基于短距無線通信的低壓臺區(qū)線損異常檢測方法

王 薪

（國網(wǎng)湖北省電力有限公司黃岡供電公司，湖北 黃岡 438000）

0 引 言

檢測低壓臺區(qū)線損異行時，結(jié)合其具體的特征分析統(tǒng)計同期系統(tǒng)的電力數(shù)據(jù)信息是保障最終檢測結(jié)果可靠性的關(guān)鍵[1]。但是，當(dāng)?shù)蛪号_區(qū)電力系統(tǒng)出現(xiàn)異常線損數(shù)據(jù)時，對于相關(guān)數(shù)據(jù)的分析缺乏同步屬性，面對越來越高的供電要求和越來越精準(zhǔn)的線損計算要求，同步分析已經(jīng)逐步發(fā)展成為電網(wǎng)數(shù)據(jù)分析中極為重要的指標(biāo)[2]。從配電網(wǎng)降損節(jié)能的角度對低壓臺區(qū)線損異常檢測的研究進(jìn)行分析，其需要統(tǒng)計線損系統(tǒng)的實際參數(shù)，還需要對理論線損系統(tǒng)的情況進(jìn)行綜合分析，通過計算兩者之間的差異結(jié)果，借助規(guī)范的評估方法和流程實現(xiàn)對電網(wǎng)中線損位置的精準(zhǔn)定位，確定最準(zhǔn)確的線損率。針對此，王璨等人以大數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，提出了一種配電網(wǎng)線損異常診斷模型，并且實現(xiàn)了對線損異常情況的有效檢測，但是該方法的應(yīng)用范圍存在一定的局限性[3]。劉雄等人在對二階聚類和魯棒性隨機分割森林算法進(jìn)行融合的基礎(chǔ)上，設(shè)計了一種低壓臺區(qū)線損異常辨識方法，具有較為廣泛的適用性，但是精度偏度[4]。由此可知，在對線損異常進(jìn)行檢測分析時，結(jié)合理論線損率進(jìn)行診斷是保障其可靠性的關(guān)鍵[5]。因此，文章提出基于短距無線通信的低壓臺區(qū)線損異常檢測方法。

1 低壓臺區(qū)線損異常檢測方法設(shè)計

1.1 基于短距無線通信的傳輸模式構(gòu)建

進(jìn)行低壓臺區(qū)線損異常檢測時，由于配網(wǎng)線路的供電范圍一般較為廣泛，對應(yīng)低壓臺區(qū)覆蓋的供電范圍也相對較大，帶來的最直接影響就是傳輸階段的時間開銷較大，成為影響低壓臺區(qū)線損異常檢測時效性最主要的因素之一[6-8]。因此，將Mimosa N5-360天線作為短距無線通信的執(zhí)行載體，并以此為基礎(chǔ)構(gòu)建了相應(yīng)的高效傳輸模式。Mimosa N5-360作為一種專為與Mimosa A5c接入點配對而設(shè)計的傳輸載體，采用四面板180°重疊的垂直和水平天線極化設(shè)計，可以在360°方位角上進(jìn)行適應(yīng)性設(shè)置，按照雙流覆蓋的方式提供平衡傳輸機制。為提高吞吐量，以波束作為基準(zhǔn)形成對應(yīng)的增益[9]。與Mimosa的A5集成解決方案相比，MicroPoP部署的范圍擴展了60%，能夠更好地適應(yīng)低壓臺區(qū)線損異常檢測需求[10]。

為并行檢測不同區(qū)段的線損情況，設(shè)置Mimosa N5-360最大接入終端數(shù)量為100個，設(shè)置額定傳輸信道為信道20 MHz，在GPSSync模式下，結(jié)合實際待傳輸數(shù)據(jù)的規(guī)模，以5.0 MHz的步進(jìn)對其進(jìn)行適應(yīng)性調(diào)整。在傳輸階段，自動配置將Mimosa與App安裝在一起，使兩者的傳輸控制可能以集成的方式進(jìn)行，具體可以表示為

式中：F表示Mimosa與App自動配置機制；A表示Mimosa的額定運行電流參數(shù)；Kj表示無縫設(shè)備集成到網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)提供商（Internet Service Provider，ISP）網(wǎng)絡(luò)中的系數(shù)；W表示自動化設(shè)備配置功率參數(shù)；m表示低壓臺區(qū)供電網(wǎng)內(nèi)需要檢測的線路段數(shù)量。利用該方式，在設(shè)置的傳輸模式中嵌入集成化的高精度全球定位系統(tǒng)（Global Positioning System，GPS）同步技術(shù)。改進(jìn)的現(xiàn)場管理方式中，需要添加新的低壓臺區(qū)扇區(qū)或線路段時，不需要對現(xiàn)行狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整，能夠通過重復(fù)使用相同通道的方式提高具體的傳輸效率和并行能力。具體的實現(xiàn)方式可以表示為

式中：G表示嵌入集成化高精度GPS同步技術(shù)后的傳輸模式；I表示低壓臺區(qū)供電網(wǎng)；ΔP表示在同一塔或桿上“背靠背”安裝A5c設(shè)備與Mimosa的功率差值；Le表示每個Mimosa A5c中獨特集成高精度GPS同步技術(shù)對每個部署設(shè)備在整個網(wǎng)絡(luò)中協(xié)同步長參數(shù)；Sei表示重復(fù)使用信道的范圍；λ表示頻譜網(wǎng)絡(luò)的節(jié)省系數(shù)。

1.2 低壓臺區(qū)線損異常檢測

實現(xiàn)Mimosa云端與傳輸模式的協(xié)同部署后，在優(yōu)化所有已部署設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)頻譜時，對應(yīng)的使用方式和性能不發(fā)生改變。其中，對于線損異常的判斷方式可以表示為

式中：h(x)表示低壓臺區(qū)線損異常判定函數(shù)；Δx表示實際低壓臺區(qū)線損參數(shù)；||x||則表示低壓臺區(qū)線損參數(shù)的有效波動閾值范圍；a表示擾動因素的干擾強度。以實際的低壓臺區(qū)線損異常判定標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，確定是否存在異常。一般情況下，按照2.0%或5.0%的標(biāo)準(zhǔn)確定對應(yīng)的異常狀態(tài)。

在實際的低壓臺區(qū)線損異常狀態(tài)下，對應(yīng)的異常分布可能存在不唯一的情況，這意味著在同一時刻，線損異常檢測結(jié)果為多個。為能夠?qū)崿F(xiàn)對不同數(shù)據(jù)的及時傳輸，利用時分多址（Time Division Multiple access，TDMA）技術(shù)擴展客戶端數(shù)量。具體的分配方式可以表示為

式中：Δ表示上行時隙的分配結(jié)果；Re表示TDMA技術(shù)的擴展系數(shù)；Rt表示原始傳輸狀態(tài)下的下行方向支持多用戶多輸入多輸出（Multiple-In Multiple-Out，MIMO）的系數(shù)；pi表示低壓臺區(qū)線損異常狀態(tài)下的對應(yīng)區(qū)段的傳輸功率；T表示Mimosa N5-360傳輸階段可執(zhí)行的上行時隙總和。

優(yōu)化傳輸模式覆蓋低壓臺區(qū)的規(guī)模，使得傳輸階段的頻譜效率和線損異常狀態(tài)檢測接入點的利用率得到有效發(fā)揮，使式（3）檢出的低壓臺區(qū)線損異常能夠及時傳輸?shù)焦芾碇行摹?/p>

2 應(yīng)用測試

2.1 測試環(huán)境設(shè)置

在具體的測試過程中，以某地級市供電企業(yè)的配電網(wǎng)饋線為基礎(chǔ)，開展了對比測試。其中，設(shè)計方法為實驗組，測試的對照組分別為文獻(xiàn)[3]提出的以大數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的線損異常檢測方法和文獻(xiàn)[4]提出的以二階聚類和魯棒性隨機分割森林算法為基礎(chǔ)的線損異常檢測方法。對測試電網(wǎng)環(huán)境的基本情況進(jìn)行分析，具體的參數(shù)如表1所示。

表1 測試環(huán)境基本參數(shù)信息

結(jié)合表1所示的測試環(huán)境信息，對低壓臺區(qū)線損異常檢測方法進(jìn)行分析時，設(shè)置了不同的異常狀態(tài)，具體如表2所示。以該測試環(huán)境為基礎(chǔ)，分別采用3種方法進(jìn)行對比測試，分析不同方法的性能。

表2 低壓臺區(qū)線損異常狀態(tài)設(shè)置

2.2 測試結(jié)果與分析

將線損異常檢測延時作為評價指標(biāo)，分析不同方法的同步性能。其中，檢測結(jié)果的延時越小，表明對應(yīng)方法的同步性能越高。3種不同方法測試結(jié)果對比，得到的數(shù)據(jù)如表3 所示。

表3 3種不同方法測試結(jié)果對比表 單位：s

結(jié)合表3所示的測試結(jié)果可以看出，3種方法對不同線損異常狀態(tài)的檢測時延表現(xiàn)出了較為明顯的差異。在設(shè)計方法的測試結(jié)果中，雖然檢測時延受線損異常狀態(tài)模式的改變出現(xiàn)了一定的延長，但是整體水平較低，當(dāng)線損異常為單相模式時，對應(yīng)的檢測時延穩(wěn)定在0.4 s以內(nèi)，當(dāng)線損異常為三相模式時，對應(yīng)的檢測時延達(dá)到了0.8 s以內(nèi)。與大數(shù)據(jù)檢測方法相比，其最大時延下降了1.23 s，與二階聚類和魯棒性隨機分割森林檢測方法相比，其最大時延下降了0.80 s。由此表明，設(shè)計的基于短距無線通信的低壓臺區(qū)線損異常檢測方法可以實現(xiàn)對異常情況的及時檢出，具有較高的同步性能。

3 結(jié) 論

為及時發(fā)現(xiàn)線損異常情況，結(jié)合具體的異常狀態(tài)作出有效的治理手段，以線損異常檢測同步性能為核心進(jìn)行深入研究是極為必要的。文章提出基于短距無線通信的低壓臺區(qū)線損異常檢測方法研究，利用了短距無線通信技術(shù)下通信效率方面的優(yōu)勢，實現(xiàn)了對低壓臺區(qū)線損異常的高效檢測，大大縮短了線損異常與檢出之間的時延。