大數(shù)據(jù)環(huán)境下配網(wǎng)停電影響評估技術(shù)研究

林海+張?zhí)m+向卓+張見超

摘 要：隨著我國電力企業(yè)的快速發(fā)展，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)也越來越復(fù)雜，常常會因?yàn)楦鞣N原因發(fā)生供電不足甚至斷電的情況，文章對大數(shù)據(jù)環(huán)境下配電網(wǎng)停電影響評估技術(shù)進(jìn)行研究，以期為國網(wǎng)公司營配一體化水平的提高提供清晰思路。

關(guān)鍵詞：大數(shù)據(jù)；配網(wǎng)；停電

目前，國網(wǎng)公司供電不足與斷電問題還未有完全解決方案，我們需要以經(jīng)濟(jì)效益與社會需求為基礎(chǔ)，對配網(wǎng)運(yùn)行及檢修進(jìn)行優(yōu)化，使當(dāng)前環(huán)境下配電網(wǎng)運(yùn)行達(dá)到最可靠水平?？蛇\(yùn)用營配領(lǐng)域積累的大量數(shù)據(jù)，估算停電損失，分析配網(wǎng)停電原因并采取相應(yīng)的應(yīng)急措施，既能有效降低停電影響，還能在電力企業(yè)增強(qiáng)城市配電網(wǎng)可靠性及優(yōu)化應(yīng)急電源配置過程中提供有力參考。

1 主要研究目標(biāo)

文章對大數(shù)據(jù)環(huán)境下配電網(wǎng)停電影響評估技術(shù)進(jìn)行試點(diǎn)研究，主要目標(biāo)如下：

（1）實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)停電原因分析及影響評估，確定運(yùn)用目的并分析其業(yè)務(wù)價(jià)值，為國網(wǎng)企業(yè)智能配電網(wǎng)業(yè)務(wù)提供切實(shí)保障。

（2）實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)環(huán)境下應(yīng)用場景的數(shù)據(jù)模型與可視化場景設(shè)計(jì)、分析模型設(shè)計(jì)等，達(dá)成運(yùn)用目的。

（3）經(jīng)過同步展開大數(shù)據(jù)技術(shù)路線運(yùn)用分析，總結(jié)并探索適合國網(wǎng)企業(yè)營配一體化需要的大數(shù)據(jù)技術(shù)解決方法。

2 主要理論知識

本次研究主要理論知識包括信息熵理論與重尾分布理論。我們具體對其進(jìn)行了以下分析：

2.1 信息熵理論

指標(biāo)體系中指標(biāo)包含的信息量直接決定了指標(biāo)權(quán)重大小，一項(xiàng)指標(biāo)的取值序列熵值亦在根本上說明了信息量的大小。通常來說，指標(biāo)值如果很穩(wěn)定，信息量也相對少；反之，信息量大的，指標(biāo)值也越不穩(wěn)定。而此項(xiàng)基礎(chǔ)理念在信息熵理論中得到了很好詮釋，所以，我們采用信息熵理論來分配指標(biāo)權(quán)重非常適當(dāng)。

2.2 重尾分布理論

為了讓正常指標(biāo)值與異常指標(biāo)值更好區(qū)分開來，我們需要設(shè)置一條分界線，也就是指標(biāo)閾值，所以要將正常值和異常值的分布作為重點(diǎn)分析對象。通常來說，出現(xiàn)次數(shù)比較頻繁且普遍分布的取值屬于正常值，偏離了正常取值范圍的往往可以判斷為異常值。從重尾分布理論來看，一些常態(tài)的描述經(jīng)常采用取值最高的部分來刻畫（比方說某市公民平均收入的人數(shù)），某部分異常對象時(shí)常采用尾部刻畫（比方說某市億萬收入的人群）。所以，可以運(yùn)用重尾分布理論來設(shè)定指標(biāo)閾值。

2.3 多源數(shù)據(jù)的集成與融合

從邏輯或物理的角度最全面整合了不同來源、不同特點(diǎn)、不同格式與不同性質(zhì)的數(shù)據(jù)，進(jìn)而給企業(yè)數(shù)據(jù)全面共享提供有利條件。

如今集成系統(tǒng)一般運(yùn)用數(shù)據(jù)倉庫、聯(lián)邦式和基于中間件模型等辦法構(gòu)建，不同程度上解決了企業(yè)數(shù)據(jù)共享與決策支持等問題。

3 技術(shù)路線研究

此次研究總體構(gòu)架圖如圖1、圖2，采用概率圖模型理論，以目前我公司相關(guān)停電分析診斷指標(biāo)為依據(jù)，構(gòu)建主要指標(biāo)體系架構(gòu)，其中包括了如下內(nèi)容：（1）優(yōu)化指標(biāo)閾值。采用重尾分布概念來對電力大數(shù)據(jù)流序列進(jìn)行分析，建立重尾分布模型來體現(xiàn)每項(xiàng)指標(biāo)值分布情況，明確停電指標(biāo)的范圍，進(jìn)一步明確常態(tài)數(shù)據(jù)與異常數(shù)據(jù)之間的重尾分布界限，方便設(shè)立指標(biāo)閾值。（2）優(yōu)化指標(biāo)權(quán)重。各種因素的權(quán)重分配往往在研究多因素問題時(shí)作為重點(diǎn)研究對象，指標(biāo)權(quán)重確定也歸屬此類范圍。（3）指標(biāo)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)構(gòu)建。以概率圖理論模型為基礎(chǔ)，把基礎(chǔ)指標(biāo)之間的關(guān)系用邊來刻畫，建立一個(gè)完善的概率邏輯推理理論，對指標(biāo)之間的Topology（拓?fù)洌╆P(guān)系進(jìn)行量化和明確。（4）建立停電影響指數(shù)模型。以綜合指數(shù)法為基本，參照一些前沿的科技新技術(shù)與方法，結(jié)合我國企業(yè)對停電業(yè)務(wù)的需要等情況，構(gòu)建相應(yīng)影響指數(shù)模型；可以從停電范圍和損失等角度進(jìn)行分析。（5）停電影響評估。鑒于各專家評價(jià)理解不同與各指標(biāo)信息完整程度不一致等情況，采取定性和定量的方式來對停電影響進(jìn)行評價(jià)，并建立相應(yīng)評價(jià)體系。

4 場景運(yùn)用分析

4.1 應(yīng)用場景①

基于營配大數(shù)據(jù)下電網(wǎng)大面積停電耐抗性及停電原因診斷模型。工作人員可依據(jù)“N-1”診斷分析模型給出的結(jié)果，來分析和解決各類不同的問題，他的優(yōu)勢在于能夠迅速找到系統(tǒng)問題緣由，有利于我們及時(shí)采取恰當(dāng)?shù)慕鉀Q措施?？勾竺娣e停電能力診斷對歷史與當(dāng)前發(fā)生的停電數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并搜尋當(dāng)前電網(wǎng)運(yùn)行過程中存在的缺陷與問題，挖掘問題的結(jié)癥所在，針對性的進(jìn)行升級修復(fù)，整體上提升了配網(wǎng)大規(guī)模斷電的耐抗性，為重點(diǎn)區(qū)域的供電提供可靠保障。

4.2 應(yīng)用場景②

配電網(wǎng)可靠性診斷模型。依據(jù)元件的歷史可靠性數(shù)據(jù)預(yù)測和計(jì)算配電網(wǎng)的可靠性，對全部有可能發(fā)生故障的元件和事件進(jìn)行剖析，對負(fù)荷點(diǎn)影響進(jìn)行評判，挖掘系統(tǒng)故障模式并整合，評估停電的影響度。在配電網(wǎng)運(yùn)行相對穩(wěn)定的時(shí)候（母線電壓、元件容量、系統(tǒng)頻率等都在容許界限中），考慮在電網(wǎng)元件計(jì)劃停運(yùn)和非計(jì)劃合理停運(yùn)的情況下，還能確保足夠的電量和電壓供應(yīng)。

5 結(jié)束語

此次研究主要對大數(shù)據(jù)環(huán)境下配電網(wǎng)停電影響進(jìn)行了分析評估，首先運(yùn)用重尾分布、信息熵等理論對營配數(shù)據(jù)進(jìn)行集中分析，研究完成了對指標(biāo)體系的閾值、診斷指標(biāo)、指標(biāo)關(guān)聯(lián)的優(yōu)化，并構(gòu)建了能體現(xiàn)配電網(wǎng)運(yùn)營水平的基礎(chǔ)指標(biāo)體系；其次，通過配網(wǎng)運(yùn)營診斷與分析模型的研究，模擬仿真、內(nèi)存計(jì)算等技術(shù)的探索，構(gòu)造可以在線實(shí)時(shí)狀態(tài)監(jiān)測、配網(wǎng)運(yùn)營診斷的相關(guān)分析模型，對配網(wǎng)可靠性、安全性、運(yùn)營效率及配網(wǎng)停電影響評估等各項(xiàng)目進(jìn)行分析，為我們國網(wǎng)企業(yè)各項(xiàng)技術(shù)及客戶滿意度的提升有一定建設(shè)性的作用。

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