國網(wǎng)江蘇省電力有限公司宿遷供電分公司 毛王清

當(dāng)前，電力系統(tǒng)的規(guī)模逐漸擴(kuò)大，配電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)隨之逐漸復(fù)雜，使得配電網(wǎng)易出現(xiàn)線損的問題，提高了配電網(wǎng)線損的管理難度，而配電網(wǎng)的線路損耗增加了能源的消耗，影響了電力系統(tǒng)的正常運行，為國家電力資源帶來巨大的浪費。線損的原因多種多樣，因此控制線路損耗首先需要確定引發(fā)因素，然后再有的放矢地逐個解決。針對于配電網(wǎng)輸電線路出現(xiàn)損耗異常時，溯源困難且定位不夠精準(zhǔn)的問題，提出融合海量數(shù)據(jù)分析配電網(wǎng)線損，實現(xiàn)對線損的自動定位。海量數(shù)據(jù)主要是指時間維度數(shù)據(jù)和空間維度數(shù)據(jù)，通過融合這些歷史數(shù)據(jù)實現(xiàn)深層次的挖掘，發(fā)現(xiàn)其中的潛在信息，達(dá)到為我所用的新興數(shù)據(jù)處理方法。通過配電網(wǎng)運行歷史海量數(shù)據(jù)的挖掘處理，找出共性規(guī)律，實現(xiàn)對配電網(wǎng)線損的自動定位，提高配電網(wǎng)維護(hù)、管理的科學(xué)化水平。

1 融合海量數(shù)據(jù)的配電網(wǎng)線損分析與評估

1.1 融合海量數(shù)據(jù)的配電網(wǎng)理論線損分析

首先，用分類學(xué)的分類缺陷系統(tǒng)分級器將目前遇到的損耗進(jìn)行區(qū)分，并根據(jù)它們的組成來評估。在分類完畢的基礎(chǔ)上，特定出所有損害及傷害。

通常，對配電網(wǎng)線損主要分類為以下三種：竊聽線損、理論線損、通信線損。為準(zhǔn)備區(qū)分，還需要根據(jù)分類準(zhǔn)則對線損進(jìn)一步精細(xì)化分類，探尋出線損的細(xì)支方向布設(shè)線損。細(xì)支方向的中心目的為完全分解可降低線路損傷，分類的依據(jù)是在產(chǎn)生符合某個測量條件的區(qū)域，改變可能的線損的狀態(tài)參數(shù)，其結(jié)果趨于相同的因素集合。

理論線性是由網(wǎng)絡(luò)本身的結(jié)構(gòu)決定的，裝置將不可避免地?fù)p害電力傳輸，主要與技術(shù)情況、工作方法和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)有關(guān)，其中包括部分成本和固定的電力損失。目前常用的計算方式包括等距方法、抵抗平均方法。然而這些算法主要用于計算理論損失10kV內(nèi)的分銷網(wǎng)絡(luò)，而在0.4kV低壓輸電網(wǎng)絡(luò)配置不同的輪廓中，沒有嚴(yán)格的直線負(fù)載分布和相互分配的不平衡?；诖耍疚氖褂昧艘环N改進(jìn)的等效電阻方法來計算理論線性的損失，以此來獲得相對精確的計算結(jié)果。配電網(wǎng)絡(luò)中變壓器和電線的等效電阻公式如下：

式中：Api為用戶通過i段線提供的有功功率；Aqi為用戶通過I段線供電的無功功率；Ri為I段電路電阻；Ap為配電變壓器低壓一側(cè)的出口處總功率；AQ為配電變壓器低壓一側(cè)出口處的總無功功率；n為低壓線路的總分段數(shù)。

假設(shè)計算當(dāng)中給出以下條件：（1）低電壓配電線路各個節(jié)點負(fù)荷曲線基本形狀一致；（2）各個節(jié)點上的功率表示數(shù)據(jù)出現(xiàn)相同數(shù)值；（3）各個節(jié)點的電壓相同，無視降壓環(huán)節(jié)；（4）沿著線路荷載部分的分布有一定可循規(guī)則，可以滿足一部分的荷載在圖片上折線分布形狀統(tǒng)一。

改進(jìn)的低壓平臺區(qū)域等效電阻法公式如下：

式中：低電壓配電變壓器一側(cè)出口線路的數(shù)值構(gòu)造用N來表示，單相雙線制為2，三相三線制為3，三相四線制為3.5；Ipj代表平均電流；T指所用的時間；配電變壓器出口處系數(shù)曲線數(shù)值表示為K。

K值依照最低負(fù)荷率和平常負(fù)荷率兩種方向進(jìn)行計算?？墒且驗橛嬎愕碾y度系數(shù)高，普遍使用表1所示的推薦理論來計算最終數(shù)據(jù)。

表1 最小負(fù)荷率K值對應(yīng)表

運行數(shù)據(jù)在配電網(wǎng)當(dāng)中對理論線損的部分差異可以省略，所以采用等效電阻法，來依照配電網(wǎng)的指定拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和指定接線方法，計算配電網(wǎng)中變壓器和導(dǎo)線的相同效率電阻，以便于更加輕松地算出理論線損值進(jìn)行評估。

1.2 融合海量數(shù)據(jù)的配電網(wǎng)通信和竊聽線損

配電網(wǎng)通信計量系統(tǒng)每十五分鐘上傳一次實時數(shù)值，通信系統(tǒng)每三分鐘更新一次信息和狀態(tài)。如果通信系統(tǒng)的故障狀態(tài)有太大波動，測量得來的數(shù)據(jù)不能在第一時間進(jìn)行更新，根據(jù)計量規(guī)則來看，數(shù)據(jù)在時間當(dāng)中存在斷層，那么最后一天的數(shù)據(jù)通過取加權(quán)平均值作為測量數(shù)據(jù)時被視為通信故障。當(dāng)通信系統(tǒng)的故障狀態(tài)恢復(fù)正常，通過分析時間序列數(shù)據(jù)，采用模糊擬合計算方法，有關(guān)聯(lián)的關(guān)系模型在具體時間下的曲線變化，實時歷史表現(xiàn)下的平均值在規(guī)定范圍內(nèi)所展現(xiàn)的線損數(shù)據(jù)表，得到了通信線路損耗時間和線路損耗值。

竊電中出現(xiàn)了損失，依據(jù)對每個用戶的用電情況和所得數(shù)據(jù)進(jìn)行大的分類，篩選出具有類似情況的用戶。對不相同種類的用戶分別搭建出來一整套的用電模型，并對行為作出有針對性的分析研究，探尋用戶用電的規(guī)則律動。若是一個用戶的電力損耗行為在某一個節(jié)點不同于歷史電力用戶的消費行為過大，電力使用的趨勢非常不同于相同類型的用戶行為，這就可以判斷，用戶存在電力偷竊行為，運行維修管理員就可以直接去檢查此用戶是否有偷電情況存在。

2 海量數(shù)據(jù)融合下配網(wǎng)自動化設(shè)備集成和互聯(lián)

配電網(wǎng)自動化設(shè)備是集配電網(wǎng)監(jiān)控、運行管理平臺、系統(tǒng)調(diào)度自動化平臺、GIS地理信息管理平臺、配電網(wǎng)生產(chǎn)管理信息平臺、計量管理集成平臺、營銷管理平臺、大客戶負(fù)荷管理和配電監(jiān)控平臺，與電能計量遙測平臺等緊密結(jié)合，實現(xiàn)無縫互聯(lián)，數(shù)據(jù)共享。自動化配電系統(tǒng)的功能一般概括為基本和拓展兩個功能。配電SCADA、故障檢測等都屬于最基礎(chǔ)的功能，擴(kuò)展功能涵蓋了問題阻斷、配電網(wǎng)的高端應(yīng)用等。配電網(wǎng)先進(jìn)應(yīng)用分析功能是配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)的核心之一。作為決策和分析的輔助工具，可為配電網(wǎng)運行調(diào)度人員提供方便、高效的手段，挖掘配電網(wǎng)運行安全、經(jīng)濟(jì)的巨大潛力。這些功能一般用在配電故障的篩選之中。依照FTU和調(diào)度非手動化主站的訊息轉(zhuǎn)載，分配了配電網(wǎng)的故障定位數(shù)據(jù)、隔離所需方案和恢復(fù)的操作方法，構(gòu)建雙層結(jié)構(gòu)的配電網(wǎng)信息交互架構(gòu)。以此集成和互聯(lián)形成的數(shù)據(jù)庫，所存儲的海量數(shù)據(jù)，是自動定位的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

3 融合海量數(shù)據(jù)的配電網(wǎng)線損自動定位方法案例分析

為驗證所設(shè)計的融合海量數(shù)據(jù)的配電網(wǎng)線損自動定位方法的有效性和先進(jìn)性，以某區(qū)域配電網(wǎng)的實際情況作為測試用例。在配電網(wǎng)信息平臺的基礎(chǔ)上，構(gòu)建基于Hadoop和Spark的平臺底層搭建數(shù)據(jù)庫，使用B/S模式結(jié)合數(shù)據(jù)訪問層、應(yīng)用邏輯層和前端顯示層的體系結(jié)構(gòu)，進(jìn)行多層面方案表述，使用組件開發(fā)，采用表面對象分析方法，比較不同情況下用電數(shù)據(jù)，定位其中的線損點位。配電網(wǎng)中不同用電群體、不同時段的數(shù)據(jù)見圖1。

圖1 用戶分類統(tǒng)計結(jié)果

分析圖1數(shù)據(jù)，可以看出，所有造成線損的原因中通信異常和竊電損耗是最有影響力的，由此產(chǎn)生的線損也是最嚴(yán)重的，應(yīng)當(dāng)制定緊急措施加以解決。剩下的因素中，三相不平衡、功率因數(shù)超載或是輕載等影響結(jié)果處于可接受范圍，可以作為觀察項，綜合考慮配電網(wǎng)維護(hù)周期和成本因素?fù)駲C(jī)處理。超載、重載、輕載等影響處于理論正常水平，目前階段暫不處理。

通過上述實例，驗證了融合海量數(shù)據(jù)的配電網(wǎng)線損自動定位方法的實用性，可以準(zhǔn)確地得到線損嚴(yán)重部位信息，為配電網(wǎng)的維護(hù)管理帶來便利。

結(jié)束語：基于大數(shù)據(jù)聚類、相關(guān)性分析和挖掘算法，根據(jù)測量自動化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，通過對站、線和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的分析，從理論線損、通信線損和功率損耗，建立配電網(wǎng)線損和區(qū)域線損分析與定位方法，并基于大數(shù)據(jù)平臺結(jié)構(gòu)構(gòu)建方法，建立了準(zhǔn)確定位線損異常的自動化運維平臺。在今后的研究中，還需要根據(jù)實際使用的反饋情況，完善功能，實現(xiàn)對配電網(wǎng)的智能、高效管理。