數(shù)字化輸配電網(wǎng)絡(luò)信息時效性判定技術(shù)分析

張博然

摘要：輸配電網(wǎng)絡(luò)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型是基于大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等先進(jìn)技術(shù)，融合智能制造與高端設(shè)備提升輸配電網(wǎng)絡(luò)整體運行效能及發(fā)電、并網(wǎng)效率的重要戰(zhàn)略部署，信息傳輸時效性成為判定輸配電網(wǎng)絡(luò)數(shù)字化水平的關(guān)鍵指標(biāo)。本文基于分布式網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)在輸配電網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中完成三級數(shù)字化應(yīng)用電阻與信息調(diào)節(jié)器的部署，通過建構(gòu)傳輸電子量、時效配電位置以及時效性判定系數(shù)等描述性指標(biāo)，實現(xiàn)對電網(wǎng)信息傳輸性能的綜合評價。實驗結(jié)果表明，應(yīng)用該判定技術(shù)可使電量信息存儲極限較常規(guī)系統(tǒng)提高4.721015T，傳輸敏感系數(shù)同比提升75.9%，符合預(yù)期設(shè)計目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：輸配電網(wǎng)絡(luò);分布式架構(gòu);數(shù)字化;電子節(jié)點;時效性

引言：據(jù)Wind數(shù)據(jù)庫統(tǒng)計，2020年我國全社會用電量共計7.23萬億kW·h，同比上年增長4.5%，標(biāo)志著電源、電網(wǎng)步入?yún)f(xié)調(diào)發(fā)展階段。在強基建引領(lǐng)電力行業(yè)先行的背景下，待傳輸電子參量規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大，然而現(xiàn)有輸配電系統(tǒng)對于信息的傳輸及應(yīng)用時效性仍保持較低水平，對于電量信息時效性判定與配電網(wǎng)傳輸體系的數(shù)字化設(shè)計提出現(xiàn)實要求。

1輸配電網(wǎng)絡(luò)數(shù)字化體系結(jié)構(gòu)

1.1主體架構(gòu)

在整體網(wǎng)絡(luò)環(huán)境建構(gòu)上，引入分布式架構(gòu)進(jìn)行配電網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸體系的設(shè)計，將主體架構(gòu)劃分為以下五個部分：（1）輸配電網(wǎng)絡(luò)主體部分，由電源、電力網(wǎng)絡(luò)、電力負(fù)荷中心等主體設(shè)備組成，通過交流線將電子參量集合成束后向其他層級電力設(shè)備輸出;（2）電量數(shù)據(jù)采集模塊，內(nèi)置數(shù)量不等的采集板，將從電網(wǎng)主體處接收到的束狀電子參量拆分成零散分布的電力分子，根據(jù)各級電力設(shè)備的電能消耗需求進(jìn)行電子信息的逐級分配;（3）分布式儲能裝置（DES）部分，利用分布式結(jié)構(gòu)布設(shè)的蓄電池獲取電子參量信息，基于一、二、三級負(fù)荷供電需求將電子參量分配至具體應(yīng)用設(shè)備;（4）數(shù)字電網(wǎng)模塊，利用數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)在電能消耗設(shè)備與配電傳輸線纜之間建立連接，輔助完成電子參量的傳輸過程;（5）應(yīng)用電機(jī)部分，通過配電傳輸線纜或直流線連接負(fù)載應(yīng)用單元，在接收電子參量的同時將分散信息集合成束[1]。

1.2附屬結(jié)構(gòu)

為實現(xiàn)數(shù)字化電網(wǎng)的傳輸性能，依據(jù)以下三個層級進(jìn)行應(yīng)用電阻的數(shù)字化設(shè)計：（1）上層電阻，利用高阻值電阻調(diào)節(jié)設(shè)備調(diào)用末端束狀電子參量，經(jīng)由電子疏導(dǎo)接口將未消耗電量參數(shù)向下一級傳遞;（2）中層電阻，通常電阻阻值控制在100kΩ以上、不超過500kΩ，將從上一級處接收到的電量參數(shù)與現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中零散分布的點電荷重新整合成束狀信息，發(fā)揮電子疏導(dǎo)作用;（3）下層電阻，利用低阻值電阻調(diào)節(jié)設(shè)備進(jìn)行電流參量的重新分配，并傳遞至具體應(yīng)用設(shè)備端，控制電網(wǎng)數(shù)據(jù)的傳輸網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，完成電網(wǎng)中電子參量傳輸時效性的判定[2]。

1.3關(guān)鍵設(shè)備

以輸配電網(wǎng)絡(luò)模板為基準(zhǔn)，該模板由上、下兩級軌道支路與中間結(jié)構(gòu)體組成，將信號調(diào)節(jié)器首末兩端分別搭載在兩級軌道上，利用信號調(diào)節(jié)螺絲將其與模板連接固定，并通過結(jié)構(gòu)體上分布的孔隙實現(xiàn)與電阻調(diào)節(jié)設(shè)備的連接，用于獲取執(zhí)行電量數(shù)據(jù)。信號調(diào)節(jié)器外部設(shè)有輸配電箱體，信號顯示燈在箱體表面呈點狀均勻分布，當(dāng)顯示燈提示為綠燈時，說明已成功將信號調(diào)節(jié)器接入網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中;當(dāng)顯示燈為紅燈時，提示接入失敗。

2時效性判定技術(shù)及其應(yīng)用實例分析

2.1信息時效判定方法

時效性是評價數(shù)據(jù)質(zhì)量的指標(biāo)之一，現(xiàn)有時效性評價方法多以判定值、召回率、準(zhǔn)確率作為評價標(biāo)準(zhǔn)，但受制于數(shù)據(jù)類型的差異，仍需結(jié)合具體數(shù)據(jù)分類進(jìn)行時效性評價標(biāo)準(zhǔn)的針對性設(shè)計，減小評價結(jié)果的相對誤差，為判定結(jié)果的真實性及精度提供保障[3]。數(shù)字化輸配電網(wǎng)絡(luò)傳輸電子參量的效率是時效性判定的重要依據(jù)，在排除其他干擾因素的前提下，選取傳輸電子量W作為計量參數(shù)，該參數(shù)與輸配電網(wǎng)絡(luò)傳輸電流參量、電阻組織等系數(shù)具有密切關(guān)聯(lián)性。設(shè)輸配電網(wǎng)絡(luò)的額定傳輸時間為t、平均電阻參數(shù)為r’、平均負(fù)載條件為u，電流參量為恒定值q，在信號調(diào)節(jié)器作用下某電量體的阻值為R（0<R<1），取電量傳輸系數(shù)的最小值、最大值分別設(shè)為emin和emax，電子傳輸向量為σ、τ，則傳輸電子量的計算公式為：

數(shù)字化輸配電網(wǎng)絡(luò)作為海量輸電信號傳輸模式下滿足電網(wǎng)傳輸需求、提高信號傳輸效率的新型結(jié)構(gòu)體系，既要為三級應(yīng)用電阻提供可靠執(zhí)行條件，同時也應(yīng)及時處理輸電信號，避免在信號調(diào)節(jié)器處出現(xiàn)擁堵問題。在執(zhí)行時效配電行為的過程中，通常遵循輸配電網(wǎng)絡(luò)原有線路進(jìn)行電子參量的傳輸，因此涉及到物理節(jié)點偏移問題，還需重新定位二次化節(jié)點所處位置，確保結(jié)合傳輸需求進(jìn)行不同位置二次數(shù)字化節(jié)點的整合與定向傳輸，提高整體電子參量信息的傳輸效率。設(shè)二次輸電節(jié)點所處初始位置、目標(biāo)位置分別為p和p’，將節(jié)點偏移向量表示為μ，電量傳輸系數(shù)的最小值、最大值分別為dmin和dmax，信號調(diào)節(jié)器線路堵塞均值為，則時效配電位置的計算公式為：

為衡量數(shù)字化輸配電網(wǎng)絡(luò)的平均承載性能，參考網(wǎng)絡(luò)信道寬度f、輸出電子參量的平均密度ρ等參數(shù)，其中輸出電子參量密度僅受輸出時長限制，上述物理參數(shù)均具備較好穩(wěn)定性。設(shè)在單位時間α內(nèi)輸配電系數(shù)的平均變化量為Δg，網(wǎng)絡(luò)信道的承載性能為b’，在輸配電網(wǎng)絡(luò)中隨機(jī)分布某一電子參量r，則時效性判定系數(shù)i的計算公式為：

2.2實驗樣本采集

參考上述變量描述標(biāo)準(zhǔn)，在某一電力傳輸網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中利用無人機(jī)搭載電網(wǎng)信息采集器，將收發(fā)端實體記錄裝置采集到的電子信息經(jīng)由搭載上述判定方法的計算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)篩選與分配，完成實驗組、對照組樣本的設(shè)計，并將樣本數(shù)據(jù)分別輸入對應(yīng)計算機(jī)系統(tǒng)中，在單位時間內(nèi)觀察兩組數(shù)據(jù)的實際變化趨勢，并生成統(tǒng)計分析結(jié)果。在計算機(jī)系統(tǒng)中，利用電量信息存儲極值作為衡量整體網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中信息傳遞時效性的指標(biāo)，選取電網(wǎng)信息傳輸敏感系數(shù)作為衡量網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中電子節(jié)點分布特征的指標(biāo)，收集匯總實驗組、對照組數(shù)據(jù)進(jìn)行比較分析。

2.3實驗結(jié)果分析

通過觀察電量信息存儲極值的變化規(guī)律可知，在不考慮外部干擾因素的前提下，伴隨該極值的逐漸增大，時效性指標(biāo)也呈持續(xù)提高取值，二者成正比。在50min檢測時長范圍內(nèi)，兩組極值均呈現(xiàn)出持續(xù)波動狀態(tài)，其中實驗組、對照組的極大值分別為8.81×1015T和4.09×1015T，兩組數(shù)據(jù)差值約為4.721015T，由此說明將上述時效性判定方法應(yīng)用于輸配電網(wǎng)絡(luò)實際傳輸性能評價中，能夠有效其提高電量信息存儲能力。

通過觀察電網(wǎng)信息傳輸敏感系數(shù)的變化規(guī)律可知，伴隨該系數(shù)數(shù)值的增大，整體電網(wǎng)環(huán)境中電子節(jié)點分布更加均勻，二者同樣成正比。在相同檢測時長下，實驗組的傳輸系數(shù)在第5min時保持在64.3，待檢測至第35min后達(dá)到最大值75.9，并且此后始終保持不變，整體檢測過程中的平均值為72.3;而對照組在第5～15min范圍內(nèi)的傳輸敏感系數(shù)始終保持在44.4，此后傳輸敏感系數(shù)呈現(xiàn)出逐漸下降趨勢，平均值為41.1，全局?jǐn)?shù)值均低于實驗組。由此可以判斷，通過將本文設(shè)計的時效性判定方法應(yīng)用于輸配電網(wǎng)絡(luò)檢測中，能夠有效保證在整體網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中電子節(jié)點實現(xiàn)均勻分布。

結(jié)論：通過基于數(shù)字化技術(shù)推動原有輸配電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)升級，引入三級應(yīng)用電阻增強對傳輸電子參量的存儲能力，當(dāng)傳輸電子參量在信道上持續(xù)接近時效配電點位時，能夠最大限度提高元件存儲電量信息的能力，并且實現(xiàn)對電子節(jié)點的均勻分配、強化約束能力?？傮w來看，上述判定方法的建構(gòu)流程更加精簡化，便于直觀分析、判定網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的信息傳輸時效，在輸配電網(wǎng)絡(luò)性能評價中具有良好應(yīng)用價值。

參考文獻(xiàn)：

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