蘇宇，周川，王強鋼

（1.國網(wǎng)重慶市電力公司營銷服務中心（計量中心），重慶401123；2.重慶大學輸配電裝備及系統(tǒng)安全與新技術國家重點實驗室，重慶400044）

0 引言

隨著數(shù)據(jù)采集技術的深化應用，臺區(qū)線損分析工作逐步朝著智能化方向發(fā)展［1-2］。但現(xiàn)有的臺區(qū)線損合格率評價主要依靠專家經(jīng)驗，不同臺區(qū)使用同一套標準，線損合格區(qū)間粗放，缺乏科學有效的降損空間指導。同時，現(xiàn)有的臺區(qū)線損管控方式以考核線損率指標完成情況為主，缺乏臺區(qū)合理區(qū)間與實際線損的比對分析，缺乏結合線損合理區(qū)間的閉環(huán)流程管理機制，以致無法跟進線損異常治理過程和結果，也無法滿足業(yè)務應用的要求，阻礙了企業(yè)精細化管理的發(fā)展。由此，亟須探索臺區(qū)線損指標閉環(huán)管控新模式。

物聯(lián)網(wǎng)是基于無線射頻識別技術、無線傳感器網(wǎng)絡、無線通信等技術的物品信息網(wǎng)絡［3-5］，在物品之間、物品與人之間建立了有效連接，對連接物品進行辨識、管理和控制。近年來，物聯(lián)網(wǎng)技術發(fā)展迅速，已在智能樓宇、智能物流等領域獲得了廣泛應用［6-8］。本研究為促進臺區(qū)線損精益化管理，將物聯(lián)網(wǎng)技術應用在臺區(qū)線損指標管控中，構建基于物聯(lián)網(wǎng)的臺區(qū)線損指標管控系統(tǒng)，建立線損管理新模式，科學指導降損。

1 基于物聯(lián)網(wǎng)的臺區(qū)線損指標管控系統(tǒng)

物聯(lián)網(wǎng)通常由感知層、網(wǎng)絡層和應用層構成［9］，其框架如圖1 所示。其中，感知層負責對傳感器獲得的數(shù)據(jù)進行采集和初始處理，網(wǎng)絡層利用通信網(wǎng)絡對感知層數(shù)據(jù)信息進行傳遞，應用層則根據(jù)相關模型對數(shù)據(jù)進行智能處理，為實際業(yè)務提供相應的數(shù)據(jù)支持。

圖1 物聯(lián)網(wǎng)結構示意Fig.1 Framework of the IoT

基于物聯(lián)網(wǎng)的臺區(qū)線損指標管控系統(tǒng)如圖2所示，該系統(tǒng)也分為感知層、網(wǎng)絡層和應用層。應用層利用數(shù)據(jù)服務器對來自網(wǎng)絡層的電力數(shù)據(jù)和檔案數(shù)據(jù)進行儲存、分析和處理，實現(xiàn)臺區(qū)理論線損的精準計算和臺區(qū)降損空間的科學合理制定，并根據(jù)處理結果進行臺區(qū)線損異動工單預警研判、派發(fā)，實現(xiàn)閉環(huán)管控。該層服務器推薦配置見表1。

圖2 基于物聯(lián)網(wǎng)的臺區(qū)線損指標管控系統(tǒng)結構Fig.2 Structure of the line loss indicator management system based on IoT

表1 服務器推薦配置Tab.1 Recommended configuration of the server

網(wǎng)絡層介于應用層與感知層之間，由無線通信網(wǎng)絡和電力載波信息通信網(wǎng)絡構成，負責收集感知層的電力數(shù)據(jù)和檔案數(shù)據(jù)并傳輸?shù)綉脤拥姆掌?，同時將應用層控制命令向下傳遞到感知層。

感知層由營銷業(yè)務應用系統(tǒng)、營銷地理信息系統(tǒng)（GIS）、國網(wǎng)設備運維精益管理系統(tǒng)（PMS2.0）和用電信息采集系統(tǒng)構成。其中，營銷業(yè)務應用系統(tǒng)、營銷GIS 及PMS2.0 主要負責推送檔案數(shù)據(jù)，而用電信息采集系統(tǒng)除推送檔案數(shù)據(jù)外，還包含大量傳感器、采集終端、電能表等，負責對包括電流、電壓、有功功率、無功功率、功率因數(shù)等在內的電力數(shù)據(jù)進行采集、分析和處理。各系統(tǒng)接口推送數(shù)據(jù)見表2。

表2 各系統(tǒng)接口推送數(shù)據(jù)Tab.2 Data push through different system interface

2 臺區(qū)線損率考核評價方法

2.1 臺區(qū)線損率合理區(qū)間計算模型

基于感知層推送的電力數(shù)據(jù)和檔案數(shù)據(jù)，以日為統(tǒng)計周期，以供電單位為基礎單元，對臺區(qū)基礎數(shù)據(jù)質量進行校核，依據(jù)基礎數(shù)據(jù)異常、基礎數(shù)據(jù)缺失和數(shù)據(jù)完整率等指標數(shù)據(jù)，自動辨識出數(shù)據(jù)異常、數(shù)據(jù)缺失和數(shù)據(jù)正常的臺區(qū)總數(shù)及占比，以保證臺區(qū)線損率合理區(qū)間計算模型指標數(shù)據(jù)的準確和臺區(qū)特征指標數(shù)據(jù)的完整。

在臺區(qū)基礎數(shù)據(jù)質量全面分析的基礎上，計算各臺區(qū)上網(wǎng)電量百分比、末端電量百分比、功率因數(shù)、末端壓降、三相不平衡度、負荷特性、負載率、供電半徑和網(wǎng)架結構等特征因子，其數(shù)據(jù)范圍見表3。再采用聚類算法［10-11］和臺區(qū)基本定性特征分類規(guī)則，完成基于特征因子的臺區(qū)分類。然后在臺區(qū)分類結果的基礎上，利用BP 神經(jīng)網(wǎng)絡［12-13］對每類臺區(qū)進行訓練，進而獲得每個臺區(qū)的線損率合理值。最后，根據(jù)各臺區(qū)歷史日線損率數(shù)據(jù)剔除異常偏離值后，對線損率分布情況進行統(tǒng)計分析，獲得所有臺區(qū)的線損率標準差作為該類臺區(qū)的線損率波動范圍，并據(jù)此對臺區(qū)線損率合理值進行調節(jié)，獲得各臺區(qū)線損率合理區(qū)間。

表3 臺區(qū)特征因子數(shù)據(jù)范圍Tab.3 Range of characteristic factor in an area

2.2 臺區(qū)線損率合格判斷模型

考慮到臺區(qū)線路率的波動性，為綜合衡量臺區(qū)線損率合格情況，本研究采用模糊評價方法［14-15］對臺區(qū)線損率進行評價，由此得到臺區(qū)線損率合格隸屬度函數(shù)

式中：Y為線損率實際值；Ymax，Ymin分別為臺區(qū)線損率合理區(qū)間的上下限；k為模糊評價指數(shù)。

根據(jù)臺區(qū)線損率合理區(qū)間計算模型得到的合理區(qū)間和模糊評價隸屬度分數(shù)情況，對臺區(qū)線損率的合格情況進行判斷。

（1）臺區(qū)日線損率小于臺區(qū)線損率合理區(qū)間下限時，判斷該臺區(qū)為不合格臺區(qū)。

（2）臺區(qū)日線損率滿足合理區(qū)間或滿足模糊評價得分要求，判斷該臺區(qū)為合格臺區(qū)。

（3）臺區(qū)線損率不滿足臺區(qū)線損合理區(qū)間且不滿足模糊評價要求，判斷該臺區(qū)為不合格臺區(qū)。

3 臺區(qū)線損指標閉環(huán)管控模式

管理人員在物聯(lián)網(wǎng)技術的基礎上，根據(jù)臺區(qū)線損率考核結果，按線損工單生成規(guī)則產(chǎn)生線損異常工單，并派發(fā)給現(xiàn)場人員處理。管理人員可監(jiān)控線損工單處理情況，跟進線損異常處理過程和結果。最終實現(xiàn)線損異常發(fā)現(xiàn)、分析、處理、歸檔的全流程閉環(huán)管控，其流程如圖3所示。

圖3 臺區(qū)線損指標閉環(huán)管控流程Fig.3 Closed?loop control process of line loss indicators in a transformer area

首先，對臺區(qū)基礎數(shù)據(jù)質量進行全面分析；再根據(jù)每日臺區(qū)線損率計算結果，結合臺區(qū)線損率合理區(qū)間計算模型和臺區(qū)線損率合格判斷模型對臺區(qū)線損率進行考核評價，并依據(jù)臺區(qū)持續(xù)異動天數(shù)、影響用戶數(shù)等因素生成以臺區(qū)為維度的異常預警及線損治理工單；然后將工單推送到“臺區(qū)線損管理”微應用，由工作人員持手持終端到現(xiàn)場進行處理，并通過應用程序將處理過程與結果上傳；最后，跟蹤線損異常治理結果，若臺區(qū)線損恢復正常則進行工單歸檔，若臺區(qū)線損異常仍存在則繼續(xù)推送至工作人員進行再次處理，直到消除臺區(qū)線損異常。臺區(qū)線損指標閉環(huán)管控模式可以有效提高電力異常工單的解決效率，提升電網(wǎng)管控力度，進而降低臺區(qū)線損，減少電力資源、自然資源的浪費，提升資源的利用率。工作人員使用手持終端直接進行消缺，可以有效減少因數(shù)據(jù)查詢不便、工作流程銜接不緊密產(chǎn)生的工作量，提升工作效率。

4 案例分析

在某地區(qū)24 個線損可算臺區(qū)內建立基于物聯(lián)網(wǎng)的臺區(qū)線損指標閉環(huán)管控系統(tǒng)。為保證模型因子數(shù)據(jù)可算，對營銷業(yè)務應用系統(tǒng)、PMS2.0、用電信息采集系統(tǒng)、營銷GIS 和臺區(qū)線損指標閉環(huán)管控系統(tǒng)的5 個數(shù)據(jù)接口進行調試。在完成接口調試后，對24個線損可算臺區(qū)進行臺區(qū)分類，并按臺區(qū)類別完成BP 神經(jīng)網(wǎng)絡訓練。經(jīng)過數(shù)十次基礎數(shù)據(jù)補充完善及算法適應性調整，獲得臺區(qū)線損率合理區(qū)間計算模型和臺區(qū)線損率合格判斷模型參數(shù)。最后，基于2020 年5 月2 日基礎電力數(shù)據(jù)和檔案數(shù)據(jù)，得到臺區(qū)線損率計算結果見表4。

表4 臺區(qū)線損率計算結果Tab.4 Calculation result of line loss in a transformer area

由表4可知，案例24個臺區(qū)中有17個臺區(qū)采集理論線損率在所得臺區(qū)線損率合理區(qū)間之內，7 個臺區(qū)采集理論線損率超過臺區(qū)線損率合理區(qū)間上限，且不滿足合理區(qū)間模糊評價得分要求。由此，臺區(qū)線損率合格判斷模型判別這7個臺區(qū)為不合格臺區(qū)，并生成以臺區(qū)為維度的異常預警及線損治理工單，在手持終端“臺區(qū)線損管理”微應用程序中進行了工單派發(fā)，同時跟進線損異常治理的過程和結果。該過程無需人工參與，實現(xiàn)了線損異常發(fā)現(xiàn)、分析、處理、歸檔的全流程閉環(huán)管控。

現(xiàn)有臺區(qū)線損率合格判斷遵循同一套標準，按照0.00%～10.00%線損合理區(qū)間對該地區(qū)24 個臺區(qū)進行判斷，其結果見表5。結合表4—5分析可知，由于現(xiàn)有的臺區(qū)線損合格率評價主要依靠專家經(jīng)驗，不同臺區(qū)遵守同一套標準，在24 個臺區(qū)中只發(fā)現(xiàn)2個不合格臺區(qū)，線損合格區(qū)間粗放；而本研究所采用的方法根據(jù)不同臺區(qū)實際情況計算臺區(qū)線損率合理區(qū)間，在該24 個臺區(qū)中確定了7 個不合格臺區(qū)，其判斷結果更精細、更準確，同時還給出了臺區(qū)線損可降空間，為進一步降損提供了依據(jù)。

表5 現(xiàn)有臺區(qū)線損率合格判斷結果Tab.5 Judgment result of current line loss qualified rate in transformer areas

5 結束語

本研究構建的基于物聯(lián)網(wǎng)的臺區(qū)線損指標管控系統(tǒng)，融合用電信息采集系統(tǒng)、營銷業(yè)務應用系統(tǒng)、營銷GIS 和PMS2.0 數(shù)據(jù)，實現(xiàn)了臺區(qū)線損指標監(jiān)控和線損異常臺區(qū)的閉環(huán)管控，提升了營銷線損異常處理效率。臺區(qū)線損率合理區(qū)間計算模型和臺區(qū)線損率合格判斷模型能夠實現(xiàn)線損異常臺區(qū)識別，為臺區(qū)線損提供了科學有效的降損空間指導。“集中監(jiān)控、分級派單、系統(tǒng)驗證、流程閉環(huán)”的臺區(qū)線損指標閉環(huán)管控模式，通過全過程各環(huán)節(jié)的精細化管控，實現(xiàn)了線損管理責任制的信息化支撐和管理落地，也為工作人員開展異常臺區(qū)現(xiàn)場處理提供了技術支持。