老王說表之--智能電表數(shù)據(jù)分析的意義
以智能電表為基礎(chǔ)構(gòu)建的智能計(jì)量系統(tǒng),能夠支持智能電網(wǎng)對負(fù)荷管理、分布式電源接入、電源效率、電網(wǎng)調(diào)度、電力市場交易和減少排放等方面的要求。
智能電表是以微處理器為核心的,可存儲測量信息并能對測量結(jié)果進(jìn)行實(shí)時(shí) 4 / 6 分析、綜合和做出各種判斷能力的儀表。
它一般具有自動(dòng)測量功能、強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力、進(jìn)行自動(dòng)調(diào)零和單位換算功能,能進(jìn)行簡單的故障提示,具有人機(jī)交互功能,配備有操作面板和顯示器,具有一定的人工智能。
1.客戶行為分析
負(fù)荷曲線是客戶消費(fèi)行為的直觀顯示,智能電表數(shù)據(jù)能詳細(xì)的記錄客戶消費(fèi)細(xì)節(jié),如間隔為15min的電量、功率、電壓等參數(shù)。由于具有相似消費(fèi)習(xí)慣的客戶具有相似的負(fù)荷分布形狀,因此可以根據(jù)其負(fù)荷分布的相似度來對客戶加以分類,從而更加方便企業(yè)對客戶的分類和精細(xì)化管理,并針對某類用戶制定更加有針對性的運(yùn)營策略。
把用戶實(shí)際的負(fù)荷曲線疊加到電網(wǎng)峰谷時(shí)段上,可以展現(xiàn)出用戶更多的用電細(xì)節(jié),計(jì)算其峰值時(shí)段的電能費(fèi)用,估算用戶錯(cuò)峰的潛力。因此利用智能電表數(shù)據(jù)對客戶行為進(jìn)行分析,能更有效地促進(jìn)需求側(cè)管理,合理抑制負(fù)荷峰值,提高電網(wǎng)資產(chǎn)的利用率。
2.資產(chǎn)管理
利用智能電表數(shù)據(jù)來輔助配電網(wǎng)資產(chǎn)管理是智能電表數(shù)據(jù)應(yīng)用的一個(gè)重要方向。通過對電表數(shù)據(jù)的分析,可以監(jiān)測設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài),提前識別設(shè)備故障,從而合理優(yōu)化資產(chǎn)的維護(hù)和更換計(jì)劃。利用智能電表量測數(shù)據(jù),對故障配電變壓器的二次側(cè)電壓數(shù)據(jù)進(jìn)行回溯分析,結(jié)果發(fā)現(xiàn)故障變壓器的二次側(cè)電壓在故障發(fā)生前2~3個(gè)月的時(shí)間內(nèi)存在明顯的偏高現(xiàn)象。通過對變壓器故障機(jī)理深入分析得出,這類故障是由于高壓側(cè)繞組損壞,變壓器變比發(fā)生變化而導(dǎo)致。利用這一規(guī)律,F(xiàn)PL實(shí)施了全系統(tǒng)變壓器的故障預(yù)警監(jiān)測,主動(dòng)更換將要故障的變壓器,實(shí)現(xiàn)防患于未然。通過對智能電表數(shù)據(jù)的應(yīng)用,F(xiàn)PL在系統(tǒng)運(yùn)營方面得到了顯著的收益,包括變被動(dòng)故障為主動(dòng)的計(jì)劃停運(yùn)維護(hù),變壓器更新開支平均節(jié)省25%,縮短了用戶停電時(shí)間(比故障停運(yùn)情形減少93 min)。
智能電表數(shù)據(jù)能很好地幫助電力公司提高其資產(chǎn)的管理和運(yùn)維水平,減少非必要的事故停電,提高用戶滿意度。
3.故障定位與響應(yīng)
通常電力公司一般依據(jù)客戶電話來確定電網(wǎng)故障的位置,在派遣工作人員去現(xiàn)場處理之前,需要幾個(gè)或是更多的故障電話來大致確認(rèn)故障范圍和影響區(qū)域,然而這樣就會(huì)大大增加故障的處理時(shí)間。派遣現(xiàn)場工作人員處理故障前,利用電表數(shù)據(jù)和線路故障指示器聯(lián)合判斷故障地點(diǎn),將極大地減少故障影響時(shí)間。
許多智能電表都是內(nèi)置電容供電的智能傳感器,在線路停電后仍然能夠上報(bào)“失電”故障信息至故障管理系統(tǒng)。從各智能電表接收到的故障信息能夠清楚地判斷故障范圍,如果把智能電表和地理信息系統(tǒng)結(jié)合在一起,通過故障點(diǎn)的分布和拓?fù)潢P(guān)系可進(jìn)一步顯示各故障點(diǎn)的相關(guān)性。另外派遣現(xiàn)場作業(yè)人員處理故障前,調(diào)度中心的操作人員能夠下發(fā)指令到相關(guān)的電表判斷是否斷電,這能夠極大地減少故障誤報(bào)。智能電表在恢復(fù)供電后也會(huì)上報(bào)“上電”信息。智能電表和操作人員之間的這種互動(dòng)過程能幫助確認(rèn)故障修復(fù)并檢測是否有多重電網(wǎng)故障同時(shí)存在。
4.網(wǎng)損分析
目前配電網(wǎng)網(wǎng)損計(jì)算中存在的最突出問題就是供售電數(shù)據(jù)不同期,產(chǎn)生此問題的根本原因是不同電壓等級的售電量抄表日期不一致,且與供電量的結(jié)算日期不同。而智能電表的大量應(yīng)用,使電力公司可獲得變壓器、饋線和大量用戶的同期(準(zhǔn)同期)數(shù)據(jù),依據(jù)這些數(shù)據(jù)可得到同期線損,較過去通過手工抄表數(shù)據(jù)所計(jì)算的結(jié)果要精確很多。
除了網(wǎng)損的同期問題外,網(wǎng)損計(jì)算的周期也是值得關(guān)注的問題。傳統(tǒng)網(wǎng)損分析一般每月進(jìn)行一次,屬于事后折算定性分析,存在明顯的滯后性和盲目性,往往不能正確評價(jià)損耗率是否合理,也不能及時(shí)做出補(bǔ)救措施。電力是一種特殊的商品,每時(shí)每刻都隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、居民生活、天氣等發(fā)生變化,線損率也隨之變化。怎樣來實(shí)時(shí)地跟蹤這些變化,或者將發(fā)生變化的監(jiān)測時(shí)間壓縮到最小是亟待解決的問題。智能電表采集間隔一般為15min,可以把原來一個(gè)月進(jìn)行一次的網(wǎng)損分析縮短至15分鐘級,甚至可以對重點(diǎn)關(guān)注的某個(gè)或一組用戶,設(shè)置到5min或更小的間隔,這樣可以為網(wǎng)損分析提供實(shí)時(shí)(或準(zhǔn)實(shí)時(shí))的測量數(shù)據(jù),對電網(wǎng)運(yùn)行過程中的用電異常、竊電行為提供及時(shí)主動(dòng)預(yù)警。
5.配電網(wǎng)狀態(tài)估計(jì)
傳統(tǒng)意義上,電力公司通過位于變電站內(nèi)或配電線路沿線的SCADA設(shè)備來監(jiān)測配電系統(tǒng),例如線路重合閘設(shè)備、電壓調(diào)節(jié)器和電容控制器等。SCADA測量能夠提供電流、電壓等信息,再結(jié)合配電管理系統(tǒng)DMS中的先進(jìn)軟件應(yīng)用,可以有效地提升對配電線路分析、檢測的清晰度和性能,對配電線路所有測量點(diǎn)實(shí)時(shí)電氣信息做出狀態(tài)估計(jì),但是SCADA無法顯示配電線路以外的電氣信息。
智能電表數(shù)據(jù)可以補(bǔ)償SCADA實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的不足,其提供的小時(shí)凍結(jié)數(shù)據(jù)甚至是分鐘凍結(jié)數(shù)據(jù)顯著提升了狀態(tài)估計(jì)精度。把智能電表系統(tǒng)收集的歷史數(shù)據(jù)與天氣信息和GIS模型結(jié)合起來,構(gòu)建精度更高的用戶模型。用戶數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)近實(shí)時(shí)收集,隨時(shí)掌握用戶點(diǎn)的精確功率流,為配電網(wǎng)狀態(tài)做出更精確的估計(jì)。
6.電壓和無功優(yōu)化
集成的電壓/無功優(yōu)化與傳統(tǒng)未經(jīng)協(xié)調(diào)的局部控制方法不同,優(yōu)化使用全網(wǎng)實(shí)時(shí)信息和在線模型對配電網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行全面評估,提供全網(wǎng)優(yōu)化和協(xié)調(diào)控制策略,使各項(xiàng)調(diào)節(jié)控制措施產(chǎn)生的結(jié)果能與最佳控制目標(biāo)一致。 當(dāng)前應(yīng)用的優(yōu)化系統(tǒng)采用準(zhǔn)實(shí)時(shí)的配電網(wǎng)潮流模型,潮流模型建立在實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淠P汀⒐?jié)點(diǎn)負(fù)荷模型和二次回路等效模型之上。負(fù)荷模型的調(diào)整依靠變電站自動(dòng)化和饋線自動(dòng)化SCADA系統(tǒng)的測量來實(shí)現(xiàn),并采用下游配電線路的狀態(tài)估計(jì)電壓作為配電網(wǎng)潮流模型的參考電壓。因此客戶端電壓的精度取決于參考電壓的精度與配電線路、配電變壓器和二次回路等效模型的壓降。