大數(shù)據(jù)在配電網(wǎng)規(guī)劃中的應(yīng)用研究

原野 王海燕 龐丁黎 王棟昌

（1.云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司信息中心，云南 昆明 650000；2.云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司德宏供電局，云南 德宏 678400；3.云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司普洱供電局，云南 普洱 665000）

0 引言

大數(shù)據(jù)在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用越來越多，成為當(dāng)前社會(huì)改革發(fā)展中的關(guān)鍵推動(dòng)力，特別是在電力系統(tǒng)運(yùn)行中會(huì)產(chǎn)生海量化的數(shù)據(jù)信息，如何實(shí)現(xiàn)集成化管理成了當(dāng)前電力行業(yè)發(fā)展中面臨的主要問題。同時(shí)，數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)方式也有所差異，呈現(xiàn)出異構(gòu)化的特點(diǎn)，給管理工作帶來了較大的困難，在配電網(wǎng)規(guī)劃中面臨諸多挑戰(zhàn)。因此，應(yīng)該順應(yīng)時(shí)代發(fā)展的潮流，積極利用大數(shù)據(jù)優(yōu)化配電網(wǎng)規(guī)劃工作，確保整體布局結(jié)構(gòu)的科學(xué)性及合理性，為數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)、處理和共享等提供便利，在保障信息數(shù)據(jù)安全的基礎(chǔ)上，提高配電網(wǎng)的運(yùn)轉(zhuǎn)效率，滿足社會(huì)的用電需求。因此，應(yīng)該明確大數(shù)據(jù)技術(shù)的適用性特點(diǎn)，從配電網(wǎng)規(guī)劃需求和目標(biāo)出發(fā)實(shí)施融合應(yīng)用，改善當(dāng)前配電狀況。

1 大數(shù)據(jù)在配電網(wǎng)規(guī)劃中的應(yīng)用意義

1.1 精準(zhǔn)處理數(shù)據(jù)

大數(shù)據(jù)是海量化數(shù)據(jù)的集合，具有低價(jià)值密度的特點(diǎn)，在配電網(wǎng)規(guī)劃中合理采用大數(shù)據(jù)技術(shù)，可以在提供可靠數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，增強(qiáng)整體規(guī)劃成效，解決傳統(tǒng)規(guī)劃建設(shè)工作中的弊端。相較于過往技術(shù)手段而言，大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用可以真正保障數(shù)據(jù)處理的精準(zhǔn)化，減少規(guī)劃工作中的誤差，為資源優(yōu)化配置提供保障。特別是在當(dāng)前綠色化發(fā)展背景下，配電網(wǎng)規(guī)劃要落實(shí)可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)，解決當(dāng)前能耗過大和環(huán)境污染的問題，就需要通過對各類數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)化處理，提高配電網(wǎng)的運(yùn)行效率，減少其中的很多重復(fù)性工作，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗[1]。

1.2 精確評(píng)估狀態(tài)

配電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)會(huì)對人員的用電情況產(chǎn)生直接影響。用戶在查詢相關(guān)用電信息時(shí)可以借助于智能電表快速實(shí)現(xiàn)，而中心數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理平臺(tái)的建設(shè)，為數(shù)據(jù)傳輸和存儲(chǔ)提供了可靠保障，能夠在配電網(wǎng)電壓負(fù)荷預(yù)測中更加精確，使相關(guān)人員可以在了解配電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的基礎(chǔ)上采取有效的優(yōu)化措施，避免造成嚴(yán)重的故障問題。隨著數(shù)據(jù)量的逐漸增大，運(yùn)算和處理工作的難度也越來越大，相關(guān)人員不得不依靠大數(shù)據(jù)技術(shù)才能滿足評(píng)估工作要求，發(fā)揮數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和索引機(jī)制的作用[2]。且在評(píng)估工作中獲得的相關(guān)參數(shù)，能夠幫助決策人員及時(shí)制定切實(shí)可行的決策策略，改善整個(gè)配電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)。

1.3 優(yōu)化整體結(jié)構(gòu)

配電網(wǎng)的運(yùn)行情況是決定電力系統(tǒng)安全性和穩(wěn)定性的主要因素，需要結(jié)合過往工作經(jīng)驗(yàn)和歷史數(shù)據(jù)，對配電網(wǎng)規(guī)劃中可能出現(xiàn)的問題實(shí)施預(yù)測，以便對配電網(wǎng)的整體結(jié)構(gòu)加以優(yōu)化，達(dá)到當(dāng)前運(yùn)行要求。大數(shù)據(jù)技術(shù)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和整合、應(yīng)用中能夠體現(xiàn)其價(jià)值，且配電網(wǎng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)能夠被管理人員實(shí)時(shí)獲取，及時(shí)發(fā)現(xiàn)其中的問題，在配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化中獲得更加多元的技術(shù)支持。

2 大數(shù)據(jù)在配電網(wǎng)規(guī)劃中的應(yīng)用問題

2.1 規(guī)劃不合理

規(guī)劃不合理的問題在當(dāng)前配電網(wǎng)規(guī)劃中十分常見。大數(shù)據(jù)的應(yīng)用效率較低，對于傳統(tǒng)人工操作的依賴程度較高，比如在技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的支持下實(shí)施實(shí)地調(diào)研和考察，配電網(wǎng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)需要依靠設(shè)計(jì)人員的工作經(jīng)驗(yàn)，導(dǎo)致人為因素對配電網(wǎng)規(guī)劃成效產(chǎn)生影響，難以保障其良好的精準(zhǔn)性；數(shù)據(jù)采集和處理、分析等也會(huì)遇到較大的難度，若工作人員不了解規(guī)劃工作的具體內(nèi)容及要求，就難以保障配電網(wǎng)的運(yùn)行效益[3]。對于電力系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)的分析缺乏可靠性，難以及時(shí)預(yù)估配電網(wǎng)規(guī)劃中可能出現(xiàn)的問題，規(guī)劃工作呈現(xiàn)出盲目性的問題。

2.2 數(shù)據(jù)處理成效低

隨著配電網(wǎng)規(guī)模的擴(kuò)增，數(shù)據(jù)量也在逐年增長，而且具有繁雜性的特點(diǎn)，因此只有在保障數(shù)據(jù)采集和處理高效化的前提下，才能滿足配電網(wǎng)的規(guī)劃要求。但是從目前實(shí)際情況來看，數(shù)據(jù)處理效率低的問題仍舊會(huì)對配電網(wǎng)的規(guī)劃工作產(chǎn)生影響，且沒有及時(shí)記錄相關(guān)數(shù)據(jù)，影響了后期處理效率，不了解配電網(wǎng)的現(xiàn)狀，在決策中容易出現(xiàn)失誤。

2.3 故障診斷不及時(shí)

配電網(wǎng)的運(yùn)行會(huì)受諸多因素的影響，包括環(huán)境因素、人為因素和設(shè)備因素等，傳統(tǒng)工作方法往往是采取事后控制的方式，未能及時(shí)診斷和評(píng)估故障問題，導(dǎo)致人們的用電安全受到威脅[4]。整體工作效率較低，而且存在滯后性問題，不能滿足新時(shí)期電力行業(yè)的改革發(fā)展要求，無法編制切實(shí)有效的修復(fù)方案，造成故障的擴(kuò)大化。

3 大數(shù)據(jù)在配電網(wǎng)規(guī)劃中的應(yīng)用策略

3.1 規(guī)范系統(tǒng)設(shè)計(jì)

配電網(wǎng)規(guī)劃系統(tǒng)的構(gòu)建，可以為實(shí)踐工作提供可靠支持，因此要以大數(shù)據(jù)技術(shù)為核心實(shí)施針對性設(shè)計(jì)，在了解電網(wǎng)設(shè)備運(yùn)行原理和特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，通過相關(guān)模型的構(gòu)建數(shù)據(jù)接入來提供保障。地理信息系統(tǒng)、生產(chǎn)管理系統(tǒng)和數(shù)據(jù)監(jiān)控采集系統(tǒng)，是配電網(wǎng)規(guī)劃系統(tǒng)的主要組成部分，能夠全面診斷原始數(shù)據(jù)，明確數(shù)據(jù)的內(nèi)在聯(lián)系，借助于大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)獲取深層價(jià)值，以便更具可視化地分析配電網(wǎng)運(yùn)行的影響因素及其特點(diǎn)，在規(guī)劃工作中獲得可靠指導(dǎo)。此外，大數(shù)據(jù)技術(shù)具有模擬性特點(diǎn)，可以結(jié)合相關(guān)規(guī)劃數(shù)據(jù)實(shí)施模擬，了解在投運(yùn)后可能遇到的問題及原因，以便在規(guī)劃工作當(dāng)中及時(shí)采取預(yù)防及控制措施，借助于問題庫實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)化管控。數(shù)據(jù)接入也應(yīng)該充分發(fā)揮大數(shù)據(jù)的作用，提高多元數(shù)據(jù)處理的效率，利用系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫改善整體管理成效[5]。在明確電力設(shè)備ID的基礎(chǔ)上，運(yùn)用大數(shù)據(jù)技術(shù)還能夠?qū)崿F(xiàn)高效化的數(shù)據(jù)融合，實(shí)現(xiàn)對零散性信息的統(tǒng)一整合，降低配電網(wǎng)規(guī)劃管理的難度。此外，可視化建模也是系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵內(nèi)容，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該及時(shí)獲取切片地圖信息，明確線路、變電站和斷路器位置等，模擬配電網(wǎng)的各種運(yùn)行狀態(tài)，增強(qiáng)規(guī)劃設(shè)計(jì)的科學(xué)性。

3.2 優(yōu)化數(shù)據(jù)調(diào)度

數(shù)據(jù)調(diào)度是配電網(wǎng)運(yùn)行中的主要工作內(nèi)容，可以在了解電網(wǎng)負(fù)荷狀況的基礎(chǔ)上實(shí)施全面優(yōu)化，以改善配電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)，避免造成嚴(yán)重的電力事故。以大數(shù)據(jù)技術(shù)為核心，對數(shù)據(jù)調(diào)度過程實(shí)施有效優(yōu)化，也是當(dāng)前配電網(wǎng)規(guī)劃工作中的關(guān)鍵內(nèi)容，這也是決定發(fā)電、變電和配電工作成效的主要環(huán)節(jié)。過往處理模塊具有復(fù)雜性的弊端，不利于信息的快速整合，因此在未來規(guī)劃中應(yīng)該以簡潔性為基本原則實(shí)施設(shè)計(jì)，解決信息來源渠道單一化的問題，提高系統(tǒng)運(yùn)行效率。在完成數(shù)據(jù)初始化的基礎(chǔ)上，信息接收端能夠驗(yàn)收優(yōu)先級(jí)并發(fā)送指令查詢，為數(shù)據(jù)處理和壓縮傳輸提供支持。配電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)位置的選擇是影響其運(yùn)行狀況的關(guān)鍵，需要針對管理模塊及存儲(chǔ)模塊實(shí)施優(yōu)化，達(dá)到高效化處理的目的。除了依靠大數(shù)據(jù)技術(shù)外，還應(yīng)該充分發(fā)揮電子信息技術(shù)的作用，提高數(shù)據(jù)配置可靠性，以數(shù)據(jù)分析庫為依據(jù)實(shí)施可視化管理[6]，以便各類電力設(shè)備的運(yùn)行狀況能夠被規(guī)劃設(shè)計(jì)人員所獲取，達(dá)到實(shí)時(shí)化分析和管理的要求。

3.3 強(qiáng)化規(guī)劃管理

數(shù)據(jù)規(guī)劃管理也是當(dāng)前實(shí)踐工作中的關(guān)鍵內(nèi)容，特別是配電網(wǎng)規(guī)劃工作具有復(fù)雜性特點(diǎn)，只有在獲取各類數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，才能保障規(guī)劃的科學(xué)性及合理性，而數(shù)據(jù)共享是提高運(yùn)行管理成效的關(guān)鍵。在規(guī)劃設(shè)計(jì)當(dāng)中，需要針對各類電力數(shù)據(jù)實(shí)施融合和分類，使整個(gè)配電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)得到全面優(yōu)化和調(diào)整，降低運(yùn)行過程中的數(shù)據(jù)偏差，改善電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。在配電網(wǎng)系統(tǒng)規(guī)劃數(shù)據(jù)庫的支持下，可以為規(guī)劃設(shè)計(jì)和電力運(yùn)行提供可靠保障，在信息采集過程中保持高效化的優(yōu)勢，運(yùn)用可靠的信息采集系統(tǒng)提升管理水平。在配電網(wǎng)規(guī)劃工作中，應(yīng)該融合地理信息系統(tǒng)，了解配電網(wǎng)的運(yùn)行狀況，以便對電力負(fù)荷電壓實(shí)施評(píng)估和預(yù)測，設(shè)置合理的閾值，及時(shí)消除其中的安全隱患，防止造成大范圍的停電事故。特別是在過往系統(tǒng)運(yùn)行中，停電率升高問題會(huì)對整個(gè)社會(huì)的用電造成影響，在嚴(yán)格控制負(fù)荷電壓的基礎(chǔ)上，使得電網(wǎng)設(shè)備的運(yùn)行更加可靠。為了幫助管理人員獲取數(shù)據(jù)庫運(yùn)行參數(shù)，還要加快電網(wǎng)狀態(tài)檢測數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)，在智能化電網(wǎng)建設(shè)中以相關(guān)配置信息為依據(jù)不斷優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，解決電力分布不均的問題。

3.4 關(guān)注電壓數(shù)據(jù)

電壓數(shù)據(jù)規(guī)劃管理也十分關(guān)鍵，需要明確電壓數(shù)據(jù)繼承關(guān)系關(guān)聯(lián)原理的基本特征，科學(xué)優(yōu)化配電網(wǎng)的整體結(jié)構(gòu)，使其接線方式更加合理和科學(xué)。在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，其基本節(jié)點(diǎn)為變電站系統(tǒng)，多采用多叉樹結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)線路分支，“樹枝”則主要是開關(guān)和變壓器，“樹杈”則為網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的分叉。在明確配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的前提下，應(yīng)該選擇合適的起點(diǎn)，通常會(huì)選擇系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)，并借助于搜索和檢測的方式來對設(shè)備起始點(diǎn)加以確定。在配電網(wǎng)的運(yùn)行過程中，可以更加高效地完成數(shù)據(jù)采集工作，分叉路徑上數(shù)據(jù)傳遞的速度也更快。在樹干路徑上，管理人員通過搜索的方式可以完成數(shù)據(jù)的快速獲取，在采集和登記節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)時(shí)也滿足了工作人員的多元化需求，為運(yùn)維管理提供必要的支持。對于拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的優(yōu)化，也能夠提升配電網(wǎng)規(guī)劃質(zhì)量，同時(shí)在數(shù)據(jù)處理中創(chuàng)造更加可靠的條件，且在此過程中應(yīng)該發(fā)揮CIM的作用，達(dá)到精準(zhǔn)化獲取的要求。進(jìn)而管理人員可以全面連接傳輸路徑和CIM拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)子節(jié)點(diǎn)，改善系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境，提供更加優(yōu)質(zhì)的供配電服務(wù)，滿足社會(huì)各界的用電需求。

3.5 實(shí)施故障檢測

故障檢測模塊的設(shè)計(jì)應(yīng)該以數(shù)據(jù)采集模塊為依據(jù)，在了解不同數(shù)據(jù)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上實(shí)施評(píng)估和分析。其可采集全面的網(wǎng)絡(luò)性能數(shù)據(jù)和硬件底層數(shù)據(jù)，并且傳輸?shù)街付ㄎ恢卯?dāng)中，通過分揀、存儲(chǔ)和讀取操作實(shí)現(xiàn)高效化處理。在當(dāng)前配電網(wǎng)規(guī)劃當(dāng)中不僅應(yīng)用了大數(shù)據(jù)技術(shù)，而且提高了互聯(lián)網(wǎng)和計(jì)算機(jī)通信的協(xié)同度，在自行測試中呈現(xiàn)出智能化的特征，可全面控制配電網(wǎng)運(yùn)行的負(fù)荷和電量等，防止對系統(tǒng)穩(wěn)定性造成威脅。在數(shù)據(jù)測量中采用了先進(jìn)的傳感器設(shè)備，能夠及時(shí)根據(jù)異常數(shù)據(jù)來定位故障的位置，降低配電網(wǎng)運(yùn)行的風(fēng)險(xiǎn)。而以大數(shù)據(jù)技術(shù)為核心實(shí)施主動(dòng)式規(guī)劃，能夠根據(jù)不同故障的規(guī)律和特征設(shè)置相應(yīng)的閾值，當(dāng)運(yùn)行參數(shù)超過閾值后及時(shí)發(fā)出警報(bào)信息并通過服務(wù)中心實(shí)施傳遞，管理人員就能夠結(jié)合故障信息及時(shí)采取有效的控制措施，避免給電力企業(yè)和用戶造成巨大損失。

3.6 空間負(fù)荷預(yù)測

空間負(fù)荷預(yù)測可以在了解空間負(fù)荷的基礎(chǔ)上采取有效的運(yùn)行管理措施，降低配電網(wǎng)運(yùn)行的風(fēng)險(xiǎn)，因此在規(guī)劃工作當(dāng)中應(yīng)該運(yùn)用大數(shù)據(jù)技術(shù)提高預(yù)測的準(zhǔn)確性。首先，需要對負(fù)荷實(shí)施聚類處理，對于元胞負(fù)荷密度的預(yù)測則依靠深度學(xué)習(xí)算法，能夠達(dá)到分類預(yù)測的目的。但該方法也有一定局限性，無法獲得預(yù)測值的影響因素屬性，因此應(yīng)該運(yùn)用元胞屬性大數(shù)據(jù)來實(shí)施科學(xué)預(yù)測，即做好元胞的分類處理，明確不同屬性條件對元胞負(fù)荷密度的影響特點(diǎn)，元胞類型包括了居住用地、公共設(shè)施用地、倉儲(chǔ)物流用地和工業(yè)用地、公園等，能夠?qū)ζ湄?fù)荷特性實(shí)施總結(jié)，以便得到更加精確的同時(shí)率，使元胞負(fù)荷值更加可靠。在規(guī)劃工作中應(yīng)該了解規(guī)劃報(bào)告的數(shù)據(jù)信息，比如元胞屬性和負(fù)荷密度等，了解其中的異常數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化處理。棧式降噪自編碼器的應(yīng)用，可以改善預(yù)測模型的實(shí)效性，在元胞負(fù)荷計(jì)算時(shí)需要了解規(guī)劃面積大小，以降低數(shù)據(jù)誤差，并要了解其他地區(qū)的負(fù)荷密度情況，在配電網(wǎng)規(guī)劃中借鑒相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，確保負(fù)荷密度預(yù)測的精準(zhǔn)性。

3.7 未來發(fā)展趨勢

在社會(huì)快速發(fā)展的背景下，對于電能資源的需求量在逐年上漲，應(yīng)該不斷提高配電網(wǎng)的規(guī)劃水平，發(fā)掘大數(shù)據(jù)技術(shù)的深層應(yīng)用價(jià)值，為人們提供更加可靠的用電保障，拉動(dòng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平提升。這就需要對用戶的用電情況實(shí)施全面獲取與評(píng)估，在了解用電特點(diǎn)和規(guī)律的基礎(chǔ)上實(shí)施科學(xué)規(guī)劃，防止在用電高峰時(shí)段對供電質(zhì)量造成影響，預(yù)防重大電力事故。在優(yōu)化配電網(wǎng)分布結(jié)構(gòu)時(shí)，也需要了解當(dāng)?shù)氐挠秒娦枨蠛臀磥碜兓厔?，在保障配電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)達(dá)到用電需求的基礎(chǔ)上，避免造成資源浪費(fèi)的問題，實(shí)現(xiàn)對電力生產(chǎn)及消耗的全面平衡。在電力網(wǎng)絡(luò)智能化發(fā)展背景下，配電網(wǎng)規(guī)劃及運(yùn)行的智能化控制也是未來發(fā)展的必然趨勢，需要在改善用戶用電便捷性的同時(shí)，降低成本投入，提高電力企業(yè)的經(jīng)營效益。特別是在城鎮(zhèn)化速度逐漸加快的趨勢下，用電負(fù)荷密度不斷提高，負(fù)荷組成也呈現(xiàn)出復(fù)雜性特點(diǎn)，需要以大數(shù)據(jù)技術(shù)為核心全面評(píng)估配電網(wǎng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)并且做出科學(xué)預(yù)測，分析可能出現(xiàn)的安全性問題，以保障用電安全為目標(biāo)構(gòu)建更加可靠的用電環(huán)境。

4 結(jié)語

在配電網(wǎng)規(guī)劃中充分發(fā)揮大數(shù)據(jù)的作用，可以改善配電網(wǎng)的運(yùn)行環(huán)境，促進(jìn)我國電力行業(yè)的長遠(yuǎn)發(fā)展。大數(shù)據(jù)的應(yīng)用，可以更加精準(zhǔn)地處理相關(guān)數(shù)據(jù)，全面評(píng)估配電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)，而且使得整體結(jié)構(gòu)得到全面優(yōu)化，是現(xiàn)代化配電網(wǎng)建設(shè)的關(guān)鍵。但是，由于在實(shí)踐工作中也面臨諸多問題的限制，比如規(guī)劃不合理、數(shù)據(jù)處理成效低和故障診斷不及時(shí)等，會(huì)導(dǎo)致運(yùn)行中的風(fēng)險(xiǎn)增大。為此，應(yīng)該通過規(guī)范系統(tǒng)設(shè)計(jì)、優(yōu)化數(shù)據(jù)調(diào)度、強(qiáng)化規(guī)劃管理、關(guān)注電壓數(shù)據(jù)、實(shí)施故障檢測和空間負(fù)荷預(yù)測等方式，逐步構(gòu)建完善的配電網(wǎng)規(guī)劃方案，明確未來發(fā)展趨勢，不斷加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新，為人們提供更好的供電服務(wù)。