張林 鄧強 黃剛 王浩 錢威

摘 ?要：在當前泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)背景下，深入挖掘電力數(shù)據(jù)的價值具有重要作用。隨著高級量測系統(tǒng)的建設(shè)日益完善，供電公司的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)所能采集的數(shù)據(jù)類型越來越豐富，為進一步發(fā)揮數(shù)據(jù)在電力業(yè)務(wù)中的作用提供了良好的基礎(chǔ)，但現(xiàn)有的營配調(diào)數(shù)據(jù)仍然存在不貫通的問題。文章以萬州供電公司為例，從模型與狀態(tài)數(shù)據(jù)的歷史反演性和非同源異構(gòu)數(shù)據(jù)的匹配性角度，分析現(xiàn)有營配調(diào)數(shù)據(jù)的貫通現(xiàn)狀，找出目前存在的問題，為電力公司數(shù)據(jù)系統(tǒng)的完善提供參考。

關(guān)鍵詞：萬州;營配調(diào);貫通;現(xiàn)狀

中圖分類號：TM727.2 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2019）22-0043-03

Abstract： In the context of Ubiquitous Power Internet of Things construction， it is essential to dig deep into the value of power data. Because of the construction for advanced measurement infrastructure， the data collection system of the power supply company can collect more and more data types， which provides a good foundation for functioning in the power business， but there is still a problem with integrating the different types of data. This paper selected WanzhouPower Supply Company as an example to analyze the present situation analysis of integration for marketing， distribution and operation data from the perspective of the historical reversal of data and the matching of non-homologous data， and finds out the existing problems. All this will provide reference for the improvement of the data collection system in the power supply company.

Keywords： Wanzhou; marketing， distribution and operation; integration; present situation

引言

隨著泛在電力物聯(lián)網(wǎng)概念的提出與建設(shè)的推進，實現(xiàn)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)“數(shù)據(jù)一個源、電網(wǎng)一張圖、業(yè)務(wù)一條線”的建設(shè)要求[1]變得越來越迫切。經(jīng)過多年的建設(shè)，國家電網(wǎng)公司的數(shù)據(jù)平臺和管理水平日益提升，但現(xiàn)有的數(shù)據(jù)系統(tǒng)及其存儲的各類營配調(diào)數(shù)據(jù)仍然存在大量不貫通、不匹配的情況，對推動營配調(diào)數(shù)據(jù)一體化應(yīng)用，實現(xiàn)公司的精益化管理帶來了極大的挑戰(zhàn)。鑒于此，對現(xiàn)有供電公司的數(shù)據(jù)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)歸口的主要管理部門進行全面調(diào)研，摸清營配調(diào)數(shù)據(jù)貫通的現(xiàn)狀，對指導泛在電力物聯(lián)網(wǎng)背景下的數(shù)據(jù)系統(tǒng)建設(shè)具有重要意義。

營配調(diào)數(shù)據(jù)涉及營銷、調(diào)度、運檢多個部門的多個數(shù)據(jù)系統(tǒng)，如調(diào)度SCADA系統(tǒng)、電能量計量系統(tǒng)、營銷用電信息采集系統(tǒng)等。盡管營配調(diào)數(shù)據(jù)來源多樣，結(jié)構(gòu)形式復雜，但從數(shù)據(jù)類型上說，可簡單分為模型數(shù)據(jù)和狀態(tài)數(shù)據(jù)兩類。模型數(shù)據(jù)是用于搭建電力網(wǎng)絡(luò)模型的數(shù)據(jù)，包括電網(wǎng)的拓撲結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，狀態(tài)數(shù)據(jù)是功率、電壓、電量等反映電網(wǎng)源荷狀態(tài)的數(shù)據(jù)。

營配調(diào)數(shù)據(jù)的貫通不僅包括橫向的多來源、多類型數(shù)據(jù)的匹配貫通，也包括縱向維度的歷史數(shù)據(jù)是否全面可反演，如是否保存了全年8760小時的功率、電壓歷史數(shù)據(jù)等。實現(xiàn)縱向維度的歷史貫通與實現(xiàn)橫向的數(shù)據(jù)匹配同等重要。如果能夠采集精細化的歷史數(shù)據(jù)，就有條件分析反演電網(wǎng)的歷史運行狀態(tài)，從而基于精細化的歷史狀態(tài)實現(xiàn)電網(wǎng)規(guī)劃方案評估[2，3]、電網(wǎng)運行效率評估[4，5]、電網(wǎng)對新能源的消納水平評估[6]等業(yè)務(wù)。目前以萬州分公司為代表的西部地市供電公司對此類業(yè)務(wù)仍基于單一負荷水平（通常是最大負荷水平）下的運行狀態(tài)計算評估指標。這種方式側(cè)重于安全性分析，但對電網(wǎng)的運行經(jīng)濟性、可靠性的評估考慮不足，部分評估業(yè)務(wù)甚至沒有基于任何數(shù)據(jù)，只能給出定性的評估結(jié)論。因此，本文以實現(xiàn)全年歷史電網(wǎng)運行狀態(tài)的精細化模擬為導向，以支撐精細化評估業(yè)務(wù)為最終目的，對模型和狀態(tài)數(shù)據(jù)的歷史反演性和非同源異構(gòu)數(shù)據(jù)的匹配現(xiàn)狀進行分析，以期實現(xiàn)對營配調(diào)數(shù)據(jù)貫通現(xiàn)狀的全面掌握。

1 模型數(shù)據(jù)的歷史反演性

1.1 高壓配電網(wǎng)的模型數(shù)據(jù)

高壓配電網(wǎng)的拓撲結(jié)構(gòu)來源于調(diào)控中心方式科留存的歷史典型運行方式圖和調(diào)度SCADA平臺，目前只能通過截圖的方式獲取。高壓配電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)由PMS系統(tǒng)導出，以表格的形式展示線路和變壓器的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)信息，如表1。調(diào)度SCADA系統(tǒng)和PMS系統(tǒng)最顯著的一個特點是“隨時更新”，當電網(wǎng)結(jié)構(gòu)因改造、新建工程的實施而發(fā)生改變時，調(diào)度SCADA系統(tǒng)和PMS系統(tǒng)會用當前數(shù)據(jù)覆蓋原有的數(shù)據(jù)，使之與當前的網(wǎng)絡(luò)保持一致，因此，高壓配電網(wǎng)的模型數(shù)據(jù)的歷史貫通性不佳，無法建立歷史的網(wǎng)絡(luò)模型。

1.2 中壓配電網(wǎng)的模型數(shù)據(jù)

目前，中壓配電網(wǎng)的拓撲結(jié)構(gòu)信息來源于運檢部提供的一次接線圖，圖中的主要信息包括：

（1）電源節(jié)點的變電站站名、母線及斷路器名稱。

（2）各配變的名稱及型號。

（3）各個電氣節(jié)點的桿塔號。

（4）各條線路、支線、聯(lián)絡(luò)線的位置和名稱。

（5）刀閘、聯(lián)絡(luò)開關(guān)的位置及名稱。

運檢部門負責中壓配電網(wǎng)的日常運維檢修工作，如果電網(wǎng)進行了改造導致拓撲結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，接線圖會重新繪制，改造前的圖紙會存檔。因此，可以找到歷史上任意斷面的一次接線圖來推斷最基本的拓撲結(jié)構(gòu)。中壓配電網(wǎng)的線路的阻抗導納參數(shù)同樣由PMS系統(tǒng)導出，因此也同樣沒有保存歷史的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)。

1.3 低壓配電網(wǎng)的模型數(shù)據(jù)

低壓配電網(wǎng)的模型數(shù)據(jù)來源于臺區(qū)設(shè)計圖、竣工圖等，此類圖紙反映了在原有臺區(qū)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上進行改造的內(nèi)容，再結(jié)合同時給出的設(shè)計說明書、可行性研究報告等，可以大致推斷出改造前低壓配電網(wǎng)的模型。同時，低壓配電網(wǎng)不同于高壓、中壓配電網(wǎng)有大量的分段開關(guān)，拓撲結(jié)構(gòu)在運行過程中不會發(fā)生改變，所以，可以認為歷史電路模型與當前電路模型完全相同。

目前運檢部門給出的低壓配電網(wǎng)的圖紙缺乏低壓用戶的具體名稱和搭接相別（如該單相用戶是搭接在ABC三相系統(tǒng)中的哪一相）等信息，只給出了每個節(jié)點上的低壓用戶數(shù)，為模型數(shù)據(jù)和狀態(tài)數(shù)據(jù)的匹配帶來了困難。

2 狀態(tài)數(shù)據(jù)的歷史反演性

2.1 來自于調(diào)度部門的狀態(tài)數(shù)據(jù)

調(diào)度部門的SCADA系統(tǒng)和電能量計量系統(tǒng)，其數(shù)據(jù)格式如表2所示。

調(diào)度SCADA系統(tǒng)至少存儲了近5年的狀態(tài)數(shù)據(jù)，從歷史數(shù)據(jù)存儲時間長短的角度來看，調(diào)度SCADA系統(tǒng)的狀態(tài)數(shù)據(jù)已經(jīng)實現(xiàn)了歷史貫通。

高壓配電網(wǎng)的電源（220kV變電站）、負荷（110kV或35kV變電站的10kV母線）以及中壓配電網(wǎng)的電源（10kV線路）三種類型的狀態(tài)數(shù)據(jù)均來源于調(diào)度部門。

2.2 來自于營銷部門的狀態(tài)數(shù)據(jù)

營銷部門的用電信息采集系統(tǒng)（以下簡稱“用采系統(tǒng)”）存儲了所有電力用戶（配變及低壓用戶）的用電信息數(shù)據(jù)，其數(shù)據(jù)格式如表3。

用采系統(tǒng)是中壓配電網(wǎng)負荷（配變）數(shù)據(jù)的主要來源，也同時是低壓配電網(wǎng)電源（配變）和負荷（低壓用戶）數(shù)據(jù)的主要來源，其數(shù)據(jù)貫通性存在兩個問題：

（1）數(shù)據(jù)存儲的時間不長

由于營銷用采系統(tǒng)屬于近年建設(shè)的新系統(tǒng)，不如調(diào)度SCADA系統(tǒng)成熟，目前用采系統(tǒng)沒有存儲較早的歷史數(shù)據(jù)，只有近兩年的數(shù)據(jù)。

（2）缺乏小時級的電量數(shù)據(jù)

用采系統(tǒng)目前無法導出小時級的電量數(shù)據(jù)，導致電量數(shù)據(jù)的時間尺度與功率、電壓數(shù)據(jù)的時間尺度不同，兩者無法進行比較和匹配，難以基于功率和電量數(shù)據(jù)的關(guān)系進行相關(guān)的數(shù)據(jù)挖掘研究。

3 非同源異構(gòu)數(shù)據(jù)的匹配性

3.1 拓撲結(jié)構(gòu)與網(wǎng)絡(luò)參數(shù)數(shù)據(jù)的匹配性

高壓、中壓配電網(wǎng)的拓撲結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)參數(shù)來源不同，前者以圖的形式給出，而后者來自于PMS系統(tǒng)，兩者的數(shù)據(jù)存在一定的不貫通情況。PMS系統(tǒng)沒有給出中壓配電網(wǎng)中配電變壓器的阻抗導納數(shù)據(jù)，也沒有給出導線的單位阻抗導納參數(shù)，需要通過查閱相關(guān)的手冊、資料等人工補全單位阻抗導納參數(shù)。此外，由于導線的單位阻抗導納參數(shù)不僅與導線型號有關(guān)，也與三相導線的之間的幾何均距有關(guān)，而PMS系統(tǒng)也沒有給出實際線路的幾何均距。

3.2 模型與狀態(tài)數(shù)據(jù)的匹配性

高壓配電網(wǎng)狀態(tài)數(shù)據(jù)對象的命名與拓撲模型完全對應(yīng)，在本次收集過程中，沒有出現(xiàn)電路模型中存在的負荷收集不到數(shù)據(jù)的情況。

（1）數(shù)據(jù)對象不全

本次以170臺配變?yōu)闃颖荆瑢τ貌上到y(tǒng)的配變數(shù)據(jù)進行采集，最終有12臺配變沒有相應(yīng)的數(shù)據(jù)，說明用采系統(tǒng)盡管實現(xiàn)了大部分電力用戶的覆蓋，但仍然存在一定的盲區(qū)。

（2）部分模型與狀態(tài)數(shù)據(jù)對象的名稱不一致

部分配電變壓器的命名不統(tǒng)一，如一次接線圖中命名為“華安#1變”，用采系統(tǒng)命名為“華安1#變”，約有5%公變存在這樣的問題。對于專變，二者命名不一致的情況則更為突出，如一次接線圖中命名為“磷肥廠”的專變，在用采系統(tǒng)中的實際用戶名稱為“重慶市xx磷肥有限責任公司”。雖然這種問題可以在收資過程中通過人工的方式識別出來，但在后續(xù)以實現(xiàn)營配調(diào)貫通為目的的數(shù)據(jù)系統(tǒng)建設(shè)中，這種毫無規(guī)律的命名方式將成為通過計算機的自動匹配實現(xiàn)貫通的障礙。

4 結(jié)論

本文以重慶市萬州供電公司為研究對象，對該公司營配調(diào)數(shù)據(jù)的貫通現(xiàn)狀進行了全面分析。從中發(fā)現(xiàn)的主要突出問題包括：調(diào)度SCADA系統(tǒng)和PMS系統(tǒng)沒有保留歷史的拓撲結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)參數(shù)數(shù)據(jù);用采系統(tǒng)沒有足夠長的歷史數(shù)據(jù)，歷史可反演性不強，且無小時級的電量數(shù)據(jù)，狀態(tài)紀錄不夠精細;此外，拓撲結(jié)構(gòu)與網(wǎng)絡(luò)參數(shù)、模型數(shù)據(jù)與狀態(tài)數(shù)據(jù)之間仍然存在匹配性問題。這些問題導致我們?nèi)匀浑y以實現(xiàn)對電網(wǎng)運行狀態(tài)的精細化模擬和評估。隨著泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的推進，在全面把握現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，進一步改善數(shù)據(jù)的貫通性，有助于實現(xiàn)電網(wǎng)公司對內(nèi)對外業(yè)務(wù)的廣泛聯(lián)接，充分挖掘現(xiàn)有數(shù)據(jù)的價值，打造“能源互聯(lián)網(wǎng)生態(tài)圈”具有重要意義。本文的工作能夠為電網(wǎng)公司在此背景下的數(shù)據(jù)系統(tǒng)的完善，構(gòu)建全聯(lián)接的泛在電力物聯(lián)網(wǎng)提供重要參考。

參考文獻：

[1]國家電網(wǎng)有限公司互聯(lián)網(wǎng)部.泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)大綱[R].北京：2019.

[2]R. F. Arritt， R. C. Dugan. Value of Sequential-Time Simulations in Distribution Planning[J]. IEEE Transactions on Industry Applications， 2014，50（6）：4216-4220.

[3]Ning Zhang， Chongqing Kang， Daniel S. Kirschen， et al. Planning Pumped Storage Capacity for Wind Power Integration[J]. IEEE Transactions on Sustainable Energy， 2013，4（2）：393-401.

[4]盛萬興，陳海，王軍，等.基于負荷持續(xù)曲線的配電網(wǎng)運行效率評價[J].電網(wǎng)技術(shù)，2016，40（04）：1237-1242.

[5]黃俊輝，謝珍建，祁萬春，等.基于時序運行模擬的電網(wǎng)運營效率評估方法[J].電力建設(shè)，2015，36（10）：123-128.

[6]楊柳，吳鴻亮，門錕.南方電網(wǎng)節(jié)能與經(jīng)濟運行評價方法[J].電力系統(tǒng)自動化，2014，38（17）：31-38.