基于大数据分析评测电网调度能力的方法研究及应用

来源:用户上传      作者: 马红双 王全强

　　【摘 要】本文主要是介绍基于一种计算机的评测电网调度能力的方法：根据变压器端的终端设备，获取两卷变或三卷边高低压侧的监控数据；通过对变压器高低压侧的检测数据，得到变压器实际功率与额定功率的比值。本发明能保持各个变压器正常运行，提高电网运行的可靠性，提升电网调度水平。
　　【关键词】大数据分析；电网调度能力；方法；应用
　　0.引言
　　为了评测区域内电网调度能力，根据调度能力评测结果，调整输变电调度方案，提高变压器等主要设备的可靠运行，合理利用电网中各项资源和设备。本发明的目的是提供一种基于计算机实现的评测电网调度能力的方法，该方法通过对电压、有功功率、无功功率的分析，保持各个变压器都处于最佳工作状态，提高设备使用寿命，降低设备故障率，降低设备运行的电能损耗，提高电网运行的可靠性，提升电网调度水平。
　　1.大数据分析评测电网的现状
　　随着我国城市化的发展逐渐加快，我国对电力的需求也在逐渐的增多，未来十几甚至几十年，电力需求的增长主要集中在城市地区。这也就对我国的电网带来很大的挑战，城市电网是城市的重要基础设施，也是电力网的重要组成部分。建设好城市电网对满足城市经济发展、人民生活水平提高具有重大意义。但是，由于我国长期以来收着“重主网、轻配网”的思想，导致我国很长一段时间内，对电网的投资非常的少，城市的电网发展普遍落后于高压电网[1]。导致我国在很长一段时间内，处于用电不平衡的情况，很多的地方在年前或者重大节日之前就会出现的停电的现象。
　　2.大数据分析评测电网调度能力的具体方法
　　2.1获取两卷变或三卷变高低压侧的监控数据
　　该方法主要是用根据变压器端的终端设备，来获取的，首先通过各地市部署的调度EMS系统，将变电站中各变压器的运行情况准确的监控，通过变压器内的监控元件，对变压器的的运行情况、采集电压、有功负荷、无功负荷等检测数据，按指定频率采集。然后将采集的数据通过生产区的专用网络进行传输，通过生产区的安全交换机制放置到电力系统信息内网，开始清洗、筛选，去除设备检测的异常数据，保留有效数据用于负载率分析该评测电网调度能力工具通过在信息内网中载入电网运行的监控数据[2]。
　　2.2得到变压器实际功率与额定功率的比值
　　通过对变压器内高低压侧的检测数据，计算变压器实际功率与额定功率的比值，负责率分析，接下来对采集的调度EMS系统的电网运行数据进行计算，负载率有两种计算方法，一是根据选定的地区、时间段，使用公式二“有功负荷与无功负荷平方根/容量”计算每个时点该地区各个变压器的负载率；二是根据选定的地区、时间段，使用公式“有功负荷/（容量*0.95）”计算每个时点该地区各个变压器的负载率[3]。
　　2.3计算各个变压器的平均负载率以及平均负载率的平均值
　　首先要通过选定的地区、时间段，得到该地区在本时间段内各个变压器的平均负载率以及平均负载率的平均值。然后再计算各个变压器平均负载率的均方差，由变压器的均方差，判断选定区域在该时间段的调度运行能力。主变不均衡度分析，根据选定地区和时间段，统计负载率分析结果，得出平均负载率[4]。根据平均负载率计算各个变压器平均负载率的均方差，作为变压器的不均衡度，将结果逐级放大，能够得出变压器、变电站、县公司、市公司乃至网省公司在该时间段的调度健康情况，从而有效的调整调度策略和计划，改善电网运行情况。
　　3.大数据分析评测电网调度能力的应用
　　3.1调度EMS数据采集
　　要对EMS数据采集，首先要制定EMS系统监控数据的格式，然后加载指定格式的调度数据，其中指定数据额格式要求主要为：（1）按“变电站+地区+变电站电压等级+主变名称+时间”的顺序排序，每小时记录一次，主要记录每个整点、时点的有功、无功负荷该数据容量的单位是MVA，负荷的单位是MW。（2）时间，变电站，地区，变电站电压等级，主变名称，绕组电压，容量，有功负荷值，无功负荷值。（3）变电站的数据采集按照一定的顺序进行，不可以同时多个变电站的数据进行采集。
　　在这个过程中还要对数据进行“清洗”。清洗的流程为：（1）使用8个逗号作为数据的分隔符，分别隔开不同字段的数据。如果有多余逗号或缺逗号或两个逗号中间为空的行，则该行数据无效。（2）在计算的过程中除了容量、有功负荷值及无功负荷值外，其他各字段如数据超长，则页面抛出提示错误，结束导入。（3）厂站电压等级为110kV的变压器容量小于等于100MVA（系统用户可以在管理端修改此值大小），否则该行数据无效。
　　3.2负载率计算
　　负载率计算有两种情况，分别是近似计算和精确计算，其中近似计算效率高，能够很快得到近似结果。但是在常规检查时可使用本公式计算；精确计算算法相对复杂、比较耗时，但是计算准确，通常用于分析调度情况时使用。
　　简便公式为：
　　计算要求：
　　1、选定地区、场站或主变和时间段；
　　2、根据选定的地区、时间段，使用公式计算每个时点该地区各个变压器的负载率；
　　3、使用意义在于根据负载率大小得出各变压器负载率的最高或最低时点，从而判断当前电网的负荷情况。
　　精确公式：
　　计算方法：
　　1、选定地区、场站或主变和时间段；
　　2、根据选定的地区、时间段，使用公式二计算每个时点该地区各个变压器的负载率；
　　3、使用意义在于根据负载率大小得出各变压器负载率的最高或最低时点，从而判断当前电网的负荷情况。
　　4.结语
　　该发明可及时调整调度方案，从而均衡电网的运行负荷，保持各个变压器都处于最佳工作状态，提高设备使用寿命，降低设备故障率，降低设备运行的电能损耗，提高电网运行的可靠性，提升电网调度水平，对提高大数据分析电网调度能力具有显著的作用。
　　参考文献
　　[1]李庚银，罗艳，周明，等.基于数学形态学和网格分形的电能质量扰动检测及定位[J].中国电机工程学报，2012，26（03）：25-30.
　　[2]贺仁睦，王卫国，蒋德斌，等.广东电网动态负荷实测建模及模型有效性研究[J].中国电机工程学报，2015，22（03）：78-82.
　　[3]李彦斌，韩颖，张嵘，等.气象因素对电力安全事故影响的模型[J].电网技术，2013，37（06）：1683-1687.
　　[4]李国杰，程学旗.大数据研究：未来科技及经济社会发展的重大战略领域：大数据的研究现状与科学思考[J].中国科学院院刊，2012，27（06）：647-657.
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