基于大數據分析配電網絡故障

梁亞明 張冠花 郭徐棟 黎子羽

摘 要 伴隨電力系統的發展，電網規模越來越大，結構愈加復雜，不同區域間的聯系也更加緊密，這使得電力系統中產生的故障對系統自身的干擾也相應增加。使用傳統配電網絡故障趨勢判斷方法則會造成趨勢判斷不準確、誤差大等問題，對此現狀提出基于大數據分析的配電網絡故障趨勢判斷方法。在原有配電網絡故障分析判斷基礎上，引入大數據分析法，通過數據融合、解析、可視化、狀態辨別等過程實現配電網絡故障趨勢判斷。

關鍵詞 大數據;配電網絡;故障趨勢

1當前配網業務數據收集的基本流程及特征

（1）配電自動化系統（DAS）數據。我國電網配網自動化水平逐年提升，配電自動化系統（DAS）的運用愈加普及，通過在配電線路上的開關站、環網柜、配電變壓器等一次設備上安裝配電終端（FTU），實現配電裝置實時運行數據的收集、檢測，再利用多元化的方式接入主網，連同骨干通信網一同聚集到配電自動化系統主站，從而提供給調控工作者配電網中的各類運行情況及遙測，遙信信息。傳統DAS系統的優點在于運用范圍較廣、數據承載量較大，可以對變電站外的線路裝置運作訊息進行傳輸;不足之處在于數據的精確化程度有限、通信平穩度不高，對于非自動化線路或裝置，無法使用[1]。

（2）能量管理系統數據。通過裝備至每個廠站的RTU，搜集關于變電站中的電壓、電流、運作情形等訊息的數值，利用以太網以及串行通信匯集于能量管理系統主站，進而給配電網調控人員展示變電站10kV母線以及配電網主線開關的遙測、遙信訊息。另外，能量管理系統還把配電網主線開關的遙測電流值以每五分鐘一個數據節點的方式，儲存在歷史數據服務器中。不難發現，能量管理系統仍有不足，表現在對于站外配電網絡裝置，暫時不可以發揮把控效用。配網調控人員通過該系統可達成對配網主線的監測，對于非自動化、通信出現問題的分支線路，目前還沒有很好的監測方式。對于能量管理系統歷史數據庫中的精準、實用的電流數據，可以運用數據挖掘技術予以使用。

2配電網存在問題及配電線路安全運行管理措施

（1）配電網的網絡結構建設不規范。配電網絡在建設的過程時，因為時間和空間的跨度較大，導致設計方案沒有從配電網的全局架設上考慮，例如閘刀開關、變壓器、高壓電線等，在設計過程中，就沒有辦法保證其安裝地方的合理性[2]。

（2）配電網用的設備的問題。目前我國仍有很多偏遠地方因為配電設備匱乏，或者配電設備老化，導致配電網出現問題。第一，配電線路的問題。因為長期暴露在外界中，受天氣因素的影響，很容易被侵蝕或者折斷。第二，絕緣子和斷路器的質量不達標。配電網設備是一種比較容易引雷的設備，因為質量不達標容易被雷電所產生的高壓擊穿，而造成漏電事故，導致大片區域的停電。

（3）提高安全巡視力度。輸配電線路的檢查是一項花費大量時間及精力的工作，不僅要進行定期檢查，而且要進行日常巡視，以求在出現突發情況時可以快速維修。一方面要保證故障反饋的效率，保證維修人員第一時間趕往現場進行維修;另一方面要保證巡視小組的靈敏性，要準確把握當地的自然條件以及交通情況。例如在一些交通事故多發地段，如果存在輸配電裝置，就要提高警惕，如果發現有重大的交通事故，就要考慮是否會對輸配電裝置產生威脅。

（4）對配電網工程質量嚴格管控。從配電網的建設上來說，首先要做的是對配電網施工中的材料進行嚴格的管控。第一，在配電網的建設之前，應該針對性的制定出一個完整的施工策略，以防設備存在安防不合理的情況，避免出現超負荷或者資源浪費的情況。其次是對高壓線與低壓線，做出明確的規定，保證兩份線的架設過程中，不會出現纏繞的情況。第二，斷路器、變壓器、電線的選用，都要采用質量可靠的產品。在配電網建設中，一定要有管控人員對配電網建設中用到的材料質量進行嚴格檢驗，確保其廠家有國家頒發的生產許可證，而且自己也要在實踐中試用過，以此來確保建設材料的品質[3]。

3方案設計

為進一步提高配網自動化水平，實現大數據分析的配電網絡故障分析，提出以下方案，并劃定出四個環節：①數據的預先處理：針對數據傳感裝置的原始數據進行分析選擇，降低數據的冗余率。并且形成狀態監測和故障活動里要求的初始特征量矩陣。這個過程中包含了網絡關聯矩陣搭建、特征量選擇區域差分工作。②數據的融合：根據數據融合的概念，有關工作人員在空間上將多方面、單時段單電氣特征量的狀態監測矩陣融合成多電氣特征量的狀態監控矩陣;然后進一步大范圍拓寬矩陣時間序列，最后產生高維時空狀態監測矩陣。③數據分析及可視化處理：通過多維尺度分析算法，工作人員在保證多個對象維系相對穩定的基礎上優化監測矩陣，在數據可視化的過程中表現好低維空間的高維數據，減少低價值數據量，進而更深層次完成數據融合;然后，完成降維工作后，離群點核驗時空情形監測矩陣，從而維持智能配電網運作情形高效率的分辨。④狀態分辨：在狀態分辨工序中，工作人員要對數據分析進行狀態分辨并對該部分數據進行針對性處理。通過之前三個過程，在得到的時空狀態監測矩陣可以看到每個離群點就對應一個故障節點，而每個故障節點所在位置就代表的配網故障范圍。當發生事故時，通過一體化終端，調控人員就能針對性地對故障發生位置實現故障隔離。需要注意的地方：監測矩陣范圍較廣，數據分散，如果一一核驗矩陣中的離群點，則會大大增加工作量，使得算法時間更加復雜、耗時，同時檢測數據精準度也會大大降低。因此為提高配電網故障的監測工作效率，完善時效和精準程度，在核驗離群點之前，必須對監測矩陣數據進行降維處理[4]。

4結束語

在我國經濟的不斷發展之下，配電網及配電線路的安全運行，不論是對群眾生活質量的提升，還是國家發展的加快，都具有十分重要的意義。只有加強對配電網工程質量的嚴格把控、轉變思想觀念、在配電網建設中引入新型設備、加強管理、提高管理人員水平的策略，才能讓配電網的安全運行有所保障。

參考文獻

[1] 江龍才，霍朝輝，步冬靜.基于配電通信網的光纖網絡故障監測與恢復研究[J].無線互聯科技，2016（10）：1-4.

[2] 謝延軍.低壓配電網絡故障淺析[J].中小企業管理與科技（上旬刊），2011（11）：318.

[3] 張紀偉.配電網絡故障的自動化處理研究[D].北京：北京交通大學，2009.

[4] 余英，朱正國，黃超，等.基于大數據分析的配電網絡故障趨勢判斷[J].電源技術，2018（1）：132-134，146.