(國(guó)網(wǎng)湖南省電力有限公司新邵縣供電分公司，湖南 邵陽 422900)

1 引言

變電站內(nèi)站用電負(fù)荷可分為交流用電負(fù)荷和直流用電負(fù)荷，其中交流用電負(fù)荷主要有：隔離開關(guān)操作電機(jī)、站內(nèi)照明、室內(nèi)排風(fēng)電機(jī)、消防水泵、室內(nèi)空調(diào)系統(tǒng)、主變冷卻系統(tǒng)等；而直流負(fù)荷主要有：事故照明裝置、微機(jī)保護(hù)裝置、微機(jī)自動(dòng)化裝置、通信裝置、直流操作電源以及各類微機(jī)型的控制、監(jiān)測(cè)、測(cè)量裝置等。這些用電負(fù)荷與變電站輸送的電量相比確實(shí)很小，因此，供電公司的節(jié)能降損主要放在降低電網(wǎng)線路和設(shè)備的損耗，對(duì)站用電負(fù)荷的節(jié)能相關(guān)研究較少。然而我國(guó)變電站數(shù)目眾多，如果能將變電站的站用電量降低一點(diǎn)，那么也能有效的降低電網(wǎng)損耗，有效提升供電公司的經(jīng)濟(jì)效益[1-2]。

2 站用電負(fù)荷分析

本文以某220kV變電站為例，對(duì)該變電站負(fù)荷的特性進(jìn)行分析，按照站用電負(fù)荷的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、可控程度進(jìn)行分類，分類結(jié)果如表1所示。

通過對(duì)站用電負(fù)荷用電特性的分析和歸類，初步得出下面結(jié)論：

(1)屬于自動(dòng)不間斷運(yùn)行的站用負(fù)荷，重要級(jí)別最高，對(duì)其用電控制的難度最大，因此這類負(fù)荷的節(jié)能空間最小；

(2)可以由人工開啟的站用電負(fù)荷，例如照明系統(tǒng)、高壓室換氣風(fēng)機(jī)以及生活辦公區(qū)設(shè)備等其耗電量基本都是可控的，但是這些負(fù)荷的用電量較小，且用電時(shí)間也不固定，因此節(jié)能空間較??；

(3)空調(diào)和加熱驅(qū)潮裝置的用電量拋開設(shè)備自身性能、外界天氣等因素影響，主要與其工作環(huán)境的密封程度有關(guān)，空調(diào)與其所處房間內(nèi)的密閉程度相關(guān)，加熱驅(qū)潮裝置與其所在端子箱、機(jī)構(gòu)箱的密閉環(huán)境相關(guān)，密閉環(huán)境越好，耗能就越少，因此具有較大的節(jié)能空間。

文獻(xiàn)[3]和文獻(xiàn)[4]表明，站用電負(fù)荷中，空調(diào)所用負(fù)荷是所有用電負(fù)荷中最大的，文獻(xiàn)[3]中提到變電站中空調(diào)耗電量占了整個(gè)站用電負(fù)荷的40%，文獻(xiàn)[4]中對(duì)不同電壓等級(jí)的變電站空調(diào)及照明系統(tǒng)用電量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)空調(diào)用電流量占了全部站用電負(fù)荷從39%～82%不等。

表1 某220kV變電站站用電負(fù)荷分類

由上述分析可知，能夠充分利用空調(diào)的用電特性，制定有效的節(jié)能降耗措施。

3 大數(shù)據(jù)分析方法

3.1 大數(shù)據(jù)的定義

在上個(gè)世紀(jì)90年代開始提出了大數(shù)據(jù)概念，一般是指數(shù)據(jù)的量級(jí)十分大，因此固定時(shí)間段內(nèi)不能采用傳統(tǒng)的方法進(jìn)行處置、獲取、運(yùn)算和管理。目前，全世界尚未對(duì)大數(shù)據(jù)有一個(gè)統(tǒng)一的定義，本文舉兩個(gè)在大數(shù)據(jù)領(lǐng)域研究走在世界前沿的著名企業(yè)例子，便于人們對(duì)大數(shù)據(jù)這個(gè)概念的認(rèn)知[5]。美國(guó)麥肯錫公司認(rèn)為:大數(shù)據(jù)是指無法在一定時(shí)間內(nèi)用傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫軟件工具對(duì)其內(nèi)容進(jìn)行抓取、管理和處理的數(shù)據(jù)集合。維基百科認(rèn)為：大數(shù)據(jù)由巨型數(shù)據(jù)集組成，所涉及的數(shù)據(jù)量規(guī)模巨大到無法通過人工在合理時(shí)間內(nèi)達(dá)到處理、計(jì)算、管理，并整理成為人類所能解讀的信息。

3.2 大數(shù)據(jù)在電力行業(yè)的應(yīng)用

隨著電力行業(yè)進(jìn)行大規(guī)模的企業(yè)信息化建設(shè)，電力數(shù)據(jù)增長(zhǎng)速度十分迅速，并備有一定的規(guī)模。就目前情況而言，我國(guó)電力行業(yè)處在信息時(shí)代的重要時(shí)期，特別是國(guó)家電網(wǎng)公司推廣應(yīng)用的生產(chǎn)管理系統(tǒng)(PMS)、地理信息系統(tǒng)(GIS)、智能變電站系統(tǒng)、配電網(wǎng)自動(dòng)化、智能表計(jì)等為電力行業(yè)產(chǎn)生并收集了海量的數(shù)據(jù)，使得電力公司具備良好的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，并使企業(yè)級(jí)數(shù)據(jù)資源整合及利用得到了初步的實(shí)現(xiàn)。具體分析，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面[5]：

(1)負(fù)荷預(yù)測(cè)

目前供電公司現(xiàn)階段的數(shù)據(jù)源頭可以定位到用戶負(fù)荷層面，因此電網(wǎng)公司可以通過對(duì)智能電表采集到的客戶用電數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，把握天氣、環(huán)境溫濕度等環(huán)境影響變量與每個(gè)客戶的用電量之間的關(guān)系，建立預(yù)測(cè)模型并通過不斷的數(shù)據(jù)迭代來完善模型，從而更加準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)負(fù)荷。

(2)提升營(yíng)銷客服質(zhì)量

供電公司的營(yíng)銷部門主要采用電力營(yíng)銷業(yè)務(wù)系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要包括了輔助決策系統(tǒng)、用電信息采集系統(tǒng)等，這些系統(tǒng)每年新增海量的數(shù)據(jù)，供電公司通過對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，在反竊電、投訴快速響應(yīng)、縮短業(yè)擴(kuò)流程等方面取得了一系列的成果。

(3)提升電網(wǎng)運(yùn)維質(zhì)量

一方面供電公司的生產(chǎn)管理系統(tǒng)(PMS)存儲(chǔ)了大量設(shè)備臺(tái)賬數(shù)據(jù)，同時(shí)有些變電站安裝了各種設(shè)備在線監(jiān)測(cè)裝置也提供了大量的設(shè)備狀態(tài)信息；另一方面，變電站調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)，該系統(tǒng)每年為電網(wǎng)公司提供大約6TB的數(shù)據(jù)，供電公司可以通過對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行深入挖掘和分析，找出電網(wǎng)設(shè)備的運(yùn)行規(guī)律，以便更好的安排和指導(dǎo)生產(chǎn)工作，提升電網(wǎng)運(yùn)維質(zhì)量。

(4)提高電網(wǎng)規(guī)劃水平

目前，我國(guó)的電網(wǎng)規(guī)劃鄰域的信息化建設(shè)相對(duì)滯后，因此積累的數(shù)據(jù)量并不大。然而，隨著一體化規(guī)劃設(shè)計(jì)的逐漸完善，規(guī)劃管理和集成應(yīng)用等信息資源的歸口，電網(wǎng)規(guī)劃領(lǐng)域的產(chǎn)生大量的管理歷史及生產(chǎn)運(yùn)行的數(shù)據(jù)，到時(shí)候電網(wǎng)的規(guī)劃水平將有顯著的提高。

4 空調(diào)節(jié)能實(shí)施

4.1 空調(diào)運(yùn)行環(huán)境以及能耗參數(shù)收集

為了針對(duì)性的收集空調(diào)運(yùn)行環(huán)境參數(shù)以及每臺(tái)空調(diào)的耗電量，需要采用傳感器和計(jì)量表計(jì)來記錄相關(guān)數(shù)據(jù)。該變電站共有4個(gè)房間裝有空調(diào)，即控制室、高壓室、蓄電池室Ⅰ、蓄電池室Ⅱ，具體空調(diào)分布情況如表2所示：

表2 該變電站內(nèi)空調(diào)分布情況

(1)空調(diào)用電量的收集

為了掌握每臺(tái)空調(diào)的耗電量，為每臺(tái)空調(diào)配置一個(gè)可以長(zhǎng)時(shí)間記錄空調(diào)耗電量的電插座，該插座如圖1所示。工作人員通過統(tǒng)計(jì)一段時(shí)間內(nèi)的空調(diào)情況，為下一步分析做基礎(chǔ)。

(2)收集空調(diào)運(yùn)行環(huán)境的溫濕度

為了找到空調(diào)耗電量與外界環(huán)境的相關(guān)性，在記錄空調(diào)耗電量的同時(shí)還需要記錄當(dāng)時(shí)環(huán)境的溫濕度。因此，在該變電站所有裝有空調(diào)的房間內(nèi)安裝一個(gè)帶有溫濕度記錄功能的儀器，并在室外安裝一個(gè)該儀器，該儀器如圖2所示。

圖1 帶有電能計(jì)量功能的電插座

圖2 帶有溫濕度記錄功能的檢測(cè)儀

該儀器每隔10分鐘記錄一次環(huán)境溫濕度，能將結(jié)果自動(dòng)上傳至上位機(jī)，并畫出溫濕度變化曲線。

4.2 數(shù)據(jù)分析

通過統(tǒng)計(jì)該變電站一年的空調(diào)用電量以及環(huán)境室內(nèi)、外環(huán)境溫、濕度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，發(fā)現(xiàn)一些異常情況，詳見表3。

表3 空調(diào)用電量異常數(shù)據(jù)分析

對(duì)用電量大的空調(diào)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)分析，并找到了相應(yīng)的原因，具體如表4所示。

表4 空調(diào)耗電量高的原因及整改措施

4.3 節(jié)能效果統(tǒng)計(jì)

經(jīng)過統(tǒng)計(jì)，對(duì)2017年該變電站所有空調(diào)全年用電量進(jìn)行計(jì)量，相比于2016年的18.506萬千瓦時(shí)，該站2017年空調(diào)耗電量為15.23萬千瓦時(shí)，減少用電量達(dá)到3.276萬千瓦時(shí)，降幅達(dá)17.7%，按最保守的計(jì)算方式，節(jié)約電費(fèi)：

0.588×32760=19262.88(元)

5 總結(jié)

通過收集每臺(tái)空調(diào)的具體耗電量以及運(yùn)行環(huán)境溫濕度數(shù)據(jù)，對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行橫向和縱向的對(duì)比，發(fā)現(xiàn)規(guī)律，找出問題癥結(jié)，在不進(jìn)行大型改造，不進(jìn)行大規(guī)模投入的情況下有效的節(jié)約了企業(yè)成本，經(jīng)濟(jì)效益十分可觀。目前大數(shù)據(jù)技術(shù)在電力行業(yè)的應(yīng)用還屬于起步階段，隨著供電公司信息化建設(shè)的不斷提升，大數(shù)據(jù)技術(shù)將有更廣闊的發(fā)展空間和應(yīng)用前景。