基于大數據的配網設備健康度分析

陳 童，陳國宇，楊 永

(廣東電網有限責任公司茂名供電局，廣東 茂名 525100)

目前來看配網設備覆蓋的比較廣泛，配網的結構相對復雜，運行方式會出現各類變化，為準確計算配網健康度制造了很多的麻煩，對此需要利用大數據系統對新的數據進行挖掘，而很多人喜歡采用傳統的技術進行處理，速度較慢，周期較長。日益增長的分布式電源接入電網，一些用戶既是電能的購買者，又是電能的供應者，這使得計算健康度變得更加困難。

伴隨我國目前企業信息化建設的不斷完善，很多行業都采用了業務系統，例如：電網地理信息系統(Geographic Information System，GIS)、電能量采集系統、數據采集與監控系統(Supervisory Control And Data Acquisition，SCADA)、生產管理系統、用電信息采集系統、營銷管理系統等。通過這些系統，產生了海量的電網運行數據。例如國網安徽省在短短兩年的時間內就累積了約300多億條電網運行數據，同時還以每小時175萬多條的速度在增加，這些數據具有以下的特性：高價值性、多樣性、大數據量、速度性。這是當前大數據的特征。而云計算在互聯網技術的帶動下發展迅速，海量的大數據內容得到了空前的挖掘，并最終實現了以大數據作為基礎，以配網設備作為計算內容的一種技術手段，關于配網設備健康度的情況，一直深受人們的重視，筆者對此進行研究。

1 設計原理

在研究配網設備健康度中，可利用數據抽取技術，從電能量采集、用電信息采集、PMS國網GIS、營銷管理和SCADA等電網運行管理系統中，快速獲取配網設備中相關故障問題，比如線損的問題居多，為故障問題計算做好詳細的數據準備，構建出電網能量節點基礎數據模型，實現最終的基礎數據管理的概念，即在各種各樣的基礎數據管理中，實現關聯和控制，檢查異常診斷，提高基礎數據的質量，達到最后的計算分析內容，可采用先進的計算技術，保障電量能夠同時進行，了解動態配網設備線損情況，分析配電網線損的構成及原因，提出降損措施的建議，滿足目前線損管理的日常需求，保證配網設備能夠正常運行，提高配網設備的健康度。

2 技術框架

2.1.數據源

配網設備的健康情況可通過對設備的線損了解進行綜合分析，線損程度高則說明健康程度比較低，線損程度低則說明健康程度比較高。線損健康度計算需要具體的數據，即數據源，這是在大數據的基礎上產生的一種數據，主要來源于用電信息采集、國家電網(State Grid186，SG186)營銷、PMS、電網GIS、電能量采集以及SCADA系統。

2.2 數據采樣層

通過熟悉Sqoop組件，一個用來將海杜普(Hadoop)和關系型數據庫中的數據相互轉移的工具，最終實現配電網各類基礎臺賬數據、電網拓撲和自動采集數據的抽取，把所抽取的內容進行清洗和轉換，最后得到了Hadoop的相關組件。

2.3 數據存儲層

電網設備臺賬等結構的數據需要在Hadoop數據庫(Hadoop BASE，HBASE)中進行簡單的優化，電網運行數據存放在Hadoop分布式文件系統(Hadoop Distributed File System，HDFS)中進行分布式存儲，供數據處理程序進行分布式離線計算調用。

2.4 數據處理層

數據處理層是用來評價健康度最好的數據分析層次，需要提供大量的計算數據，內存計算分布框架，還需要對數據進行挖掘，進行多維度的分析，實現最終構建數據應用的一種算法。

2.5 業務模型層基于數據處理層

為了更快搭建配網設備健康體系，需要提供業務模型。按照配網設備線損的管理情況，采用關聯分析、同歸、聚類和分類等數據挖掘算法開展線損計算與損耗成因分析。

2.6 應用展示層

該層次是配網設備的次要層次，采用B/S結構為用戶提供方便便捷的操作界面，能夠從多個角度來展現出配網設備的計算流程和結果，展現出配網設備在大數據發展下的健康情況。

3 配網分線線損計算模型

配網分線圖如圖1所示。

圖1 配網分線圖

經過圖1的分析，在設計的過程中會出現配網設備線損的計算模型圖。對于配網設備的健康度的計算，需要對聯絡開關D斷開時，關聯線路1的損耗電量=A1電量一(B1電量十C1電量)進行計算。當聯絡開關D合上，造成運行方式發生變化時，關聯線路1的配網分線損耗模型需要立即改變，這對設備健康度計算的精準度有著一定的影響。

4 系統主要功能

在大數據的配網設備管理中，線損已經成為了配網設備健康情況的主要了解點，基礎數據包括臺賬對照、基礎臺賬管理、采集率分析、采集數據管理、采集異常分析與處理等；線損管理同樣需要配網設備線損計算的配合，具體系統功能的處理如下所示：

(1)基礎臺賬管理：實現出線開關、公變、用戶以及相關的拓撲和計量點臺賬管理。

(2)采集數據管理：實現各類配電網設備采集電量指數和負荷數據的管理。

(3)采集率分析：應該根據設備、周期的不同采取數據分析。

(4)采集數據異常分析與處理：實現各類采集數據的異常分析，并根據采集數據的特性開展異常數據修正，完善采集數據質量。

(5)臺賬對照：建立設備唯一試圖，實現系統間相同設備的一一對應，保障電網基礎信息的唯一性

(6)配網線損計算與分析：利用電網設備臺賬、拓撲和采集數據，保障供傳電量時間同步，開展配網分線線損計算與損耗成因分析，并按部門、班組實現線損指標的分解與考核。

5 實驗與結論

本文在整體研究過程中更注意的是大數據的分析，同時結合了配電網基礎數據的管理內容，對配網設備的損失進行了全面計算，本文研究過程的重點是利用大數據相關技術開展配電網基礎數據管理，支撐配網線損計算與分析。其中基礎數據管理實現了配電網各類基礎數據的抽取、存儲與統一管理，能夠快速解決系統間數據的準確性問題，為配網設備線損計算提供了透明共享和準確的數據環境，快速推動設備健康度的發展，恢復設備在使用過程中的最好狀態，準確地掌握了企業供電能力，對目前線損的管理進行簡單的精益求精，提高配網設備的健康度，很大程度上提高了線損管理工作的協同性，同時大幅度降低線損工作相關人員在線損計算統計中的時間和精力開銷，從而實現把更多的人力精力集中到線損問題分析和降損措施的研究上。通過線損精細化管理保障了電網經濟運行，提高了企業經營效益，同時在大數據發展情況下提高了配網設備的健康度。