【學術】智能配電網大數據應用需求和場景分析研究

2015-04-22 09:17:53 中國電機工程學報　點擊量：評論 (0)

中國電力科學研究院的研究人員劉科研、盛萬興等，在2015年第2期《中國電機工程學報》上撰文，智能配電網中存在大量異構多源的數據，其中的數據規模和特點符合大數據的各項特征。首先總結配電網大數據的來源和特征

中國電力科學研究院的研究人員劉科研、盛萬興等，在2015年第2期《中國電機工程學報》上撰文，智能配電網中存在大量異構多源的數據，其中的數據規模和特點符合大數據的各項特征。首先總結配電網大數據的來源和特征，然后從智能配電網中的應用場景出發，分別從配電網負荷預測、運行狀態評估與預警、電能質量監測和評估、基于配電網數據融合的停電優化等方面進行分析。

從不同系統和不同數據結構角度，對多源數據融合中的不良數據辨識進行重點分析，同時還歸納了配電網大數據關聯模型建模方法和配電網大數據分析手段。通過在配電網中運行大數據的分析技術，能夠為智能配電網開展分析提供強有力的計算和分析條件,大數據的分析結果可為配電網規劃和安全運行提供數據支撐，也可有效提升配電網各類資產健康水平。

在信息技術中，大數據是指無法在一定時間內，用常規的工具軟件(如現有數據庫管理工具或數據處理應用)對其內容進行抓取、管理、存儲、搜索、共享、分析和可視化處理的由數量巨大、結構復雜、類型眾多數據構成的大型復雜數據集合[1-2]。

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大數據具有4V特點，即高容量(Volume)、快速性(Velocity)、多樣性(Variety)和價值密度低(Value)。大數據帶來的挑戰在于它的實時處理，而數據本身也從結構性數據轉向了非結構性數據，因此使用關系數據庫對大數據進行處理是非常困難的。

配電網處于電力系統的末端，具有地域分布廣、電網規模大、設備種類多、網絡連接多樣、運行方式多變等鮮明特點。隨著城鎮化建設和用電需求的增長，配電網一直在不斷地改造和擴建，其規模也不斷擴大，國網公司系統內大多數縣級以上配電網的規模都已達到百條饋線以上，一些中、大型城市的中壓饋線已達到或超過千條。

隨著配電自動化、用電信息采集等應用系統的推廣應用，對于有千條饋線的大規模配電網，配電網中會產生指數級增長的海量異構、多態的數據，數據集合的大小可達到當今信息學界所關注的大數據級別。

此外，大規模配電網還具有其特有的特征：1)數據采集多，每個采集點采集相對固定類別的數據，且分布在各個電壓等級內;2)不同采集點的采樣尺度不同，數據斷面不同;3)數據不健全，數據采集存在誤差和漏傳;4)數據分布在不同的應用系統中。

含有包括光伏發電、風電、燃氣輪機等分布式電源(distributed generator，DG)的配電網即有源配電網，分布式電源的不斷滲透給大規模配電網傳統的分析與計算帶來更大的挑戰。

分布式電源接入電網后，向電網調度機構提供的信息至少應當包括：1)電源并網狀態、有功和無功輸出、發電量;2)電源并網點母線電壓、頻率和注入電力系統的有功功率、無功功率;3)變壓器分接頭檔位、斷路器和隔離開關狀態。

因此，分布式電源接入后，在原已規模很大的配電網數據采集中新增了一組需采集的數據項，同時也會惡化配電網數據采集的非健全性和不確定性。

鑒于大數據在電力系統的應用場景越來越多，有必要對大數據在配電網的應用場景和目標進行分析與總結，為大數據技術在智能電網中的應用提供有益的參考。

1 配電網大數據的來源和特征

智能配用電大數據應用具備豐富的數據源，現在大多數地市擁有多個配電管理系統，包括配電自動化系統、調度自動化系統、電網氣象信息系統、電能質量監測管理系統、生產管理系統、地理信息系統、用電信息采集系統、配變負荷監測系統、負荷控制系統、營銷業務管理系統、ERP系統、95598客服系統、經濟社會類數據等數據源，這些數據源的總體狀況如表1所示。

表1 典型配電系統數據源