基于多源數(shù)據(jù)融合的電能量數(shù)據(jù)異常的預(yù)警模型

任鵬凌 王 丹 李翔碩 暢廣輝 阮 沖 宮燦鋒

國(guó)網(wǎng)河南省電力公司 河南 鄭州 450000

0 引言

在電力運(yùn)行的社會(huì)大環(huán)境之下，電網(wǎng)之間的電能量數(shù)據(jù)成為供需雙方進(jìn)行電量結(jié)算的重點(diǎn)。為了盡可能滿足供需雙方對(duì)電能量數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集與電量結(jié)算的現(xiàn)實(shí)需要，各個(gè)省市的電網(wǎng)公司都紛紛構(gòu)建了覆蓋全網(wǎng)電閘口的電能量檢測(cè)系統(tǒng)EEDS(Electricenergydetectionsystem)[1]，該系統(tǒng)有效實(shí)現(xiàn)了電能量數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程采集、自動(dòng)統(tǒng)計(jì)、實(shí)時(shí)形成各類閘口的電量統(tǒng)計(jì)報(bào)表等一系列功能，為電網(wǎng)之間的電能量結(jié)算提供了科學(xué)、安全有效的方法。在智能變電站、電廠等強(qiáng)力電磁波干擾的情況下，電能表下電能量數(shù)據(jù)可能會(huì)出現(xiàn)異常的數(shù)據(jù)波動(dòng)現(xiàn)象；除此之外，在儀器檢測(cè)或故障出現(xiàn)的狀況下，或多或少地會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)異常的情況。對(duì)于電能量檢測(cè)系統(tǒng)EEDS(Electric energydetectionsystem)這樣一個(gè)高標(biāo)準(zhǔn)、嚴(yán)要求的將數(shù)據(jù)結(jié)合、精準(zhǔn)采集與操作的系統(tǒng)而言，以上任意一種情況出現(xiàn)的數(shù)據(jù)異常都是不正常的。

同時(shí)，伴隨分時(shí)電價(jià)與環(huán)保綠色電價(jià)優(yōu)惠政策的執(zhí)行，電量結(jié)算環(huán)節(jié)對(duì)于電量統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)數(shù)據(jù)接連精準(zhǔn)性的要求被進(jìn)一步規(guī)范，迫切需要一種安全的、科學(xué)的方法對(duì)異常數(shù)據(jù)進(jìn)行高級(jí)處理[2]。電力系統(tǒng)智能化對(duì)全國(guó)電網(wǎng)自動(dòng)化運(yùn)行水平的要求逐年提升，而電網(wǎng)技術(shù)人員迫切希望電能量檢測(cè)系統(tǒng)EEDS(Electricenergydetectionsystem)可以為其提供一個(gè)更為安全、科學(xué)、綜合的電能量的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)?？墒且?yàn)殡娔芰繖z測(cè)系統(tǒng)EEDS(Electricenergy detectionsystem)現(xiàn)場(chǎng)采集、傳輸、運(yùn)營(yíng)、管理等多種因素均會(huì)導(dǎo)致電能量數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常狀況，這將大大降低電能量檢測(cè)系統(tǒng)EEDS(Electricenergydetectionsystem)的實(shí)用性。所以，亟需對(duì)電能量數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)辨正，基于上述問(wèn)題，基于多源數(shù)據(jù)融合的電能量數(shù)據(jù)異常的預(yù)警模型應(yīng)運(yùn)而生。

1 基于多源數(shù)據(jù)融合的電能量數(shù)據(jù)異常的預(yù)警模型

1.1 電能量數(shù)據(jù)處理機(jī)制 一般狀況下，電能量數(shù)據(jù)異常預(yù)警模型的實(shí)施辦法為：搜集到電能表下的底碼數(shù)據(jù)，利用對(duì)臨近兩個(gè)底碼數(shù)據(jù)(一般情況下都是一個(gè)最小積分周期起始時(shí)間與終止時(shí)間對(duì)應(yīng)下的數(shù)據(jù)，本文設(shè)定最小積分周期為6min)的計(jì)算形成最小積分周期下的電量[3]，以最小積分周期內(nèi)的電能量為基礎(chǔ)，形成各種電量統(tǒng)計(jì)結(jié)果和報(bào)表。最小積分周期電量的計(jì)算公式為：

其中，RawValueti與RawValueti-1分別代表ti、ti-1時(shí)刻下(對(duì)應(yīng)一個(gè)最小積分周期時(shí)間期)一個(gè)電閘口的電能表底碼標(biāo)記數(shù)據(jù)；C0代表該電站二次電能量換算下一次電能量的數(shù)學(xué)倍率，對(duì)于那些特殊的電閘口而言，通常其為一個(gè)常量；Ei代表電閘口ti-1到ti時(shí)間內(nèi)一次標(biāo)記計(jì)算的實(shí)際的電能量。而統(tǒng)計(jì)電能量的計(jì)算公式為：

從公式(2)能夠明顯看到，ti或ti-1任何一個(gè)時(shí)間內(nèi)的電表底碼數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常，都會(huì)直接影響到最小積分周期電能量與統(tǒng)計(jì)電能量的換算對(duì)比，進(jìn)而對(duì)電網(wǎng)提出預(yù)警。

1.2 電能表與計(jì)量自動(dòng)化終端比對(duì) 基于多源數(shù)據(jù)融合的電能量數(shù)據(jù)異常的預(yù)警模型內(nèi)的計(jì)算智能化終端除了具備電能量統(tǒng)計(jì)功能以外，還需要具備一定的電荷承載與通信功能。其中，電能量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)主要用在與電能表的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，其通信換算功能用于把自身的電能量數(shù)據(jù)和電能表的電能數(shù)據(jù)上傳至電能量數(shù)據(jù)檢測(cè)平臺(tái)，將其服務(wù)于電能量異常數(shù)據(jù)分析。該模型已經(jīng)具備計(jì)量對(duì)比的主流方式，在國(guó)家電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)內(nèi)得到了廣泛應(yīng)用[4]。該模型也為電能表誤差檢驗(yàn)?zāi)Ｊ降膬?yōu)化提供了技術(shù)支持，很多電力企業(yè)已經(jīng)開(kāi)始從以往的現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)電能表誤差，優(yōu)化為利用電能量數(shù)據(jù)對(duì)比誤差，只針對(duì)誤差超過(guò)限定值域的異常電能量進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)，提高了很多電力企業(yè)的工作效率。但該方法也存在一定的缺點(diǎn)，該種方法比對(duì)模式的缺點(diǎn)主要包括三點(diǎn)：第一，借此方法對(duì)雙方的電壓、電能采樣點(diǎn)一直(電壓采樣于高壓電能交感器二次，電能采樣于高壓電流交感器二次)。電能表和智能化終端的電流回串電路相連，電壓回路實(shí)行并聯(lián)，所以當(dāng)電能交感器、電流交感器以及換算二次回路等故障出現(xiàn)的時(shí)候，在進(jìn)行此比較就沒(méi)有任何意義了；第二，在通信軌道一致的狀況下，當(dāng)換算智能化終端的通信軌道出現(xiàn)電能故障的時(shí)候，電能表與換算智能化終端的電能總計(jì)數(shù)據(jù)就沒(méi)有辦法實(shí)時(shí)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)诫娔芰繑?shù)據(jù)的模型內(nèi)；第三，在工作電壓環(huán)境、電流環(huán)境一致的情況下，對(duì)于高壓換算，電壓交感器二次電壓既可能會(huì)是電壓樣品，也可能是電能表的工作電壓，所以，當(dāng)電壓交感器發(fā)生故障發(fā)生爆炸以后，因?yàn)楣ぷ麟娫床粎⑴c電路運(yùn)行，對(duì)比系統(tǒng)就會(huì)立即停止工作。而電能量數(shù)據(jù)模型也就沒(méi)有任何辦法對(duì)計(jì)量失效做出判斷，這也是因?yàn)楣ぷ麟娫垂收弦约巴ㄐ跑壍拦收显驅(qū)е碌摹６鴮?dǎo)致高壓換算設(shè)備出現(xiàn)失壓狀況的原因主要有兩方面：一方面是電壓交感器的保險(xiǎn)絲被熔斷或電壓交感器出現(xiàn)故障導(dǎo)致；另一方面是其存在的一次失壓狀況導(dǎo)致。例如說(shuō)跌落式保險(xiǎn)絲熔化等情況。所以，當(dāng)高壓電壓交感器的二次電壓出現(xiàn)數(shù)據(jù)異常狀況后，會(huì)立即發(fā)生預(yù)警。

1.3 線路電能量數(shù)據(jù)異常判定 基于多源數(shù)據(jù)融合的電能量數(shù)據(jù)異常預(yù)警模型，首先，需要對(duì)監(jiān)管的不合格電壓數(shù)據(jù)進(jìn)行精確性校正。監(jiān)管中的眾多數(shù)據(jù)存在不合格電壓數(shù)據(jù)。一旦監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)判定為異常數(shù)據(jù)，即壞數(shù)據(jù)，那么就必須立即對(duì)這些不精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行修復(fù)處理，然后，對(duì)這些電壓數(shù)據(jù)不標(biāo)準(zhǔn)的原因進(jìn)行具體的解析，最終針對(duì)電壓不標(biāo)準(zhǔn)采用正確的修復(fù)建議[5]。電能量數(shù)據(jù)的異常判定項(xiàng)目?jī)?nèi)容如表1所示。

表1 專變、公變、低壓居民用戶電能量數(shù)據(jù)異常判定

另外，如表1所示，與主變、線路異常的判斷方式存在不同的是，當(dāng)發(fā)現(xiàn)35kV、10kV饋線線損出現(xiàn)異常情況時(shí)，按照表1的判斷結(jié)果如果并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)線路數(shù)據(jù)存在異常狀態(tài)的情況下，需要聯(lián)系臺(tái)區(qū)線損數(shù)據(jù)，分析專變用戶、公變總表以及低壓居民用戶的數(shù)據(jù)是否出現(xiàn)異常等狀況。因?yàn)?條饋線下不單單只存在一個(gè)專變用戶、公變總表以及低壓居民用戶，因此就會(huì)判斷出哪條線路下所供電的用戶和電能表數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常情況。

表2 線路相關(guān)電能量數(shù)據(jù)異常判定

對(duì)于聯(lián)絡(luò)線與饋線同樣的狀況下，在發(fā)現(xiàn)線路有關(guān)聯(lián)絡(luò)線、饋線線損出現(xiàn)數(shù)據(jù)異常后，需要聯(lián)系母線電量的不平衡、主變線路受損率、饋線受損率以及聯(lián)絡(luò)線受損率等原因，進(jìn)行具體定位異常線路所在，具體定位內(nèi)容如表2所示。

結(jié)束語(yǔ)

本文對(duì)基于多源數(shù)據(jù)融合的電能量數(shù)據(jù)異常的預(yù)警模型進(jìn)行了分析，依托多源數(shù)據(jù)的整合、分析，根據(jù)電能量數(shù)據(jù)的線路受損、電壓表碼數(shù)據(jù)，對(duì)電能量數(shù)據(jù)異常的預(yù)警模型做出了調(diào)整。希望本文的研究能夠?yàn)榛诙嘣磾?shù)據(jù)融合的電能量數(shù)據(jù)異常的預(yù)警模型的建立提供理論依據(jù)。