摘 要:隨著智能電網(wǎng)建設(shè)步伐的加快,對(duì)配電變壓器的運(yùn)行提出更高的要求。從當(dāng)前配變變壓器運(yùn)行實(shí)際狀況看,負(fù)載出現(xiàn)過(guò)載的情況屢見(jiàn)不鮮,而且電網(wǎng)應(yīng)急能力極差,供電安全難以保證,這就要求準(zhǔn)確判斷配變重過(guò)載問(wèn)題。本文從配電變壓器重過(guò)載影響因素分析思路以及數(shù)據(jù)的處理以及建模進(jìn)行分析,以某地區(qū)電網(wǎng)公司為例對(duì)配電變壓器重過(guò)載影響的具體因素進(jìn)行了探討,希冀為以后在這一方面的研究工作提供一份可供參考的資料。
關(guān)鍵詞:智能電網(wǎng);配電變壓器;重過(guò)載
中圖分類號(hào):TM421 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1004-7344(2018)12-0048-02
1 引 言
受用電人口、氣溫高低等變化影響,用電負(fù)荷在某些時(shí)期如節(jié)日等易出現(xiàn)波動(dòng)問(wèn)題,而這種波動(dòng)下的配變負(fù)載率對(duì)整個(gè)電網(wǎng)運(yùn)行產(chǎn)生影響。盡管當(dāng)前電網(wǎng)運(yùn)行方面得到高度重視,但在實(shí)際應(yīng)對(duì)配變負(fù)載問(wèn)題上仍表現(xiàn)出一定的滯后性,一般局限于事后處理負(fù)載情況,而負(fù)載預(yù)判能力較差,難以使供電安全得到保障。因此,本文對(duì)智能電網(wǎng)下配電變壓器重過(guò)載影響因素的分析,具有十分重要的意義。
2 配電變壓器重過(guò)載影響因素分析思路
關(guān)于配電變壓器重過(guò)載,其發(fā)生因素主要體現(xiàn)在用電客戶、天氣情況等方面。本文在研究中為具體分析重過(guò)載影響因素,主要結(jié)合采集系統(tǒng)數(shù)據(jù),在目標(biāo)輸入值上選擇配變自身屬性、用電客戶屬性以及配變?nèi)肇?fù)荷等,而外部信息上選擇節(jié)假日信息、溫度以及氣象等,對(duì)于關(guān)鍵類變量取負(fù)荷值,在此基礎(chǔ)上做統(tǒng)計(jì)分析。根據(jù)分析結(jié)果進(jìn)行模型的構(gòu)建,判斷重過(guò)載情況中各特征變量所帶來(lái)的影響。實(shí)際進(jìn)行數(shù)據(jù)建模前,要求做數(shù)據(jù)預(yù)處理。結(jié)合既往研究資料,在配變重過(guò)載影響因素上,主要以天氣因素、用電客戶因素以及配變自身屬性因素的為主,所以本文在研究中也選擇相應(yīng)的特征變量,具體包括:①天氣因素,如季度、節(jié)假日、天氣、日平均與月平均溫度,特征量表示,溫度為數(shù)值型,且與字段為字符型;②配變因素,包括配變變動(dòng)容量、保護(hù)方式、主備性質(zhì)、生產(chǎn)日期以及冷卻方式等,為字符型字段屬性;③客戶因素,如耗能產(chǎn)業(yè)、負(fù)荷性質(zhì)、運(yùn)行容量、用戶分類以及重點(diǎn)用戶標(biāo)識(shí)等,為字符型字段屬性。
3 特征變量重要性介紹
目前,相關(guān)學(xué)者對(duì)10kV配電變壓器重過(guò)載問(wèn)題高度關(guān)注,不同學(xué)者的分析方向以及分析方式存在差異,但探究配變?cè)O(shè)備負(fù)荷過(guò)高因素的學(xué)者數(shù)量較少,即使個(gè)別學(xué)者能夠探究配變重過(guò)載因素,也只是淺層次探究,未對(duì)配變具體分類。本文探究該論題時(shí)引用數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析方法,并巧妙運(yùn)用R語(yǔ)言工具,分析天氣、用戶、配變自身等因素間的關(guān)系,以及各因素在重過(guò)載中的重要性,最后有序排列影響因素,借此完成配電的具體分類,以便為智能電網(wǎng)合理規(guī)劃提供依據(jù)。
上述介紹的三方面因素對(duì)配變重過(guò)載有重要影響,選定關(guān)鍵類變量并對(duì)其進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,掌握配變重過(guò)載現(xiàn)象發(fā)生時(shí),特征變量在其中發(fā)揮的重要作用。在這一過(guò)程中,巧妙應(yīng)用對(duì)策理論法進(jìn)行重要性分析,最后順利去除過(guò)于獨(dú)立的特征變量以及關(guān)聯(lián)性較弱的特征變量,對(duì)關(guān)聯(lián)性較強(qiáng)的特征變量進(jìn)行建模分析,根據(jù)分析結(jié)果合理劃分配變,以及用戶類型。
4 數(shù)據(jù)處理
為了更好的構(gòu)建配電變壓器重過(guò)載影響因素的數(shù)學(xué)模型,首先要進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理,要確定配電變壓器中特征變量的數(shù)值。配電變壓器重過(guò)載主要的影響因素為溫度、濕度、氣候、天氣狀況以及日期等外界天氣干擾因素,配電變壓器的種類、自身屬性、冷卻與保護(hù)方式以及配電變壓器客戶用電的負(fù)載等配電變壓器內(nèi)部干擾因素,用電人口數(shù)量與配電變壓器生產(chǎn)規(guī)模與質(zhì)量等外界人為干擾因素。將日平均溫度與月平均溫度分為極低溫、低溫、中溫、較高溫與高溫五類。將配電變壓器種類分為正常、重載以及過(guò)載三類。將配電變壓器自身屬性分為首次運(yùn)行日期、配電變壓器變動(dòng)容量、配電變壓器保護(hù)與冷卻方式、配電變壓器生產(chǎn)日期以及配電變壓器主要具備的性質(zhì)五類。將配電變壓器用電客戶分定義為,所用配電變壓器的用戶分類、所用配電變壓器的行業(yè)分類以及用電類別、負(fù)載性質(zhì)耗能產(chǎn)業(yè)類別、節(jié)假日、重要性等級(jí)等。
5 數(shù)學(xué)建模
數(shù)學(xué)模型構(gòu)建中:①?gòu)幕バ畔⒆宰兞恐匾越嵌瘸霭l(fā),其中的互信息主要來(lái)源于樣本數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果,如取兩個(gè)變量X、Y,當(dāng)二者互信息大,其說(shuō)明變量間有較大的相關(guān)性,以I(X;Y)表示互信息,H表示熵,有I(X;Y)=H(X)+H(Y)-H(XY)。②引入對(duì)策理論,進(jìn)行變量重要性分析。所謂對(duì)策理論,其主要強(qiáng)調(diào)在多人合作工作中,為使各參與者都分配到合理效益,需借助相應(yīng)的分配函數(shù)實(shí)現(xiàn)。③全概率公式引入。對(duì)于配變重過(guò)載條件概率,通過(guò)全概率公式進(jìn)行計(jì)算,這一公式主要將不同情況下復(fù)雜事件發(fā)生的概率進(jìn)行計(jì)算。如貝葉斯定理的應(yīng)用,在既往研究資料中有所體現(xiàn),可用于配變重過(guò)載各特征量分布情況計(jì)算。
6 實(shí)證分析
6.1 案例分析
本次研究選取某地區(qū)電網(wǎng)公司為例,統(tǒng)計(jì)其1年內(nèi)配變?nèi)肇?fù)荷情況,分析配變重過(guò)載影響因素。選擇R語(yǔ)言作為試驗(yàn)工具,共計(jì)5852臺(tái)配變總數(shù),其中發(fā)生重過(guò)載情況變壓器共1666臺(tái)。分析中,特征變量輸入取用戶因素、天氣因素以及配變屬性因素。
6.2 特征提取
結(jié)合互信息理論、對(duì)策理論,對(duì)各特征變量在重過(guò)載情況發(fā)生中的重要性進(jìn)行分析。通過(guò)分析可發(fā)現(xiàn),在配變重過(guò)載影響因素上,特征變量表現(xiàn)明顯的主要體現(xiàn)在日平均氣溫、月平均氣溫、用電類別以及用電行業(yè)等方面。這在一定程度上可反映出,該區(qū)域電網(wǎng)變壓器出現(xiàn)重過(guò)載,歸因于日平均氣溫、月平均氣溫、用電類別以及用電行業(yè)等因素。
6.3 特征量對(duì)配變重過(guò)載影響分析
(1)從行業(yè)類別看,我國(guó)在關(guān)于國(guó)民經(jīng)濟(jì)行業(yè)分類上達(dá)20類之多,本次研究所取區(qū)域在行業(yè)特征上以采礦業(yè)、制造業(yè)居多,其次為農(nóng)林牧漁、居民服務(wù)以及批發(fā)零售。在分析各行業(yè)配變重過(guò)載比率情況下,要求在電網(wǎng)規(guī)劃中對(duì)于重點(diǎn)行業(yè),需考慮進(jìn)行配變?nèi)萘康脑黾?,這樣可使配變重過(guò)載發(fā)生率降低。同樣,在行業(yè)類別特征量反映結(jié)果上,其實(shí)質(zhì)也是對(duì)區(qū)域經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)、規(guī)模的具體表現(xiàn),智能電網(wǎng)建設(shè)中可將該結(jié)果作為內(nèi)部行業(yè)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。
(2)從用電類別看,配變重過(guò)載率以鄉(xiāng)村居民用電最高,依次為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用電、工業(yè)用電、城鎮(zhèn)居民生活用電、工商業(yè)用電以及教學(xué)用電。具體分析鄉(xiāng)村居民用電出現(xiàn)配變重過(guò)載概率較高問(wèn)題,其很大程度歸因于鄉(xiāng)村電網(wǎng)建設(shè)相對(duì)滯后,其中配電變壓器的應(yīng)用大多較為陳舊,有較小的容量,加之居民大功率用電器的使用,更易使用電量增加,出現(xiàn)變壓器重過(guò)載問(wèn)題。
(3)從日平均氣溫看,其影響情況主要體現(xiàn)在單臺(tái)配變重過(guò)載問(wèn)題上。統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn),每日溫度由極低變化到極高期間,Ⅰ類、Ⅱ類、Ⅲ類、Ⅳ類配變重過(guò)載發(fā)生率有一定差異,如Ⅰ類,溫度變化期間重過(guò)載發(fā)生率表現(xiàn)為高、低、高變化;Ⅱ類配變,重過(guò)載發(fā)生率為低、中、高變化;Ⅲ類為高、中、低變化;而Ⅳ類則為中、高、低變化。產(chǎn)生這種情況的原因歸結(jié)于不同溫度環(huán)境下,配電變壓器在工作量上出現(xiàn)一定差異,而這種工作量是導(dǎo)致重過(guò)載問(wèn)題發(fā)生的主要原因。
(4)從月平均氣溫看,該區(qū)域在配電變壓器重過(guò)載發(fā)生等表現(xiàn)上,主要從重過(guò)載天數(shù)、溫度關(guān)系角度分析。如在1~2月份,月平均溫度較低,此時(shí)出現(xiàn)重過(guò)載天數(shù)為10~15d,而3月、4月、5月、9月、10月、11月,出現(xiàn)重過(guò)載情況均超出15d,而在6月、7月、8月,重過(guò)載發(fā)生僅在10d以下。該結(jié)果在一定程度上可說(shuō)明,溫度適宜月份,可能為旅客出行高峰時(shí)間段,其所帶來(lái)的用電量增加情況,成為配變重過(guò)載發(fā)生的主要原因。
7 結(jié)束語(yǔ)
配變重過(guò)載問(wèn)題是影響智能電網(wǎng)安全可靠運(yùn)行的關(guān)鍵性因素。本文在研究中,結(jié)合既往資料中提及的互信息、對(duì)策理論等,進(jìn)行數(shù)學(xué)建模,在此基礎(chǔ)上提取相應(yīng)的特征量,并做特征量、配變重過(guò)載關(guān)系分析,最終發(fā)現(xiàn)該區(qū)域配變重過(guò)載影響因素主要體現(xiàn)在日平均與月平均氣溫、用電類別與行業(yè)類別等方面。區(qū)域在智能電網(wǎng)建設(shè)中可根據(jù)這些因素做相關(guān)的配變?nèi)萘空{(diào)整,以此達(dá)到安全、持續(xù)用電的目標(biāo)。
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收稿日期:2018-4-8
作者簡(jiǎn)介:鄭德興(1976-),男,助理工程師,大專,主要從事供電企業(yè)配電線路工作。