10月26日，中國電力科學(xué)研究院有限公司計量所互感器技術(shù)團(tuán)隊開展非介入式負(fù)荷辨識試驗。利用自主研發(fā)的非介入式負(fù)荷辨識應(yīng)用模塊，技術(shù)團(tuán)隊根據(jù)波形回放仿真平臺輸出的數(shù)據(jù)，分析試驗設(shè)備的典型電氣特征，開展負(fù)荷辨識模型訓(xùn)練。
工業(yè)客戶使用的專用變壓器容量一般在315千伏安及以上，同時企業(yè)運行設(shè)備類型多、內(nèi)部用電情況復(fù)雜、負(fù)荷性質(zhì)甄別難度大，亟須通過數(shù)字化技術(shù)，實現(xiàn)不同生產(chǎn)設(shè)備的運行狀態(tài)跟蹤及用電量測算，助力企業(yè)智慧用電。
技術(shù)團(tuán)隊成員在現(xiàn)場開展波形數(shù)據(jù)錄制工作?！ ∫祖?攝
中國電科院計量所互感器技術(shù)團(tuán)隊采用數(shù)字化手段，通過數(shù)字模式識別算法分解工業(yè)客戶用電負(fù)荷成分，建立設(shè)備負(fù)荷特征模型庫，實現(xiàn)客戶用電設(shè)備狀態(tài)數(shù)字化監(jiān)測分析。2020年年底，基于設(shè)備負(fù)荷特征模型庫及數(shù)據(jù)集，技術(shù)團(tuán)隊開展非介入式負(fù)荷辨識模型的數(shù)字化訓(xùn)練和自適應(yīng)調(diào)參，固化負(fù)荷辨識模組，研發(fā)了非介入式負(fù)荷辨識應(yīng)用模塊。
建立設(shè)備負(fù)荷特征模型庫
10月24日，技術(shù)團(tuán)隊結(jié)合采錄的攪拌機(jī)電氣波形，在實驗室中開展波形提取試驗，獲得此類設(shè)備負(fù)荷辨識模型算法參數(shù)，優(yōu)化攪拌機(jī)全周期負(fù)荷特征模型庫。
生產(chǎn)設(shè)備運行時的電壓、電流波形具備可辨識的電氣特征。“如果把生產(chǎn)設(shè)備比作人，那電氣特征就像是人的照片。想要看照片認(rèn)人，就要能識別出人的面部特點，對識別生產(chǎn)設(shè)備來說就是識別其電氣特征。這也是一個難點。”技術(shù)團(tuán)隊負(fù)責(zé)人張軍說。
2018年至2021年，技術(shù)團(tuán)隊選取多家工廠實地大量采錄生產(chǎn)設(shè)備波形。在每次采錄中，技術(shù)團(tuán)隊按照每秒一萬個采樣點的頻率，記錄多個目標(biāo)設(shè)備在完整生產(chǎn)周期過程的電氣波形，形成多種設(shè)備混疊波形。
基于每段波形，技術(shù)團(tuán)隊通過波形切割及頻譜提取技術(shù)對波形進(jìn)行信號處理與分析，提取信號特征，匹配對應(yīng)的生產(chǎn)設(shè)備，直觀展示不同用電設(shè)備在不同運行階段的電氣特征數(shù)據(jù)，形成設(shè)備負(fù)荷辨識模型算法訓(xùn)練參數(shù)。
“一套參數(shù)就涵蓋了這類設(shè)備開啟時、暫態(tài)過程以及運行時的電氣特征數(shù)據(jù)，多套參數(shù)就組成了多種設(shè)備負(fù)荷特征模型庫。”技術(shù)團(tuán)隊骨干吳平說。
技術(shù)團(tuán)隊不斷豐富設(shè)備負(fù)荷特征模型庫，目前，已針對水泥制造、紡織業(yè)等15個行業(yè)，提取打樁機(jī)、碎石機(jī)、定型機(jī)、印染機(jī)等70種生產(chǎn)設(shè)備的數(shù)字化電氣特征數(shù)據(jù)，為非介入式負(fù)荷辨識技術(shù)應(yīng)用打下數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。
實現(xiàn)設(shè)備負(fù)荷精準(zhǔn)感知
10月27日，青島供電公司員工王曉然對青島建一混凝土有限公司進(jìn)行設(shè)備負(fù)荷核定工作。與以往不同，此次核定工作采用了非介入式負(fù)荷辨識應(yīng)用模塊感知企業(yè)不同設(shè)備負(fù)荷。
設(shè)備負(fù)荷核定是幫助客戶準(zhǔn)確評估可調(diào)節(jié)負(fù)荷資源的重要手段，主要包括保安負(fù)荷核定和可調(diào)節(jié)負(fù)荷核定。由于工業(yè)客戶負(fù)荷類型復(fù)雜、涉及用電設(shè)備較多，此前，供電公司往往采用上門摸排或電話調(diào)研的方式了解客戶設(shè)備運行情況和生產(chǎn)安排，以此測算客戶的保安負(fù)荷和可調(diào)節(jié)負(fù)荷大小，不僅操作復(fù)雜、工作量大，而且結(jié)果也不夠精準(zhǔn)。
“設(shè)備負(fù)荷核定工作可以讓客戶知道自己哪些設(shè)備可調(diào)節(jié)、可調(diào)節(jié)的量是多少，深入?yún)⑴c需求側(cè)響應(yīng)。”王曉然說。
自2021年起，中國電科院計量所與國網(wǎng)山東省電力公司合作，選取青島地區(qū)典型客戶試點應(yīng)用非介入式負(fù)荷辨識應(yīng)用模塊。“如果可以實時感知到具體設(shè)備的用電情況，將給各類需要與客戶交互的業(yè)務(wù)提供強(qiáng)大的技術(shù)支撐。”國網(wǎng)山東電力營銷部計量處處長郭亮說。
青島建一混凝土有限公司是試點應(yīng)用該模塊的客戶之一。核定客戶保安負(fù)荷時，青島供電公司員工根據(jù)企業(yè)春節(jié)假期的最低功率和模塊最近一周辨識的客戶常開設(shè)備負(fù)荷，最終核定該企業(yè)的保安負(fù)荷為350千瓦。核定客戶可調(diào)節(jié)負(fù)荷時，青島供電公司員工選取青島建一混凝土有限公司連續(xù)兩周的用電數(shù)據(jù)作為參考，分析典型生產(chǎn)設(shè)備負(fù)荷在企業(yè)工作時段和休息時段的變化，讓該企業(yè)更加清楚地掌握了設(shè)備用電情況，優(yōu)化自身生產(chǎn)安排。
非介入式負(fù)荷辨識應(yīng)用模塊不僅方便了工業(yè)客戶需求側(cè)管理，還為企業(yè)帶來可觀的效益。
“自從安裝了非介入式負(fù)荷辨識應(yīng)用模塊，我們對自家企業(yè)的用電情況了如指掌。以前供電公司來走訪調(diào)研可調(diào)節(jié)負(fù)荷，我們很難說清楚設(shè)備情況?，F(xiàn)在有了這種負(fù)荷監(jiān)測模塊，我們對自身設(shè)備負(fù)荷更有數(shù)了，也完全具備了參與需求響應(yīng)的能力，可以獲得相應(yīng)的補(bǔ)貼。”青島建一混凝土有限公司電氣負(fù)責(zé)人說。
目前，非介入式負(fù)荷辨識應(yīng)用模塊已經(jīng)在青島地區(qū)逐步投入使用，256戶客戶參與試點，涉及5個行業(yè)類別的19種主要生產(chǎn)設(shè)備類型，可調(diào)節(jié)負(fù)荷規(guī)模35197千瓦。
服務(wù)企業(yè)用電安全
10月22日，通過非介入式負(fù)荷辨識應(yīng)用模塊回傳的數(shù)據(jù)，青島供電公司營銷部計量專責(zé)常青發(fā)現(xiàn)扶?；瘜W(xué)(青島)有限公司顎式破碎機(jī)設(shè)備負(fù)荷超出安全范圍。他立即通知客戶，及時幫助企業(yè)調(diào)整可調(diào)節(jié)負(fù)荷容量，保障企業(yè)用電安全。
“該企業(yè)一共有5條內(nèi)部電力線路，為磨機(jī)、引風(fēng)機(jī)、顎式破碎機(jī)及其他設(shè)備供電。以前我們只能看到客戶每天用了多少電，但并不知道每條線路、每類設(shè)備的負(fù)荷情況。”青島供電公司營銷部大客戶經(jīng)理陳雷說。
自6月開始，技術(shù)團(tuán)隊與青島供電公司計量運維專業(yè)員工梳理扶?；瘜W(xué)(青島)有限公司生產(chǎn)設(shè)備歷史負(fù)荷，基于非介入式負(fù)荷辨識應(yīng)用模塊，連續(xù)兩個月監(jiān)測客戶各類設(shè)備運行功率，辨識企業(yè)各生產(chǎn)供電線路實際運行設(shè)備負(fù)荷規(guī)律，為各類型生產(chǎn)設(shè)備設(shè)定了負(fù)荷可調(diào)節(jié)范圍。
同時，技術(shù)團(tuán)隊還結(jié)合客戶生產(chǎn)管理情況，開展生產(chǎn)供電線路精準(zhǔn)控制模擬驗證。一旦客戶側(cè)支路斷路器隔離開關(guān)跳開，非介入式負(fù)荷辨識應(yīng)用模塊會快速識別負(fù)荷異常變化，15秒內(nèi)生成辨識結(jié)果并上報主站，實現(xiàn)對企業(yè)內(nèi)部電力線路和各類設(shè)備負(fù)荷的實時監(jiān)測，提升客戶對生產(chǎn)用電情況的感知水平。（楊亞迪 易姝慧）
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