基于數據驅動的供電服務模式研究

王 沖，趙宏偉，霍 爽，王 鵬

（國網天津市電力公司城南供電分公司，天津 300202）

數據驅動是一種新型的數據組織方式，可用一個存儲數據庫作為起始節點，對所有下級從屬數據庫結構進行相互關聯處理，且由于測點標簽的不同，一個信息參量往往可以同時對應多個傳輸節點。從宏觀角度來看，數據驅動技術的應用適應性相對較為廣泛，可在疏通堆積信息的同時，對原有數據傳輸信道進行有效疏通，一方面大大增強了存儲數據的穩定傳輸能力，另一方面也可為網絡數據信息提供了更為廣闊的存儲空間[1]。就目前的發展形式來看，數據驅動技術主要應用于供電服務、電量存儲、電壓轉換等多個領域。

供電服務的實現需要電力生產部門、客戶端設備兩個紐帶結構的共同配合，且作為電網經營的關鍵執行步驟，能夠較好保障電力傳輸應用的安全性[2]。傳統能源型供電服務體系通過計算用戶數量的方式，確定電網高壓端的輸出電壓水平，再借助J2EE分布式平臺，對已存儲的應用電子量進行初步的分配與調試。然而該方法很難有效控制高、低壓轉換過程中的電子量損失行為，易導致電量傳輸效率值的持續下降。為解決此問題，引入數據驅動技術，建立一種新型的供電服務模式，在電子傳輸步長值參量的支持下，對驅動電量差數值進行精準計算，再聯合B/S 架構，實現對電壓供應量數值、電流供應量數值的研究與分析。

1 數據驅動技術應用原理

數據驅動技術的應用原理研究由供電方向分析、電子傳輸步長值計算、驅動電量差確定3 個步驟共同組成，具體操作方法如下。

1.1 供電方向

供電方向是指應用電子在配電網環境中的實際傳輸方向，由于高壓輸入量、低壓輸出量、電壓均值、電流均值等多項物理指標的共同影響，供電方向并不一定始終保持絕對穩定的存在狀態。在特定應用環境中，該項物理參量存在較強的可變動能力，一般情況下，起始電量的供應數值水平越大，最終底層消耗設備所接收到的傳輸電量的可變性能力越強，反之則越弱[3-4]。在不考慮其他干擾條件的情況下，供電方向定義式受到電信號驅動系數、電子數據參量值兩項物理指標的直接影響。電信號驅動系數常表示為λ，作為穩定性應用指標，該項物理量的數值水平不會隨電子傳輸時間的改變而出現變化。電子數據參量值長表示為Eˉ，在既定電網供應環境中，該項物理量始終以均值形式存在，且其物理量的數值越小，最終所定義供電方向表達式的應用可靠性也就越強。聯立上述物理量，可將基于數據驅動的供電方向表達式定義為：

式中，q0代表最小的電壓輸入系數，qn代表最大的電壓輸入系數，n代表應用電子量的實際傳輸次數，G1、G2代表兩個不相關的電子量傳輸指標參量，α代表冪次項供電參量值。

1.2 電子傳輸步長值

電子傳輸步長值規定了電子量在單位時間內的最遠傳輸距離，一般情況下，該項物理量的數值水平越高，供電服務模式的實際應用能力也就越強，反之則越弱。在已知供電方向的前提下，電子傳輸步長值同時受到電壓極值、電流極值兩項物理指標的直接影響[5-6]。電壓極值由Umax、Umin兩部分共同組成，其中前者的數值定義與電網高壓輸入端的電量水平直接相關，而后者的數值定義與電網低壓輸出端的電量水平直接相關。電流極值由Imax、Imin兩部分組成，其中前者的數值水平越高電網環境中的數據驅動能力也就越強，而后者的數值水平越高電網環境中的數據驅動能力也就越弱。在上述物理量的支持下，聯立式（1），可將電子傳輸步長值計算結果表示為：

其中，w代表供電網環境中的電量數據驅動系數，β1、β2分別代表兩個不同的應用電子量傳輸系數。

1.3 驅動電量差

驅動電量差描述了供電體系高壓輸出端與低壓輸出端間的物理電壓差值，隨電子傳輸步長值的增大，該項物理量的數值水平也會逐漸提升，直至與配電網系統的供電方向定義式完全匹配。所謂驅動電量差其實際定義過程受到壓降系數、供電服務周期兩項物理指標的直接影響[7-8]。壓降系數常表示為，通常情況下，該項物理指標具有較強的可變適應性，可隨供電服務模式應用時間的延長，而出現明顯的數值增大變化趨勢。供電服務周期常表示為 |T|，在固定配網環境中，該項物理量始終具備較強的應用穩定性，不會隨電子傳輸步長值的增大而出現明顯的上升或下降趨勢。在上述物理量的支持下，聯立式（2），可將驅動電量差表達式定義為：

式中，a0代表電子驅動參量的下限極值，an代表電子驅動參量的上限極值，Lmin代表最小的供電定義項系數，代表供電定義項均值，f代表單位時間內的電子量驅動行為指標。

2 供電服務模式

在數據驅動原理的支持下，按照B/S 架構搭建、電壓供應量計算、電流供應量求解的處理環節，實現新型供電服務模式的順利應用。

2.1 B/S架構

B/S 架構是支撐供電服務模式搭建的基礎執行結構，由電網數據庫、配電網絡、供電客戶端以及多級服務器4 個組織體系共同組成。其中，電網數據庫能夠記錄電信號數據在單位時間內的實際傳輸行為，并可將未完全消耗的傳輸電子量記錄于該原件設備結構之中[9-10]。多級服務器包含驅動服務器、供電服務器與數據服務器3 種連接形式，前兩者可與電網數據庫直接相連，在調取其中存儲應用電量的同時，將剩余電信號數據反饋至下級設備元件之中。配電網絡能夠較好統籌驅動服務器、數據服務器及供電服務器中的電信號數據，并可將臨時存儲文件直接轉換成長期存儲文件[11]。供電客戶端存在于B/S 架構底部，負責消耗由配電網絡傳輸來的應用電子量。B/S 架構如圖1 所示。

圖1 B/S架構示意圖

2.2 電壓供應量

電壓供應量是指供電服務模式中，應用電壓數值在單位時間內的實際堆積數量，由于B/S 應用架構的影響，已累計的電壓數值越大，配電網絡所具備的電信號數據驅動能力也就越強，反之則越弱。在實際傳輸過程中，不同供電客戶端內的電阻數值水平有所不同，且電阻數值相對較大的供電客戶端，能夠分得更多的傳輸電壓值，而電阻數值相對較小的供電客戶端，則只能分得較少的傳輸電壓值[12-13]。設u0代表供電服務節點的起始電壓數值，u∞代表供電服務節點的終止電壓數值，在數據驅動原理的作用下，u∞＞u0的理論定義式恒成立，規定Rˉ代表供電服務模式中的連接電阻均值，聯立式（3），可將電壓供應量數值表示為：

式中，Rj代表一個隨機已接入電阻的實際阻值水平，j代表該電阻所處的地點位置系數，?代表既定的電信號服務指標，ΔG代表單位時間內的傳導電子變化量。

2.3 電流供應量

電流供應量是指供電服務模式中，應用電流數值在單位時間內的實際堆積數量，由于B/S 應用架構的影響，已累計的電流數值越大，配電網環境中的電壓累積量也就越大，即電信號數據驅動能力越強[14-15]。由于傳輸電流屬于一種可變性極強的從屬變量，因此在供電服務模式中，數據驅動量、電量傳導能力等條件都會對電流供應量的計算數值造成直接影響[16]。設i0代表供電服務節點的起始電流數值，i∞代表供電服務節點的終止電流數值，在數據驅動原理的作用下，i∞＞i0的理論定義式恒成立，規定代表既定的電信號驅動特征值，聯立式（4），可將電流供應量數值表示為：

3 實用能力分析

為驗證基于數據驅動供電服務模式的實際應用能力，進行仿真比照實驗。在供電服務器主機的支持下，分別將實驗組、對照組電網主機與電網輸入端相連，其中實驗組電網環境搭載基于數據驅動供電服務模式，對照組電網環境搭載傳統能源型供電服務體系。

電子損失量數值能夠反映電網高、低壓轉換過程中的電子量損失強度，一般情況下，電子損失量數值越大，電網高、低壓轉換過程中的電子量損失強度也就越大，反之則越小。表1 記錄了實驗組、對照組電子損失量數值的實際變化情況。

表1 電子損失量數值對比表

分析表1 可知，隨著實驗時間的延長，實驗組電子損失量基本保持不斷上升的數值變化趨勢，但在實驗末尾時，出現了一個極小幅度的數值下降狀態，全局極大值達到48.75%。對照組電子損失量則在一段時間的數值穩定狀態后，開始出現逐漸上升的數值變化趨勢，全局最大值達到82.57%，與前者相比，上升了33.82%。

高、低壓電量轉換有效率也可反映供電環境中的電子量損失強度，一般情況下，高、低壓電量轉換有效率數值越大，供電環境中的電子量損失強度也就越低，反之則越高。表2 記錄了實驗組、對照組高、低壓電量轉換有效率數值的實際變化情況。

表2 高、低壓電量轉換有效率數值對比表

分析表2 可知，隨著實驗時間的延長，實驗組高、低壓電量轉換有效率始終保持階段性上升的數值變化趨勢，全局最大值達到了94.6%。對照組高、低壓電量轉換有效率則始終保持不斷下降的數值變化趨勢，全局最大值僅能達到53.7%，與實驗組最大值相比，下降了40.9%。

4 結束語

新型供電服務模式在傳統能源型供電服務體系的基礎上，對供電方向、電子傳輸步長值等物理參量進行精準計算，且由于數據驅動技術的影響，電壓供應量與電流供應量數值也都得到了準確定義。從實用性角度來看，電子損失量數值的下降，高、低壓電量轉換有效率的上升，能夠較好抑制供電環境中的電子量損失強度值，具備較強的應用可行性。