环保管控企业负荷智能辨识技术研究及应用

国网浙江诸暨供电有限公司 陈 挺 王一汀 吕志能

1 引言

负荷智能辨识技术主要形式有侵入式和非侵入式两种[1]。其中，侵入式技术需要在系统中任意负荷安装监测装置，从而获取实际负荷电能系数，简捷方便并且识别精确程度较高。非侵入式辨识是指不需进入系统内层，仅在电力系统入口处配备监测装置，通过监控系统入口的功率、电流电压等参数达到对内部负荷类型、负荷实际状态等进行监控，实现负荷辨识的最终目的。相对于侵入式辨识技术来说，非侵入式辨识技术不需要对任意装置安装监测设备，极大的减少了监测设备对系统整体运行情况的干扰，并且减少了前期采购安装的成本和后期数据系统维护的工作。基于此，非侵入式的负荷辨识技术越来越受到科学工作者们的青睐[2-5]。非侵入式负荷辨识系统将采集到的数据进行判断，从而了解各类用电设备的实际运行情况，同时让电力企业全面掌控整个电力系统的负荷构成，以及具体负荷的用电等级和用电时长，合理统筹负荷的用电，安排负荷的运行时间，更好地满足用户的电气需求。对于国家而言，不仅可为电力企业的能源节约夯实基础提供支持，并且在缓解能源压力，建设资源节约型社会等方面前景深远。

2 存在问题

为了达到整治环境污染的目的，我国政府通过对污染企业采取关停等措施来减少排污。但有部分企业为追求经济利益，仍采用各种方式进行违规操作。同时，企业在环保检查时为了躲避污染检查会临时关停各类违规机器设备，减少实时工业产量，降低企业用电量，逃避用电监控，是政府无法实时掌握和管控企业环保治理情况，无法了解污染企业用电设备使用情况。

3 解决方案

本课题主要结合现有采集现状，深化研究采集数据的应用，实现污染企业用电负荷的智能识别，支撑政府的污染治理。深入分析污染企业用户用电负荷特征，建立不同污染企业用户用电负荷特征库；通过采集环保管控企业污染设备开启、使用、关停状态的暂态、稳态负荷特征，利用设备的暂稳态特征，构建污染设备投切典型特征库；设计研究污染企业用户负荷识别模块软硬件，实现现场设备负荷感知，并对用户用电负荷智能感知识别系统主站功能设计及开发业务进行研究，实现针对污染企业的非侵入式监测结果，实现污染企业用电设备非侵入式监控。

3.1 侵入式负荷识别技术研究

侵入式负荷识别算法主要由变点检测、提取捕捉、特征匹配、汇报结果等几个环节组成。

3.2 非侵入式负荷识别技术研究

非侵入式负荷辨识中，待辨识的负荷，其两类特征均由负荷设备中包含的电子元器件及其内部电路结构所决定。电力系统研究中一般提到的稳态特征和暂态特征，多见于故障分析与诊断，与系统研究中的特征不同，非侵入式负荷特征更微观，对应单个负荷设备。负荷特征通过负荷所处状态的不同，划分为稳态特征和暂态特征两类。由于负荷设备的多样性，目前非侵入式负荷辨识研究中特征特点的分析研究还不足且未建立负荷特征样本库。

3.3 研究成果及分析

研究通过在智慧电务服务基础上，利用侵入式和非侵入式两种负荷识别技术，搭建环保设备监测平台，对企业环保治理设备用电情况进行精准“画像”，率先探索实践生态环境保护监管新模式，为精准治污提供坚强保障。选取针对性污染企业，实现环保设备“云上查”，排污监管“线上盯”，环境执法“事前管”，大幅提升城市环境治理效率，为百姓守护蓝天白云。

3.3.1 环保治理监测平台搭建

该平台是利用现有电管家综合能源管理平台作为基础，开发新的环保治理监测模块，可以实时监控待检查整治企业运行状态并且及时准确的推送报警数据。系统布置在外网环境，信息数据对环保部门与电力企业开放，用户可通过网页客户端，移动app 客户端查看数据。

3.3.2 降低企业治污监控设备安装成本

环保电监测系统为广大中小企业提供了一个新的选项，相较于传统在线自动监控（监测）设备，每套“电力大数据”环保监测系统安装和运营成本可降低95%左右。

环保电监测系统通过分析排污、治污设备匹配状况和治污设备运行情况，对治污设备停机、更换治污耗材提供精准建议，减轻企业治污设备运维压力，减少企业生态环境管理成本。

安装环保电监测系统后，各企业治污设备运行受到实时监控和历史追溯。同时通过线上监管、手机APP 和远程稽查等技术手段，实现监管和服务深度融合，让偷排行为“看得见、打得掉、管得住”，进一步保障守法企业的合法利益，维护市场公平性。

3.3.3 负荷识别特征库建立

为了验证所选算法是否满足识别要求，选择了某企业的生产环境为试验环境，进行了现场试验。企业的生产设备包括搅拌机、可倾压力机、电炉等，负荷识别模块设备安装在所有设备的总进线处。

试验的过程如下：提取各设备的特征波形。事先用录波仪录取了相关设备的启动波形，生成了特征库文件。

4 结语

通过对各用电设备的电压、电流等信息监测，监控设备的运行状态，对设备短路、人员触电等安全事故进行风险识别，并主动上报至电气监测部门和消防部门，保障安全生产，保护设备财产和人身安全。此外，负荷识别技术能够准确识别家用电器运行过程中的违约用电、功率异常等情况（如电动车违规充电），以便供电部门第一时间知悉并把控。

非介入式负荷辨识技术能够将企业用电设备运行及用能状态透明化，有效查找因设备陈旧、非经济运行状态等原因造成的电能损耗浪费，帮助用能单位加强能源消耗日常调度、提升能源管理精细化水平、避免设备在低效率或低功率因数下运行，为开展能源审计、审查以及节能改造投资等提供决策支撑服务。

利用负荷识别了解用户用能模式，实现治污设施的运行状态实时监控，及时将数据传递给环境保护部门，督促环保污染企业减少废气、废水。帮助政府解决环保污染企业点多面广，仅依靠基层环保执法人员现场检查，日常监管无法充分到位的问题。