中國(guó)電科院推廣應(yīng)用非介入式負(fù)荷辨識(shí)應(yīng)用模塊

　　10月26日，中國(guó)電力科學(xué)研究院有限公司計(jì)量所互感器技術(shù)團(tuán)隊(duì)開(kāi)展非介入式負(fù)荷辨識(shí)試驗(yàn)。利用自主研發(fā)的非介入式負(fù)荷辨識(shí)應(yīng)用模塊，技術(shù)團(tuán)隊(duì)根據(jù)波形回放仿真平臺(tái)輸出的數(shù)據(jù)，分析試驗(yàn)設(shè)備的典型電氣特征，開(kāi)展負(fù)荷辨識(shí)模型訓(xùn)練。

　　工業(yè)客戶(hù)使用的專(zhuān)用變壓器容量一般在315千伏安及以上，同時(shí)企業(yè)運(yùn)行設(shè)備類(lèi)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(guò)數(shù)字化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)不同生產(chǎn)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)跟蹤及用電量測(cè)算，助力企業(yè)智慧用電。

技術(shù)團(tuán)隊(duì)成員在現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)展波形數(shù)據(jù)錄制工作。　　易姝慧 攝

　　中國(guó)電科院計(jì)量所互感器技術(shù)團(tuán)隊(duì)采用數(shù)字化手段，通過(guò)數(shù)字模式識(shí)別算法分解工業(yè)客戶(hù)用電負(fù)荷成分，建立設(shè)備負(fù)荷特征模型庫(kù)，實(shí)現(xiàn)客戶(hù)用電設(shè)備狀態(tài)數(shù)字化監(jiān)測(cè)分析。2020年年底，基于設(shè)備負(fù)荷特征模型庫(kù)及數(shù)據(jù)集，技術(shù)團(tuán)隊(duì)開(kāi)展非介入式負(fù)荷辨識(shí)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(shí)模組，研發(fā)了非介入式負(fù)荷辨識(shí)應(yīng)用模塊。

　　建立設(shè)備負(fù)荷特征模型庫(kù)

　　10月24日，技術(shù)團(tuán)隊(duì)結(jié)合采錄的攪拌機(jī)電氣波形，在實(shí)驗(yàn)室中開(kāi)展波形提取試驗(yàn)，獲得此類(lèi)設(shè)備負(fù)荷辨識(shí)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(kù)。

　　生產(chǎn)設(shè)備運(yùn)行時(shí)的電壓、電流波形具備可辨識(shí)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(shí)別出人的面部特點(diǎn)，對(duì)識(shí)別生產(chǎn)設(shè)備來(lái)說(shuō)就是識(shí)別其電氣特征。這也是一個(gè)難點(diǎn)。”技術(shù)團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人張軍說(shuō)。

　　2018年至2021年，技術(shù)團(tuán)隊(duì)選取多家工廠實(shí)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(duì)按照每秒一萬(wàn)個(gè)采樣點(diǎn)的頻率，記錄多個(gè)目標(biāo)設(shè)備在完整生產(chǎn)周期過(guò)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(duì)通過(guò)波形切割及頻譜提取技術(shù)對(duì)波形進(jìn)行信號(hào)處理與分析，提取信號(hào)特征，匹配對(duì)應(yīng)的生產(chǎn)設(shè)備，直觀展示不同用電設(shè)備在不同運(yùn)行階段的電氣特征數(shù)據(jù)，形成設(shè)備負(fù)荷辨識(shí)模型算法訓(xùn)練參數(shù)。

　　“一套參數(shù)就涵蓋了這類(lèi)設(shè)備開(kāi)啟時(shí)、暫態(tài)過(guò)程以及運(yùn)行時(shí)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(kù)。”技術(shù)團(tuán)隊(duì)骨干吳平說(shuō)。

　　技術(shù)團(tuán)隊(duì)不斷豐富設(shè)備負(fù)荷特征模型庫(kù)，目前，已針對(duì)水泥制造、紡織業(yè)等15個(gè)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(shí)技術(shù)應(yīng)用打下數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

　　實(shí)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(duì)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(shí)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(hù)準(zhǔn)確評(píng)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(hù)負(fù)荷類(lèi)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(mén)摸排或電話(huà)調(diào)研的方式了解客戶(hù)設(shè)備運(yùn)行情況和生產(chǎn)安排，以此測(cè)算客戶(hù)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(hù)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(shuō)。

　　自2021年起，中國(guó)電科院計(jì)量所與國(guó)網(wǎng)山東省電力公司合作，選取青島地區(qū)典型客戶(hù)試點(diǎn)應(yīng)用非介入式負(fù)荷辨識(shí)應(yīng)用模塊。“如果可以實(shí)時(shí)感知到具體設(shè)備的用電情況，將給各類(lèi)需要與客戶(hù)交互的業(yè)務(wù)提供強(qiáng)大的技術(shù)支撐。”國(guó)網(wǎng)山東電力營(yíng)銷(xiāo)部計(jì)量處處長(zhǎng)郭亮說(shuō)。

　　青島建一混凝土有限公司是試點(diǎn)應(yīng)用該模塊的客戶(hù)之一。核定客戶(hù)保安負(fù)荷時(shí)，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(shí)的客戶(hù)常開(kāi)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(hù)可調(diào)節(jié)負(fù)荷時(shí)，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(shí)段和休息時(shí)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(shí)應(yīng)用模塊不僅方便了工業(yè)客戶(hù)需求側(cè)管理，還為企業(yè)帶來(lái)可觀的效益。

　　“自從安裝了非介入式負(fù)荷辨識(shí)應(yīng)用模塊，我們對(duì)自家企業(yè)的用電情況了如指掌。以前供電公司來(lái)走訪調(diào)研可調(diào)節(jié)負(fù)荷，我們很難說(shuō)清楚設(shè)備情況。現(xiàn)在有了這種負(fù)荷監(jiān)測(cè)模塊，我們對(duì)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(shuō)。

　　目前，非介入式負(fù)荷辨識(shí)應(yīng)用模塊已經(jīng)在青島地區(qū)逐步投入使用，256戶(hù)客戶(hù)參與試點(diǎn)，涉及5個(gè)行業(yè)類(lèi)別的19種主要生產(chǎn)設(shè)備類(lèi)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(guò)非介入式負(fù)荷辨識(shí)應(yīng)用模塊回傳的數(shù)據(jù)，青島供電公司營(yíng)銷(xiāo)部計(jì)量專(zhuān)責(zé)常青發(fā)現(xiàn)扶桑化學(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(hù)，及時(shí)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(hù)每天用了多少電，但并不知道每條線路、每類(lèi)設(shè)備的負(fù)荷情況。”青島供電公司營(yíng)銷(xiāo)部大客戶(hù)經(jīng)理陳雷說(shuō)。

　　自6月開(kāi)始，技術(shù)團(tuán)隊(duì)與青島供電公司計(jì)量運(yùn)維專(zhuān)業(yè)員工梳理扶桑化學(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(shí)應(yīng)用模塊，連續(xù)兩個(gè)月監(jiān)測(cè)客戶(hù)各類(lèi)設(shè)備運(yùn)行功率，辨識(shí)企業(yè)各生產(chǎn)供電線路實(shí)際運(yùn)行設(shè)備負(fù)荷規(guī)律，為各類(lèi)型生產(chǎn)設(shè)備設(shè)定了負(fù)荷可調(diào)節(jié)范圍。

　　同時(shí)，技術(shù)團(tuán)隊(duì)還結(jié)合客戶(hù)生產(chǎn)管理情況，開(kāi)展生產(chǎn)供電線路精準(zhǔn)控制模擬驗(yàn)證。一旦客戶(hù)側(cè)支路斷路器隔離開(kāi)關(guān)跳開(kāi)，非介入式負(fù)荷辨識(shí)應(yīng)用模塊會(huì)快速識(shí)別負(fù)荷異常變化，15秒內(nèi)生成辨識(shí)結(jié)果并上報(bào)主站，實(shí)現(xiàn)對(duì)企業(yè)內(nèi)部電力線路和各類(lèi)設(shè)備負(fù)荷的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，提升客戶(hù)對(duì)生產(chǎn)用電情況的感知水平。（楊亞迪 易姝慧）