電力大數(shù)據(jù)解決方案vPPT學習教案

1、會計學1電力大數(shù)據(jù)解決方案電力大數(shù)據(jù)解決方案v第1頁/共38頁n依據(jù)精確地監(jiān)測數(shù)據(jù)和計算，指導線路和設備的布點n監(jiān)視并分析過負荷，決定是否需要對變壓器容量進行檢查n根據(jù)負荷平衡狀況，采取新的電網(wǎng)連接方式n電壓和功率因數(shù)分析，調(diào)整電容器和電壓調(diào)節(jié)器的位置n根據(jù)測量的故障電流，設置設備容量規(guī)劃規(guī)劃/建設建設配網(wǎng)運行配網(wǎng)運行資產(chǎn)運維資產(chǎn)運維n部署智能電表，實現(xiàn)對用戶側電量、電壓、電流、功率的完整數(shù)據(jù)采集n借助雙向通信的電表，實現(xiàn)與用戶的互動n通過電價策略調(diào)整，加強需求側管理，優(yōu)化負荷曲線，減少電力消耗n通過系統(tǒng)集成，建立完成的停電管理系統(tǒng)n開始試點家庭電力自動化管理方案客戶服務客戶服務n監(jiān)視并識別電

2、壓和功率因數(shù)不合格的位置，安排合理的運行方式n監(jiān)視并識別電壓問題區(qū)域，發(fā)現(xiàn)負荷不平衡，調(diào)整運行方式，保證電壓水平和負荷平衡n自動故障診斷、分析、隔離和處理。故障距離計算。n檢測負荷容量，決定是否過負荷的狀態(tài)，對閉環(huán)和并線是否有影響n利用監(jiān)測數(shù)據(jù)更準確的計算線損，調(diào)整運行方式實現(xiàn)線損最小n對變壓器和線路負荷峰谷值及持續(xù)時間進行記錄，制定合理的維修和管理策略n根據(jù)實時運行數(shù)據(jù)，分析變壓器和電纜的情況， 改進設備檢修計劃；減少檢修次數(shù)，以便于減少停電次數(shù)和停電時間，提高可靠性指標n識別接近額定容量并報警，減少負荷以增加設備的壽命n對設備老化情況進行分析，制定合理維修策略 LAN 傳感器數(shù)字化保護裝置

3、變電站自變電站自動化動化IED, 線路監(jiān)測, 智能傳感器, 智能電網(wǎng)設備, 線路監(jiān)測, 氣象數(shù)據(jù), 表計作傳感器智能傳智能傳感器平感器平臺臺分布式分布式線路傳感器線路傳感器保安監(jiān)控保安監(jiān)控遠程視頻監(jiān)視遠程視頻監(jiān)視智能化電網(wǎng)設備智能化電網(wǎng)設備表計網(wǎng)絡表計網(wǎng)絡數(shù)據(jù)采集和通信網(wǎng)關數(shù)據(jù)采集和通信網(wǎng)關第2頁/共38頁數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)傳輸信息集成分析優(yōu)化信息展現(xiàn)數(shù)據(jù)源整合程度nLevel 4 - 高級優(yōu)化, 建模,規(guī)劃, 決策支持nLevel 3 - 數(shù)據(jù)分析, 事件的實時或事后診斷處理, 數(shù)據(jù)挖掘nLevel 2 指標計算, 趨勢分析nLevel 1 實時事件,閾值, 通知; 屏幕顯示, 郵件, 傳呼4個分

4、析層次實時數(shù)據(jù)高速總線數(shù)據(jù)集成總線第3頁/共38頁pSCADA系統(tǒng)根據(jù)系統(tǒng)采集、控制點數(shù)的多少，系統(tǒng)規(guī)模的大小不同，小到只有一臺計算機組成一個小型SCADA系統(tǒng)；大到由多臺服務器和若干臺工作站協(xié)同組成大型SCADA系統(tǒng)。p工業(yè)上，SCADA系統(tǒng)廣泛應用于遠程通訊、供水與污水處理、化工、電力、電力、冶金、油氣輸送等領域。第4頁/共38頁SCADA系統(tǒng)典型硬件配置圖第5頁/共38頁第6頁/共38頁2008年初的罕見冰雪災害發(fā)生后，國家電網(wǎng)公司、南方電網(wǎng)公司均加大了對輸電線路覆冰、在線監(jiān)測的研究投入1998年開始，國內(nèi)高等院校及廠家陸續(xù)開展了對輸電線路在線監(jiān)測方面的產(chǎn)品的研發(fā)2002年2004年國內(nèi)

5、相繼研發(fā)成功了輸電線路圖像監(jiān)測系統(tǒng)及輸電線路覆冰監(jiān)測系統(tǒng)，覆冰監(jiān)測裝置在國內(nèi)總體應用量在1500余套左右，圖像監(jiān)測裝置在3000套以上目前在線監(jiān)測產(chǎn)品制造廠家達到10余家，監(jiān)測裝置總體產(chǎn)品應用量達到1萬臺左右第一、線路在線監(jiān)測第7頁/共38頁視頻在線監(jiān)測現(xiàn)狀目前線路的視頻在線監(jiān)測還是以在線監(jiān)視為主，使用人工進行視頻或圖片的巡檢。 直升機巡線應用也越來越多，巡線過程中拍攝的需要處理視頻數(shù)據(jù)數(shù)量巨大第8頁/共38頁自動異常識別的意義隨著視頻監(jiān)測系統(tǒng)投入的越來越多，人工監(jiān)視易造成肉眼疲勞，造成漏報。 監(jiān)控中心的視頻線路較多，人工監(jiān)視也無法一一監(jiān)看，易造成漏報采用視頻處理技術對監(jiān)控視頻和圖片進行實時處

6、理與分析，通過提取線路特征，自動識別異常情況并進行報警，能極大減少工作量，提升輸電線路的安全可靠性。 10第9頁/共38頁線路視頻在線監(jiān)測常見的異常情況1）外物接近導線安全預警距離智能視頻檢測與報警2）線路飄掛物智能視頻檢測與報警3）導線弧垂點上下變化智能視頻檢測與報警；4）導線弧垂點舞動智能視頻檢測與報警；5）導線間距變化智能視頻檢測與報警1234511第10頁/共38頁線路視頻在線監(jiān)測常見的異常情況（續(xù)）6）導線覆冰智能視頻檢測與報警7）輸電線路保護區(qū)內(nèi)大型機械闖入并停留智能視頻檢測與報警：8）人員、車輛入侵輸電線路特定區(qū)域智能視頻檢測與報警； 9) 輸電線路保護區(qū)內(nèi)樹木生長超高的智能視頻

7、檢測與報警：678912第11頁/共38頁131視頻讀視頻讀入及預處入及預處理理2圖像灰圖像灰度化度化3圖像邊圖像邊緣檢測緣檢測4直線監(jiān)直線監(jiān)測測5距離換距離換算算6異物檢異物檢測測技術方案第12頁/共38頁14分析決策評估用戶特征及設備狀態(tài)綜合用戶特征及設備狀態(tài)綜合: : 負荷特性挖掘：負荷特性挖掘：利用人工智能和數(shù)據(jù)挖掘分析技術分析個體及群體的典型負荷特性 重過載監(jiān)測與分析重過載監(jiān)測與分析：感知電力設備的負載狀況，有針對性地分析解決在運行中出現(xiàn)的重過載現(xiàn)象 智能用電適應性評價：智能用電適應性評價：綜合行為、經(jīng)濟、位置及其他因素，評估用戶對不同智能用電策略的適應程度智能用電策略優(yōu)化與仿真智能

8、用電策略優(yōu)化與仿真: : 策略定義：策略定義：針對用戶特點尋找適應的策略，針對設備發(fā)現(xiàn)并解決問題 方案優(yōu)化：方案優(yōu)化：針對給定的目標和用戶適應的策略，綜合考慮成本、供電可靠性和用戶滿意度等多重因素，形成最優(yōu)方案 場景仿真：場景仿真：模擬不同場景，分析不同情況下的智能用電分析效果執(zhí)行效果評估執(zhí)行效果評估: : 用戶表現(xiàn)考核：用戶表現(xiàn)考核：跟蹤用戶對智能用電指令的執(zhí)行情況，根據(jù)相應的激勵和懲罰規(guī)則分析其獎懲結果 設備運行工況評估設備運行工況評估：根據(jù)重過載監(jiān)測與分析，給出解決方案后查看設備運行工況 策略庫反饋調(diào)整：策略庫反饋調(diào)整：根據(jù)用戶實際的執(zhí)行情況，調(diào)整適應于用戶的策略庫定義規(guī)則1 12 23

9、 3第13頁/共38頁用電信息采集系統(tǒng)用戶的用電信息整年的日負荷特性曲線用大數(shù)據(jù)技術進行聚類分析一個聚類代表一種用電模式用戶用電行為分析基于數(shù)據(jù)挖掘和人工智能技術的用戶用電行為分析主要有兩方面的內(nèi)容：時間對單個用戶的用電模式進行識別。用戶的用電模式往往不止一種，存在多樣性。通過對用戶的用電規(guī)律和用電特性進行深入分析，識別出用戶的所有用電模式。對不同用戶的用電模式進行聚類分析。得到用戶用電模式的群體性，有助于針對同一群體用戶開展進一步研究，識別出對應的用電模式。各類應用第14頁/共38頁NONO用戶用戶IDID用戶類型用戶類型用電模式用電模式用電指導用電指導錯峰量錯峰量1富康線3號亮化工程，限減

10、少部分亮化3.2MW2南環(huán)線7號娛樂場所營業(yè)推后半小時1.2MW3尹通線12號照明工程，限減少部分照明2.8MW428MW工業(yè)用戶商業(yè)用戶NONO用戶用戶IDID用戶類型用戶類型用電模式用電模式用電指導用電指導錯峰量錯峰量1北交線5號高耗能，限生產(chǎn)提前1小時2.6MW2富康線28號高排放，限生產(chǎn)推后1小時2.4MW3水泉線16號高排放，限關閉2臺機組1.7MW462MW16第15頁/共38頁調(diào)度室營銷部工用1工用2商用1工用3商用3工用5商用4錯峰指令反饋信息錯峰指令錯峰指令05001000150020001 2 3 4 5 6 7 8 9 10111213141516171819202122

11、2324用電負荷預測發(fā)電負荷預測錯峰后實際用電量反饋信息反饋信息營銷部門把安排好的各用戶的錯峰量和錯峰時間發(fā)送給用戶，用戶接到錯峰指令后確認分配的錯峰指標，開始實施錯峰用電錯峰方案實施之后，用戶的用電方式發(fā)生改變，系統(tǒng)的實際負荷曲線也隨之發(fā)生改變。從圖中可以看出，錯峰之后，電力缺口移除，且系統(tǒng)實際的用電負荷曲線與預測的負荷曲線圖相比得到了優(yōu)化17第16頁/共38頁18輸 入用戶數(shù)據(jù):個體特性群體特性系統(tǒng)數(shù)據(jù):負荷缺口線路負載網(wǎng)絡約束其他基礎數(shù)據(jù):政策規(guī)定其他用戶設置參數(shù)輸 出優(yōu) 化約束條件Min經(jīng)濟性影響可靠性影響用戶滿意度影響CostTICostTIICostTIII+用戶調(diào)整能力約束系統(tǒng)運

12、行約束政策和規(guī)則約束智能用電備選方案方案效果與影響第17頁/共38頁狀態(tài)檢修是指根據(jù)先進的狀態(tài)監(jiān)測和診斷技術提供的設備狀態(tài)信息，判斷設備的異常，預知設備的故障，在故障發(fā)生前進行檢修的方式，即根據(jù)設備的健康狀態(tài)來安排檢修計劃，實施設備檢修。 第18頁/共38頁故障關聯(lián)關系分析故障概率分析結果故障原因分析結構化數(shù)據(jù)非結構化數(shù)據(jù)圖片視頻流運行數(shù)據(jù)氣象信息缺陷報告病史信息試驗數(shù)據(jù)投運信息20第19頁/共38頁序號序號部件部件設備故障事件設備故障事件1套管套管炸裂2分接開關觸頭燒損、桶體爆炸3儲油柜變壓器進水、油面異常升高、呼吸系統(tǒng)有異常4繞組絕緣擊穿5鐵芯鐵芯過熱6絕緣介質(zhì)絕緣擊穿7冷卻系統(tǒng)冷卻系統(tǒng)失

13、效、冷卻器故障8引線引線斷股、引線相間短路、引線對地短路9附件絕緣油裂化、變壓器跑油一級分類一級分類二級分類二級分類三級分類三級分類內(nèi)部原因運行原因操作錯誤應急處理不當運行標準不當設備過載檢修原因檢修操作不當監(jiān)督不當圖紙錯誤判斷失誤試驗不合標準檢修標準不當一級分類一級分類二級分類二級分類三級分類三級分類外部原因人為原因外力破壞極端天氣原因雷電冰雪暴雨地質(zhì)災害原因地震土質(zhì)松動洪水泥石流自然環(huán)境原因污穢原因生物原因鳥害問題小動物21第20頁/共38頁外絕緣絕緣電阻油中氣體外部氣溫負載故障概率電容量油位雷擊p使用Apriori算法計算關聯(lián)系數(shù)，量化評估故障因素和故障率之間的關聯(lián)性。p Apriori

14、 算法使用逐層搜索的迭代方法， 直到不能再找到頻繁項集為止。22第21頁/共38頁變壓器健康狀態(tài)評估附件引線繞繞組組絕緣介質(zhì)分分接接開開關關鐵芯套管冷卻系統(tǒng)儲油柜故障概率預測23第22頁/共38頁第23頁/共38頁以毫秒級捕獲傳感器數(shù)據(jù)（如：主軸傳感器、齒輪箱傳感器和定子傳感器等），監(jiān)控單臺風力發(fā)電機運行狀態(tài)以秒級捕獲傳感器數(shù)據(jù)，監(jiān)控風機位置、彼此協(xié)作情況，保證發(fā)電場以最優(yōu)狀態(tài)工作以分鐘級捕獲傳感器數(shù)據(jù)，監(jiān)控輸電狀態(tài)、效率第24頁/共38頁第25頁/共38頁第26頁/共38頁第27頁/共38頁第28頁/共38頁 性能驗證采用xx省網(wǎng)公司用采業(yè)務真實數(shù)據(jù)，主要涉及29張數(shù)據(jù)表，共189.91億條

15、記錄，選取了三個計算和四個查詢?nèi)蝿請鼍?，對比大?shù)據(jù)平臺和Oracle關系數(shù)據(jù)庫處理性能情況。 三個計算任務涉及表和記錄數(shù)： 1)公變數(shù)據(jù)完整率之今日電量計算（2.47億） 2）低壓數(shù)據(jù)完整率計算（116.1億） 3)低壓用戶電量計算（143.7億）上報公變數(shù)據(jù)主表333390公變用戶計量點228991停電統(tǒng)計表24151795上報公變電量數(shù)據(jù)153193115公變終端測量點250975終端資產(chǎn)2600453統(tǒng)計公變數(shù)據(jù)完整率明細66257003公變?nèi)蝿毡?12821系統(tǒng)單位代碼1320數(shù)據(jù)完整率明細臨時表9071統(tǒng)計終端用戶表838885低壓任務表1903834低壓測量點表17954341統(tǒng)計

16、低壓數(shù)據(jù)完整率4134600916低壓表記表18476053低壓用戶表16224247系統(tǒng)單位代碼1320上報低壓數(shù)據(jù)主表22590221上報低壓電量數(shù)據(jù)表7374570544停電統(tǒng)計表24151795終端資產(chǎn)2600453上報低壓電量數(shù)據(jù)表7374570544上報低壓數(shù)據(jù)主表22590221低壓測量點表17954341低壓用戶表16224247低壓表記表18476053終端資產(chǎn)2600453統(tǒng)計低壓日電量6906656585低壓測量點表17954341低壓歷史數(shù)據(jù)異常615803低壓數(shù)據(jù)異常表854964性能驗證30第29頁/共38頁 1)采集覆蓋情況明細 2）采集數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查 3)批量抄表

17、數(shù)據(jù)查詢 4)臺區(qū)線損分析明細四個查詢?nèi)蝿丈婕氨砗陀涗洈?shù)：1.57億 條臺區(qū)線損統(tǒng)計62931052P碼2645單位級別關系1351G_TG634564單位級別關系1351用戶280480低壓數(shù)據(jù)46741659終端資產(chǎn)2550507上報任務數(shù)據(jù)主表910439上報數(shù)據(jù)完整率明細69259714P碼2645用戶數(shù)280357用戶明細表225288終端資產(chǎn)2547680上報任務數(shù)據(jù)主表910106用戶明細表 224140單位級別關系1351終端資產(chǎn)2315773P碼2630用戶數(shù)269803單位代碼1320性能驗證31第30頁/共38頁低壓用戶電量計算：191 min 12 minOracle 平臺大數(shù)據(jù)平臺 143.7億12min191min低壓用戶電量計算第31頁/共38頁678719012.518120 min50 min100 min150 min200 min250 min數(shù)據(jù)完整率之公變今低壓數(shù)據(jù)完整率計算低壓用戶電量計算計算所消耗的時間計算性能對比Oracle計算任務驗證對比大數(shù)據(jù)33第32頁/共38頁1.1091.4853.5475.5470.3440.3280.2030