CN110429714A - 一种基于大数据的云平台智能配电*** - Google Patents

Abstract

一种基于大数据的云平台智能配电***，它包括从母线端至用户用电端依次设置的智能变压器、多级智能断路器、智能换相器、智能电表，智能变压器负责采集不同等级变压器的相关参数、电网高压侧与低压侧电压电流等电能参数；智能断路器负责采集不同电压等级的三相母线电能参数，控制配电网支路的通断；智能换相器负荷采集一定用电区域的电能数据，智能电表采集用户端的分时段用电信息。本发明的目的是为了提高配电网的问题处理能力与智能化水平，提高配电网的运行稳定性。

Description

一种基于大数据的云平台智能配电***

技术领域

本发明属于配电***及配电方法领域，特别涉及一种基于大数据的云平台智能配电***。

背景技术

随着国民经济的迅速发展，居民用电量大幅增加，电网规模也随之扩大。对电力***而言，配电是***的重要一环，中低压配电网作为电力***的末梢，其运行质量的好坏直接决定消费用户的电能质量，因此配电网安全稳定运行显得越发重要。

申请公布号为CN103595140A的中国专利公开了一种基于云技术的发电、配电及智能优化的***和方法，包括云端中心机房，云端中心机房包括通过网络服务相连接的若干云端服务器，各终端也通过网络服务与云端资源平台连接；云端服务器分为：数据存储模块、数据计算模块、优化配置模块、控制模块、安全模块、人机交互模块、通信模块和数据采集模块；该方法如下：所述终端将相关电力数据上传到云资源平台，云端服务器经接收、调用、存储数据后，采用最短路径算法对电力数据进行计算并得到优化后的调配任务信息并传给相关的终端。该***及方法将电力***内所有单位连接起来，同时对电力***进行智能优化调配，使电力***运行效率更高。

目前，针对配电网重载、低电压、线路利用率较低、故障抢修等问题，传统配电网主要通过运行维护人员实现运行优化调节，但其灵活性较差、不能针对问题进行提前预防；此外，配电区域内多个公司的协同能力也较差，不能及时配合实现整体的优化调节。同时，又由于新能源与分布式电源的大力发展，传统配电网稳定运行问题变得越发突出，配电网调节性能急需优化。针对传统配电网存在的问题。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种通过多种智能采集终端对配电网各个节点的电能数据进行采集，并利用大力发展的云平台技术对数据进行存储、分析、处理，提取并分析数据中的有效信息实现负荷预测与优化、状态评估与预警、故障定位与诊断、故障分析与方案拟定等，提高配电网的问题处理能力与智能化水平，提高配电网的运行稳定性。

一种基于大数据的云平台智能配电***，它包括从母线端至用户用电端依次设置的智能变压器、多级智能断路器、智能换相器、智能电表，智能变压器负责采集不同等级变压器的相关参数、电网高压侧与低压侧电压电流等电能参数；智能断路器负责采集不同电压等级的三相母线电能参数，控制配电网支路的通断；智能换相器负荷采集一定用电区域的电能数据，智能电表采集用户端的分时段用电信息。

智能变压器高压侧接入高压侧电网、低压侧连接不同等级的低压侧电网，单个智能变压器或多个智能变压器连接的配电区域组成一个配电网格；

智能断路器连接不同等级的配电线路各个支路，可根据支路电压等级的不同，选取不同耐流、功率的智能断路器，不同等级的智能断路器连接配电网各个支路组成了多级智能断路器单元；

智能换相器一端连接负荷、一端连接末端配电网，多台智能换相器连接于一个配电台区的电压母线，智能换相器用于检测电能参数，并通过与上层智能控制***配合，实现负荷相序切换。

智能电表的一端连接智能换相器、一端连接用户负荷，单个智能电表与用户负荷组成一个用户数据源，多个数据源连接同一个智能换相器组成单个换相区域单元、区域数据源。

它还包括云端平台以及与云端平台进行数据交互连接的控制中心，云端平台分别与智能变压器、多级智能断路器、智能换相器、智能电表通过数据交互连接。

上述云端平台分为一级云端平台、二级云端平台、三级云端平台、以及四级云端平台，若干个一级云端平台构成一个二级云端平台，若干个二级云端平台构成一个三级云端平台，一级云端平台、二级云端平台、三级云端平台、以及四级云端平台接入云端平台。

若干个三级云端平台接入四级云端平台。

上述云端平台对获得数据进行分区处理后，对信息进行特征提取、信息融合与数据分析，提取海量数据中的高价值信息与多时间尺度的变化规律，并将数据处理结果传输至控制中心。

上述控制中心接受区域的重要负荷信息以及云端处理分析后的数据，并将数据进行可视化处理。

上述云端平台、控制中心构成云端***，云端***对居民用电信息进行统计、趋势分析、用电信息分析，并用电信息传输给用户的移动终端。

采用上述技术方案，能带来以下技术效果：

1）基于大数据的云平台智能配电***，能够收集整个配电区域内不同电压等级、不同支路、不同配电台区的电网参数，并将各节点采集的电网参数以及设备运行参数上传至云平台，形成包含整个配电区域的数据网，为电网数据分析和数据挖掘提供电网信息支持；

2）该***依据实现功能的不同，对数据进行分类特征提取、信息筛选，剔除不良数据以及部分低价值信息，并对有效信息进行分析，实现负荷预测、故障诊断等功能。由于对信息进行了筛选，其有效信息的权重较高，提高了预测与诊断功能的可靠性；

3）本***以电网大数据为基础，通过数据挖掘技术对电力数据的内在联系与特征进行分析提取，得出单一用户的用电特性、区域电网的运行特性与数据变化特性、多个配电台区的电能运行特性以及不同区域的内在联系等多种关于不同节点、不同对象、不同区域的有效特性信息；

4）通过对数据分析、数据挖掘得出的电网特征信息、预测信息、评价信息等相关数据进行可靠利用，控制中心能够实现对配电网的综合运行调配，在问题发生前提前预防、问题发生后及时采取应对方案解决、问题解决后对故障进行分析总结。本***有利于减少故障出现概率和故障损失，提高间歇式能源的利用率，提高配电网灵活性和智能化水平，提高配电网运行可靠性。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

图1为本发明中云平台智能配电***物理构架结构图；

图2为本发明实施例中县、市级云端连接示意图；

图3为本发明中整体模块化数据源结构示意图；

图4为本发明中各个智能采集终端的结构框图；

图5为本发明中数据分析处理流程图。

具体实施方式

如图1所示一种基于大数据的云平台智能配电***，它包括从母线端至用户用电端依次设置的智能变压器1、多级智能断路器2、智能换相器3、智能电表4，智能变压器1负责采集不同等级变压器的相关参数、电网高压侧与低压侧电压电流等电能参数；智能断路器2负责采集不同电压等级的三相母线电能参数，控制配电网支路的通断；智能换相器3负荷采集一定用电区域的电能数据，智能电表4采集用户端的分时段用电信息。

智能变压器1高压侧接入高压侧电网、低压侧连接不同等级的低压侧电网，单个智能变压器或多个智能变压器连接的配电区域组成一个配电网格；

智能断路器2连接不同等级的配电线路各个支路，可根据支路电压等级的不同，选取不同耐流、功率的智能断路器，不同等级的智能断路器连接配电网各个支路组成了多级智能断路器单元；

智能换相器3一端连接负荷、一端连接末端配电网，多台智能换相器连接于一个配电台区的电压母线，智能换相器3用于检测电能参数，并通过与上层智能控制***配合，实现负荷相序切换。

智能电表4的一端连接智能换相器3、一端连接用户负荷，单个智能电表4与用户负荷组成一个用户数据源，多个数据源连接同一个智能换相器4组成单个换相区域单元、区域数据源。

它还包括云端平台以及与云端平台5进行数据交互连接的控制中心6，云端平台5分别与智能变压器1、多级智能断路器2、智能换相器3、智能电表4通过数据交互连接。

云端平台分为一级云端平台7、二级云端平台8、三级云端平台9、以及四级云端平台10，若干个一级云端平台7构成一个二级云端平台8，若干个二级云端平台8构成一个三级云端平台9，一级云端平台7、二级云端平台8、三级云端平台9、以及四级云端平台10接入云端平台6。

若干个三级云端平台9接入四级云端平台10。

云端平台5对获得数据进行分区处理后，对信息进行特征提取、信息融合与数据分析，提取海量数据中的高价值信息与多时间尺度的变化规律，并将数据处理结果传输至控制中心6。

控制中心6接受区域的重要负荷信息以及云端处理分析后的数据，并将数据进行可视化处理。

云端平台5、控制中心6构成云端***，云端***对居民用电信息进行统计、趋势分析、用电信息分析，并用电信息传输给用户的移动终端。

实施例：

如图2和图3所示，以省、市、县、配电网格、配电台区等多个层次进行数据构建，将一级云端平台7与县级云端平台对应，将二级云端平台8与市级云端平台对应，将三级云端平台9与省级云端平台对应，将四级云端平台10与国网云端平台对应，其中多个县级云端平台构成一个市级云端平台，多个市级云端平台构成一个省级云端平台；以智能变压器和智能断路器构成的模块化数据网格和模块化数据台区，并对数据进行分区构建；云端***对数据进行处理分析后，将不同的数据传输给控制中心、上层云端、移动终端等不同单元。

其中，智能终端包括智能电表、多级智能变压器、智能开关等，其中智能开关有分为智能换相器和多级智能断路器等，各智能终端除具有自身应具有的变压器、断路器、换相器、用户用电信息采集等基础功能外，智能变压器、智能开关还具有微机保护、电网数据采集、数据传输等功能，智能电表也具有数据采集、记录、传输的功能，如图4所示。利用智能终端良好的信息采集特性，通过分层安装大量智能终端设备构成了区域配电网整体的信息采集网络。

数据采集通过智能电表、智能换相器、多级智能断路器、多级智能变压器等智能采集终端实现，其中智能变压器负责采集不同等级变压器的相关参数以及电压器连接的三相电网高压侧与低压侧的电压电流等相关电能参数；智能断路器负责采集不同电压等级的三相母线电能参数；智能换相器负荷采集一定用电区域的电能数据，包括：负荷相序、区域负荷电流、功率等电能参数；智能电表采集用户端的实时用电信息，各智能采集终端采集的配电网不同部分的电能数据通过4G通讯模块上传至云端处理***，并依据配电区域的不同进行分区存储。

数据分析处理，对数据的分析处理需要在具体实现功能的基础下进行，根据实现功能的不同，提取有效特征信息也不同，同时有效特征信息的提取需下满足数据及时性、可靠性的前提下进行。如图5所示，***不同功能的信息特性量提取采用并行处理方式，待特征信息提取后，云平台的相关数据分析单元对特征信息进行信息筛选处理，剔除不良数据以及部分低价值信息。待对信息处理完成后，对得到的有效信息进行分析，实现负荷预测、故障诊断等优化功能。

通过数据挖掘得出电力数据的内在联系与特征，通过分析智能电表采集的用电信息，得出单一用户的用电特性；通过分析智能换相器采集的电能信息，得出区域的用电特性，控制中心可根据用电特性进行负荷相序切换，维持三相平衡；通过分析智能短路器和智能变压器采集的三相电网电能参数，多个配电台区的电能运行特性，实现台区运行状态监测以及多台区的配电网络重构，提高配电网运行的可靠性、经济性。本发明在实现状态评估与预警时，通过智能终端和云平台实现有效信息的提取分析后，确定正常运行状态下不同区域的特征量信息，如：电压、电流、频率、运行功率因数等电能特性量信息，将实时的区域电能参数与状态量信息进行比对，实现运行状态评估。

控制中心综合运行调配需要在数据分析与数据挖掘的前提下实现，通过对数据分析、数据挖掘得出的电能预测信息、评价信息、不同范围的电能信息等相关数据进行可靠利用，为控制中心优化运行调节提供数据支持和优化方案拟定，方便及时进行主动管理、主动控制，实现问题发生前提前预防、问题发生后及时采取应对方案解决、问题解决后对故障进行分析总结，分析问题的发生原因并制定预防措施，减小故障的出现概率。同时，通过数据分析和数据挖掘，对配电区域内的不同单元进行有效调节，减少间歇式能源出力不确定的影响，实现分布式电源的可靠利用。本发明在进行故障定位时，当配电网络出现故障时，智能终端采集的电能信息会远高于正常值，终端设备会发出故障信息号，同时云端平台通过分析距离最近的两个终端设备的电能信号，确定故障点距离两个终端的范围区段，最终确定故障点的大致区域。

本专利提出一种基于大数据的云平台智能配电***，该***通过多种智能采集终端对配电网各个节点的电能数据进行采集，并利用大力发展的云平台技术对数据进行存储、分析、处理，提取并分析数据中的有效信息实现负荷预测与优化、状态评估与预警、故障定位与诊断、故障分析与方案拟定等，提高配电网的问题处理能力与智能化水平，提高配电网的运行稳定性。

将电网信息进行提取并分析数据后，***将基于关联规则挖掘改进的Apriori数据挖掘算法用于电网故障诊断，通过改进的Apriori数据挖掘算法，交互式挖掘得到其频繁项集，并基于得出的关联规则提取表，最后判定规则的可信度并简化生成故障样本决策表。平台将断路器采集的信息作为条件信息，故障区域作为决策信息，分析不同区域下的故障情况并建立相应决策表，利用决策表和关联规则交互式挖掘来诊断推理，得出电网的故障诊断结果。

方案拟定通过建立故障预案决策表实现，基于海量的电力数据、不同故障的状态量信息以及大量故障发生后的故障调度方案，建立故障预案决策表配电***。待故障发生后，根据配电线路的特征量信息进行检索，选取并调用匹配度最高的离线预案，以快速恢复故障设备、停电时间最短、综合停电损失最小为目标，依托大数据平台的实时信息优化预案并形成即时应急策略。

Claims (9)

1.一种基于大数据的云平台智能配电***，其特征在于：它包括从母线端至用户用电端依次设置的智能变压器（1）、多级智能断路器（2）、智能换相器（3）、智能电表（4），智能变压器（1）负责采集不同等级变压器的相关参数、电网高压侧与低压侧电压电流等电能参数；智能断路器（2）负责采集不同电压等级的三相母线电能参数，控制配电网支路的通断；智能换相器（3）负荷采集一定用电区域的电能数据，智能电表（4）采集用户端的分时段用电信息。

2.根据权利要求1所述的基于大数据的云平台智能配电***，其特征在于：智能变压器（1）高压侧接入高压侧电网、低压侧连接不同等级的低压侧电网，单个智能变压器或多个智能变压器连接的配电区域组成一个配电网格；

智能断路器（2）连接不同等级的配电线路各个支路，可根据支路电压等级的不同，选取不同耐流、功率的智能断路器，不同等级的智能断路器连接配电网各个支路组成了多级智能断路器单元；

智能换相器（3）一端连接负荷、一端连接末端配电网，多台智能换相器连接于一个配电台区的电压母线，智能换相器（3）用于检测电能参数，并通过与上层智能控制***配合，实现负荷相序切换。

3.智能电表（4）的一端连接智能换相器（3）、一端连接用户负荷，单个智能电表（4）与用户负荷组成一个用户数据源，多个数据源连接同一个智能换相器（4）组成单个换相区域单元、区域数据源。

4.根据权利要求2所述的基于大数据的云平台智能配电***，其特征在于：它还包括云端平台以及与云端平台（5）进行数据交互连接的控制中心（6），云端平台（5）分别与智能变压器（1）、多级智能断路器（2）、智能换相器（3）、智能电表（4）通过数据交互连接。

5.根据权利要求3所述的基于大数据的云平台智能配电***，其特征在于：所述云端平台分为一级云端平台（7）、二级云端平台（8）、三级云端平台（9）、以及四级云端平台（10），若干个一级云端平台（7）构成一个二级云端平台（8），若干个二级云端平台（8）构成一个三级云端平台（9），一级云端平台（7）、二级云端平台（8）、三级云端平台（9）、以及四级云端平台（10）接入云端平台（6）。

6.根据权利要求4所述的基于大数据的云平台智能配电***，其特征在于：若干个三级云端平台（9）接入四级云端平台（10）。

7.根据权利要求3至5其中之一所述的基于大数据的云平台智能配电***，其特征在于：所述云端平台（5）对获得数据进行分区处理后，对信息进行特征提取、信息融合与数据分析，提取海量数据中的高价值信息与多时间尺度的变化规律，并将数据处理结果传输至控制中心（6）。

8.根据权利要求6所述的基于大数据的云平台智能配电***，其特征在于：所述控制中心（6）接受区域的重要负荷信息以及云端处理分析后的数据，并将数据进行可视化处理。

9.根据权利要求6所述的基于大数据的云平台智能配电***，其特征在于：所述云端平台（5）、控制中心（6）构成云端***，云端***对居民用电信息进行统计、趋势分析、用电信息分析，并用电信息传输给用户的移动终端。