一種電力配電網(wǎng)線變關(guān)系自動(dòng)化核驗(yàn)方法的設(shè)計(jì)

王建賓 謝安兵 徐 玲

（國(guó)網(wǎng)安徽省電力有限公司銅陵供電公司，安徽 銅陵244000）

目前國(guó)網(wǎng)公司已開展企業(yè)級(jí)數(shù)據(jù)治理工作，但數(shù)據(jù)治理主要對(duì)主數(shù)據(jù)、異常值從混亂狀態(tài)到規(guī)范的一個(gè)過程，沒有解決如何打通線上線下數(shù)據(jù)一致性、真實(shí)性問題，配電網(wǎng)線變關(guān)系的線上線下真實(shí)性問題仍缺乏實(shí)質(zhì)性技術(shù)突破，利用的層次也較低。配電網(wǎng)線變關(guān)系拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)識(shí)別作為電力物聯(lián)網(wǎng)“電網(wǎng)一張圖”重要內(nèi)容，國(guó)網(wǎng)銅陵供電公司從實(shí)際業(yè)務(wù)出發(fā)，結(jié)合電氣、電壓源波形等理論特征，發(fā)現(xiàn)電壓因負(fù)載的變動(dòng)而發(fā)生波動(dòng)，每條線路的負(fù)載不同以及在線負(fù)荷的不確定性，形成了每條線路獨(dú)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(shí)電氣距離相近的負(fù)荷，其電壓波動(dòng)曲線比較接近（相關(guān)度高）；而電氣距離較遠(yuǎn)的負(fù)荷，其電壓波動(dòng)曲線相似度則較低（相關(guān)度低）。銅陵公司以此開展以電網(wǎng)海量的電力運(yùn)行數(shù)據(jù)的配電網(wǎng)線變關(guān)系精準(zhǔn)識(shí)別與自動(dòng)化核驗(yàn)的應(yīng)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(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的聯(lián)動(dòng)、數(shù)據(jù)治理與業(yè)務(wù)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?fù)浣Y(jié)構(gòu)真實(shí)性。

1 配電網(wǎng)線變關(guān)系自動(dòng)化核驗(yàn)方法設(shè)計(jì)

本工具利用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，結(jié)合銅陵公司業(yè)務(wù)實(shí)際，以銅陵用電客戶海量用電數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，挖掘潛在的數(shù)據(jù)價(jià)值和分析點(diǎn)輔助公司日常工作。通過建立數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)和技術(shù)相結(jié)合的多維模型算法及應(yīng)用，最終提升公司業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)管理水平。具體業(yè)務(wù)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(duì)象，配電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)校驗(yàn)基礎(chǔ)信息來自于SG186 營(yíng)銷系統(tǒng)的配電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)臺(tái)賬數(shù)據(jù)和用電信息采集系統(tǒng)的日測(cè)量點(diǎn)電壓數(shù)據(jù)，具體數(shù)據(jù)源流轉(zhuǎn)示意圖如下：

1.2 數(shù)據(jù)清洗

本方法結(jié)合日測(cè)量點(diǎn)電壓情況進(jìn)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(dāng)前配電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)運(yùn)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(fù)荷造成的，本方法對(duì)噪聲數(shù)據(jù)采用異常值檢測(cè)的方法進(jìn)行清洗，對(duì)電壓進(jìn)行偏差分析不遵守標(biāo)準(zhǔn)電壓分布和回歸方程的值，使用業(yè)務(wù)異常電壓規(guī)則庫(kù)檢查數(shù)據(jù)值，使用不同屬性間的約束來檢測(cè)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(duì)比。

1.3 自動(dòng)化檢驗(yàn)方法

1.3.1 分析同一條10kV配電網(wǎng)線路下的異常臺(tái)區(qū)

圖1 數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)示意圖

圖2 數(shù)據(jù)噪聲處理前后的電壓波形對(duì)比

本方法對(duì)銅陵公司經(jīng)過清洗后的153 條10kV 配電網(wǎng)線路共4580 個(gè)臺(tái)區(qū)按供電單位和線路進(jìn)行劃分，基于按供電單位和線路劃分的臺(tái)賬數(shù)據(jù)，按線路對(duì)該線路下所屬臺(tái)區(qū)的電壓進(jìn)行三相歸一的計(jì)算。所謂“三相歸一”是指將該臺(tái)區(qū)下的三相電壓數(shù)據(jù)利用等邊三角形原理，計(jì)算平衡后的中性點(diǎn)。本方法按照以上“三相歸一”方法對(duì)清洗后的153 條10kV 配電網(wǎng)線路共4580 個(gè)臺(tái)區(qū)的6581689 條電壓數(shù)據(jù)進(jìn)行“歸一”計(jì)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(duì)該線路下的所有臺(tái)區(qū)進(jìn)行高數(shù)排列計(jì)算皮爾遜相關(guān)系系數(shù)，最終得到4354463465 條皮爾遜矩陣系數(shù)，再次對(duì)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(shí)候?yàn)槊恳粋€(gè)元素單獨(dú)作為一類，計(jì)算任意兩類之間的距離，距離最短的兩類合并成一類，并計(jì)算新類與其他類之間的距離，重復(fù)合并直至所有類之間的距離大于某個(gè)閾值或者剩余的類數(shù)量小于某個(gè)數(shù)值。默認(rèn)聚類中小于等于0.2 系數(shù)的那一類為異常臺(tái)區(qū)類，本分析報(bào)告基于189 條10kV配電網(wǎng)線路共4960 個(gè)臺(tái)區(qū)共發(fā)現(xiàn)異常臺(tái)區(qū)4 個(gè)。

1.3.2 分析異常臺(tái)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(tái)區(qū)的結(jié)果對(duì)4 個(gè)異常臺(tái)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(jìn)行皮爾遜系數(shù)計(jì)算。根據(jù)三相不平衡的原理和本分析報(bào)告對(duì)異常臺(tái)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(tái)區(qū)其三相電壓是恒久穩(wěn)定波動(dòng)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(duì)所有4 個(gè)異常臺(tái)區(qū)進(jìn)行聚類分析，分析發(fā)現(xiàn)3 個(gè)異動(dòng)臺(tái)區(qū)聚成了一類，另外1 個(gè)臺(tái)區(qū)聚成了一類，并且4 個(gè)異動(dòng)臺(tái)區(qū)的電壓恒穩(wěn)定，“歸一”后的電壓也相對(duì)穩(wěn)定，經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)抽查2 個(gè)臺(tái)區(qū)發(fā)現(xiàn)，此類臺(tái)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(tái)區(qū)所屬正確線路

本方法主要是基于已排除4 個(gè)三相不平衡裝置的臺(tái)區(qū)后的剩下1 個(gè)異常臺(tái)區(qū)所屬正確線路。尋找異常臺(tái)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(gè)異常臺(tái)區(qū)井湖房地產(chǎn)開發(fā)公司按供電單位作為最小標(biāo)準(zhǔn)范圍，將這個(gè)異常臺(tái)區(qū)與其供電單位下的其他線路的臺(tái)區(qū)進(jìn)行皮爾遜系數(shù)計(jì)算，得到379 條皮爾遜系數(shù)，然后使用系統(tǒng)聚類分析法對(duì)這個(gè)臺(tái)區(qū)與其供電單位下的除本線路外的其他線路下的臺(tái)區(qū)計(jì)算的皮爾遜相關(guān)系系數(shù)進(jìn)行聚類，最終得到相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.8 以上的線路為所屬正確線路，否則認(rèn)為暫無找到所屬正確線路，由人工現(xiàn)場(chǎng)核查，本分析報(bào)告的1 個(gè)異常臺(tái)區(qū)最終找到所屬的正確線路為中市2E5 線。

圖3 異常臺(tái)區(qū)尋找所屬正確線路的流程

2 結(jié)論

通過一種電力配電網(wǎng)線變關(guān)系自校驗(yàn)方法的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)配電網(wǎng)線變關(guān)系拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)識(shí)別自校驗(yàn)?zāi)繕?biāo)的轉(zhuǎn)變，從“線上”到“線下”的融合，從單一數(shù)據(jù)治理到與業(yè)務(wù)管理的深度銜接，從靜態(tài)匹配到動(dòng)態(tài)識(shí)別的技術(shù)蛻變，為配電網(wǎng)線變關(guān)系拓?fù)渖顚哟巫R(shí)別與應(yīng)用、三相不平衡與電壓異常定位及線損管理業(yè)務(wù)指標(biāo)提升的開展提供有力輔助支撐。也解決了PMS、SG186 營(yíng)銷系統(tǒng)中拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)不一致、錯(cuò)誤調(diào)整的問題，提升配電網(wǎng)線變關(guān)系拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)識(shí)別的準(zhǔn)確率，為公司配電網(wǎng)線變拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)建立一套完整的對(duì)應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)。