唐婷婷
国网天津市电力公司武清分公司 天津 301700
摘要：随着经济和电力行业的快速发展，电能质量不仅对电网的安全、高效运行有重要意义，而且直接关系用户侧的设备能否正常工作。国内研制的电能质量分析装置普遍存在功能不完善、网络化程度低等缺点。随着“智能电网”的推进以及“泛在电力物联网”概念的提出，除了高可靠性，网络化和智能化将成为电能质量分析装置的发展目标。针对这种情况，急需研制一种功能完善、网络化程度高的电能质量分析装置。
关键词：用电信息采集；大数据；电能质量
引言
科学技术的发展为电力事业发展提供了坚实的基础，基于此，电能质量治理系统的设计将变得更加科学、高效，为电能使用环境的安全性、稳定性提供最大程度的保障，进而不断提升电能使用质量。
1用电信息采集系统监测数据类型及其特征
用电信息采集数据类型多样、数据量大、自动产生、挖掘价值大，具有大数据的特点。（1）数据类型多样。采集的数据类型包括三相电压有效值、电流有效值及功率数据。（2）数据量大。监测终端电压、电流和功率数据的采样间隔为5-30min（以5min为单位可调）。目前国内配变监测终端装置采样间隔一般为15min，即一个节点一天采集96个点。若1万台数据采集表，采集频率为15min/点，则采集1次则可产生32.61GB的数据，一个月数据量将达到91.71TB，一年将超过1000TB的数据，数据规模非常大。对于重点用户，采集频率可能更高，如5min/次。（3）自动产生。配变监测终端装置，固定时间间隔自动采集数据，不需要人为干预。（4）挖掘价值大。用电信息采集数据承载着大量运行状态信息，通过数据挖掘可呈现数据的隐藏价值。
2电能信息采集技术
2.1数据互通功能
在移动端设备功能设计中，考虑到在移动软件中包含管理员登录、设备列表信息获取等功能，所以需将数据互通功能放在考虑的首要位置，为最大程度保障数据信息的安全性与隐私性，在管理员每次登录系统时都需对管理员权限范围进行验证，只有服务器认可管理员的登录请求，系统才会允许管理员登录并进行下一步操作。同时，在设计移动端设备功能时还要考虑到与云服务器的数据通信功能，因为通过移动软件获得谐波数据、负载电流以及补偿电流等设备数据都需通过云服务器，因此保障移动端设备与云服务器间的通信功能也是必不可少的，可实现数据的发送与接收，并对数据进行精准的分析与处理，从而确保数据的可用性。
2.2计量设备运维管理现场
现场作业管理，通过现场移动作业套件，作业人员随时随地接收指派的工单，根据异常地点的位置信息通过GIS导航到达工作现场，借助于现场监测工具、故障运维知识库的典型案例指导来进行快速故障处理，并把结果在线反馈，提高了采集运维效率，大大降低了现场作业人员技术门槛，规范了现场作业流程。用电现场异常检测，通过专用的采集异常检测工具，对终端、表计、采集模块、通讯网络、上行通讯模块组成的采集网进行异常检测，通过专用的计量异常检测工具对电表计量问题进行现场检测，把检测结果通过现场应用管理设备，反馈到系统端，大大提高故障自动诊断的准确性和作业效率。
2.3装置存储模块
存储设备主要有96KBbootROM，256KB片上RAM，8M外部norflash，32M外部SDRAM、大容量外部U盘。
处理器内部固化的bootROM存放的是处理器启动信息，外部norflash存放所有应用程序及启动程序。处理器上电后，从外部norflash启动，通过分散加载文件把运行频次高的程序拷贝到片上RAM，剩下的程序拷贝到外部SDRAM。同理，高频次使用的变量和常量放在片上RAM，剩下的变量和常量放在外部SDRAM中。通过这种方法尽可能挖掘处理器的运行能力，提高装置的实时性。外部U盘主要用来存放用户异常事件发生时生成的录波文件和装置升级程序。
2.4云端数据分析平台搭建
首先搭建云端数据存储和处理平台。对使用德国GMC-I高美测仪电能质量分析仪MAVOWATT200系列产品采集的数据进行数据清洗，对不相关的、异常的数据进行规范化处理，将数据储存到云平台上。同时对数据进行筛选，从中提取出需要的、有用的、感兴趣的数据，并对提取到的数据进行统计分析，通过数据可视化处理，把结果直观地呈现给用户。间隔一段时间，将数据库中的数据按照不同维度、不同层次进行分析处理。根据数据的类型和特征，分别采用数据挖掘、人工智能、机器学习等方法，提取出未知的、有潜在价值的数据，并根据分析结果，及时调整电能设备。
2.5电能质量分析及改善措施
电能质量改善方法和措施将更加有针对性，可以细化到具体的配变终端或区域：统计各监测点电压质量指标超过规定的数值个数，通过从大到小排序，可找出存在电能质量的终端。进而，根据其电能质量问题采取相应的措施，如对电压持续偏低终端改变变压器分接头或装设无功补偿装置；对电压持续偏高终端加强无功出力管理，适当减少低压电容器的配置或投入；对三相不平衡严重的终端，及时调整各相负荷的分配比例等。
2.6手机前端交互APP应用开发
智能手机和云端数据分析平台打通了4G、5G通信信道，搭建起整个物联网平台。手机通过访问云服务器对外提供的接口，获取经过分析处理和可视化处理后的数据，并将其呈现在手机APP应用端上，实现了数据从物理层到应用层的传输，提供了良好的人机交互应用，让用户可以实时查看电能质量参数，包括电压偏差、谐波(50次)、间谐波、电压电流不平衡度、电压波动与闪变等。(1)通过蓝牙、5G信号实现对便携式电能质量测试分析仪的远程状态监控和数据的下载，实时掌握分析仪所处的监控状态，并且能够远程修改测试参数。当分析仪断电后测试数据能够自动保存，并且可通过APP将测试数据下载备份，防止数据丢失。(2)通过该APP能够远程实时查看电能质量参数，包括电压偏差、频率偏差、谐波(50次)、间谐波、电压电流不平衡度、电压波动与闪变、基波及各次谐波有功、无功功率、功率因数、谐波电压、电流的幅值及其相位、各次谐波电压的含有率及其电压总畸变率等。(3)该APP能够根据数据、波形、趋势图等测试结果生成各种曲线图及报表。(4)对于特殊负荷干扰或者容性元件的投切所引起的电能质量超标、系统电压偏差、电流不平衡、谐振等暂态现象，该APP能够在手机上进行报送提醒并记录对应发生的时间。
结语
为了加强电网系统中现场计量异常或采集异常的运维工作，提高数据的采集完整率和正确性，减少漏报、误报、重复报的数量，保证计量设备运行的质量，文中设计了一套支撑异常问题现场处理和计划巡检相结合的电能计量设备运维管理系统，从运行异常远程诊断方法、现场运维知识库以及运维闭环管理进行了具体实现方案的设计，系统的应用降低了人力物力成本，提高了计量设备的数据准确性、保证能够进行实时监测计量设备的各类故障，大大提高供电企业的管理水平。
参考文献
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