張海江，賀玉珍，馮 楠

（1.國網(wǎng)山西省電力公司，山西 太原 030021；2.運(yùn)城學(xué)院數(shù)學(xué)與信息技術(shù)學(xué)院，山西 運(yùn)城 044000）

0 引言

線損能反映電網(wǎng)架構(gòu)和運(yùn)營合理性，同時(shí)與供電企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益緊密相連，做好成段計(jì)算工作非常重要。目前，供電企業(yè)低壓線損的計(jì)算方法主要有平均電流負(fù)荷曲線特征系數(shù)法[1]、等效功率法[2]、壓降法[3]等，這些方法都是將臺(tái)區(qū)線損合格區(qū)間定義在0～10%之間，并未充分考慮不同臺(tái)區(qū)的實(shí)際情況，沒有將線損合理區(qū)間作為參考，這種“一刀切”模式很難滿足臺(tái)區(qū)線損精益管理的要求，亟待進(jìn)一步改變。本文依托大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，利用海量歷史數(shù)據(jù)匯總臺(tái)區(qū)線損特征，并依據(jù)基本特性參數(shù)將臺(tái)區(qū)劃分為多個(gè)類別[4-5]，分類開展線損合理性差異化管理，進(jìn)一步提高異常識(shí)別準(zhǔn)確率，推動(dòng)低壓臺(tái)區(qū)線損從“粗放式”治理到精益化管理轉(zhuǎn)變，達(dá)到降損增效的目的。

1 線損合理值區(qū)間測(cè)算模型構(gòu)建

1.1 使用嵌套聚類方法對(duì)臺(tái)區(qū)進(jìn)行分類

以山西省約11萬臺(tái)公變臺(tái)區(qū)的基本數(shù)據(jù)作為聚類模型的輸入，選定臺(tái)區(qū)負(fù)載率[6]、供電半徑[7]、線路長度、線徑、臺(tái)區(qū)容量、總用戶數(shù)作為6個(gè)特征量，采用層次嵌套聚類方式，針對(duì)各類特征量逐一進(jìn)行聚類。

a）規(guī)劃嵌套順序：逐一判定6個(gè)特征量與臺(tái)區(qū)線損的相關(guān)性，根據(jù)相關(guān)性系數(shù)，判斷特征量對(duì)于臺(tái)區(qū)線損的影響權(quán)重，按照影響權(quán)重由高到低的順序，梳理出特征量聚類次序。線損率與特征量的皮爾森相關(guān)性如表1所示。

表1 線損率與特征量的皮爾森相關(guān)性表

b）按需簡化特征量：通過皮爾森相關(guān)系數(shù)分析[8]，發(fā)現(xiàn)供電半徑和線路長度呈強(qiáng)相關(guān)性，臺(tái)區(qū)容量與總用戶數(shù)呈強(qiáng)相關(guān)性。因此，將供電半徑和線路長度歸為一個(gè)參考特征量，將臺(tái)區(qū)容量和用戶總數(shù)歸為一個(gè)參考特征量。將6個(gè)特征量簡化為負(fù)載率（A）、供電半徑+線路長度（B）、線徑（C）、臺(tái)區(qū)容量+總用戶數(shù)（D）這4個(gè)特征量。Pearson相關(guān)性分析結(jié)果如表2所示。

表2 Pearson相關(guān)性分析結(jié)果

c）確定各特征量聚類數(shù)：輪廓系數(shù)[9]是衡量聚類效果的重要指標(biāo)，系數(shù)越大，說明聚類效果越佳。計(jì)算4個(gè)特征值的輪廓系數(shù)，統(tǒng)一設(shè)置聚類數(shù)范圍為2～7類，找出4個(gè)特征值輪廓系數(shù)最高時(shí)的聚類數(shù)，結(jié)果如表3所示。由表3可知，最佳聚類數(shù)分別為負(fù)載率聚2類、供電半徑+線路長度聚2類、線徑聚2類、臺(tái)區(qū)容量+總用戶數(shù)聚3類。

表3 聚類輪廓系數(shù)表

d）開展嵌套聚類：依次對(duì)4個(gè)特征量進(jìn)行4層嵌套聚類，將山西11萬余個(gè)臺(tái)區(qū)分為24類。

1.2 使用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法測(cè)算線損合理值區(qū)間

以其中1類臺(tái)區(qū)為例，基于該類臺(tái)區(qū)的線損數(shù)據(jù)繪制線損值分布直方圖[10]，經(jīng)檢驗(yàn)符合正態(tài)分布[11]，μ=3.965 1，σ=2.019 6。取置信區(qū)間[12]為95%，該類臺(tái)區(qū)線損率的上下限為（μ-1.96σ，μ+1.96σ），即（0.006 6，7.923 5），計(jì)算出0.006 6作為該類臺(tái)區(qū)線損率的下限值，7.923 5作為該類臺(tái)區(qū)線損率的上限值，一旦處于上下限之外便可認(rèn)定為線損異常。

按該計(jì)算邏輯逐個(gè)分析其余23類臺(tái)區(qū)，匯總形成24類臺(tái)區(qū)線損合理值區(qū)間。針對(duì)每一個(gè)臺(tái)區(qū)，計(jì)算該臺(tái)區(qū)線損均值μ和標(biāo)準(zhǔn)差σ，明確單個(gè)臺(tái)區(qū)線損值分布情況，形成一套從所有低壓臺(tái)區(qū)到每一類臺(tái)區(qū)，再從每一類臺(tái)區(qū)到每一個(gè)臺(tái)區(qū)的線損合理值區(qū)間的計(jì)算與定位。

2 臺(tái)區(qū)線損異常判定工具構(gòu)建

通過構(gòu)建臺(tái)區(qū)線損合理性判定工具，固化至臺(tái)區(qū)線損全景監(jiān)測(cè)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)臺(tái)區(qū)基本信息數(shù)據(jù)及線損數(shù)據(jù)每日的在線監(jiān)測(cè)，推動(dòng)臺(tái)區(qū)線損合理區(qū)間的三級(jí)判定和三級(jí)預(yù)警。

判定Ⅰ：輸入臺(tái)區(qū)基本信息數(shù)據(jù)，精準(zhǔn)、快速判定該臺(tái)區(qū)是否存在歷史類別。

判定Ⅱ：輸出臺(tái)區(qū)類別及該類別對(duì)應(yīng)的線損合理值區(qū)間以及根據(jù)該臺(tái)區(qū)歷史線損數(shù)據(jù)計(jì)算出的個(gè)體的合理區(qū)間值。

判定Ⅲ：輸入臺(tái)區(qū)最新線損值數(shù)據(jù)，輸出臺(tái)區(qū)線損異常判定結(jié)果，當(dāng)臺(tái)區(qū)實(shí)際線損值超出合理值區(qū)間時(shí)，平臺(tái)自動(dòng)發(fā)出三級(jí)預(yù)警，不同預(yù)警級(jí)別代表線損異常的嚴(yán)重程度，可有效指導(dǎo)臺(tái)區(qū)經(jīng)理側(cè)重優(yōu)先排查與預(yù)警嚴(yán)重程度更相關(guān)的影響因素，以便快速找到影響因子并整改。

預(yù)警Ⅰ：超出臺(tái)區(qū)個(gè)體的合理線損區(qū)間[13]，發(fā)出黃色預(yù)警，即臺(tái)區(qū)線損率雖為異常，但僅超出自身合理區(qū)間，如由于當(dāng)日氣溫變化等輕度影響因素導(dǎo)致這種異常的可能性較大。

預(yù)警Ⅱ：超出臺(tái)區(qū)類群的合理線損區(qū)間，發(fā)出橙色預(yù)警，即臺(tái)區(qū)線損率異常，并超過該類別其他臺(tái)區(qū)線損，屬于中度預(yù)警，應(yīng)重點(diǎn)優(yōu)先排查電壓、電流等配變因素或竊電因素。

預(yù)警Ⅲ：超出臺(tái)區(qū)整體的合理線損區(qū)間（0，10），發(fā)出紅色預(yù)警，即高度預(yù)警，說明臺(tái)區(qū)線損率異常較為嚴(yán)重，應(yīng)優(yōu)先排查戶表采集失敗、考核表接線異常等計(jì)量因素、采集因素，同時(shí)也需要嚴(yán)格排查配變因素或竊電因素。

3 應(yīng)用場(chǎng)景

模型嵌入臺(tái)區(qū)線損全景監(jiān)測(cè)平臺(tái)，實(shí)時(shí)分析山西省11萬余個(gè)臺(tái)區(qū)的線損異常情況，繪制出11萬條線損波動(dòng)曲線，設(shè)置24個(gè)線損類別的合理值區(qū)間；自動(dòng)比對(duì)實(shí)際線損值與合理值，當(dāng)線損值出現(xiàn)異常時(shí)，實(shí)時(shí)標(biāo)注出對(duì)應(yīng)臺(tái)區(qū)信息，分三級(jí)發(fā)出告警信息，待管理人員審核后，自動(dòng)形成工單并派發(fā)給對(duì)應(yīng)臺(tái)區(qū)經(jīng)理，支撐開展臺(tái)區(qū)異常治理。

4 結(jié)束語

自臺(tái)區(qū)異常分析工具應(yīng)用以來，相較于傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)方式，臺(tái)區(qū)異常排查效率提升50%以上，平均排查時(shí)間縮短80%以上，線損異常情況得到有效改善，線損達(dá)標(biāo)臺(tái)區(qū)數(shù)量顯著增多，線損合格率已由96.94%提升到97.92%，線損不合格臺(tái)區(qū)逐步減少，綜合線損率已由3.91%降低到3.2%，給公司減少電量損耗約5 000萬（kW·h），直接經(jīng)濟(jì)效益超過2 500萬元。