大數(shù)據(jù)分析技術(shù)在智能配電網(wǎng)中的需求與應(yīng)用研究

郭欣玥 張飛 內(nèi)蒙古科技大學(xué)信息工程學(xué)院

隨著社會(huì)的進(jìn)步和時(shí)代的發(fā)展，人們的用電需求在不斷地上升，為了滿足人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的用電需求，我國的智能配電系統(tǒng)在不斷地升級(jí)和完善，一些中大型國家電網(wǎng)也在不斷地增加。隨著政府和人們對(duì)智能配電體系重視的加強(qiáng)，一些智能化技術(shù)手段逐漸應(yīng)用于配電系統(tǒng)，一些結(jié)構(gòu)復(fù)雜、類型多樣的數(shù)據(jù)也逐漸應(yīng)用于當(dāng)前的數(shù)據(jù)配電體系中，從而為更多的人提供更好的服務(wù)。所謂大數(shù)據(jù)技術(shù)就是指對(duì)一些異于常規(guī)的，不能用正常的工具軟件進(jìn)行有效選擇、整理、復(fù)制、粘貼、分享的一些數(shù)據(jù)的集合，這些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜、數(shù)量比較龐大、人們比較難以應(yīng)對(duì)。

1 配電網(wǎng)大數(shù)據(jù)分析應(yīng)用場(chǎng)景

1.1 面向有源配電網(wǎng)規(guī)劃的負(fù)荷預(yù)測(cè)

近些年來，隨著人們對(duì)用電需求的不斷增加，大數(shù)據(jù)技術(shù)在當(dāng)前社會(huì)中的作用越來越顯著。傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)配電系統(tǒng)已經(jīng)逐漸不能適應(yīng)時(shí)代的發(fā)展和滿足人們多樣化的需求。當(dāng)今時(shí)代，隨著現(xiàn)在科學(xué)技術(shù)的不斷更新升級(jí)，應(yīng)用于配電系統(tǒng)的科技手段越來越多，我國在電源預(yù)測(cè)領(lǐng)域做出的成績(jī)?cè)絹碓斤@著，一些遺傳算法、量子算法與人工智能控制等廣泛應(yīng)用于配電預(yù)測(cè)中，不斷完善以往的電荷預(yù)測(cè)、數(shù)據(jù)資料的搜集渠道、存儲(chǔ)以及整合能力，從而使相關(guān)人員在工作中更得心應(yīng)手。

1.2 配電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)評(píng)估與預(yù)警

配電網(wǎng)運(yùn)行的狀態(tài)評(píng)估與預(yù)警系統(tǒng)作為配電系統(tǒng)至關(guān)重要的組成部分，它的結(jié)構(gòu)構(gòu)成比較多樣復(fù)雜。如圖1所示，它主要分為以下幾部分:

圖1 有源配電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)評(píng)估和風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警

首先通過分析配電系統(tǒng)的各個(gè)方面，進(jìn)而計(jì)算出配電運(yùn)行的風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)，預(yù)測(cè)在未來的某個(gè)時(shí)間段內(nèi)可能出現(xiàn)的危險(xiǎn)情況。然后根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)造成的后果進(jìn)行有效分類，由相關(guān)專家學(xué)者進(jìn)行分析總結(jié)，對(duì)風(fēng)險(xiǎn)的類型以及程度進(jìn)行定位和評(píng)估，最終形成一套行之有效的解決方案，盡可能地把配電系統(tǒng)運(yùn)行中可能出現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)降到最低。

1.3 有源配電網(wǎng)電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)和評(píng)估

隨著分布式電源的不斷發(fā)展和更新，我國的配電系統(tǒng)逐漸形成了不同規(guī)模的配電網(wǎng)。由于配電系統(tǒng)中的電壓以及電功率的波動(dòng)，使我國的配電網(wǎng)遭受不同程度的沖擊。因此，我們可以盡量利用配電系統(tǒng)中擁有的電荷數(shù)據(jù)、運(yùn)行數(shù)據(jù)等，從而制定一個(gè)科學(xué)化、系統(tǒng)化的配電構(gòu)架和方案體系。

1.4 基于配電網(wǎng)數(shù)據(jù)融合的停電優(yōu)化

配電系統(tǒng)中的停電優(yōu)化主要是在配電自動(dòng)化、電功率系統(tǒng)、電量自動(dòng)化系統(tǒng)、電量采集系統(tǒng)、電網(wǎng)維修和檢查系統(tǒng)、地理信息處理和整合系統(tǒng)的基礎(chǔ)上不斷完善和發(fā)展起來的，利用當(dāng)前社會(huì)中先進(jìn)的科技手段對(duì)電網(wǎng)中的相關(guān)數(shù)據(jù)資料進(jìn)行有效的分析，進(jìn)一步對(duì)配電網(wǎng)中的設(shè)備檢測(cè)信息、電網(wǎng)的運(yùn)行過程等進(jìn)行深入的了解，最終形成一套科學(xué)合理的停電方案。然后由工作人員根據(jù)指定的方案進(jìn)行相關(guān)的操作實(shí)施，爭(zhēng)取以最小的成本、最小的停電范圍等來提高配電系統(tǒng)運(yùn)行的效率。

2 配電網(wǎng)多源數(shù)據(jù)融合中的不良數(shù)據(jù)辨識(shí)

2.1 不良數(shù)據(jù)檢測(cè)與辨識(shí)方法

不良數(shù)據(jù)檢測(cè)就是檢查數(shù)據(jù)系統(tǒng)里面是否有不良數(shù)據(jù)。不良數(shù)據(jù)辨識(shí)是指在數(shù)據(jù)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)不良數(shù)據(jù)后，來確定哪些是不良數(shù)據(jù)。隨著我國電網(wǎng)的發(fā)展，已經(jīng)存在很多檢測(cè)不良數(shù)據(jù)的方法，主要為以下兩類:(1)一類是一些比較現(xiàn)代的方法，檢測(cè)方法有目標(biāo)函數(shù)極值檢測(cè)法、加權(quán)殘差法、量測(cè)量突變檢測(cè)法等。傳統(tǒng)的不良數(shù)據(jù)辨識(shí)方法主要有殘差搜索法、非二次準(zhǔn)則法、零殘差法、估計(jì)辨識(shí)法等;這些方法在過去和現(xiàn)在都發(fā)揮著很大的作用;(2)一類是相對(duì)傳統(tǒng)的方法，這類是較為創(chuàng)新的理論和方法，有模糊數(shù)學(xué)法、間隙統(tǒng)計(jì)法等。這些方法由于局限性，大多只能用在較為簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)上來操作。隨著我國智能電網(wǎng)的不斷擴(kuò)大、配電系統(tǒng)中分布式電源的廣泛應(yīng)用，較為傳統(tǒng)的方法很難達(dá)到對(duì)電網(wǎng)中大數(shù)據(jù)的檢測(cè)。

2.2 基于多源數(shù)據(jù)的不良數(shù)據(jù)辨識(shí)方法

配電網(wǎng)大數(shù)據(jù)經(jīng)過不斷的發(fā)展，形成了數(shù)據(jù)多源和渠道多變的特點(diǎn)，不同來源的數(shù)據(jù)可以相互監(jiān)督，包括不同數(shù)據(jù)系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)的相互審核，可有效的辨別不良數(shù)據(jù)。(1)對(duì)電度量和量測(cè)量的監(jiān)督審核的檢測(cè)方法介紹電度量與量測(cè)量數(shù)據(jù)主要由獲得方式和配電網(wǎng)多數(shù)據(jù)來細(xì)分，可以用電度量和量測(cè)量來監(jiān)督審核不良數(shù)據(jù)。(2)對(duì)不同數(shù)據(jù)系統(tǒng)間的審核的檢測(cè)方法介紹配電網(wǎng)中數(shù)據(jù)的來源可分為不同系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)可以相互審核。(3)對(duì)不同數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)間的審核的檢測(cè)方法介紹配電網(wǎng)中含有多種結(jié)構(gòu)，例如有結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)、非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)等，這些不同的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以相互修改。

3 數(shù)據(jù)挖掘與分析處理技術(shù)在配電網(wǎng)的應(yīng)用

3.1 設(shè)備狀態(tài)管控

根據(jù)配電網(wǎng)實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)，感知設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備潛在運(yùn)行隱患，輔助科學(xué)指導(dǎo)配網(wǎng)運(yùn)維檢修工作，降低運(yùn)檢成本，提高配網(wǎng)設(shè)備可用性；開展配電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)趨勢(shì)分析，形成符合狀態(tài)檢修要求的預(yù)警告警機(jī)制，輔助提升電網(wǎng)檢修、運(yùn)行的效率效益；開展全壽命設(shè)備健康水平評(píng)估與負(fù)荷轉(zhuǎn)移風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估， 有效提高設(shè)備利用效率，延緩電網(wǎng)建設(shè)、提高投資效率。

3.2 配網(wǎng)缺陷管控

實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)設(shè)備缺陷的多維度統(tǒng)計(jì)分析（按數(shù)量、性質(zhì)、狀態(tài)、部位、原因及家族性缺陷等）、缺陷到期未消預(yù)警、重要設(shè)備缺陷成因分析（如缺陷與負(fù)載相關(guān)性分析）、構(gòu)建缺陷預(yù)測(cè)模型實(shí)現(xiàn)缺陷預(yù)警預(yù)測(cè)功能，輔助分析缺陷原因、合理安排設(shè)備巡視計(jì)劃、開展隱患缺陷消除工作，提高設(shè)備質(zhì)量。

3.3 配網(wǎng)停運(yùn)狀態(tài)

基于網(wǎng)絡(luò)拓?fù)潢P(guān)系、運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)配電網(wǎng)各層級(jí)（配電饋線/支線/配變/低壓線路）的停電狀態(tài) ( 故障停運(yùn)、檢修停運(yùn)（臨時(shí)、計(jì)劃）、電流突變 )、供電可用系數(shù)及其影響停電時(shí)戶數(shù)的真實(shí)全面掌控,實(shí)現(xiàn)配電停運(yùn)狀態(tài)的多維度統(tǒng)計(jì)分析（如按類型、原因、次數(shù)、空間分布、時(shí)間分布等），自動(dòng)挖掘臨時(shí)停電及無票作業(yè)切實(shí)提升供電可靠性。

3.4 配網(wǎng)負(fù)載狀態(tài)

基于設(shè)備臺(tái)賬和遙測(cè)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)配電網(wǎng)各層級(jí)（配電饋線 /支線/低壓線路/配變）的負(fù)載情況（重載、過載、輕載、空載、負(fù)載率等）的真實(shí)全面掌控，實(shí)現(xiàn)多維度統(tǒng)計(jì)分析（如按時(shí)間、原因、負(fù)荷趨勢(shì)），自動(dòng)挖掘負(fù)荷突增重過載、臨時(shí)突增重過載及終端異常、臺(tái)賬異常重過載設(shè)備，輔助各單位合理安排配變運(yùn)維計(jì)劃及采集運(yùn)維計(jì)劃，減少重過載、達(dá)到經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

3.5 配網(wǎng)電壓質(zhì)量

基于網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹⒃O(shè)備臺(tái)賬和 10kV 母線電壓、配變出口電壓、用戶電壓及諧波監(jiān)測(cè)等遙測(cè)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電壓越限情況（如過電壓、低電壓等）、諧波異常情況及無功補(bǔ)償投切情況的全面真實(shí)掌控 ; 實(shí)現(xiàn)對(duì)電壓質(zhì)量的多維度統(tǒng)計(jì)分析（如按越限次數(shù)、時(shí)長(zhǎng)、越限原因、諧波程度等）,自動(dòng)挖掘電壓越限原因、長(zhǎng)期低電壓用戶、投切不合理無功補(bǔ)償、檔位不合理配變，輔助編制低電壓改造方案、電壓優(yōu)化調(diào)整方案（如調(diào)檔）、諧波治理方案，有效開展電壓質(zhì)量治理工作，提升電壓質(zhì)量。

3.6 配網(wǎng)三相不平衡

基于網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹⒃O(shè)備臺(tái)賬和 10kV 母線及配變的遙測(cè)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)10kV母線及配變?nèi)嗖黄胶馇闆r的的全面真實(shí)掌控 ; 實(shí)現(xiàn)對(duì)配網(wǎng)三相不平衡的多維度統(tǒng)計(jì)分析（按次數(shù)、時(shí)長(zhǎng)、原因、空間分布、時(shí)間分布等）,自動(dòng)挖掘三相不平衡原因、長(zhǎng)期不平衡配變、負(fù)荷分配不合理臺(tái)區(qū)，輔助編制三相不平衡治理方案，做好負(fù)荷合理分配工作，減少三相不平衡，降低臺(tái)區(qū)線損水平。

4 結(jié)論

通過上述介紹，想必大家對(duì)我國的智能配電系統(tǒng)有了一定的了解，然后進(jìn)一步對(duì)配電系統(tǒng)運(yùn)行的應(yīng)用場(chǎng)景以及其他方面的發(fā)展進(jìn)行總結(jié)，從而更好地促進(jìn)大數(shù)據(jù)技術(shù)為社會(huì)的發(fā)展貢獻(xiàn)自己的力量。

[1]張靖雨,王瀟楓,周楠.基于大數(shù)據(jù)分析技術(shù)的數(shù)據(jù)安全與機(jī)器學(xué)習(xí)[J/OL].電子技術(shù)與軟件工程,2018(06):203[2018-04-06].

[2]李景妹,楊光錦.基于大數(shù)據(jù)分析技術(shù)與AI理論雙結(jié)合的通信運(yùn)營商存量經(jīng)營體系初探[J].技術(shù)與市場(chǎng),2018,25(03):30-32.

[3]蘭圖.基于大數(shù)據(jù)分析的頻譜資源管控系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].電子科技,2018(03):78-80.

[4]張戀.大數(shù)據(jù)分析在移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化中的應(yīng)用研究[J].無線互聯(lián)科技,2018(05):3-4.