摘 要:隨著智能電網(wǎng)建設步伐的加快,對配電變壓器的運行提出更高的要求。從當前配變變壓器運行實際狀況看,負載出現(xiàn)過載的情況屢見不鮮,而且電網(wǎng)應急能力極差,供電安全難以保證,這就要求準確判斷配變重過載問題。本文從配電變壓器重過載影響因素分析思路以及數(shù)據(jù)的處理以及建模進行分析,以某地區(qū)電網(wǎng)公司為例對配電變壓器重過載影響的具體因素進行了探討,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。
關鍵詞:智能電網(wǎng);配電變壓器;重過載
中圖分類號:TM421 文獻標識碼:A 文章編號:1004-7344(2018)12-0048-02
1 引 言
受用電人口、氣溫高低等變化影響,用電負荷在某些時期如節(jié)日等易出現(xiàn)波動問題,而這種波動下的配變負載率對整個電網(wǎng)運行產(chǎn)生影響。盡管當前電網(wǎng)運行方面得到高度重視,但在實際應對配變負載問題上仍表現(xiàn)出一定的滯后性,一般局限于事后處理負載情況,而負載預判能力較差,難以使供電安全得到保障。因此,本文對智能電網(wǎng)下配電變壓器重過載影響因素的分析,具有十分重要的意義。
2 配電變壓器重過載影響因素分析思路
關于配電變壓器重過載,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載影響因素,主要結(jié)合采集系統(tǒng)數(shù)據(jù),在目標輸入值上選擇配變自身屬性、用電客戶屬性以及配變?nèi)肇摵傻龋獠啃畔⑸线x擇節(jié)假日信息、溫度以及氣象等,對于關鍵類變量取負荷值,在此基礎上做統(tǒng)計分析。根據(jù)分析結(jié)果進行模型的構建,判斷重過載情況中各特征變量所帶來的影響。實際進行數(shù)據(jù)建模前,要求做數(shù)據(jù)預處理。結(jié)合既往研究資料,在配變重過載影響因素上,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,包括配變變動容量、保護方式、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)、負荷性質(zhì)、運行容量、用戶分類以及重點用戶標識等,為字符型字段屬性。
3 特征變量重要性介紹
目前,相關學者對10kV配電變壓器重過載問題高度關注,不同學者的分析方向以及分析方式存在差異,但探究配變設備負荷過高因素的學者數(shù)量較少,即使個別學者能夠探究配變重過載因素,也只是淺層次探究,未對配變具體分類。本文探究該論題時引用數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析方法,并巧妙運用R語言工具,分析天氣、用戶、配變自身等因素間的關系,以及各因素在重過載中的重要性,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配變重過載有重要影響,選定關鍵類變量并對其進行統(tǒng)計分析,掌握配變重過載現(xiàn)象發(fā)生時,特征變量在其中發(fā)揮的重要作用。在這一過程中,巧妙應用對策理論法進行重要性分析,最后順利去除過于獨立的特征變量以及關聯(lián)性較弱的特征變量,對關聯(lián)性較強的特征變量進行建模分析,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
為了更好的構建配電變壓器重過載影響因素的數(shù)學模型,首先要進行數(shù)據(jù)預處理,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、冷卻與保護方式以及配電變壓器客戶用電的負載等配電變壓器內(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、重載以及過載三類。將配電變壓器自身屬性分為首次運行日期、配電變壓器變動容量、配電變壓器保護與冷卻方式、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、負載性質(zhì)耗能產(chǎn)業(yè)類別、節(jié)假日、重要性等級等。
5 數(shù)學建模
數(shù)學模型構建中:①從互信息自變量重要性角度出發(fā),其中的互信息主要來源于樣本數(shù)據(jù)統(tǒng)計結(jié)果,如取兩個變量X、Y,當二者互信息大,其說明變量間有較大的相關性,以I(X;Y)表示互信息,H表示熵,有I(X;Y)=H(X)+H(Y)-H(XY)。②引入對策理論,進行變量重要性分析。所謂對策理論,其主要強調(diào)在多人合作工作中,為使各參與者都分配到合理效益,需借助相應的分配函數(shù)實現(xiàn)。③全概率公式引入。對于配變重過載條件概率,通過全概率公式進行計算,這一公式主要將不同情況下復雜事件發(fā)生的概率進行計算。如貝葉斯定理的應用,在既往研究資料中有所體現(xiàn),可用于配變重過載各特征量分布情況計算。
6 實證分析
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)計其1年內(nèi)配變?nèi)肇摵汕闆r,分析配變重過載影響因素。選擇R語言作為試驗工具,共計5852臺配變總數(shù),其中發(fā)生重過載情況變壓器共1666臺。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、對策理論,對各特征變量在重過載情況發(fā)生中的重要性進行分析。通過分析可發(fā)現(xiàn),在配變重過載影響因素上,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 特征量對配變重過載影響分析
(1)從行業(yè)類別看,我國在關于國民經(jīng)濟行業(yè)分類上達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、居民服務以及批發(fā)零售。在分析各行業(yè)配變重過載比率情況下,要求在電網(wǎng)規(guī)劃中對于重點行業(yè),需考慮進行配變?nèi)萘康脑黾?,這樣可使配變重過載發(fā)生率降低。同樣,在行業(yè)類別特征量反映結(jié)果上,其實質(zhì)也是對區(qū)域經(jīng)濟結(jié)構、規(guī)模的具體表現(xiàn),智能電網(wǎng)建設中可將該結(jié)果作為內(nèi)部行業(yè)經(jīng)濟指標。
(2)從用電類別看,配變重過載率以鄉(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)用電以及教學用電。具體分析鄉(xiāng)村居民用電出現(xiàn)配變重過載概率較高問題,其很大程度歸因于鄉(xiāng)村電網(wǎng)建設相對滯后,其中配電變壓器的應用大多較為陳舊,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)變壓器重過載問題。
(3)從日平均氣溫看,其影響情況主要體現(xiàn)在單臺配變重過載問題上。統(tǒng)計發(fā)現(xiàn),每日溫度由極低變化到極高期間,Ⅰ類、Ⅱ類、Ⅲ類、Ⅳ類配變重過載發(fā)生率有一定差異,如Ⅰ類,溫度變化期間重過載發(fā)生率表現(xiàn)為高、低、高變化;Ⅱ類配變,重過載發(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,而這種工作量是導致重過載問題發(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載發(fā)生等表現(xiàn)上,主要從重過載天數(shù)、溫度關系角度分析。如在1~2月份,月平均溫度較低,此時出現(xiàn)重過載天數(shù)為10~15d,而3月、4月、5月、9月、10月、11月,出現(xiàn)重過載情況均超出15d,而在6月、7月、8月,重過載發(fā)生僅在10d以下。該結(jié)果在一定程度上可說明,溫度適宜月份,可能為旅客出行高峰時間段,其所帶來的用電量增加情況,成為配變重過載發(fā)生的主要原因。
7 結(jié)束語
配變重過載問題是影響智能電網(wǎng)安全可靠運行的關鍵性因素。本文在研究中,結(jié)合既往資料中提及的互信息、對策理論等,進行數(shù)學建模,在此基礎上提取相應的特征量,并做特征量、配變重過載關系分析,最終發(fā)現(xiàn)該區(qū)域配變重過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)建設中可根據(jù)這些因素做相關的配變?nèi)萘空{(diào)整,以此達到安全、持續(xù)用電的目標。
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收稿日期:2018-4-8
作者簡介: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。