智能电表数据分析元及示例.pdf

第1 0 卷第1 期 2 0 1 6 年1 月 南方电网技术 S O U T H E R NP O W E RS Y S T E MT E C H N O L O G Y V 0 1 1 0 ，N o 1 J a n 2 0 1 6 文章编号：1 6 7 4 - 0 6 2 9 ( 2 0 1 6 ) 0 1 - 0 0 0 1 - 0 5中图分类号：T M 9 3 3文献标志码：A D O I ：1 0 1 3 6 4 8 j c n k i i s s n l 6 7 4 - 0 6 2 9 2 0 1 6 0 1 0 0 1 智能电表数据分析元及示例 栾文鹏1 ，赵磊2 ，王兵3 ，刘沅昆4 ，王鹏1 ( I 中国电力科学研究院配电研究所，北京1 0 0 1 9 2 ；2 天津大学电气与自动化工程学院，天津3 0 0 0 7 2 ； 3 中国建筑上海设计研究院有限公司绿色建筑设计院，上海2 0 0 0 6 3 ；4 华北电力大学电力工程系，河北保定0 7 1 0 0 0 ) 摘要：高级量测体系利用双向通信系统和能记录用户详细负荷信息的智能电表可以提供覆盖系统范围内的量测信 息。基于智能电表数据的分析方法为电力行业利用大数据解决许多实际问题开辟了新的道路。首先对智能电表及其功 能进行了介绍，然后对智能电表数据分析元做了说明，并给出了智能电表数据分析在配网阻抗参数估计、潮流计算和 电压无功管理几个方面的应用示例，说明智能电表数据分析元应用能为电力公司带来显著的经济效益： 关键词：高级量测体系；智能电表；数据分析数据分析元 S m a r tM e t e rD a t aA n a l y t i c sa n dA p p l i c a t i o nE x a m p l e s L U A NW e n p e n 9 1 ，Z H A OL e i 2 ，W A N GB i n 9 3 ，L I UY u a n k u n 4 ，W A N GP e n 9 1 ( 1 P o w e rD i s t r i b u t i o nD e p a r t m e n t ，C h i n aE l e c t r i cP o w e rR e s e a r c hI n s t i t u t e ，B e i j i n g1 0 0 1 9 2 ，C h i n a ； 2 S c h o o lo fE l e c t r i c a lE n g i n e e r i n ga n dA u t o m a t i o n ，T i a n j i nU n i v e r s i t y ，T i a n j i n3 0 0 0 7 2 ，C h i n a ； 3 G r e e nB u i l d i n gD e s i g nI n s t i t u t e ，C h i n aS h a n g h a iA r c h i t e c t u r a lD e s i g na n dR e s e a r c hI n s t i t u t eC o ，L t d ，S h a n g h a i2 0 0 0 6 3 ，C h i n a ； 4 D e p a r t m e n to fE l e c t r i cP o w e rE n g i n e e r i n g ，N o r t hC h i n aE l e c t r i cP o w e rU n i v e r s i t y ，B a o d i n g ，H e b e i0 7 1 0 0 0 ，C h i n a ) A b s t r a c t ：A d v a n c e dM e t e r i n gI n f r a s t r u c t u r e ( A M I ) c o m b i n e st w ow a yc o m m u n i c a t i o na n ds m a r tm e t e r i n gt e c h n o l o g i e s I tc a nr e c o r d c u s t o m e r Sl o a dp r o f i l e s ，a n dt h u sp r o v i d es y s t e mw i d es e n s i n ga n dm e a s u r i n gc a p a b i l i t yt Ou t i l i t i e s D a t aa n a l y t i c sb a s e do nA M Ia r e e m e r g i n gh o t s p o t sf o ru t i l i t y i nb i gd a t aa p p l i c a t i o n s S u m m a r i z i n gt h ef u n c t i o n so ft h es m a r tm e t e rf i r s t ，t h i sp a p e rm a k e sab r i e fd e s c r i p t i o no fs m a r tm e t e rd a t aa n a l y t i c s T h e ns e v e r a le x a m p l e so fs m a r tm e t e rd a t aa n a l y t i c si nd i s t r i b u t i o nn e t w o r kb r a n c hi m p e d a n c e e s t i m a t i o n ，p o w e rf l o wc a l c u l a t i o na n dv o l t v a ro p t i m i z a t i o na r ee x p l a i n e di nd e t a i lt Os h o wt h a tg r e a tb e n e f i tm a yb ea v a i l a b l ef o ru t i l i t i e si na p p l i c a t i o no fs m a r tm e t e rd a t aa n a l y t i c s K e yw o r d s ：a d v a n c e dm e t e r i n gi n f r a s t r u c t u r e ( A M I ) ；s m a r tm e t e r ；d a t aa n a l y t i c s 0引言 智能电网技术特别是高级量测体系( a d v a n c e d m e t e r i n gi n f r a s t r u c t u r e ，A M I ) 在近几年得到了广泛 的应用。1 。大量智能电表的部署和应用，使得电 力公司能够获取高频率、广覆盖且时标一致的配电 网末端的实测数据。这些数据同以往配电网量测具 有的稀疏特点相比，不仅包括电能消费数据，还能 实时或准实时地获取各测量点的功率、电压、电流 及功率因数等重要的运行参数。9 ；。目前各省电力 公司在数据中心都积累了海量的量测数据，如何运 用这些数据，为配网网络优化、优质运行及资产管 理等业务进行支撑，是学术与产业界关注的焦点。 基于A M I 量测数据的数据分析1 叫是行业内研 究的热点，其主要运用的是智能电表数据，结合配 电网数据，实现配用电融合实现电力公司受益的高 级应用，因此常被称之为智能电表数据分析方法 ( s m a r tm e t e rd a t aa n a l y t i c s ，英文的d a t aa n a l y t i c s 一 词在中文里有两种涵义：泛指数据分析，或专指数 据分析元) ，而基于这些方法的具体应用可称为智 能电表数据分析元。 本文将在分析智能电表自身特性和数据分析应 用情况的基础上，深入探讨基于智能电表量测值的 数据分析方法，并给出典型应用实例，以期为后续 相关数据分析工作的开展提供参考。 1 智能电表数据分析u A M I 中智能电表内部是可以进行编程的，智能 电表支持即时读取用电信息、电压越界检测、装置 干扰和窃电检测、远程接通和开断。在检测到断电 万方数据 南方电网技术第1 0 卷 时，智能电表能发回报警信息，为故障检测和响应 提供了很大的方便。图l 为智能电表示意图。 图1智能电表示意图 F i g 1 I l l u s t r a t i o no fs m a r tm e t e r 智能电表的其他一些典型的功能还包括：提供 双向计量，支持具有分布式发电的用户；提供电压 越界检测与电能质量的监视；可以进行远程编程设 定和软件升级；支持远程时间同步；能根据要求限 制负荷等。 A M I 中的智能电表能提供大量的用电和网络状 态信息，用户可据此调整用电习惯以减少开支，电 力公司可据此制定更有针对性的系统改造计划。它 支持消除峰荷和节能的需求侧响应和分时计费，减 少网络阻塞费用和网损。 北美的电力公司2 0 0 8 年起实施了高级量测体 系项目，目前智能电表在北美普通家庭用户的覆盖 率已经超过一半。电力公司从A M I 的实施中得到 了对整个配用电网络全面的能观性，也获得了前所 未有的大量数据。整合、分析并利用数量众多的配 用电量测数据( 智能电表、配电自动化等) ，成为近 几年电力公司的研究和工作重点。各公司都在根据 自己的实际需求，开发基于智能电表量测数据的数 据分析应用，即智能电表数据分析元。 迄今为止的电力数据分析方法主要有描述性分 析方法( d e s c r i p t i v ea n a l y t i c s ) 、预测性分析方法 ( p r e d i c t i v ea n a l y t i c s ) 和规范性分析方法( p r e s c r i p t i v e a n a l y t i c s ) i 种类型【l 川。其中，描述性分析方法通 过分析历史数据，解释和还原系统或设备在过去某 一时刻的状态或场景，比如事故原因分析，利用模 式识别处理电表历史数据进行窃电检测等；预测性 分析方法通过数据分析，预测未来的场景或进行前 瞻性的分析，支持系统投资、资产维护或电网规 划，如对台区或变压器进行监测，以实现故障预警 与资产寿命概率预测；规范性分析方法通过推理分 析，为使用者推荐运行、维护和电网配置等优化方 案，如支持实时主动网络管理及优化整合间歇性分 布式发电资产等。 目前电力公司已采用或正在开发的智能电表数 据分析元主要包括。比16 = ： 1 ) 窃电分析及网损精确分布分析； 2 ) 配电拓扑校验，验证用户与台区的对应关 系，正确判定各资产和用户在配网馈线上的相位 ( L 1 ，L 2 或L 3 相) 和在G I S 中的位置，以实现精 确的资产管理； 3 ) 配电网特别是二次配电网络的建模，包括 精确估计线路及设备参数； 4 ) 变压器及线路载荷分析，识别或预警过负 荷资产，对设备健康情形进行风险分析，推荐最优 设备维护及更换策略； 5 ) 可靠性评估及展示，并结合精细的空间负 荷预测，对不同的场景进行预演分析和动态预警； 6 ) 系统故障或热点( 包括过负荷) 定位及展示、 原因分析、预警并推荐应对的策略等。 下面介绍几个典型的智能电表数据分析元用 例，为智能电表数据分析元的进一步深入研究提供 参考。 2 配电网阻抗参数估计【1 刊 阻抗参数是配电网的重要参数，是对配电网进 行分析与应用的基础。参数的准确与否直接关系到 电网的安全稳定运行和相关的投资规划。 目前，配电网阻抗参数的估计往往根据具体线 路的导线规格、长度等因素来进行。由于缺乏用户 侧的电气量数据，缺少相对实用的计算和估计方法。 A M I 的引入，为基于智