低壓故障工單掛接準(zhǔn)確性智能驗(yàn)證技術(shù)與應(yīng)用研究

許中平 李守超 張成平 劉亞慶 魏雨桐

(北京國網(wǎng)信通埃森哲信息技術(shù)有限公司,北京100032）

1 概述

隨著經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展,社會整體電氣化水平不斷提高,全社會用電量不斷增長。這一切都有賴于電力系統(tǒng)可靠、安全、穩(wěn)定地供電。一旦出現(xiàn)停電事件,用戶將遭受巨大沖擊。因此,要想滿足不斷擴(kuò)大的用電需求, 確保供電質(zhì)量至關(guān)重要。在電力系統(tǒng)中,配電網(wǎng)直接面向用戶,是決定供電質(zhì)量的最后一環(huán)。其中,低壓配電系統(tǒng)具有線路長、分布廣、線路布置復(fù)雜、與終端用戶直接相連等特點(diǎn),低壓配電故障(以下簡稱“低壓故障”)直接影響配電臺區(qū)內(nèi)廣大用戶的正常用電以及用戶對供電服務(wù)的滿意度。

2 研究目的與意義

低壓故障及時搶修,在降低用戶經(jīng)濟(jì)損失的同時,能夠提高供電企業(yè)售電收入,是配電臺區(qū)綜合治理的一項(xiàng)重點(diǎn)工作,可有效提升客戶服務(wù)水平。在實(shí)際工作過程中,供電企業(yè)面臨故障發(fā)生實(shí)際地址與配電臺區(qū)難以準(zhǔn)確對應(yīng)的問題, 即故障工單掛接準(zhǔn)確性問題。具體原因包括:(1)故障工單地址錄入錯誤。95598 客服系統(tǒng)接單后, 由于客戶表述不清或記錄員未辨別同音字等原因可能導(dǎo)致工單地址錄入不準(zhǔn)確。(2)戶變關(guān)系不準(zhǔn)確。營銷系統(tǒng)中存在低壓用戶關(guān)聯(lián)臺區(qū)不正確的數(shù)據(jù)質(zhì)量問題, 導(dǎo)致無法依據(jù)用戶編號定位到正確的臺區(qū)。(3) 信息調(diào)整未及時更新維護(hù)。例如,為解決重過載問題開展臺區(qū)改切工作,調(diào)整了許多城中村的戶變信息,但未及時在信息系統(tǒng)上進(jìn)行更新維護(hù),出現(xiàn)同一個地址前后對應(yīng)不同供電臺區(qū)的情況。(4) 臺區(qū)分布過于集中。在兩個臺區(qū)同時跳閘的情況下,使用GIS 地址尋找距離報(bào)障地址最近臺區(qū)時,會受到其他臺區(qū)的干擾。例如度夏期間一個晚上會跳閘40 多個臺區(qū),且這些臺區(qū)分布較集中,無法準(zhǔn)確辨別哪個臺區(qū)發(fā)生跳閘。提高故障工單掛接準(zhǔn)確性,有助于完善低壓停電數(shù)據(jù),全面了解臺區(qū)設(shè)備運(yùn)行狀況,輔助臺區(qū)設(shè)備立項(xiàng)、運(yùn)維檢修等決策,提升臺區(qū)綜合治理水平。

3 低壓故障工單掛接核查工作現(xiàn)狀及問題

當(dāng)前, 在低壓故障搶修復(fù)電過程是由急修駐點(diǎn)人員填寫報(bào)障單、確認(rèn)關(guān)聯(lián)臺區(qū);復(fù)電結(jié)束后,區(qū)局運(yùn)檢班定期對低壓故障掛接準(zhǔn)確性進(jìn)行人工核查。具體來講,對于報(bào)障工單中的掛接臺區(qū),通過計(jì)量自動化系統(tǒng)查詢其日負(fù)荷曲線,人工觀察報(bào)障時間點(diǎn)(以下簡稱“報(bào)障點(diǎn)”)前負(fù)荷是否有驟降,如驟降則標(biāo)記掛接正確,如無驟降則反饋給急修駐點(diǎn)。但人工核查存在工作量大耗時長、掛接準(zhǔn)確率低、及時性差等問題。某地區(qū)2019 年7 月18 日低壓故障工單800 單,工單核查人均耗時3min/單,審核時間共計(jì)不低于40 工時,即5 個工作日。其次,由于核查人員通過肉眼觀察負(fù)荷曲線圖、依靠經(jīng)驗(yàn)判斷負(fù)荷是否出現(xiàn)驟降缺乏統(tǒng)一的判斷標(biāo)準(zhǔn),在高負(fù)荷工作狀態(tài)下容易因?yàn)槠诘仍蚺袛噱e誤,核查效果不佳,難以提高掛接準(zhǔn)確率。最后,定期核查的及時性較差,更新維護(hù)滯后容易影響新的工單掛接準(zhǔn)確性。

4 低壓故障工單掛接準(zhǔn)確性智能驗(yàn)證技術(shù)

4.1 智能驗(yàn)證技術(shù)工作流程

為解決人工核查面臨的諸多問題,研究采用基于蒙特卡洛算法的智能驗(yàn)證技術(shù)進(jìn)行掛接準(zhǔn)確性核查。對大量歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn), 低壓故障發(fā)生時對應(yīng)臺區(qū)會出現(xiàn)負(fù)荷驟降。因此,可以通過識別臺區(qū)負(fù)荷驟降來判斷低壓工單掛接是否正確。具體流程如下:4.1.1 掛接臺區(qū)負(fù)荷在報(bào)障點(diǎn)前出現(xiàn)驟降,且到報(bào)障點(diǎn)仍未恢復(fù)。a.同一時點(diǎn)其他臺區(qū)不存在負(fù)荷驟降,則工單掛接正確。b.同一時點(diǎn)其他臺區(qū)也存在負(fù)荷驟降,且到報(bào)障點(diǎn)仍未恢復(fù), 則需要根據(jù)經(jīng)驗(yàn)判斷是否存在串臺區(qū)掛接的情況。不存在,則工單掛接正確;確定屬于串臺區(qū)掛接,則進(jìn)行修改。4.1.2 掛接臺區(qū)負(fù)荷在報(bào)障點(diǎn)前未出現(xiàn)驟降,則工單掛接錯誤。根據(jù)保障點(diǎn)前負(fù)荷驟降的特點(diǎn)去重新匹配其他臺區(qū),重復(fù)4.1.1 中步驟。

圖1 智能驗(yàn)證技術(shù)工作流程

串臺區(qū)掛接概率較低,暫由人工根據(jù)經(jīng)驗(yàn)判斷,因此智能驗(yàn)證技術(shù)的核心是制定負(fù)荷驟降識別標(biāo)準(zhǔn)。在確定識別標(biāo)準(zhǔn)之前,需要確定選擇多少個負(fù)荷點(diǎn)計(jì)算平均值, 作為與負(fù)荷驟降差值對照的標(biāo)準(zhǔn)。

4.2 基于蒙特卡洛算法的抽樣方法

根據(jù)蒙特卡洛算法的特點(diǎn),首先需要對驟降的負(fù)荷值進(jìn)行平均值計(jì)算,然后通蒙特卡洛算法進(jìn)行抽樣計(jì)算,以避免抽樣數(shù)據(jù)的不準(zhǔn)確性造成比較大的誤差。選取報(bào)障點(diǎn)(T)之前N 個點(diǎn)的負(fù)荷求算數(shù)平均值。對于采集異常情況,如停電、通信信道異常、采集器異常等情況下未采集到數(shù)據(jù)的節(jié)點(diǎn),不納入平均負(fù)荷計(jì)算。數(shù)據(jù)集{E|E(x),1≤x≤N-m,x 為正整數(shù),E(x)為報(bào)障點(diǎn)前第x 個節(jié)點(diǎn)的負(fù)荷}。算數(shù)平均負(fù)荷公式如下:

(m 為N 個節(jié)點(diǎn)中未采集到數(shù)據(jù)的節(jié)點(diǎn)個數(shù))

由于負(fù)荷曲線由離散數(shù)據(jù)組成, 存在個別數(shù)據(jù)因一些意外原因嚴(yán)重偏離平均值,故引入標(biāo)準(zhǔn)差:

(m 為N 個節(jié)點(diǎn)中未采集到數(shù)據(jù)的節(jié)點(diǎn)個數(shù))

(m 為N 個節(jié)點(diǎn)中未采集到數(shù)據(jù)的節(jié)點(diǎn)個數(shù),i 為不可靠數(shù)據(jù)個數(shù))

在統(tǒng)計(jì)中,標(biāo)準(zhǔn)差屬于絕對差異量數(shù),在平均數(shù)相差很大時,仍用標(biāo)準(zhǔn)差進(jìn)行比較的結(jié)果往往不可靠。在這種情況下,則需要使用差異系數(shù):

4.3 負(fù)荷驟降評價方法

4.3.1 依托蒙特卡羅原理確定分析樣本大小。從發(fā)生低壓故障的臺區(qū)隨機(jī)抽取一個臺區(qū), 針對低壓故障引起的負(fù)荷驟降數(shù)據(jù),采用連續(xù)2 點(diǎn)、連續(xù)10 點(diǎn)、連續(xù)50 點(diǎn)、連續(xù)75 點(diǎn)、連續(xù)96點(diǎn)、連續(xù)100 點(diǎn)、連續(xù)150 點(diǎn)、連續(xù)200 點(diǎn)、連續(xù)300 點(diǎn)等計(jì)算平均值、差異系數(shù)。以驟降點(diǎn)之前N 個點(diǎn)的負(fù)荷算數(shù)平均值作為當(dāng)前臺區(qū)運(yùn)行狀態(tài)的分析參照點(diǎn)。受低壓故障發(fā)生時間隨機(jī)的影響,當(dāng)抽樣點(diǎn)過少時(N＜10),臺區(qū)平均負(fù)荷計(jì)算誤差較大,負(fù)荷驟降導(dǎo)致的差異系數(shù)較大;抽樣點(diǎn)達(dá)到一定數(shù)量后,基于蒙特卡洛算法和臺區(qū)用電負(fù)荷特征,臺區(qū)平均功率逐漸收斂。因此綜合考慮臺區(qū)用電負(fù)荷平均值收斂、差異系數(shù)最佳、臺區(qū)用電負(fù)荷變化特征,選取驟降點(diǎn)前96 點(diǎn)負(fù)荷值作為負(fù)荷驟降分析抽樣樣本大小。4.3.2 根據(jù)概率分布確定低壓故障特征值。抽樣400 個低壓故障臺區(qū)的負(fù)荷驟降數(shù)據(jù),按照96 點(diǎn)抽樣方法統(tǒng)計(jì)差異系數(shù)頻次、概率等統(tǒng)計(jì)值,可知平均值E=1.9597,標(biāo)準(zhǔn)差為0.080。根據(jù)拉依達(dá)準(zhǔn)則, 確定故障數(shù)據(jù)庫的負(fù)荷特征值差異系數(shù)大于1.732 時,準(zhǔn) 確率P(x|x＞E-3σ)=P(E＞1.732)=1- (1-0.9973)/2=99.865%。

圖2 400 個臺區(qū)的差異系數(shù)頻次和概率

4.3.3 低壓故障模型準(zhǔn)確性評估?；跉v史低壓故障全量數(shù)據(jù),采用E、σ 按照臺區(qū)平均負(fù)載、低壓故障差異系數(shù)兩個維度對模型準(zhǔn)確性進(jìn)行分析?？芍?伴隨臺區(qū)平均負(fù)載增加和差異系數(shù)增加,模型預(yù)測準(zhǔn)確性逐漸提升。

表1 不同平均負(fù)荷情形下的模型準(zhǔn)確性

5 成果測試驗(yàn)證

利用智能驗(yàn)證技術(shù)核查8 月3000 個臺區(qū)低壓故障工單歷史掛接數(shù)據(jù),對照人工核查結(jié)果進(jìn)行檢驗(yàn),得到智能驗(yàn)證技術(shù)核查準(zhǔn)確率達(dá)到96.4%,極大降低了核查工作的時間及成本。對于核查不準(zhǔn)確的部分, 主要是因?yàn)樨?fù)荷驟降判定標(biāo)準(zhǔn)來自統(tǒng)計(jì)結(jié)果。

6 結(jié)論

選擇報(bào)障點(diǎn)之前的96 個負(fù)荷點(diǎn)求其均值, 計(jì)算報(bào)障點(diǎn)前負(fù)荷變化差值, 如果該差值與96 個負(fù)荷點(diǎn)均值的比值大于1.7,則判定為負(fù)荷驟降?；诘蛪汗收吓c對應(yīng)臺區(qū)負(fù)荷驟降之間的聯(lián)系,不考慮小概率事件,如果低壓故障工單掛接的臺區(qū)在報(bào)障點(diǎn)前未出現(xiàn)負(fù)荷驟降,則掛接錯誤,需要重新掛接;如果出現(xiàn)負(fù)荷驟降,且同一時點(diǎn)其他臺區(qū)未出現(xiàn)負(fù)荷驟降,則掛接正確。利用這一智能驗(yàn)證技術(shù), 能夠極大地提高低壓故障工單掛接準(zhǔn)確性核查工作的效率,降低供電企業(yè)成本。