配网数据现状

1、2 供电企业数据现状分析本章通过供电企业信息化系统建设和数据现状评估说明电力企业已进入大数据时代。同时分析数据质量，指出未来提升的方向引言配电网处于电力系统的末端，具有地域分布广、电网规模大、设备种类多、网络连接多样、运行方式多变等鲜明特点。随着城镇化建设和用电需求的增长，配电网一直在不断地改造和扩建，其规模也不断扩大，国网公司系统内大多数县级以上配电网的规模都已达到百条馈线以上，一些中、大型城市的中压馈线已达到或超过千条。随着配电自动化、用电信息采集等应用系统的推广应用，对于有千条馈线的大规模配电网，配电网中会产生指数级增长的海量异构、多态的数据，数据集合的大小可达到当今信息学界所关注的大数

2、据级别。此外，大规模配电网还具有其特有的特征：1）数据采集多，每个采集点采集相对固定类别的数据，且分布在各个电压等级内；2）不同采集点的采样尺度不同，数据断面不同；3）数据不健全，数据采集存在误差和漏传；4）数据分布在不同的应用系统中。含有包括光伏发电、风电、燃气轮机等分布式电源(distributed generator，DG)的配电网即有源配电网，分布式电源的不断渗透给大规模配电网传统的分析与计算带来更大的挑战。分布式电源接入电网后，向电网调度机构提供的信息至少应当包括：1）电源并网状态、有功和无功输出、发电量；2）电源并网点母线电压、频率和注入电力系统的有功功率、无功功率；3）变压器分接

3、头档位、断路器和隔离开关状态。因此，分布式电源接入后，在原已规模很大的配电网数据采集中新增了一组需采集的数据项，同时也会恶化配电网数据采集的非健全性和不确定性。随着智能配电网信息化、自动化、互动化水平的提高以及与物联网的相互渗透与融合，电力企业量测体系内部积累了大量数据，如用户用电数据、调度运行数据、GIS 数据、设备检测和监测数据以及故障抢修数据等。在量测体系之外，电力企业还积累了大量运营数据，如客户服务数据、企业管理数据以及电力市场数据等。除却电力企业内部数据，还有许多潜在的外部数据源，如互联网、移动设备的GPS，以及公共服务部门数据库等所能提供的大数据可供挖掘与利用。配网数据分类配电网中

4、的数据大致可以分为3 类: 主动配电网运行状态及相关监测信息，如网络运行拓扑、分布式电源及设备状态信息; 影响分布式电源出力的配电网相关区域天气信息，如光照、气温、风速等信息; 网内用户的状态及营销信息，如电动汽车的运行信息、用户的用电量信息等。根据数据来源的不同，可以将智能配电网大数据分为电力企业量测数据、电力企业运营数据以及电力企业外部数据3 类，如图1 所示。这3 类数据彼此作用，共同服务于智能配电网的运行与发展，如人口的大规模迁徙影响用户用电量，用户用电情况变化会影响电网建设规模与运行方式，而用户用电数据和电网建设数据等可以为电力企业制订合理的营销策略以及公共服务部门更新区域能源发展规

5、划提供参考。依照数据结构的划分形式，这些数据可以分为结构化数据和非结构化数据。结构化数据存储在数据库里，可以用二维表结构来逻辑表达实现的数据，配电网中的大部分数据都是该种形式，且随着分布式能源、电动汽车以及其配套设施在主动配电网中的大量出现，该类型数据还将呈井喷式增长。相对于结构化数据，无法用二维逻辑表表达的数据即称为非结构化数据。这部分数据主要包括线路、设备的监测图片和视频，设备检修管理等的日志信息等。这部分数据同样增加迅速，有报道19指出在信息化建设的过程中，能够采用关系型数据库处理的结构化数据约占企业数据总量的20%，而其他80% 的非结构化数据则无法完全采用关系型数据库表达。国家电网公

6、司在2011 年建成了企业级非结构化数据管理平台并制定了配套的管理和规范20，足见非结构化数据价值在电网内日益凸显。从数据实时性上来分，主动配电网中的数据又可以分为实时数据、准实时数据以及非实时数据。例如配电网调度、控制、保护等需要的数据大部分为实时数据，以保证配电网的正常运行; 分布式电源等设备的状态监测信息、气象信息等并非实时调用的信息归为准实时信息，供后期对设备状态分析及预测使用;设备运行日志、监测视频、用户营销信息等信息因其应用实时性要求更低，列为非实时数据。配网数据现状和存在问题目前对于智能配电网数据的利用还主要集中在电力企业量测数据方面，对于3 类数据彼此影响的研究还较少，即便是对

7、于电力企业量测数据，其中蕴含的价值也还远未得到系统、深入的开发与应用。今后分布式电源的大量引入以及电动汽车的快速发展，必将会为智能配电网的大数据资源池注入更多的数据流，智能配电网大数据中潜藏的价值也将随着研究与利用的深入不断涌现。配网大数据的特征配电网中的大数据具有典型的“4V”特征，即规模大、类型多、价值密度低和变化快。(1) 数据规模巨大。国家电网信通公司在北京5个小区，部署了353 个智能电表信息采集点，采集1. 2 万个参数，包括频率、电压、电流等，15 min 采集一次，一天就能产生34 GB 的信息。(2) 数据类型繁多。数据从结构上来说，含有大量的结构化数据( 状态运行信息等)

8、和非结构化数据( 视频监控、照片、检修记录文档信息等) ; 从数据应用种类上来说，涵盖电流、电压、电量等电气量信息，用于分布式电源出力预测的天气信息，用于分析电动汽车用户行为的用户行为记录信息等。(3) 价值密度低。以状态监测量为例，对变压器、分布式电源等的连续不间断的监测信息中，只有极少片段能反映设备不正常运行状态的信息为可用信息;电动汽车的用户数据中，一类用户若干年的充放电时间、电量、行驶区域等的大量数据中，仅能挖掘出一两条其使用行为特征。(4)变化速度快。主动配电网的运行状态并非恒定，由于分布式电源的出力不稳定以及负荷波动性较强，导致主动配电网的运行电气量信息、拓扑数据等都在时刻变化。有

9、效存储并利用变化如此快的数据，需要研究相关的策略。配电网信息化系统智能配用电大数据应用具备丰富的数据源，现在大多数地市拥有多个配电管理系统，包括配电自动化系统、调度自动化系统、电网气象信息系统、电能质量监测管理系统、生产管理系统、地理信息系统、用电信息采集系统、配变负荷监测系统、负荷控制系统、营销业务管理系统、ERP 系统、95598客服系统、经济社会类数据等数据源，这些数据源的总体状况如表 1 所示。这些数据源涵盖了调度、运检、营销等多个管理业务，以及绝大部分110 kV 及以下多电压等级的电网监控和采集信息。从数据源类型来讲，智能配用电大数据应用的数据源类型丰富，覆盖配变、配电变电站、配电

10、开关站、电表、电能质量等配用电自动化和信息化数据、用户数据和社会经济等数据。经过配网关键环节调研工作，结合调研内容，选取地理信息系统（GIS）、生产管理信息系统（PMS）、智能公用配变在线监测系统、配电线路在线监测系统、用户用电信息采集系统、电力营销业务应用系统、农网剩余电流保护系统、规划计划系统8个配网相关系统进行数据梳理工作。1 系统数据分类结合配网数据特点，对每个配网相关信息系统中的功能项及所含数据从基础数据、运行数据、管理数据三个维度进行了梳理，为之后的数据评估工作提供了框架基础。1.1 PMS系统数据分类生产管理信息系统（PMS）是国家电网公司生产管理的集约化、规范化和精细化的有力工

11、具。根据系统特点及配网相关数据导出情况，将数据归为基础数据、管理数据、运行数据三类。（一）基础数据：主要包含设备台帐数据、设备分析数据、配网资源核查数据。图3-1 PMS系统基础数据梳理图（二）运行数据：主要包含配网调度数据、配网故障数据、配网巡视数据、配网检修数据等一系列配网运行时产生的数据。图3-2 PMS系统运行数据梳理图（三）管理数据：主要包含配网系统调度报表数据、系统交互数据、设备活动数据等。图3-3 PMS系统管理数据梳理图1.2 GIS系统数据分类“配电GIS系统”为以地理背景图、电网拓扑图、地理接线图、电网专题图及配电网运行记录为核心。根据系统特点及配网相关数据导出情况，GIS

12、系统导出的数据都为设备台帐信息，将其全部归类至基础数据形成图2-1。图3-4 GIS系统基础数据梳理图1.3 电力营销业务应用系统数据分类电力营销业务应用系统为基于“以客户为中心，以市场为导向”的企业核心价值理念，遵循“集中化、一体化、标准化”的营销信息化建设规则原则建立的系统。根据系统特点及配网相关数据导出情况，将数据归为基础数据、管理数据、运行数据三类。（一）基础数据：主要包含财务数据、电费数据、计量数据、95598客服数据等。图3-5 电力营销业务应用系统基础数据梳理图（二）管理数据：主要包含计量管理数据、自定义查询的管理类数据等。图3-6 电力营销业务应用系统管理数据梳理图1.4 用户

13、用电信息采集系统数据分类用户用电信息采集系统是对电力用户的用电信息进行采集、处理和实时监控的系统，实现用电信息的自动采集、计量异常监测、电能质量监测、用电分析和管理、相关信息发布等功能。根据系统特点及配网相关数据导出情况，将数据归为基础数据、管理数据、运行数据三类。（一）基础数据：主要包含用户信息、相关设备的装接数据、档案数据等。图3-7 用户用电信息采集系统基础数据梳理图（二）管理数据：主要包含需求侧管理数据、分析数据、质量管理等。图3-8 用户用电信息采集系统管理数据梳理图（三）运行数据：主要包含配变智能终端、智能电表等采集的一系列数据。图3-9 用户用电信息采集系统运行数据梳理图1.5

14、智能公用配变监测系统数据分类智能公用配变监测系统是低压配电网的运行管理的有力的现代化工具。根据系统特点及配网相关数据导出情况，将数据归为基础数据、管理数据、运行数据三类。（一）基础数据：主要包含档案数据、终端装接数据、台区数据等。图3-10 智能公用配变在线监测系统基础数据梳理图（二）管理数据：主要包含安装进度管理数据、系统应用系统分析数据等。图3-11 智能公用配变在线监测系统基础及管理数据梳理图（三）运行数据：主要包含配变运行期间由智能采集终端采集的一系列数据。图3-12 智能公用配变在线监测系统运行数据梳理图1.6 配电线路在线监测系统数据分类“配电线路在线监测系统”可通过安装在10kV

15、架空线路上的“架空线型远程数据采集终端”实现对线路运行监测。根据系统特点及配网相关数据导出情况，在图2-3中将数据归为基础数据、管理数据、运行数据三类。（一）基础数据：主要包含架空线型远程数据采集终端的台帐类数据、装接类数据。（二）管理数据：主要包含架空线型远程数据采集终端告警分析类数据。（三）运行数据：主要包含架空线型远程数据采集终端运行过程中产生的线路异常数据、装置异常数据、告警数据等。图3-13 配电线路在线监测系统数据梳理图1.7 农网剩余电流保护系统数据分类“农网剩余电流保护系统”可实现所有农网总保和中保的运行监测。根据系统特点及数据导出情况，在图2-2中将数据归为基础数据、管理数据

16、、运行数据三类。（一）基础数据：主要包含剩余电流动作保护器的台帐类数据、装接类数据。（二）管理数据：主要包含剩余电流动作保护器的稽查数据及装接数据。（三）运行数据：主要包含剩余电流动作保护器运行过程中的一些数据。图3-14 农网剩余电流动作保护器监测系统数据梳理图1.8 规划计划系统数据分类规划计划系统目前涉及配网相关可导出数据功能只有网供电量完成情况菜单。2 系统基础数据流转通过对8个配网相关系统的数据梳理工作，发现系统间的数据存在流转关系，流转又分为非源数据流转和源数据流转，数据流转可能存在以下问题：（1）同一类数据可能包含在多个系统中，无法分清数据源头，可能存在流转过程中导致数据不一致的

17、情况问题。（2）由于无法分清数据是否源头性数据，监测时容易以非源头性数据开展监测，非源头性数据在处理过程中可能存在偏差等问题，可能导致监测结果不准确。为了针对性地解决以上问题，对配网的遥测数据、遥信数据、档案数据三类基础数据流转关系进行了梳理，并对其可监测性进行了评估。2.1 遥信数据流转关系梳理配网中的遥信数据流转关系相对比较简单，下在图3-15中对“变电站开关数据”、“10kV线路开关数据”、“10kV配电变压器至低压线路开关数据”的监测情况进行了说明。图3-15 遥信数据流转简图2.2 遥测数据流转关系梳理配网中的遥测数据流转关系较为复杂，下在图3-16中直观地反映基础数据在各个系统中的

18、流转关系，同时也标出利用基础数据形成的基本应用及高级应用。（一）10kV线路电流、环境温度数据：该数据首先流转至“配电线路在线监测系统”，在该系统中形成对线路异常进行诊断的基础应用。接着结合“GIS系统”在“PMS系统”中形成线路重过载图形化显示的高级应用，同时在“配电线路在线监测系统”利用短信告警的高级应用功能支撑“PMS系统”中配网抢修指挥平台。（二）10kV线路电压、有功、无功数据：线路上未安装电压采集模块，所以目前无数据。（三）10kV配变变压器的电流、电压、有功、无功数据：该数据首先流转至“用户用电信息采集系统”形成相关的基本应用，再流转至“智能公变监测系统”形成相关的基本应用。最后

19、结合GIS系统在“智能公变监测系统”和“PMS系统”形成停电区域展示和配变重过载图形化显示两项高级应用。（四）380V线路电流、电压、无功、有功数据：目前无相关的监测设备，所以无数据。（五）低压用户侧有功、无功、电流、电压数据：该数据首先流转至“用户用电信息采集系统” 形成相关的基本应用，再流转至“电力营销业务应用系统”形成相关的基本应用。图3-16 遥测数据流转图2.3 档案数据流转关系梳理配网中的档案数据流转关系较为复杂，包括低压线路台账数据、10kV线路基础台账数据、配电变压器基础台账数据、环网柜基础台账数据、开关柜基础台账数据、低压用户台账数据、项目档案基础数据共7项档案数据，下在图3-17中直观地反映档案基础数据在各个系统中的流转