電力配電網(wǎng)線變關系自動化核驗方法
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摘要：近年來，隨著公司數(shù)據(jù)精益化管理需求的不斷提升，線變關系作為公司配電網(wǎng)拓撲中各業(yè)務系統(tǒng)重要的源數(shù)據(jù)，其拓撲的正確與否直接影響配電網(wǎng)線變搶修、線路停電管理、線損計算、營銷優(yōu)質服務等重要業(yè)務的開展。本項目依托已有電力配電網(wǎng)海量運行數(shù)據(jù)，通過對源數(shù)據(jù)的特征分析并融合數(shù)據(jù)挖掘方法，挖掘潛在的電力數(shù)據(jù)特征和價值，實現(xiàn)配電網(wǎng)線變關系自動化核驗。
關鍵詞：配電網(wǎng)；線變關系；自動化核驗
目前國網(wǎng)公司已開展企業(yè)級數(shù)據(jù)治理工作，但數(shù)據(jù)治理主要對主數(shù)據(jù)、異常值從混亂狀態(tài)到規(guī)范的一個過程，沒有解決如何打通線上線下數(shù)據(jù)一致性、真實性問題，配電網(wǎng)線變關系的線上線下真實性問題仍缺乏實質性技術突破，利用的層次也較低。配電網(wǎng)線變關系拓撲結構識別作為電力物聯(lián)網(wǎng)“電網(wǎng)一張圖”重要內(nèi)容，國網(wǎng)銅陵供電公司從實際業(yè)務出發(fā)，結合電氣、電壓源波形等理論特征，發(fā)現(xiàn)電壓因負載的變動而發(fā)生波動，每條線路的負載不同以及在線負荷的不確定性，形成了每條線路獨有的電壓曲線，其曲線波形特征與同指紋一樣各不相同；同時電氣距離相近的負荷，其電壓波動曲線比較接近（相關度高）；而電氣距離較遠的負荷，其電壓波動曲線相似度則較低（相關度低）。銅陵公司以此開展以電網(wǎng)海量的電力運行數(shù)據(jù)的配電網(wǎng)線變關系精準識別與自動化核驗的應用，打通線上數(shù)據(jù)與線下數(shù)據(jù)的一致、靜態(tài)數(shù)據(jù)與動態(tài)數(shù)據(jù)的聯(lián)動、數(shù)據(jù)治理與業(yè)務管理的銜接、數(shù)據(jù)挖掘與作用發(fā)揮的匹配，全面提升配電網(wǎng)拓撲結構真實性。
1配電網(wǎng)線變關系自動化核驗方法設計
本工具利用數(shù)據(jù)挖掘技術，結合銅陵公司業(yè)務實際，以銅陵用電客戶海量用電數(shù)據(jù)為基礎，挖掘潛在的數(shù)據(jù)價值和分析點輔助公司日常工作。通過建立數(shù)據(jù)、業(yè)務和技術相結合的多維模型算法及應用，最終提升公司業(yè)務數(shù)據(jù)管理水平。具體業(yè)務模型如圖1。
1.1數(shù)據(jù)來源
本模型以銅陵公司公用變壓器的線路為對象，配電網(wǎng)拓撲結構校驗基礎信息來自于SG186營銷系統(tǒng)的配電網(wǎng)拓撲結構臺賬數(shù)據(jù)和用電信息采集系統(tǒng)的日測量點電壓數(shù)據(jù)，具體數(shù)據(jù)源流轉示意圖如下：
1.2數(shù)據(jù)清洗
本方法結合日測量點電壓情況進行提取，發(fā)現(xiàn)電壓數(shù)據(jù)存在噪聲數(shù)據(jù)現(xiàn)象，無法通過異常噪聲數(shù)據(jù)感知當前配電網(wǎng)拓撲結構運行狀態(tài)，噪聲數(shù)據(jù)可能是未采集的、采集異常的、用電負荷造成的，本方法對噪聲數(shù)據(jù)采用異常值檢測的方法進行清洗，對電壓進行偏差分析不遵守標準電壓分布和回歸方程的值，使用業(yè)務異常電壓規(guī)則庫檢查數(shù)據(jù)值，使用不同屬性間的約束來檢測和清理數(shù)據(jù)，圖2展示數(shù)據(jù)噪聲處理前后的電壓波形對比。
1.3自動化檢驗方法
1.3.1分析同一條10kV配電網(wǎng)線路下的異常臺區(qū)本方法對銅陵公司經(jīng)過清洗后的153條10kV配電網(wǎng)線路共4580個臺區(qū)按供電單位和線路進行劃分，基于按供電單位和線路劃分的臺賬數(shù)據(jù)，按線路對該線路下所屬臺區(qū)的電壓進行三相歸一的計算。所謂“三相歸一”是指將該臺區(qū)下的三相電壓數(shù)據(jù)利用等邊三角形原理，計算平衡后的中性點。本方法按照以上“三相歸一”方法對清洗后的153條10kV配電網(wǎng)線路共4580個臺區(qū)的6581689條電壓數(shù)據(jù)進行“歸一”計算后最終得到2193890條“歸一”后的電壓數(shù)據(jù)。基于“歸一”后的電壓數(shù)據(jù)，本方法按供電單位和10kV配電網(wǎng)線路對該線路下的所有臺區(qū)進行高數(shù)排列計算皮爾遜相關系系數(shù)，最終得到4354463465條皮爾遜矩陣系數(shù)，再次對皮爾遜矩陣系數(shù)值使用系統(tǒng)聚類方法將其劃分為N類，所謂系統(tǒng)聚類就是在聚類初始化的時候為每一個元素單獨作為一類，計算任意兩類之間的距離，距離最短的兩類合并成一類，并計算新類與其他類之間的距離，重復合并直至所有類之間的距離大于某個閾值或者剩余的類數(shù)量小于某個數(shù)值。默認聚類中小于等于0.2系數(shù)的那一類為異常臺區(qū)類，本分析報告基于189條10kV配電網(wǎng)線路共4960個臺區(qū)共發(fā)現(xiàn)異常臺區(qū)4個。
1.3.2分析異常臺區(qū)是否屬于三相不平衡裝置本方法基于同一條10kV配電網(wǎng)線路下的異常臺區(qū)的結果對4個異常臺區(qū)的三相電壓數(shù)據(jù)和“歸一”后的電壓數(shù)據(jù)波形再次分別進行皮爾遜系數(shù)計算。根據(jù)三相不平衡的原理和本分析報告對異常臺區(qū)的電壓源數(shù)據(jù)分析可知如果安裝了三相不平衡裝置的臺區(qū)其三相電壓是恒久穩(wěn)定波動較小的，基本三相電壓都處于218v至228v之間。本方法再次使用系統(tǒng)聚類方法對所有4個異常臺區(qū)進行聚類分析，分析發(fā)現(xiàn)3個異動臺區(qū)聚成了一類，另外1個臺區(qū)聚成了一類，并且4個異動臺區(qū)的電壓恒穩(wěn)定，“歸一”后的電壓也相對穩(wěn)定，經(jīng)過現(xiàn)場抽查2個臺區(qū)發(fā)現(xiàn)，此類臺區(qū)都安裝了三相不平衡裝置。
1.3.3分析非三相不平衡裝置的異常臺區(qū)所屬正確線路本方法主要是基于已排除4個三相不平衡裝置的臺區(qū)后的剩下1個異常臺區(qū)所屬正確線路。尋找異常臺區(qū)所屬正確線路的原理同樣是基于同一線路下的電壓波形具有高度相似的電器原理特征。本方法將剩下的1個異常臺區(qū)井湖房地產(chǎn)開發(fā)公司按供電單位作為最小標準范圍，將這個異常臺區(qū)與其供電單位下的其他線路的臺區(qū)進行皮爾遜系數(shù)計算，得到379條皮爾遜系數(shù)，然后使用系統(tǒng)聚類分析法對這個臺區(qū)與其供電單位下的除本線路外的其他線路下的臺區(qū)計算的皮爾遜相關系系數(shù)進行聚類，最終得到相關系數(shù)達到0.8以上的線路為所屬正確線路，否則認為暫無找到所屬正確線路，由人工現(xiàn)場核查，本分析報告的1個異常臺區(qū)最終找到所屬的正確線路為中市2E5線。
2結論
通過一種電力配電網(wǎng)線變關系自校驗方法的設計，實現(xiàn)了對配電網(wǎng)線變關系拓撲結構識別自校驗目標的轉變，從“線上”到“線下”的融合，從單一數(shù)據(jù)治理到與業(yè)務管理的深度銜接，從靜態(tài)匹配到動態(tài)識別的技術蛻變，為配電網(wǎng)線變關系拓撲深層次識別與應用、三相不平衡與電壓異常定位及線損管理業(yè)務指標提升的開展提供有力輔助支撐。也解決了PMS、SG186營銷系統(tǒng)中拓撲結構不一致、錯誤調整的問題，提升配電網(wǎng)線變關系拓撲結構識別的準確率，為公司配電網(wǎng)線變拓撲結構建立一套完整的對應標準。
作者：王建賓 謝安兵 徐玲 單位：國網(wǎng)安徽省電力有限公司銅陵供電公司
