配電網(wǎng)問題診斷方法與流程設(shè)計研究

湯 勍，董 亮，錢竟成

（國網(wǎng)江蘇省電力有限公司蘇州市吳江區(qū)供電分公司，江蘇 蘇州215200）

1 引言

隨著配電網(wǎng)規(guī)模日益增加，用戶數(shù)量顯著增長，對配電網(wǎng)的安全可靠運行提出了更高的要求，需要提升配電網(wǎng)的故障診斷和分析能力。

然而，目前配網(wǎng)設(shè)備及運行狀態(tài)大部分基于綜合指標進行統(tǒng)計分析，缺乏專業(yè)工具對配網(wǎng)指標及影響因素進行定向診斷，無法準確掌握配電網(wǎng)薄弱環(huán)節(jié)，難以滿足配電網(wǎng)運行與規(guī)劃設(shè)計的精準化需求。因此，通過融合電力公司內(nèi)部的配網(wǎng)設(shè)備基礎(chǔ)信息及運行信息，基于多源數(shù)據(jù)進行配電網(wǎng)問題的診斷分析，利用大數(shù)據(jù)挖掘及智能分析技術(shù)，對配電網(wǎng)各種維度的指標進行綜合評價，查找影響配電網(wǎng)可靠運行的薄弱環(huán)節(jié)，從而提升配電網(wǎng)規(guī)劃、設(shè)計的針對性，支撐配電網(wǎng)健康有序發(fā)展。

2 診斷方法

目前，國內(nèi)外對配電網(wǎng)問題診斷的基本方法主要有以下若干類別：①專家評估方法（ES）。系統(tǒng)內(nèi)包含專家的實踐經(jīng)驗和專業(yè)知識，通過決策模型作出推理和判斷。但將這些實踐經(jīng)驗和專業(yè)知識進行整合、建立知識庫是較為困難的。②神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法（ANN）。通過模擬人腦神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)，輸入層神經(jīng)元的值經(jīng)過數(shù)層映射到達輸出層，使得輸入和輸出建立了某種隱函數(shù)關(guān)系。通過對大量樣本的學習，不斷調(diào)整神經(jīng)元之間的映射關(guān)系，使輸入和輸出的函數(shù)關(guān)系逼近真實情況。③貝葉斯網(wǎng)絡(luò)方法。基于概率推理和圖論數(shù)學模型，應用于配電網(wǎng)診斷時，利用先驗概率和相關(guān)知識進行推理，以概率的形式展示診斷結(jié)果。但實際應用中，先驗概率的確定有著一定難度，此外貝葉斯網(wǎng)絡(luò)需要準確建模，而配電網(wǎng)問題一般不具有直接的相關(guān)關(guān)系，影響了該模型的實用性。④Petri 網(wǎng)方法。近年來，國內(nèi)外研究者對使用Petri 網(wǎng)表達因果關(guān)系進行了較多的研究，其并發(fā)、不確定、異步的特點，讓其能夠進行出色的知識推理。但是當配電網(wǎng)故障規(guī)模過大時，Petri 網(wǎng)結(jié)構(gòu)會非常復雜，影響診斷速度。

3 流程設(shè)計

3.1 總體流程

實際配電網(wǎng)問題診斷一般基于專家經(jīng)驗進行關(guān)聯(lián)分析、指標權(quán)重設(shè)定和指標定量評價，結(jié)合其他方法進行輔助判斷。目前的配網(wǎng)設(shè)備及運行狀態(tài)大部分依賴綜合性的統(tǒng)計指標，缺乏系統(tǒng)化、層次化的診斷體系，無法對配電網(wǎng)薄弱環(huán)節(jié)進行穿透性分析，難以滿足配電網(wǎng)問題的深度挖掘需求。因此，利用國網(wǎng)信息模型，對配電網(wǎng)中的各類設(shè)備臺賬、運行信息進行統(tǒng)一建模，通過大數(shù)據(jù)技術(shù)發(fā)掘配網(wǎng)薄弱環(huán)節(jié)，具體過程如圖1 所示。

圖1 配電網(wǎng)診斷系統(tǒng)架構(gòu)

在數(shù)據(jù)融合環(huán)節(jié)，結(jié)合公司內(nèi)部跨專業(yè)信息系統(tǒng)，進行數(shù)據(jù)表關(guān)聯(lián)，通過數(shù)據(jù)庫建庫腳本進行映射，形成配電網(wǎng)問題診斷的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。在問題診斷環(huán)節(jié)，依據(jù)核心業(yè)務(wù)清單進行定性分析，設(shè)定診斷功能、診斷流程和診斷方法，形成基于層次分析法的指標體系結(jié)構(gòu)，結(jié)合專家經(jīng)驗和實際運行要求設(shè)定權(quán)重，利用跨專業(yè)數(shù)據(jù)信息進行定量指標計算，在此基礎(chǔ)上對配電網(wǎng)進行綜合評價。在決策分析環(huán)節(jié)，通過人機界面綜合展示指標情況，并對配電網(wǎng)進行優(yōu)化和輔助決策，形成配電網(wǎng)改造方案。

3.2 數(shù)據(jù)歸集

通過定期從DMS、PMS 等系統(tǒng)中自動提取相應數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)按照集成規(guī)范，轉(zhuǎn)換為格式統(tǒng)一的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)抽取范圍及頻率如表1 所示。

通過定期歸集配電網(wǎng)各類數(shù)據(jù)，形成配電網(wǎng)問題診斷基礎(chǔ)。

表1 配電網(wǎng)問題診斷數(shù)據(jù)歸集

3.3 問題診斷

配電網(wǎng)診斷分析通過定量計算與定性分析相結(jié)合的方法，通過廣泛地收集與調(diào)研，根據(jù)地區(qū)配電網(wǎng)發(fā)展的規(guī)律及特點，結(jié)合系統(tǒng)分析和研究總結(jié)，建立配電網(wǎng)綜合指標分析模型，從設(shè)備、管理、拓撲等多個維度對配電網(wǎng)問題進行分析診斷。具體從主干導線截面、主干長度、線路負載率、拓撲結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)供能力、線路裝機容量等方面進行綜合分析。通過建立問題級別管理機制，篩選出供電區(qū)域內(nèi)的配電網(wǎng)主要問題，優(yōu)化完善滾動調(diào)整年度執(zhí)行計劃，優(yōu)化配電網(wǎng)聯(lián)絡(luò)關(guān)系，降低配電網(wǎng)運行損耗。

3.4 可視化設(shè)計

可視化分析可以根據(jù)問題診斷結(jié)果對配電網(wǎng)現(xiàn)狀進行指標展示和趨勢分析，將所轄供電區(qū)域劃分為單元進行細化分析，如圖2 所示，所有指標可以通過細分單元的方式進行統(tǒng)計，便于將問題與生產(chǎn)實際關(guān)聯(lián)起來，形成問題診斷的穿透力。

圖2 可視化細分單元界面

4 總結(jié)

通過對配電網(wǎng)進行問題診斷與輔助分析，融合公司內(nèi)部有關(guān)配電網(wǎng)的信息系統(tǒng)，獲取配電網(wǎng)設(shè)備基礎(chǔ)信息、運行信息、缺陷和故障信息，對配電網(wǎng)進行綜合分析評價。該系統(tǒng)可以有效地提高配電網(wǎng)管理人員的分析能力，提升配電網(wǎng)規(guī)劃、設(shè)計的針對性及配電網(wǎng)項目改造水平。