摘 要：隨著智能電網(wǎng)建設(shè)步伐的加快，對配電變壓器的運行提出更高的要求。從當(dāng)前配變變壓器運行實際狀況看，負(fù)載出現(xiàn)過載的情況屢見不鮮，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(jìn)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(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；重過載

中圖分類號：TM421 文獻(xiàn)標(biāo)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(fù)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(fù)載率對整個電網(wǎng)運行產(chǎn)生影響。盡管當(dāng)前電網(wǎng)運行方面得到高度重視，但在實際應(yīng)對配變負(fù)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(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(guān)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(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，對于關(guān)鍵類變量取負(fù)荷值，在此基礎(chǔ)上做統(tǒng)計分析。根據(jù)分析結(jié)果進(jìn)行模型的構(gòu)建，判斷重過載情況中各特征變量所帶來的影響。實際進(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)、運行容量、用戶分類以及重點用戶標(biāo)識等，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10kV配電變壓器重過載問題高度關(guān)注，不同學(xué)者的分析方向以及分析方式存在差異，但探究配變設(shè)備負(fù)荷過高因素的學(xué)者數(shù)量較少，即使個別學(xué)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(guān)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(guān)鍵類變量并對其進(jìn)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(yīng)用對策理論法進(jìn)行重要性分析，最后順利去除過于獨立的特征變量以及關(guān)聯(lián)性較弱的特征變量，對關(guān)聯(lián)性較強的特征變量進(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(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、重要性等級等。

5 數(shù)學(xué)建模

數(shù)學(xué)模型構(gòu)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(dāng)二者互信息大，其說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引入對策理論，進(jìn)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(yīng)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(jìn)行計算，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?fù)荷情況，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(jìn)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(guān)于國民經(jīng)濟行業(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(jìn)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(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)濟指標(biāo)。

（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(xué)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(shè)相對滯后，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(dǎo)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(guān)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(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、配變重過載關(guān)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(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。