基于多维大数据的长三角电力服务快速响应模型

2022-02-17张颖徐爱蓉牟锴沈星辰曹沁愉

电子设计工程 2022年3期

张颖，徐爱蓉，牟锴，沈星辰，曹沁愉

（国网上海市电力公司青浦供电公司，上海 201700）

电力需求与社会经济息息相关，是一种宏观经济的指标，已经涉及到经济和人民生活的各个方面[1]。只有保证所采集的大量的电力数据采集具有实时性和准确性，才能够实时反映经济运行状况[2]。我国现阶段仍面临着电力供应不足的问题，只有保证电网安全稳定运行，才能够保障居民用电安全，促进经济发展，这些都已经成为全社会关注的热点问题。转变用户用电方式，可有效节约能源，缓解电力系统容量和电力消耗不足的矛盾[3]。电力用户根据电价信号或其他激励因素，改变自己用电习惯的行为称为需求响应。需求响应是电力服务的一部分，用户参与到要求响应中，可以有效降低电网运行成本，节约电费和资源，具有较好的经济效益和环境效益。以往使用基于激励需求响应建模方法，鼓励用户消减负荷，通过求取电力负荷变化确定长三角电力服务方案，使用该模型获取的数据较为分散，且响应周期短，在响应时间方面存在一定弊端；使用需求弹性建模方法，分析一定区间内的随机变量，用来描述用户响应的不确定性，然而使用该方法求取的值并非确定值，而是在一定范围内波动。依托国家电网公司“网上国网”APP、微信公众号、长三角一体化办电服务平台及国家电网营销业务应用系统，以便提供长三角示范区电力客户“码上办”优质服务，因此提出了基于多维大数据的长三角电力服务快速响应模型，利用该模型实现客户用电的精准服务、便利办电。

1 长三角电力服务需求多维大数据采集

随着电力需求侧负荷逐渐多样化，电力自动化控制水平不断提高，新能源管理系统的开发为配电系统提供了一定的经济激励[4-5]。不仅如此，长三角电力数据还包括长三角电力客户基础档案数据、生产运行数据、关键设备智能化监测数据等，因此该文设计了一种电力数据采集系统，该系统基于需求侧响应分为3 层，包括底层采集终端、中间层的采集服务器、平台层的需求侧管理平台。具体如图1所示。

图1 长三角电力服务需求数据采集网络构架

采集终端采用具有联网功能的智能电表，通过485 型变换器将采集到的电能数据传送给采集服务器，实现了电能数据的采集。使用具有联网功能的仪器，按要求功率参数进行实时数据采集和上传。中间层采集服务器把收到的数据存储起来，发送给需求端管理平台[6-7]。在网络信号微弱时，具有存储功能的采集服务器能够实现数据存储和发送[8-9]。

在此过程中要保证数据在传输过程中不会丢失，确保数据传输可靠性。采用定时采集服务器，减少数据传输容量，避免网络拥挤；PDSM 平台主要是对采集服务器上传的长三角电力客户基础档案数据、生产运行数据、关键设备智能化监测数据等进行处理，其中包括实时联机显示数据、需求响应策略以及报告等[10-11]。得到的电能数据主要包括：电能、电压、电流、有功、无功、功率因数[12]。采集的数据存储在现场收集服务器上，此外还需要将无线4G 网络传输到需求侧管理平台，为用户需求响应提供交互条件[13]。RS485 数据通信协议用于底层数据采集，数据采集过程如图2 所示。

图2 数据采集流程

2 电力需求信息分区定位

从3 个方面建立电力数据仓库：1）采集各类电力数据；2）对所收集的电力数据进行管理、整理、存储；3）将功率数据加以应用，以发挥其特定的功能[14]。根据电力信息数据语言特点，建立相应的电力字典。在此过程中，需要将频繁项集内容合并到频繁项集表，所有数据只需从表中获取即可，从而有效减少了搜索运行时间[15]。

采用K-means的文本聚类算法对数据仓库进行分类，把原始数据库中用电量信息和用电量叙词表分类存储在Word 表中，用电量信息标题和关键字存储在表的senrence 中，可以用这个表格来显示分词结果[16]。

在运行分词程序之后，项目集表包含3 个表：一项集、两项集和三项集，分别对应于必须包含ID 字段和关键字的频繁1 项目集和频繁3 项目集，一项包含关键字对应的支持度，二项、三项包含相应的信任度、支持度，电力需求信息分区如图3 所示。