CN107093061A - 基于大数据的配电台区负荷分布登记表自动动态生成方法 - Google Patents

Abstract

一种基于大数据的配电台区负荷分布登记表自动动态生成方法，所述方法基于配电台区载波通信电力线与通信线合一的特点，利用现有用电信息采集系统中集中器的路由功能，将配电台区各智能电表的网络拓扑与集中器中的路由拓扑映射起来，根据集中器每次对配电台区中各智能电表进行数据采集时的路由拓扑自动生成一张配电台区智能电表的网络拓扑，该张网络拓扑登记了每个智能电表所接带的相别，再根据电表的台账信息可生成配电台区负荷分布登记表。同时方法可在省级电网运行监测中心集中布置，统一运维，实现全省配电台区负荷分布登记表自动动态生成，具备较好的经济效益。

Description

基于大数据的配电台区负荷分布登记表自动动态生成方法

技术领域

本发明涉及一种基于大数据的配电台区负荷分布登记表自动动态生成方法，属电力信息自动化技术领域。

背景技术

我国配电台区尤其是农村配电台区，由于电力用户众多且分布较为分散，用户负荷的时空分布特性不一致，导致普遍存在配电台区三相负荷不平衡现象。三相负荷不平衡会给电力系统带来一系列问题，一是配电变压器和线路损耗增加，二是配电台区重载相末端电压大大降低，三是配电变压器处理降低，电能转换效率下降，四是三相负荷不平衡运行引起的配电变压器零序电流增大，引起的涡流损耗会是配电变压器的运行温度升高从而减少其运行寿命。降低配电台区三相负荷不平衡的措施主要有三种，一是加强负荷管理，通过人工离线办法调整负荷相序，二是在配电台区选取合适的位置加装换相装置，实现用电负荷相序的自动调节，三是在配电变压器低压侧通过相间无功补偿方式调整三相负荷不平衡问题，四是对用电负荷进行不对称调补，通过一个理想补偿网络与负载相并联，把不平衡、线性及中性点不接地的三相负载变成单位功率因数平衡的三相有功负荷，在进行无功补偿的同时补偿三相负荷不平衡。以上四种方法各有优缺点。第一种方案不用增加任何附加设备，能够降低配电台区的三相负荷不平衡程度，但由于人工操作的局限性与负荷的随机性及不确定性，无法实现负荷的实时分配且停电时间相对较长；第二种方案需加装设备，停电时间较小且可实现自动调节，但投资较大特别需实现在线调节，且由于换相开关寿命问题，一般会对开关动作次数进行闭锁，也无法实现负荷的实时分配；第三种方案也需要增加设备，投资较大，但只能改善配电变压器出口处的三相负荷不平衡情况，对于低压线路的三相负荷不平衡问题无能为力；第四种方案可同时解决三相负荷不平衡及低电压问题，但需要增加并联补偿装置，费用高、控制难、可靠性低。

综上所述，目前尚无完美解决配电台区三相负荷不平衡问题的措施，考虑到投资及设备运维问题，实际运行中，解决配电台区三相负荷不平衡问题主要还是采取加强负荷管理，通过人工离线办法调整负荷相序。

配电台区负荷分布登记表记录了配电台区范围内所有用户用电相别，是加强配电台区负荷管理的基础，配电台区负荷分布登记表记录准确才能保证台区负荷分布情况分析的结果准确，从而合理制定负荷调整方案。实际工作中，由于用户的陆续接入及台区负荷的不断调整，配电台区负荷分布登记表需不断进行更正，同时用户接带与三相负荷调整分属于营销部门和运检部门，部门间信息传输不畅，导致维护配电台区负荷分布登记表需要耗费运维人员大量精力，甚至还无法确保配电台区负荷分布登记表的准确性，亟需找到一种有效的配电台区负荷分布登记表自动生成办法，且可以根据台区三相负荷调整自动更正。

发明内容

本发明的目的是，为了解决配电台区负荷分布登记表的实时性与准确性问题，本发明提出一种基于大数据的配电台区负荷分布登记表自动动态生成方法。

实现本发明的技术方案是，基于大数据的配电台区负荷分布登记表自动动态生成方法，所述方法基于配电台区载波通信电力线与通信线合一的特点，利用现有用电信息采集系统中集中器的路由功能，将配电台区各智能电表的网络拓扑与集中器中的路由拓扑映射起来，根据集中器每次对配电台区中各智能电表进行数据采集时的路由拓扑自动生成一张配电台区智能电表的网络拓扑，该张网络拓扑登记了每个智能电表所接带的相别，再根据电表的台账信息可生成配电台区负荷分布登记表。

本发明一种配电台区负荷分布登记表自动动态生成方法的实现步骤为：

（1）开发配电台区负荷分布登记表自动生成模块并嵌入生产实时管控系统；

（2）在PMS系统中录入配电台区智能电表设备信息；

（3）设置配电台区智能电表通信地址并录入用电信息采集系统网管模块中；

（4）在配电台区负荷分布登记表自动生成模块建立智能电表设备信息与通信地址映射关系；

（5）配电台区集中器按照正常功能每30分钟采集一次智能电表数据；

（6）用电信息采集系统网管模块读取配电台区采集数据所使用的路由拓扑；

（7）配电台区负荷分布登记表自动生成模块根据采集到的路由拓扑及智能电表设备信息与通信地址映射关系生成配电台区智能电表的网络拓扑；

（8）配电台区负荷分布登记表自动生成模块根据配电台区网络拓扑生成配电台区负荷分布登记表。

下面结合一个简单案例来说明本方法的实现。如图5所示，配电台区A相、B相和C相各接带了1台智能电表，分别为电表1，电表2和电表3,3块智能电表的通信地址分别为addr1，addr2和addr3，该台区路由拓扑与网络拓扑的映射为A相映射通信端口1，B相映射通信端口2，C相映射通信端口3，电表1映射addr1，电表2映射addr2，电表3映射addr3。集中器采集智能电表数据形成的路由拓扑分别为：

通信端口1-addr1；

通信端口2-addr2；

通信端口3-addr3；

由此形成的网络拓扑为

A相-电表1；

B相-电表2；

C相-电表3.

此时的配电台区负荷登记表为

A相	B相	C相
			电表1	电表2	电表3

当配电台区三相负荷分布如图6所示发生变化后，配电台区A相接带了2台智能电表，B相未接带电表，C相接带了1台智能电表，此时集中器采集智能电表的路由拓扑为：

通信端口1-addr1，addr2；

通信端口3-addr3。

根据此前设定好的映射关系形成的网络拓扑为

A相-电表1，电表2；

C相-电表3。

根据此时的网络拓扑可形成新的配电台区负荷登记表。

A相	B相	C相
			电表1，电表2		电表3

本发明的有益效果是，本发明方法建立在已有的电网运行监测系统基础上，无需增加硬件设备，就可根据配电台区网络拓扑生成配电台区负荷分布登记表。本方法适用在省级电网运行监测中心集中布置，统一运维，实现全省配电台区负荷分布登记表自动生成，不增加全省地市县公司运维工作量。

附图说明

图1为配电台区负荷分布登记表自动生成流程图；

图2为生产实时管控系统与其余系统连接方式示意图；

图3为生产实时管控系统技术架构示意图；

图4为生产实时管控系统逻辑结构图；

图5为某配电台区三相负荷分布示意图；

图6为某配电台区三相负荷变化分布示意图。

具体实施方式

本发明在江西省电网具体实施：

本发明实施包括配电台区智能电表设备信息录入，配电台区智能电表通信地址设置并录入，建立智能电表设备信息与通信地址映射关系，当用电信息采集系统每隔30分钟定时采集各用户智能电表运行数据后保存当次采集路由拓扑信息，根据路由拓扑信息结合智能电表设备信息与通信地址映射关系生成配电台区智能电表的网络拓扑，根据配电台区网络拓扑生成配电台区负荷分布登记表；图1所示为配电台区负荷分布登记表自动生成流程图。

本实施例的数据采集利用用电信息采集系统和PMS系统，汇聚存储于江西省电力公司生产实时管控系统。

江西电网公司已建成用电信息采集系统，覆盖全省16万台公用配电变压器，覆盖率达97.6%，通过安装于配电变压器上的数据采集终端实时采集配电变压器运行电压、电流、功率及电量数据，并通过GPRS信息传送至省公司用电信息采集系统主站。

由于配电网运行数据分别来自于用电信息采集系统（配电变压器及用户智能电表）、EMS系统、PMS系统等，为获得各系统数据实现高级应用，江西电网公司通过信息交互技术建成了生产实时管控系统，通过与EMS系统、PMS系统及用电信息采集系统分别开发数据接口，收集EMS系统的变电站设备运行信息及配电变压器运行信息，实现了EMS系统与用电信息采集系统的数据共享，目前生产实时管控系统已接入了用采配变采集设备162280台，地市及县公司厂站接入1450座、配电线路9000条，及相应的低压侧用户智能电表数据。建成变电站-出线-支线-配变-典型低压侧的立体式网络拓扑关系。生产实时管控系统与其余系统连接方式如图2 所示。

生产实时管控系统自建了数据存储中心，能够将收集到的来自EMS系统、PMS系统及用电信息采集系统信息存储于数据中心中，并在数据中心的基础上开发了应用服务层和展示层，应用服务层在数据中心的基础上进行分析处理，实现各种应用功能，展示层作为系统终端，实现了系统终端的web访问功能，用户通过省公司的通信信息网可以实现对系统的远程访问功能。系统具体架构见图3，逻辑层级划分见图4。

如图3所示，生产实时管控系统总体架构包括：

数据源层：本系统的数据源来自于主网PMS、农电PMS、各地的厂站EMS接入系统、用电采集系统、故障指示系统、配网自动化、配变终端监控。

数据整合与数据采集层：本系统在CIM/CIS、WebServices技术和数据规范化研究的基础上，建立了统一数据采集与数据总线平台，实现了各系统应用之间的点对点交叉网络连接到通过数据总线来进行信息交换的转变。为了实现数据在各个系统之间的方便交换，数据总线作为数据的交换中心，实现了电网模型和实时电网数据的临时实时性存储，总线存储电网模型和实时数据的最新断面。数据总线负责从数据源层获取数据，并向数据中心层提供数据。

数据存储层：数据存储层是通过数据接入总线层获取数据，并对数据进行整合，建立应用无关的电网数据中心，包括实时数据、历史数据、图模数据等，其中实时数据库、历史数据库等以标准的、统一的、开放的、透明的模式，给多种应用提供安全、高效、开放、透明的数据服务，真正实现了分布式数据服务管理。数据中心对设备模型对象采用统一编码，历史数据采用规范化、归一化存储方式，为各业务数据实现规范化的数据访问服务提供基础。

数据服务层：通过数据版本管理、数据质量分析、故障跳闸分析、数据模型管理、历史数据管理、实时数据管理、图模管理等功能实现对数据中心数据的整理、校验、计算、分析等统一处理维护管理功能，使数据满足各种情况的业务应用需要。并通过数据服务、辅助决策等服务从海量的数据中挖掘出有意义的信息，实现电网的通用和特定分析，以指导电网生产运行人员的日常工作。

数据应用层：基于配电设备监测数据中心与数据服务，结合特定业务需要与各种分析模型，采用集SVG图形插件、portlet技术、Flash图标技术、Ajax与Flex页面技术等于一体的统一数据展现平台,实现配变实时监测、配电线路监测、配电故障跳闸分析、配电供电能力评估分析、配网改造分析等功能，实现对变电站-出线-支线-配变-低压典型用户的立体式实时管控，实时掌控10kV出线、配变、用户侧的电压、电流、有功、无功；对设备健康水平进行分析，分析电网薄弱环节，辅助配电网改造，实现对配电网进行分析、诊断、评估与评价。

配电台区负荷分布登记表动态自动生成功能可依照以下步骤实现：

1）生产实时管控系统日常正常运行，收集PMS系统及用电信息采集系统监测到的配电变压器、智能电表设备信息、运行信息并将其存储于数据中心；

2）在PMS系统中录入配电台区智能电表设备信息；

3）在配电台区安装用电信息采集终端及智能电表时设置配电台区智能电表通信地址并录入用电信息采集系统网管模块中；

4）在配电台区负荷分布登记表自动生成模块建立智能电表设备信息与通信地址映射关系；

5）配电台区集中器按照正常功能每30分钟采集一次智能电表数据；

6）用电信息采集系统网管模块读取配电台区采集数据所使用的路由拓扑；

7）配电台区负荷分布登记表自动生成模块根据采集到的路由拓扑及智能电表设备信息与通信地址映射关系生成配电台区智能电表的网络拓扑；

8）配电台区负荷分布登记表自动生成模块根据配电台区网络拓扑生成配电台区负荷分布登记表。

本实施例表现以下技术特征：

1）基于现有电网监测系统以软件功能模块形式实现，不需添加任何硬件；

2）各系统数据录入及设置均基于配电运检及营销专业日常工作，无需增加基层人员工作量；

3）功能模块覆盖江西公司用电信息采集系统范围内的所有配电台区；

4）通过配电台区智能电表的通信路由拓扑与设备网络拓扑间的映射关系，在用电信息采集系统现有正常运行状态基础上实现配电台区负荷分布登记表的自动生成；

5）配电台区负荷分布登记表会根据配电台区各用户智能电表实际变动情况动态生成，不需要运检人员人工参与。

Claims (2)

1.一种基于大数据的配电台区负荷分布登记表动态自动生成方法，其特征在于，所述方法利用现有用电信息采集系统中集中器的路由功能，将配电台区各智能电表的网络拓扑与集中器中的路由拓扑映射起来，根据集中器每次对配电台区中各智能电表进行数据采集时的路由拓扑自动生成一张配电台区智能电表的网络拓扑，所述网络拓扑登记了每个智能电表所接带的相别，再根据电表的台账信息可生成配电台区负荷分布登记表。

2.根据权利要求1所述基于大数据的配电台区负荷分布登记表动态自动生成方法，其特征在于，所述方法的实现步骤如下：

（1）开发配电台区负荷分布登记表自动生成模块并嵌入生产实时管控系统；

（2）在PMS系统中录入配电台区智能电表设备信息；

（3）设置配电台区智能电表通信地址并录入用电信息采集系统网管模块中；

（4）在配电台区负荷分布登记表自动生成模块建立智能电表设备信息与通信地址映射关系；

（5）配电台区集中器按照正常功能每30分钟采集一次智能电表数据；

（6）用电信息采集系统网管模块读取配电台区采集数据所使用的路由拓扑；

（7）配电台区负荷分布登记表自动生成模块根据采集到的路由拓扑及智能电表设备信息与通信地址映射关系生成配电台区智能电表的网络拓扑；

（8）配电台区负荷分布登记表自动生成模块根据配电台区网络拓扑生成配电台区负荷分布登记表。