基于大數(shù)據(jù)分析的臺區(qū)線損綜合治理排查模型研究及應(yīng)用

黃宜軍 張健 國網(wǎng)江蘇省電力有限公司句容市供電分公司

隨著電力體制改革的持續(xù)推進以及經(jīng)濟下行壓力的進一步增大，企業(yè)提高自身運營效率、降低生產(chǎn)成本對其生存發(fā)展顯得尤為重要。對供電企業(yè)而言，線損率是其生產(chǎn)經(jīng)營狀況的一項重要技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)，直接關(guān)系到其經(jīng)營成果和經(jīng)濟效益。當(dāng)前，臺區(qū)變壓器增容或線路調(diào)整導(dǎo)致用戶數(shù)據(jù)遷移不及時、違約竊電、表計電量采集數(shù)據(jù)頻繁缺失的現(xiàn)象時有發(fā)生，不僅給供電企業(yè)造成了經(jīng)濟損失，也給廣大用戶的用電安全造成較大的隱患。在國網(wǎng)公司的統(tǒng)一部署下，目前已開展同期線損的計算，但由于監(jiān)測手段的不足，導(dǎo)致臺區(qū)線損異常仍頻繁發(fā)生。

一、大數(shù)據(jù)技術(shù)在智能配電網(wǎng)中的價值

目前，大數(shù)據(jù)技術(shù)正受到人們越來越多的關(guān)注，各國政府、企業(yè)等機構(gòu)都開始意識到數(shù)據(jù)將成為未來最珍貴的資源，但這也依賴于大數(shù)據(jù)分析能力。隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，對數(shù)據(jù)獲取、存儲、分析等技術(shù)提出了新的要求，因此諸如分布式存儲、分布式計算、流計算、內(nèi)存數(shù)據(jù)庫、PB級行式/列式數(shù)據(jù)倉庫、數(shù)據(jù)挖掘與分析等大數(shù)據(jù)技術(shù)迅速發(fā)展。隨著人們對大數(shù)據(jù)技術(shù)的愈發(fā)重視，大數(shù)據(jù)技術(shù)在各個行業(yè)都有所發(fā)展。在醫(yī)療行業(yè)，由于計算機存儲性能大幅提高，在醫(yī)療診治過程中產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)才得以保存。醫(yī)療數(shù)據(jù)系統(tǒng)將患者就診記錄上傳至云端，不僅醫(yī)生可隨時查看患者的病歷，而且患者在診治過程產(chǎn)生的全部數(shù)據(jù)可用于臨床試驗研究，從而推動醫(yī)療行業(yè)的科研發(fā)展。在金融行業(yè)，通過對民眾在社交平臺發(fā)表的言論進行大數(shù)據(jù)分析，可以提前判斷市場走勢；還可以通過大數(shù)據(jù)分析，有效預(yù)防金融犯罪和詐騙，使銀行和客戶的利益得到保障。在互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)，短視頻平臺和購物軟件通過運用大數(shù)據(jù)技術(shù)和算法推薦技術(shù)，自動推薦給用戶瀏覽過的相關(guān)視頻或商品，這些個性化的精準(zhǔn)推送使用戶獲取信息更加方便。

二、臺區(qū)線損管理痛點問題

當(dāng)前臺區(qū)線損存在的問題痛點主要集中在基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、計算方法、分布式電源、臺區(qū)運行狀態(tài)監(jiān)測4個方面。一是臺區(qū)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)價值挖掘深度不夠；由于臺區(qū)CAD圖拓撲結(jié)構(gòu)建模技術(shù)空缺，臺區(qū)運行數(shù)據(jù)無法與結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)精準(zhǔn)融合，導(dǎo)致線損細粒度計算數(shù)據(jù)缺失，未能有效發(fā)揮臺區(qū)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)真正價值。二是現(xiàn)有臺區(qū)線損計算方法精度偏低；現(xiàn)有計算方法不具備分段計算和分相疊加計算功能，速度快但粒度粗，線損病因無法精準(zhǔn)定位到具體相位或線段，降損工作消耗大量人力、物力且效果差。三是分布式電源未納入細粒度線損計算；近年來，分布式電源使得配電臺區(qū)從單一電源的輻射式網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)變?yōu)楣β孰p向流動的有源網(wǎng)絡(luò)，低壓電網(wǎng)的分布發(fā)生本質(zhì)的變化，臺區(qū)低壓線損治理難度進一步加大，但目前尚無將其影響納入細粒度線損計算的先例。四是臺區(qū)運行狀態(tài)精細化監(jiān)測工具空缺；現(xiàn)有臺區(qū)運行狀態(tài)檢測工作側(cè)重于臺區(qū)總體狀態(tài)監(jiān)測，缺少臺區(qū)末端運行狀態(tài)監(jiān)測、預(yù)警工具，在架空線、接戶線和用戶層級存在監(jiān)控盲區(qū)，無法做到臺區(qū)精益運維。

三、現(xiàn)階段我國用電信息采集系統(tǒng)建設(shè)現(xiàn)狀

電力企業(yè)用電信息管理系統(tǒng)是一種綜合性、全面性、系統(tǒng)性的信息采集管理系統(tǒng)，在整合和管理用電信息方面發(fā)揮出了十分重要的作用。從實際構(gòu)成上來看，當(dāng)前我國電力用電信息系統(tǒng)包含主體終端、通信傳輸通道、信息采集設(shè)施，這幾個子系統(tǒng)在實際運作中呈現(xiàn)出彼此密切關(guān)聯(lián)的特點。在用電信息采集系統(tǒng)的作用下能夠?qū)τ秒姅?shù)據(jù)庫系統(tǒng)中的信息進行集中化管理。在這三個子系統(tǒng)中通信傳輸通道發(fā)揮著信息傳遞的主體作用，負責(zé)整個電力系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息傳輸，在保證電力系統(tǒng)安全方面起到了十分重要的作用。電力信息傳輸通道包含光纖網(wǎng)絡(luò)、無線網(wǎng)絡(luò)、全球定位系統(tǒng)等。電力信息的采集設(shè)備是用戶綜合整理用電信息的重要設(shè)施，通過指定的設(shè)備能夠更為全面的收集整理數(shù)據(jù)信息，之后在通信信道的作用下來將信息傳輸?shù)街黧w控制終端。電力企業(yè)信息采集設(shè)備包含信息采集終端、信息集中處理器、信息集中運行期。電力大數(shù)據(jù)是大數(shù)據(jù)技術(shù)在電力企業(yè)經(jīng)營發(fā)展中的一種應(yīng)用，在具體實施的過程中會呈現(xiàn)出多樣化的表現(xiàn)形式，在大數(shù)據(jù)技術(shù)的支持下電力企業(yè)以文本資料為主導(dǎo)結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)開始出現(xiàn)了音頻、視頻等多個類型，由此使得電力企業(yè)的信息采集和整合應(yīng)用變得更加多元。

四、模型應(yīng)用

基于上述得到的臺區(qū)線損綜合治理排查模型，依托移動作業(yè)終端開展相關(guān)應(yīng)用探索實踐，進行線損精益化管控平臺的設(shè)計，其功能架構(gòu)如圖1所示。該平臺基于模型計算得到線損異常用戶名單，以臺區(qū)線損作為采集質(zhì)量、營配基礎(chǔ)檔案質(zhì)量、現(xiàn)場用電情況、線損異常波動的指標(biāo)，持續(xù)提高臺區(qū)線損日監(jiān)測達標(biāo)率；以線損作為打擊竊電及違約用電的專項行動依據(jù)，開展現(xiàn)場核查工作。運用大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，跨系統(tǒng)關(guān)聯(lián)用電信息采集系統(tǒng)、營配貫通平臺、營銷業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)等相關(guān)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，通過應(yīng)用所構(gòu)建的數(shù)據(jù)模型，實現(xiàn)對線損異常用戶的篩選排查?；谂挪榻Y(jié)果，對線損異常的臺區(qū)用戶從電量、營配關(guān)系、采集異常、地理位置等維度進行自動分析，在符合國網(wǎng)安全接入要求的前提下利用移動作業(yè)終端對線損異常臺區(qū)進行現(xiàn)場核對，并對違約竊電行為進行拍照留存，固化證據(jù)，提高臺區(qū)線損日監(jiān)測達標(biāo)率。

圖1 線損精益化管控平臺功能架構(gòu)

五、大數(shù)據(jù)分析的臺區(qū)線損綜合治理排查思路

（一）密切監(jiān)控不同外界環(huán)境對線損的影響

在大數(shù)據(jù)技術(shù)的支持下來實現(xiàn)對用電信息數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)分析，從而能夠幫助相關(guān)人員更為精準(zhǔn)的把握供電線路線損的基本運行規(guī)律和實際情況。同時，根據(jù)大數(shù)據(jù)技術(shù)的分析結(jié)果還能夠了解不同季節(jié)對供電系統(tǒng)線損的影響。在季節(jié)溫度差變化比較大的地區(qū)更容易出現(xiàn)線損的問題，且夏天線路線損率要超過冬天的線損率。借助大數(shù)據(jù)分析技術(shù)能夠?qū)Σ煌貐^(qū)、不同季節(jié)環(huán)境下供電線路線損情況進行精準(zhǔn)的計算，實現(xiàn)對用電信息的精準(zhǔn)整理，從而幫助相關(guān)人員更為全面的了解外界各個因素變化對用電線路運行損傷產(chǎn)生的影響，進而根據(jù)電力企業(yè)線損實際情況來制定出對應(yīng)的解決對策，確保供電線路的穩(wěn)定性、安全性。

（二）智能配電網(wǎng)網(wǎng)損管理

基于深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的拓撲辨識是線損計算的基礎(chǔ)，而基于線損計算結(jié)果可進一步通過深度學(xué)習(xí)方法給出優(yōu)化線路開關(guān)、電容器數(shù)量和位置等設(shè)置，最大程度地減少智能配電網(wǎng)網(wǎng)損，從而實現(xiàn)智能配電網(wǎng)網(wǎng)損管理。拓撲辨識結(jié)果與智能配電網(wǎng)電氣測量數(shù)據(jù)作為深度學(xué)習(xí)模型的輸入，該模型獲取了智能配電網(wǎng)拓撲和線損的映射關(guān)系，最終模型輸出每條線路的線損和線路開關(guān)、電容器數(shù)量和位置等可控元件的優(yōu)化設(shè)置。總之，雖然智能配電網(wǎng)中潮流分配始終在變化，但可再生能源發(fā)電和負荷功耗以周期性模式運行，因此歷史數(shù)據(jù)中通常存在時間相關(guān)性，這使得用深度學(xué)習(xí)模型構(gòu)造輸入與輸出映射關(guān)系更加容易，是實現(xiàn)智能配電網(wǎng)拓撲實時辨識、線損計算和網(wǎng)損管理決策的有力武器。

（三）實現(xiàn)臺區(qū)數(shù)據(jù)精準(zhǔn)融合

通過系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理模塊，實現(xiàn)臺區(qū)運行數(shù)據(jù)與結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)融合。通過有效整合采集、營銷、PMS系統(tǒng)中的臺區(qū)運行數(shù)據(jù)，通過索引臺區(qū)編號、表箱編號和用戶編號，得到臺區(qū)24h正、反向有功、無功功率，光伏用戶每小時的發(fā)電功率，普通用戶日凍結(jié)電量等數(shù)據(jù)，再經(jīng)對異常數(shù)據(jù)的清洗、擬合后，將運行數(shù)據(jù)與臺區(qū)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)融合，生成完備的臺區(qū)計算數(shù)據(jù)，選擇日期，就可自動獲取5年內(nèi)任意1天、月、年的相關(guān)數(shù)據(jù)，為臺區(qū)線損分析工作提供有力的數(shù)據(jù)支撐。通過構(gòu)建大數(shù)據(jù)中心，打通了信息孤島，為基層供電企業(yè)提供了大量有效數(shù)據(jù)，進一步方便了大數(shù)據(jù)分析、智能輔助決策等技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用，充分實現(xiàn)了數(shù)據(jù)流動價值，為臺區(qū)線損治理工作提供了根本保障。

（四）實現(xiàn)智能反竊電

第一，電力信息采集系統(tǒng)能夠?qū)τ脩粲秒娦畔⑦M行全面的整理，在整合數(shù)據(jù)信息之后通過終端數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)來對這些信息進行評測和監(jiān)督控制，在電力系統(tǒng)用電量出現(xiàn)異常反應(yīng)之后會在第一時間發(fā)出智能預(yù)警。同時，依托大戶數(shù)據(jù)技術(shù)的波形統(tǒng)計圖和白晝分析圖還能夠清晰的展現(xiàn)出用戶用電量的信息，進而實現(xiàn)對整個電力系統(tǒng)運行情況的監(jiān)測控制。第二，在出現(xiàn)漏電問題之后借助大數(shù)據(jù)技術(shù)能夠?qū)﹃P(guān)聯(lián)用戶的用電情況進行深入的分析，在綜合比對正常用電和不正常用電現(xiàn)象之后對偷漏電故障進行判斷，找到引發(fā)竊電的原因，并有針對性的提出對應(yīng)的解決對策。

六、結(jié)束語

綜上所述，大數(shù)據(jù)技術(shù)在智能反竊電和線損監(jiān)控工作的發(fā)展中起到了十分重要的作用，表現(xiàn)為在數(shù)據(jù)技術(shù)的支持下打造出了基于電力用戶用電信息采集系統(tǒng)的用電信息采集大數(shù)據(jù)處理平臺，通過實驗的開展和充分的驗證使得電力企業(yè)用電信息采集系統(tǒng)打破了現(xiàn)階段用電信息存儲、分析和應(yīng)用管理的局限，并為電力系統(tǒng)運行隱患、竊電行為、線損等問題解決提供了重要支持。在未來，依托更先進的技術(shù)形式和信息資源能夠?qū)崿F(xiàn)分布式能源并網(wǎng)綜合監(jiān)督控制，表現(xiàn)為在技術(shù)的支持下用電信息采集系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對分布式能源并網(wǎng)運行的實時性監(jiān)督控制，全面激發(fā)客戶使用新能源的熱情，從而為電力企業(yè)的能源消耗提供重要的數(shù)據(jù)支持。