大數(shù)據(jù)技術(shù)在智能配電網(wǎng)狀態(tài)監(jiān)測中的應用

崔林

摘 要：在電力設(shè)備運行的時候會產(chǎn)生許多的數(shù)據(jù)，云平臺以及大數(shù)據(jù)分析會使得電力問題的分析、電力設(shè)備檢修、電力裝置信息系統(tǒng)的檢測有完備的技術(shù)支持，并且結(jié)果的分析是比較可靠以及具體的，有利于信息檢測。

關(guān)鍵詞：大數(shù)據(jù)技術(shù);智能配電網(wǎng);狀態(tài)監(jiān)測;應用

1 智能配電網(wǎng)的特點

智能配電網(wǎng)融入了現(xiàn)代科技技術(shù)，與傳統(tǒng)的配電網(wǎng)有一定的區(qū)別，其中比較突出的特點有三個。第一個：自助管理特點。智能配電網(wǎng)中加強了用戶端和控制端之間的互動程度，用戶日常使用電力時，可以隨時了解供電的情況，如有問題，也能夠及時的得到解決，保證供電情況，提升了用戶對電能的體驗感。第二個：可視化特征。電能與其他能源有很大的區(qū)別，在接收和配送的過程都存在很多不確定的因素，因此很容易出現(xiàn)配電失敗的現(xiàn)象，而很多用戶對配電專業(yè)知識的了解程度普遍不高，所以很難發(fā)現(xiàn)具體造成配電失敗的原因。但是智能配電網(wǎng)利用大數(shù)據(jù)技術(shù)、自動化技術(shù)，以及優(yōu)化配電網(wǎng)設(shè)備裝置來實現(xiàn)可視化管理，用戶可以更加直觀的了解到供電的信息，加強對電能的管理。第三個：自動化。傳統(tǒng)配電網(wǎng)出現(xiàn)單相接地故障后，很容以造成兩點甚至多點接地短路，破壞了系統(tǒng)的安全運行，影響了用戶電力的使用情況，為了恢復配電情況，配電網(wǎng)需要采用逐條線路拉閘停電的方法來找出出現(xiàn)故障的線路，然后在安排工作人員到現(xiàn)場沿著整條線路找出具體的故障位置，然后才能采取措施，恢復配電情況。整個過程中由人力確定故障位置時所消耗時間較長，很大程度上影響了用戶的使用情況。而智能配電網(wǎng)自身具備自動化功能，當出現(xiàn)單相接地故障時，能夠自動快速、準確的確定故障分支，并進一步確定故障點，工作人員可直接達到故障點進行維修，就可恢復供電。

2 智能配電網(wǎng)大數(shù)據(jù)分析

智能配電網(wǎng)的迅速發(fā)展，各種監(jiān)控系統(tǒng)以及高級量測體系在智能配電網(wǎng)中大規(guī)模的部署產(chǎn)生了大量的數(shù)據(jù)。進一步的挖掘這些數(shù)據(jù)的重要價值對于智能配電網(wǎng)的發(fā)展具有非常重要的意義。這樣的一種現(xiàn)狀也間接表征著大數(shù)據(jù)在智能配電網(wǎng)中應用十分廣泛，而且在將分析出的大數(shù)據(jù)進行融合之后，不僅可以滿足智能配電網(wǎng)的整體業(yè)務(wù)的需求，同時可以使智能配電網(wǎng)的應用場景更加的廣泛。

2.1狀態(tài)監(jiān)測

智能配電網(wǎng)在處于正常運行配電的狀態(tài)下，配電網(wǎng)節(jié)點運行數(shù)據(jù)所構(gòu)建的高維時空狀態(tài)監(jiān)測矩陣的行間差別度較為弱小，各個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點在高維時空中的狀態(tài)是相同的、集聚的。因此，這種相同、集散的狀態(tài)顯示在監(jiān)測裝置上不會有特殊節(jié)點的出現(xiàn)。換言之，在智能配電網(wǎng)正常運行的狀態(tài)下，其各個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的運行狀態(tài)是不會有差異出現(xiàn)的。

2.2故障處理

在狀態(tài)監(jiān)測裝置監(jiān)測出故障后，并且明確了故障發(fā)生的位置，要進行進一步的故障處理，以確保智能配電網(wǎng)系統(tǒng)能夠正常發(fā)揮作用。

3 狀態(tài)監(jiān)測與故障處理方法

在這里值得一提的是，在現(xiàn)行的智能配電網(wǎng)大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)中，很多狀態(tài)監(jiān)測與故障處理方法是與數(shù)據(jù)的處理分不開的。在智能配電網(wǎng)中，如果出現(xiàn)故障運行的狀況，首先會通過多維的尺度分析以及離群節(jié)點監(jiān)測等方式表征出來，進而進行故障部位的定位，在定位后才會進行故障處理命令的下達。下達命令后，測控一體化終端會進行一系列的參數(shù)量測，其中主要包括數(shù)據(jù)的預處理、數(shù)據(jù)的融合，再通過數(shù)據(jù)的可視化分析將智能配電網(wǎng)的故障通過各網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的狀態(tài)趨勢展示出來，最后進行故障處理。

3.1數(shù)據(jù)預處理

數(shù)據(jù)預處理方法主要包括網(wǎng)絡(luò)關(guān)聯(lián)矩陣構(gòu)建、特征量的選取以及數(shù)據(jù)的區(qū)域拆分處理。通過上述三種處理手段，將傳感設(shè)備上傳的原始數(shù)據(jù)進行第一次篩選和預處理以使數(shù)據(jù)量減少，并且生成智能配電網(wǎng)大數(shù)據(jù)狀態(tài)監(jiān)測和故障處理的初始特征量矩陣。

3.1.1網(wǎng)絡(luò)關(guān)聯(lián)矩陣構(gòu)建

在明確網(wǎng)絡(luò)關(guān)聯(lián)矩陣是一種拓撲結(jié)構(gòu)之后，首先，在構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)關(guān)聯(lián)矩陣的過程中應將智能配電網(wǎng)的測控一體化作為網(wǎng)絡(luò)終端進行節(jié)點編號。然后，在對應節(jié)點之間的區(qū)域進行編號，形成一個拓撲結(jié)構(gòu)。最后，根據(jù)在拓撲結(jié)構(gòu)中節(jié)點與對應區(qū)域內(nèi)的關(guān)聯(lián)值，完成網(wǎng)絡(luò)關(guān)聯(lián)矩陣的構(gòu)建。

3.1.2特征量的選取

在智能配電網(wǎng)中出現(xiàn)故障時，可能是單相、兩相、三相短路接地或是兩相相間短路，這就要求我們在判斷故障類型的時候需要注意各種故障類型的基本特征量。

其中，單相接地故障是智能配電網(wǎng)出現(xiàn)故障次數(shù)最多的，其檢測難度也較大。因此在檢測的過程中，為保證進行故障識別的效率與可靠性，我們在進行特征量的選取的過程中必須結(jié)合智能配電網(wǎng)的不同特征量數(shù)據(jù)間的融合度、以及智能配電網(wǎng)和狀態(tài)監(jiān)測裝置的實際情況。

在特征量的選取過程中必須保證電氣的特征量在三相電流、負序與零序電流之中。更需要注意的是，在進行特征量類型辨識的過程中，必須以多個特征量數(shù)據(jù)融合而成的高維時空狀態(tài)監(jiān)測矩陣為基礎(chǔ)，否則在辨識故障的特征量時仍可能誤差。

3.1.3數(shù)據(jù)的區(qū)域拆分處理

盡管我們要進行智能配電網(wǎng)狀態(tài)監(jiān)測以及故障處理，但是其在大部分的時間都是正常運行的，因此在狀態(tài)監(jiān)測裝置中顯示的大部分都是正常的數(shù)據(jù)。另外，盡管配電網(wǎng)在處于故障狀態(tài)下的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點狀態(tài)與正常的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點狀態(tài)并不一樣，但是離散的程度并不是太過明顯，因此在狀態(tài)監(jiān)測裝置中反映的差異程度也不是太過明顯，這就給數(shù)據(jù)的辨識和區(qū)分帶來了很大的挑戰(zhàn)。

為了更好區(qū)別正常數(shù)據(jù)與故障數(shù)據(jù)，我們需要將由狀態(tài)監(jiān)測裝置反饋的數(shù)據(jù)進行區(qū)域拆分處理，這樣做的目的是增強正常網(wǎng)絡(luò)節(jié)點與故障節(jié)點的離散度（差異度）。

3.2數(shù)據(jù)融合

在完成數(shù)據(jù)預處理之后就要對第一步處理的數(shù)據(jù)進行融合。首先要將高維空間中不同的單時段單電氣特征量的狀態(tài)監(jiān)測矩陣融合成一個單時段多電氣特征量的狀態(tài)監(jiān)測矩陣;此后，將該矩陣在時間序列上進一步擴充，最終生成一個高維時空狀態(tài)監(jiān)測矩陣。

3.3 數(shù)據(jù)的可視化分析

在完成數(shù)據(jù)融合后，需通過數(shù)據(jù)可視化分析方式，對單時段多電氣特征量狀態(tài)檢測矩陣的多維尺度算法，進行系統(tǒng)明確。值得注意的是，在該處理方法開展前，需確保節(jié)點與區(qū)域?qū)P(guān)系不變，只有這樣才能確保在低維顯示設(shè)備中顯示高維數(shù)據(jù)。在分析工作完成后，需進一步融合各類數(shù)據(jù)，除了要以離群點，對時空狀態(tài)監(jiān)測矩陣進行系統(tǒng)監(jiān)測之外，還應在線辨別智能電網(wǎng)運行狀態(tài)。如果要全面實現(xiàn)多維尺度算法，需確保節(jié)點與區(qū)域相對應關(guān)系保持不變。

綜上所述，智能電網(wǎng)是未來電網(wǎng)研究和發(fā)展的主要方向。對配電網(wǎng)設(shè)備進行狀態(tài)監(jiān)測，是確保設(shè)備安全可靠的運行關(guān)鍵所在。

參考文獻：

[1]大數(shù)據(jù)技術(shù)在智能電網(wǎng)中應用 [J]. 王向前，嵇存娟. 通訊世界. 2017（01）A786B203-22C5-4AC6-9B33-07188F088EB4