(jié)點(diǎn)規(guī)模中小規(guī)模小規(guī)模大規(guī)模檢索效率低中高指標(biāo)方案配電網(wǎng)大數(shù)據(jù)應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)3.1 基于圖的CIM實(shí)現(xiàn)技術(shù)配電網(wǎng)大數(shù)據(jù)應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù) 3.2 配網(wǎng)全景信息集成技術(shù)設(shè)備臺(tái)賬運(yùn)行數(shù)據(jù)地理信息電采數(shù)據(jù)配電網(wǎng)大數(shù)據(jù)應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù) 3.2 配網(wǎng)全景信息集成技術(shù) 采用數(shù)據(jù)融合技術(shù)，利用圖數(shù)據(jù)庫(kù)擅長(zhǎng)處理大數(shù)據(jù)量、復(fù)雜關(guān)系、快速拓?fù)浞治龅葍?yōu)勢(shì)，將各類相關(guān)信息映射進(jìn)圖數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的高度集成，形成智能電網(wǎng)動(dòng)態(tài)全景模

9、型。全景模型實(shí)時(shí)更新定期更新電源點(diǎn)追蹤供電范圍分析故障研判全景監(jiān)測(cè)動(dòng)態(tài)全景模型目 錄 配電網(wǎng)信息化現(xiàn)狀一配電網(wǎng)大數(shù)據(jù)典型應(yīng)用場(chǎng)景二配電網(wǎng)大數(shù)據(jù)應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)三國(guó)網(wǎng)河南電科院已開(kāi)展的工作四下一步打算五國(guó)網(wǎng)河南電科院已開(kāi)展的工作4.1 河南配網(wǎng)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建設(shè) 在配電自動(dòng)化系統(tǒng)未全面推廣之前，利用SCADA等數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)變電站內(nèi)10kV線路出線開(kāi)關(guān)遙測(cè)、遙信數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)功能；對(duì)已加裝電采終端的配變，實(shí)現(xiàn)配變運(yùn)行狀態(tài)的在線監(jiān)測(cè)。I:0AI:0AI:0AI:0A線路重載告警10kV線路負(fù)載明細(xì)國(guó)網(wǎng)河南電科院已開(kāi)展的工作4.1 河南配網(wǎng)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建設(shè)I:0AI:0AI:0AI:0A過(guò)載告警過(guò)載配變統(tǒng)計(jì)實(shí)現(xiàn)

10、配變臺(tái)區(qū)重過(guò)載和三相不平衡監(jiān)測(cè)分析，對(duì)重過(guò)載、不平衡越限設(shè)備及時(shí)報(bào)警，提前預(yù)控配電設(shè)備運(yùn)維風(fēng)險(xiǎn)，防止設(shè)備損壞。國(guó)網(wǎng)河南電科院已開(kāi)展的工作4.2 河南電力氣象系統(tǒng)建設(shè) 利用中國(guó)氣象局精細(xì)化數(shù)值氣象服務(wù)產(chǎn)品、基于天氣雷達(dá)的強(qiáng)對(duì)流天氣預(yù)警技術(shù)等成果，建立電網(wǎng)設(shè)備與氣象信息的關(guān)聯(lián)分析模型，實(shí)時(shí)展現(xiàn)未來(lái)雷電分布、大風(fēng)和降水預(yù)警（精度可達(dá)1X1公里），自動(dòng)分析出受影響的電網(wǎng)設(shè)備及影響等級(jí)。國(guó)網(wǎng)河南電科院已開(kāi)展的工作4.2 河南電力氣象系統(tǒng)建設(shè)案例：電力氣象系統(tǒng)發(fā)布未來(lái)1小時(shí)左右將發(fā)生強(qiáng)降水紅色預(yù)警（并伴有短時(shí)大風(fēng)）后，鄭州供電公司某配電檢修工區(qū)啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案，搶修車輛集結(jié)、搶修物資提前準(zhǔn)備。18時(shí)，該區(qū)配網(wǎng)

11、發(fā)生多條線路跳閘事件。故障預(yù)警案例國(guó)網(wǎng)河南電科院已開(kāi)展的工作4.3 河南配網(wǎng)生產(chǎn)指揮搶修平臺(tái)建設(shè)綜合GIS、營(yíng)銷、D5000等數(shù)據(jù)，提供基于地理信息背景下的進(jìn)度管控、故障定位、車輛定位、范圍分析等功能，實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化搶修，提升精準(zhǔn)化管理水平，縮短故障處理時(shí)間。國(guó)網(wǎng)河南電科院已開(kāi)展的工作4.3 河南配網(wǎng)生產(chǎn)指揮搶修平臺(tái)建設(shè)通過(guò)故障輔助研判技術(shù)，及時(shí)獲知配網(wǎng)故障信息，通過(guò)桌面推送和報(bào)警短信搶修指揮人員，改變通過(guò)客戶報(bào)修被動(dòng)發(fā)現(xiàn)故障現(xiàn)狀，利用平臺(tái)主動(dòng)發(fā)現(xiàn)配網(wǎng)故障。來(lái)自SCADA、配自、用采的停電告警故障影響分析國(guó)網(wǎng)河南電科院已開(kāi)展的工作4.3 河南配網(wǎng)生產(chǎn)指揮搶修平臺(tái)建設(shè)GIS地圖中清晰標(biāo)出停電影響范圍

12、，提高故障查找效率，縮短配網(wǎng)故障搶修時(shí)間。國(guó)網(wǎng)河南電科院已開(kāi)展的工作計(jì)劃停電影響分析標(biāo)準(zhǔn)化故障預(yù)案重要用戶保電4.3 河南配網(wǎng)生產(chǎn)指揮搶修平臺(tái)建設(shè)分析計(jì)劃停電影響，制定故障預(yù)案，針對(duì)重要用戶進(jìn)行保電。饋線負(fù)荷特性的可視化，通過(guò)直觀方式展示負(fù)荷年度和晝夜變化規(guī)律右圖是某條饋線一個(gè)年度的負(fù)荷變化圖，X軸方向表示每天24個(gè)時(shí)段，Y軸表示負(fù)荷大小（同時(shí)用顏色表示），Z軸表示一年內(nèi)的每一天。國(guó)網(wǎng)河南電科院已開(kāi)展的工作4.4 短期饋線負(fù)荷預(yù)測(cè)綜合歷史負(fù)荷和氣象數(shù)據(jù)，預(yù)測(cè)饋線、配變等未來(lái)負(fù)荷趨勢(shì)，為配電網(wǎng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行特別是迎峰度夏、度冬期間開(kāi)展有序用電、負(fù)荷轉(zhuǎn)供、優(yōu)化檢修計(jì)劃等提供支撐。4.4 短期饋線負(fù)荷預(yù)測(cè)藍(lán)色為實(shí)測(cè)值，綠色為預(yù)測(cè)值國(guó)網(wǎng)河南電科院已開(kāi)展的工作目 錄 配電網(wǎng)信息化現(xiàn)狀一配電網(wǎng)大數(shù)據(jù)典型應(yīng)用場(chǎng)景二配電網(wǎng)大數(shù)據(jù)應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)三國(guó)網(wǎng)河南電科院已開(kāi)展的工作四下一步打算五下一步打算待解決的問(wèn)題