基于大數(shù)據(jù)背景下的配電網(wǎng)網(wǎng)格化規(guī)劃

廣東電網(wǎng)有限責任公司廣州供電局 何 悅

由于配電網(wǎng)具有龐大的數(shù)量、占據(jù)的面積較廣泛、相對應(yīng)的工程結(jié)構(gòu)十分復雜的特點，長期使配電網(wǎng)的運維存在薄弱的環(huán)節(jié)。為提高配電網(wǎng)精細化管理的水平，江蘇省電力公司正在大力推廣“單元制”的規(guī)劃辦法。但在現(xiàn)在的配電系統(tǒng)管理背景下，運行管理技術(shù)已不能達到配電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行的要求。迫切需要研究和應(yīng)用電網(wǎng)運行控制的關(guān)鍵技術(shù)?；趩卧到y(tǒng)的配電網(wǎng)絡(luò)，配電網(wǎng)絡(luò)大數(shù)據(jù)研究的發(fā)展是過渡階段必須經(jīng)歷的一個階段，包括建立數(shù)據(jù)基礎(chǔ)、處理數(shù)據(jù)，挖掘數(shù)據(jù)和應(yīng)用數(shù)據(jù)。

本文將介紹大數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)及其意義、配電網(wǎng)絡(luò)大數(shù)據(jù)的焦點、數(shù)據(jù)應(yīng)用的現(xiàn)狀等方面，以及如何應(yīng)用網(wǎng)格法控制配電網(wǎng)大數(shù)據(jù)，應(yīng)用配電網(wǎng)數(shù)據(jù)網(wǎng)格改善運維服務(wù)[1]。所以要想確保配電網(wǎng)供電的可靠性，關(guān)鍵就是加強其初步規(guī)劃。在新的大數(shù)據(jù)發(fā)展背景下，配電網(wǎng)通用規(guī)劃策略就是網(wǎng)格規(guī)劃，為城市范圍的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和最終項目建設(shè)提供了切實的支持。

1 配電網(wǎng)網(wǎng)格化規(guī)劃

1.1 配電網(wǎng)網(wǎng)格化規(guī)劃概述

現(xiàn)在國內(nèi)的中壓配電網(wǎng)大部分為電壓等級10kV和20kV 的電力網(wǎng)（根據(jù)需要可部分擴展到35kV），其中低壓配電網(wǎng)的電壓等級主要為220V 和380V。配電網(wǎng)由架空線、電纜線和各種電站機房（包括配電室、變電站、邊界房、配電箱、預包裝變電站、配電變壓器）組成。

配電網(wǎng)的基本信息指的是配電網(wǎng)中全部的電氣設(shè)備的資產(chǎn)分類賬信息，包含電壓的等級、所有（維修）單位、清單編號、安裝信息、交貨信息等。配電網(wǎng)的運行數(shù)據(jù)包括線路和裝置的故障信息、外表缺陷、操作環(huán)境、測試數(shù)據(jù)和負載信息，這些數(shù)據(jù)是通過將技術(shù)應(yīng)用于電路和設(shè)備進行物理檢查而獲得的，其檢測報告是日常運維過程中保留的記錄，正是這些基本信息和操作配電網(wǎng)數(shù)據(jù)構(gòu)成了配電網(wǎng)的大數(shù)據(jù)。

在配電網(wǎng)所配備的自動化系統(tǒng)中，配電網(wǎng)的狀態(tài)估計是配電網(wǎng)高級應(yīng)用功能中基本和重要的功能，它可以基于網(wǎng)絡(luò)分析為其他高級應(yīng)用提供實時網(wǎng)絡(luò)模型。根據(jù)配電網(wǎng)存在的特點提出一個關(guān)于網(wǎng)格狀態(tài)估計的概念，網(wǎng)格狀態(tài)估計是指一次在一個網(wǎng)格中選擇一個或多個網(wǎng)格，讀取這些網(wǎng)格中的饋線模型，再來執(zhí)行狀態(tài)估計，這樣每個狀態(tài)估計選擇的饋線數(shù)量就可以滿足計算速度的要求，因為不同饋線間的交互非常微弱幾乎可以忽略不計，這種策略是在網(wǎng)絡(luò)化規(guī)劃中是十分可行的。

1.2 網(wǎng)格化的優(yōu)點

對于不同區(qū)域其相應(yīng)的負荷重要性不同，可看出供電區(qū)域A 和B 的配電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)對時效性和確定性的要求均高于供電區(qū)域C 和D，這樣可以讓供電站優(yōu)先對重要區(qū)域進行狀態(tài)估計，使網(wǎng)絡(luò)可以正常使用。優(yōu)化了區(qū)域A 和B 的狀態(tài)估計，從而避免了為每個狀態(tài)估計計算整個配電網(wǎng)絡(luò)模型的過程，從而節(jié)省了狀態(tài)估計和計算的時間，確保關(guān)鍵區(qū)域網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的實時性能；網(wǎng)絡(luò)化狀態(tài)估計可以為調(diào)度員提供更多的自由性和選擇度，有時調(diào)度員想要查看只是某個區(qū)域中多條線路的實時狀態(tài)，因此調(diào)度員只需要選擇饋線所在的電網(wǎng)，在對配電網(wǎng)實施狀態(tài)估計即可避免對整個配電網(wǎng)絡(luò)執(zhí)行狀態(tài)估計。

1.3 基本準則

對于配電網(wǎng)的網(wǎng)格規(guī)劃來說，其在大數(shù)據(jù)的背景下，因其獨特的應(yīng)用優(yōu)勢，受到了電網(wǎng)公司的關(guān)注，但必須遵循某些原則以反映網(wǎng)格本身的價值：首先，根據(jù)擬議的擴展區(qū)域的電力需求，在電網(wǎng)規(guī)劃中要考慮的區(qū)域必須考慮到實際的電力需求，然后進入下一階段的建設(shè)，以及現(xiàn)有的在中國配電網(wǎng)基礎(chǔ)上結(jié)合政府部門控制的土地，在規(guī)劃中還考慮了各個園區(qū)供電的性質(zhì)和可靠性；其次，以實際監(jiān)測數(shù)據(jù)為參考，配電網(wǎng)絡(luò)供電點的位置以及各種計量，操作和維護的實際監(jiān)控數(shù)據(jù)，因此在電網(wǎng)企業(yè)的生產(chǎn)系統(tǒng)中，可以根據(jù)當?shù)亟?jīng)濟發(fā)展水平，通過合理的計算進行配電網(wǎng)的負荷預測。

再次，要規(guī)劃的區(qū)域被進一步劃分并詳細劃分為多個配電網(wǎng)，電網(wǎng)應(yīng)當匹配供電的需求，滿足其基本要求，通過對數(shù)據(jù)預測的結(jié)果以及電網(wǎng)的現(xiàn)狀進行分析，每個機架都能夠單獨進行電力供應(yīng)，盡最大努力來緩解供電壓力，滿足區(qū)域電力需求，最大化配電網(wǎng)絡(luò)的效益和價值；最后，通過有效的網(wǎng)格化規(guī)劃，實現(xiàn)網(wǎng)格化“點”與“面”的有機結(jié)合。在中長期得規(guī)劃方案中，變電站需要實現(xiàn)網(wǎng)格化的有機結(jié)合，選擇獨立電源插座時應(yīng)遵循接近原理，通常選擇兩個或兩個以上不同變電站的電源線，最佳方案是在變電站之間形成環(huán)網(wǎng)，如果現(xiàn)實狀況不允許也必須選擇同一變電站的電源線，從而形成一個有機的整體[2]。

1.4 基本方法

數(shù)據(jù)收集的質(zhì)量直接關(guān)系到數(shù)據(jù)管理的方法，數(shù)據(jù)收集只能由現(xiàn)場人員進行查驗，當呈現(xiàn)大量數(shù)據(jù)時，很容易在驗證和輸入的各個方面出現(xiàn)錯誤，假設(shè)沒有完整的控制措施錯誤是無法避免的，數(shù)據(jù)的可用性取決于其時效性、確定性和完整性。如何使用數(shù)據(jù)是面臨的問題，傳統(tǒng)的配電網(wǎng)數(shù)據(jù)僅適用于GIS 和其他靜態(tài)系統(tǒng)中，無法有效地指導管理運行工作，因此配電網(wǎng)數(shù)據(jù)在設(shè)備營銷活動或運行維護中的應(yīng)用值得考慮并進行合理的規(guī)劃。

1.5 對供電區(qū)的規(guī)劃

在大數(shù)據(jù)的現(xiàn)狀下不僅熟悉了解網(wǎng)格劃分的基本原則，在此基礎(chǔ)上還能最大程度地確保網(wǎng)格規(guī)劃的順利實施。首先，應(yīng)當根據(jù)具體的情況詳細劃分供電區(qū)域，在劃分不同配電網(wǎng)的特定控制區(qū)域時一般以地級市為最基礎(chǔ)的單位，之后以城市的發(fā)展水平為基礎(chǔ)，按照規(guī)定的劃分原則對每一個縣區(qū)的轄區(qū)進行劃分，通常將街道、開發(fā)區(qū)以及城鎮(zhèn)作為主要的劃分依據(jù)。對于各個供電地區(qū)的等級和現(xiàn)狀劃分，必須要嚴格遵守該地區(qū)詳細的負荷密度及行政管理水平供應(yīng)區(qū)域的詳細情況，如果實際分區(qū)太大則需分析具體問題，結(jié)合當時情況，考慮發(fā)展的深度和區(qū)域，將街道、村莊和小公園定為最基礎(chǔ)單位，進一步將具體供電區(qū)域劃分為幾個供電區(qū)域。

2 應(yīng)用規(guī)劃

對于配電網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化，可借助配電網(wǎng)大數(shù)據(jù)技術(shù)，科學運用網(wǎng)格建模以及數(shù)據(jù)識別對現(xiàn)有的數(shù)據(jù)進行合理利用，對配電網(wǎng)的運維方式進行優(yōu)化，結(jié)合數(shù)據(jù)特點進行電網(wǎng)的運維。同時，網(wǎng)格思想結(jié)合八步數(shù)據(jù)管理方法可有效解決線損問題。城市配電網(wǎng)的大數(shù)據(jù)至少可以分為資產(chǎn)數(shù)據(jù)、運維數(shù)據(jù)、客服與營銷數(shù)據(jù)等三個層次[3]。資產(chǎn)數(shù)據(jù)是描述資產(chǎn)的工廠價值和網(wǎng)格初始化的三種數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)，運營和維護數(shù)據(jù)基于資產(chǎn)數(shù)據(jù)來描述資產(chǎn)的生命動態(tài)。進行電網(wǎng)運行維護，收集并維護配電網(wǎng)資產(chǎn)數(shù)據(jù)和運行維護數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)管理器通過由分布網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)構(gòu)建的分布網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)（DIS）輸入分布網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的資產(chǎn)數(shù)據(jù)，為了對操作和數(shù)據(jù)進行維護，在數(shù)據(jù)倉庫中，系統(tǒng)通過搜索與該設(shè)備相關(guān)的歷史信息，可對其未來的運維提出科學合理的建議，特別的能夠由網(wǎng)格或區(qū)域的方式，來提出運維相關(guān)的策略。

綜上，在大數(shù)據(jù)的背景之下，配電網(wǎng)的網(wǎng)格化規(guī)劃應(yīng)強調(diào)規(guī)劃的動態(tài)性，明確負荷變化演化過程，努力滿足區(qū)域配電網(wǎng)規(guī)劃的要求。通過應(yīng)用網(wǎng)格化單元制調(diào)節(jié)運行技術(shù)，配電網(wǎng)操作界面更加明確，事故處理更加便捷、快捷，配電網(wǎng)測量數(shù)據(jù)更加準確，極大地方便了操作人員的應(yīng)用，提高配電網(wǎng)的監(jiān)管和運行水平。配電網(wǎng)規(guī)劃系統(tǒng)建成后，有關(guān)部門應(yīng)確定相應(yīng)的管理方案，真正使配電網(wǎng)網(wǎng)格化規(guī)劃本身具有良好的可操作性。