基于數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)的配電網(wǎng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化管理的分析

林鈺杰 吳麗賢

摘 要： 經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展也讓社會(huì)對(duì)電網(wǎng)建設(shè)、電能質(zhì)量有了更高的要求，穩(wěn)定有效的數(shù)據(jù)支撐對(duì)于電能服務(wù)工作具有重要的作用。智能配電網(wǎng)的發(fā)展中，數(shù)據(jù)點(diǎn)來(lái)源復(fù)雜，含有異常數(shù)據(jù)出現(xiàn)問(wèn)題的可能性較高。例如2003年意大利的全國(guó)大停電、2006年的西歐大停電案例說(shuō)明，配網(wǎng)調(diào)度工作需要有效地規(guī)劃，才能用于支撐導(dǎo)切符合，保障配電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。配電網(wǎng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化管理可以在正確的配網(wǎng)數(shù)據(jù)下，進(jìn)行高質(zhì)量的調(diào)度工作，讓業(yè)內(nèi)配電網(wǎng)領(lǐng)域形成一套完善的數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)與質(zhì)量管理方案，以便于在電能施工用的過(guò)程中及時(shí)發(fā)現(xiàn)存在的質(zhì)量問(wèn)題，彌補(bǔ)潛在的損失，并最終為電能質(zhì)量高級(jí)規(guī)劃的實(shí)現(xiàn)提供數(shù)據(jù)支持和技術(shù)保障。

關(guān)鍵詞： 數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè); 配電網(wǎng); 基礎(chǔ)數(shù)據(jù); 標(biāo)準(zhǔn)化管理

中圖分類號(hào)： TP393 ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

Analyss of Standardzaton Management of Basc Data Qualty of

Dstrbuton Network Based on Data Montorng

LN Yuje， WU Lxan

（Foshan Power Supply Bureau， Guangdong Power Grd Co. Ltd.， Foshan 528000）

Abstract： The rapd development of the economy has also made the socety have hgher requrements for power grd constructon and power qualty. Stable and effectve data support plays an mportant role n power servce work. n the development of smart dstrbuton networks， the sources of data ponts are complex， and there s a hgh possblty of problems wth abnormal data. For example， n 2003， the natonal blackout n taly and the blackout n Western Europe n 2006 also ndcated that the dspatchng work of the dstrbuton network needs effectve plannng， whch can be used to support the gudance and complance， and to ensure the safe and stable operaton of the dstrbuton network. The basc data qualty management of dstrbuton network can carry out hgh-qualty schedulng work under the correct dstrbuton network data， and form a complete data montorng and qualty management plan n the feld of dstrbuton network n the ndustry， so as to facltate the process of electrc energy constructon. n the tmely dscovery of exstng qualty problems， make up for potental losses， and ultmately provde data support and techncal support for the mplementaton of advanced power qualty plannng.

Key words： Data montorng; Dstrbuton network; Basc data; Standardzaton management

0 引言

由于化石燃料使用過(guò)程中產(chǎn)生的環(huán)境問(wèn)題，讓世界范圍內(nèi)的能源形勢(shì)正發(fā)生顯著的變化。配電網(wǎng)由于靈活、高效的優(yōu)勢(shì)受到了廣泛關(guān)注，而近年來(lái)信息技術(shù)的快速發(fā)展也讓配電網(wǎng)產(chǎn)生了大量的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，例如電網(wǎng)電壓、地理信息、天氣信息等，如何對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效管理，對(duì)于電網(wǎng)安全穩(wěn)定的運(yùn)行具有關(guān)鍵作用，保障配電網(wǎng)數(shù)據(jù)在電網(wǎng)運(yùn)行決策中的作用。因而為了充分發(fā)揮配電網(wǎng)數(shù)據(jù)的價(jià)值，就需要對(duì)數(shù)據(jù)質(zhì)量監(jiān)測(cè)與管理方法進(jìn)行深入探究。

1 配電網(wǎng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)質(zhì)量管理工作

1.1 必要性探究

配電網(wǎng)數(shù)據(jù)質(zhì)量具有真實(shí)性與完整性，這也是數(shù)據(jù)質(zhì)量保障的基礎(chǔ)。此外，人們?cè)诶脭?shù)據(jù)與存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的過(guò)程中也會(huì)產(chǎn)生數(shù)據(jù)質(zhì)量，例如使用、傳輸質(zhì)量，也就是過(guò)程質(zhì)量。對(duì)于配電網(wǎng)工作來(lái)說(shuō)，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的質(zhì)量直接影響到分析數(shù)據(jù)的作用，但從目前的實(shí)際工作來(lái)看，配電網(wǎng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)質(zhì)量正受到多種因素的影響，例如系統(tǒng)軟件故障、硬件損壞、通信受電磁干擾等，無(wú)一例外地會(huì)影響數(shù)據(jù)采集的精度、完整性等。目前數(shù)據(jù)傳輸多依靠網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行，安全性也應(yīng)該得到高度重視，防止數(shù)據(jù)出現(xiàn)丟失。但異常數(shù)據(jù)的出現(xiàn)始終是威脅配電網(wǎng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)質(zhì)量的關(guān)鍵因素，質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化管理工作的作用不可忽視[1]。

1.2 數(shù)據(jù)源

大規(guī)模配電網(wǎng)的數(shù)據(jù)包含了調(diào)度、管理、監(jiān)督等多種方面的有業(yè)務(wù)，數(shù)據(jù)源類型豐富，無(wú)論是配電變壓器、智能電表、管理系統(tǒng)還是變電站，所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量龐大，而主要的數(shù)據(jù)種類包括網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋽?shù)據(jù)與量測(cè)數(shù)據(jù)兩種類型[2]。它們均來(lái)自于數(shù)據(jù)庫(kù)與系統(tǒng)監(jiān)測(cè)前端，監(jiān)測(cè)前端從不同的設(shè)備上獲取數(shù)據(jù)，然后轉(zhuǎn)換為不同格式的質(zhì)量數(shù)據(jù)文件，并最終將文件上傳至不同的數(shù)據(jù)服務(wù)器[3]。但由于監(jiān)測(cè)設(shè)備數(shù)量和種類的差異，數(shù)據(jù)源必然存在著格式問(wèn)題，此時(shí)數(shù)據(jù)質(zhì)量檢測(cè)系統(tǒng)能否存在一致的數(shù)據(jù)接口，也是質(zhì)量管理工作的要點(diǎn)。

1.3 異常數(shù)據(jù)檢測(cè)工作

異常數(shù)據(jù)即正常數(shù)據(jù)當(dāng)中存在著的個(gè)別值，他們的數(shù)據(jù)與正常數(shù)據(jù)相比存在明顯差異，它的出現(xiàn)讓數(shù)據(jù)質(zhì)量出現(xiàn)了明顯降低，甚至導(dǎo)致最終結(jié)論的差異與錯(cuò)誤[4]。此時(shí)，數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)工作就成為了質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化管理的關(guān)鍵內(nèi)容。在不同的領(lǐng)域內(nèi)，數(shù)據(jù)檢測(cè)的方法也有所差異，例如通過(guò)數(shù)據(jù)源模式來(lái)判斷屬性之間的差異，消除數(shù)據(jù)沖突，是主要的檢測(cè)模式[5]。

1.4 拓?fù)鋽?shù)據(jù)檢測(cè)

拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以如圖1所示。

配電網(wǎng)中的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)咋子數(shù)據(jù)中表現(xiàn)為樹(shù)形分支結(jié)構(gòu)，因而計(jì)算方法也可以參考樹(shù)的算法。算法執(zhí)行結(jié)束時(shí)如果還存在未被接入網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)鋽?shù)據(jù)，則說(shuō)明數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常，此時(shí)也需要對(duì)配電網(wǎng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并了解錯(cuò)誤的原因與錯(cuò)誤模式[6]。尤其是在實(shí)際的電力系統(tǒng)工作當(dāng)中，系統(tǒng)所獲取的數(shù)據(jù)必然會(huì)存在一定的誤差，某一節(jié)點(diǎn)的電壓范圍有所差異。在配電網(wǎng)中也能夠通過(guò)不同的檢測(cè)方式來(lái)獲取不同時(shí)間斷面的數(shù)據(jù)源特征。

2 基于數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)的配電網(wǎng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化管理模式2.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案

設(shè)計(jì)方案如圖2所示。

當(dāng)Web客戶端通過(guò)瀏覽器進(jìn)行訪問(wèn)時(shí)，配電網(wǎng)數(shù)據(jù)質(zhì)量檢測(cè)系統(tǒng)也可以通過(guò)輸入?yún)?shù)的方式來(lái)講參數(shù)傳輸給服務(wù)器，此時(shí)服務(wù)接口可以獲取數(shù)據(jù)，再對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行異常數(shù)據(jù)檢測(cè)處理，并最終生成檢測(cè)報(bào)告。值得一提的是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可以從不同的數(shù)據(jù)源中獲取數(shù)據(jù)，但可以從統(tǒng)一的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)向檢測(cè)系統(tǒng)中提供正確的數(shù)據(jù)[7]。

2.2 體系設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化管理系統(tǒng)的功能模塊主要包括異常數(shù)據(jù)檢測(cè)與網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浔O(jiān)測(cè)，主要體系包括線路查詢、數(shù)據(jù)管理、異常檢測(cè)、統(tǒng)計(jì)圖查閱與報(bào)表生成，并將最終的結(jié)果存入系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)當(dāng)中[8]。主要包括服務(wù)層與邏輯層。

服務(wù)層主要負(fù)責(zé)的功能是數(shù)據(jù)交互，并通過(guò)Web服務(wù)來(lái)獲取不同的數(shù)據(jù)，讓邏輯層來(lái)進(jìn)行分析，并可以通過(guò)不同的數(shù)據(jù)接口來(lái)實(shí)現(xiàn)管理功能。

邏輯層則主要負(fù)責(zé)的是數(shù)據(jù)的處理與信息的查看，包括對(duì)異常數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)工作。用戶可以通過(guò)不同的算法來(lái)獲取數(shù)據(jù)中可能存在的異常，并將檢測(cè)結(jié)果存入數(shù)據(jù)庫(kù)當(dāng)中。一旦通過(guò)檢測(cè)報(bào)告來(lái)查看異常數(shù)據(jù)信息，也可以結(jié)合數(shù)據(jù)來(lái)獲取修正方案[9]。

2.3 質(zhì)量管理檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)設(shè)計(jì)如表1所示。

從系統(tǒng)功能要求來(lái)看，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浔O(jiān)測(cè)功能主要的作用在于監(jiān)測(cè)拓?fù)洚惓Ｇ闆r。從目前常見(jiàn)的異常狀態(tài)中，可以發(fā)現(xiàn)主要問(wèn)題包括母線號(hào)、中壓饋線線路問(wèn)題等，此時(shí)管理系統(tǒng)可以有效地識(shí)別這些問(wèn)題，并最終獲取數(shù)據(jù)準(zhǔn)確的檢測(cè)報(bào)告[10]。

另外從異常數(shù)據(jù)的檢測(cè)工作來(lái)看，主要針對(duì)數(shù)據(jù)的合理性進(jìn)行檢查。例如多源數(shù)據(jù)對(duì)比就是系統(tǒng)的一種比較方案，是同一監(jiān)測(cè)點(diǎn)在同一時(shí)刻的電壓數(shù)據(jù)比較，具體來(lái)看，可以將誤差范圍控制在±0.5%的范圍之內(nèi)，否則就判斷為錯(cuò)誤的測(cè)量數(shù)據(jù)[11]。這種方式的優(yōu)點(diǎn)在于可以進(jìn)行電壓幅值的數(shù)據(jù)測(cè)量，并給出修正范圍，但如果不存在PMU時(shí)也需要采用其它的檢測(cè)方案。因而為了提升測(cè)量的準(zhǔn)確性，可以以量測(cè)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，來(lái)進(jìn)行匹配校驗(yàn)。具體表達(dá)如下。US=U+PR-QXU其中US代表電壓幅值計(jì)算值，U代表末端電壓測(cè)量幅值，P為有功功率，Q為無(wú)功功率，R為線路電阻，X為電抗，因而線路始端電壓幅值計(jì)算值開(kāi)以上述公式計(jì)算。如果監(jiān)測(cè)點(diǎn)在某一時(shí)刻的電壓幅值與任意一條線路節(jié)點(diǎn)測(cè)量計(jì)算的偏差范圍在±0.8%以內(nèi)，則判斷測(cè)量數(shù)據(jù)為正常數(shù)據(jù)，否則需要使用電壓幅值計(jì)算值來(lái)進(jìn)行調(diào)整與修正[12]。

3 標(biāo)準(zhǔn)化管理的主要方式

3.1 縱向調(diào)度管理

縱向調(diào)度管理是基于指標(biāo)統(tǒng)計(jì)地區(qū)的管理工作，例如可以將遙測(cè)合格率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，然后對(duì)上一個(gè)月的狀態(tài)進(jìn)行曲線繪制，然后根據(jù)指標(biāo)來(lái)進(jìn)行分析，不僅可以讓管理部門意識(shí)到工作當(dāng)中可能存在的問(wèn)題，還能提升管理水平。除了系統(tǒng)本身的功能指標(biāo)以外，還可以借助管理指標(biāo)配網(wǎng)信息正確率的預(yù)估，針對(duì)于存在的缺陷進(jìn)行考核。缺陷次數(shù)需要進(jìn)行橫向?qū)Ρ?，以直采信息正確率的指標(biāo)結(jié)果來(lái)進(jìn)行判斷[3]。一方面可以對(duì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并快速地了解到設(shè)備當(dāng)中可能存在的問(wèn)題，另一方面還能對(duì)某些現(xiàn)象進(jìn)行排除，將設(shè)備或其它因素導(dǎo)致的數(shù)據(jù)誤差問(wèn)題進(jìn)行篩選，提升運(yùn)維工作的效率。

3.2 業(yè)務(wù)融合

業(yè)務(wù)融合配網(wǎng)自動(dòng)化數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)是通過(guò)主站部署監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的方式，結(jié)合基爾霍夫定律的相關(guān)要求，對(duì)配網(wǎng)工作進(jìn)行數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)，針對(duì)數(shù)據(jù)的合理性展開(kāi)分析，結(jié)合實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的變化趨勢(shì)了解到對(duì)指標(biāo)影響程度最大的因素，做好及時(shí)的預(yù)警工作[4]。例如可以結(jié)合各類問(wèn)題，按照影響程度與變化趨勢(shì)進(jìn)行劃分，然后利用帕累托法對(duì)關(guān)鍵問(wèn)題進(jìn)行重點(diǎn)管控，反映出數(shù)據(jù)質(zhì)量的關(guān)鍵指標(biāo)，從而進(jìn)行針對(duì)性探究。目前配網(wǎng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理涉及到幾個(gè)不同的方面，一是通過(guò)配網(wǎng)數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸與存儲(chǔ)工作，二是在配網(wǎng)終端收集數(shù)據(jù)，三是阿紫配網(wǎng)自動(dòng)化主站獲取并整合數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)雙向數(shù)據(jù)傳輸路徑的構(gòu)建[5]。由于所有的電網(wǎng)數(shù)據(jù)都遵循基爾霍夫定律，所以電網(wǎng)數(shù)據(jù)的監(jiān)視工作可以以遙測(cè)結(jié)果、遙控正確率等指標(biāo)來(lái)進(jìn)行判定，采用各種技術(shù)手段來(lái)對(duì)異常數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)視。

例如在原有數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上構(gòu)建數(shù)據(jù)管控制度，對(duì)開(kāi)閉站的流入電流與流出電流進(jìn)行等效管理。特別是對(duì)于線路而言，如果有量測(cè)工作，那么遙信必須為合位，對(duì)于遙控動(dòng)作正確率的判斷則可以通過(guò)監(jiān)視的結(jié)果來(lái)判定。在不同的區(qū)域，線路規(guī)劃也會(huì)有所差異，一次設(shè)備參數(shù)與二次設(shè)備的量測(cè)工作都可以獲取數(shù)據(jù)信號(hào)，在配網(wǎng)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上來(lái)判斷量測(cè)采集工作的具體問(wèn)題。如在發(fā)現(xiàn)配網(wǎng)設(shè)備的缺陷時(shí)，就可以進(jìn)行定位管理。

3.3 橫向協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)管理

橫向協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)管理是結(jié)合不同的專業(yè)角度來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化管理流程的規(guī)劃，在運(yùn)行過(guò)程中收集數(shù)據(jù)，讓數(shù)據(jù)在各部門間得到展示，讓問(wèn)題在最短時(shí)間內(nèi)得到消除。這項(xiàng)工作需要多資源的橫向整合，并可以依靠外界資源配合內(nèi)部技術(shù)管理來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)管理工作的優(yōu)化和完善，如利用現(xiàn)代溝通手段在工作指導(dǎo)方面提升工作效率，自動(dòng)化獲取實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)[16]。例如從系統(tǒng)來(lái)看，配電網(wǎng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)服務(wù)系統(tǒng)包括靜態(tài)數(shù)據(jù)接口、負(fù)荷功率數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與量測(cè)值數(shù)據(jù)接口等，因而質(zhì)量檢測(cè)系統(tǒng)可以通過(guò)這些接口來(lái)獲取配電網(wǎng)運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，然后對(duì)異常數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并生成最終的檢測(cè)報(bào)告，結(jié)合算法來(lái)獲取信息。這樣一來(lái)可以詳細(xì)地了解不同層次的數(shù)據(jù)研究方案，并結(jié)合算例驗(yàn)證的結(jié)果來(lái)判斷系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的穩(wěn)定性。

4 總結(jié)

本次研究首先針對(duì)配電網(wǎng)的工作內(nèi)容進(jìn)行了探討，從數(shù)據(jù)質(zhì)量與數(shù)據(jù)源的角度來(lái)研究數(shù)據(jù)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化管理的重要性，然后對(duì)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)方法進(jìn)行了整理分析，并最終確定了適用于配電網(wǎng)的管理方案。在數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)的要求下，可以通過(guò)數(shù)據(jù)質(zhì)量管理系統(tǒng)，從不同的方面對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)量管控，然后生成相應(yīng)的研究報(bào)告，管理人員可以結(jié)合報(bào)告內(nèi)容展開(kāi)后續(xù)的分析與決策工作，為異常數(shù)據(jù)的管理和修復(fù)提供基礎(chǔ)條件，也為配電網(wǎng)的電能質(zhì)量提升提供了數(shù)據(jù)指標(biāo)與技術(shù)支持。在未來(lái)的工作中，還可以通過(guò)提升Web服務(wù)質(zhì)量的方式來(lái)保障安全性能，在大數(shù)據(jù)的背景之下滿足大幅增長(zhǎng)數(shù)據(jù)的需求。

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（收稿日期： 2018.10.22）

作者簡(jiǎn)介：林鈺杰（1987-），男，（通信作者），廣東佛山人，碩士研究生，工程師，研究方向：信息系統(tǒng)開(kāi)發(fā)和管理、營(yíng)配信息集成。

吳麗賢（1974-），女，廣東佛山人，碩士研究生，高級(jí)工程師，研究方向：營(yíng)配信息集成、信息系統(tǒng)開(kāi)發(fā)和管理。文章編號(hào)：1007-757X（2020）01-0127-03