IT技术论坛 TECHNOLOGY AND INFORMATION基于大数据分析配电网络故障梁亚明 张冠花 郭徐栋 黎子羽国网上海市电力公司青浦供电公司 上海 201700摘 要 伴随电力系统的发展，电网规模越来越大，结构愈加复杂，不同区域间的联系也更加紧密，这使得电力系统中产生的故障对系统自身的干扰也相应增加。使用传统配电网络故障趋势判断方法则会造成趋势判断不准确、误差大等问题，对此现状提出基于大数据分析的配电网络故障趋势判断方法。在原有配电网络故障分析判断基础上，引入大数据分析法，通过数据融合、解析、可视化、状态辨别等过程实现配电网络故障趋势判断。关键词 大数据；配电网络；故障趋势1 当前配网业务数据收集的基本流程及特征（1）配电自动化系统（DAS）数据。我国电网配网自动化水平逐年提升，配电自动化系统（DAS）的运用愈加普及，通过在配电线路上的开关站、环网柜、配电变压器等一次设备上安装配电终端（FTU），实现配电装置实时运行数据的收集、检测，再利用多元化的方式接入主网，连同骨干通信网一同聚集到配电自动化系统主站，从而提供给工作者配电网中的各类运行情况及遥测，遥信信息。传统DAS系统的优点在于运用范围较广、数据承载量较大，可以对变电站外的线路装置运作讯息进行传输；不足之处在于数据的精确化程度有限、通信平稳度不高，对于非自动化线路或装置，无法使用[1]。（2）能量管理系统数据。通过装备至每个厂站的RTU，搜集关于变电站中的电压、电流、运作情形等讯息的数值，利用以太网以及串行通信汇集于能量管理系统主站，进而给配电网人员展示变电站10kV母线以及配电网主线开关的遥测、遥信讯息。另外，能量管理系统还把配电网主线开关的遥测电流值以每五分钟一个数据节点的方式，储存在历史数据服务器中。不难发现，能量管理系统仍有不足，表现在对于站外配电网络装置，暂时不可以发挥把控效用。配网人员通过该系统可达成对配网主线的监测，对于非自动化、通信出现问题的分支线路，目前还没有很好的监测方式。对于能量管理系统历史数据库中的精准、实用的电流数据，可以运用数据挖掘技术予以使用。2 配电网存在问题及配电线路安全运行管理措施（1）配电网的网络结构建设不规范。配电网络在建设的过程时，因为时间和空间的跨度较大，导致设计方案没有从配电网的全局架设上考虑，例如闸刀开关、变压器、高压电线等，在设计过程中，就没有办法保证其安装地方的合理性[2]。（2）配电网用的设备的问题。目前我国仍有很多偏远地方因为配电设备匮乏，或者配电设备老化，导致配电网出现问题。第一，配电线路的问题。因为长期暴露在外界中，受天气因素的影响，很容易被侵蚀或者折断。第二，绝缘子和断路器的质量不达标。配电网设备是一种比较容易引雷的设备，因为质量不达标容易被雷电所产生的高压击穿，而造成漏电事故，导致大片区域的停电。（3）提高安全巡视力度。输配电线路的检查是一项花费大量时间及精力的工作，不仅要进行定期检查，而且要进行日常巡视，以求在出现突发情况时可以快速维修。一方面要保证故障反馈的效率，保证维修人员第一时间赶往现场进行维修；另一方面要保证巡视小组的灵敏性，要准确把握当地的自然条件以及交通情况。例如在一些交通事故多发地段，如果存在输配电装置，就要提高警惕，如果发现有重大的交通事故，就要考虑是否会对输配电装置产生威胁。（4）对配电网工程质量严格管控。从配电网的建设上来说，首先要做的是对配电网施工中的材料进行严格的管控。第一，在配电网的建设之前，应该针对性的制定出一个完整的施工策略，以防设备存在安防不合理的情况，避免出现超负荷或者资源浪费的情况。其次是对高压线与低压线，做出明确的规42 科学与信息化2020年10月上定，保证两份线的架设过程中，不会出现缠绕的情况。第二，断路器、变压器、电线的选用，都要采用质量可靠的产品。在配电网建设中，一定要有管控人员对配电网建设中用到的材料质量进行严格检验，确保其厂家有国家颁发的生产许可证，而且自己也要在实践中试用过，以此来确保建设材料的品质[3]。3 方案设计为进一步提高配网自动化水平，实现大数据分析的配电网络故障分析，提出以下方案，并划定出四个环节：①数据的预先处理：针对数据传感装置的原始数据进行分析选择，降低数据的冗余率。并且形成状态监测和故障活动里要求的初始特征量矩阵。这个过程中包含了网络关联矩阵搭建、特征量选择区域差分工作。②数据的融合：根据数据融合的概念，有关工作人员在空间上将多方面、单时段单电气特征量的状态监测矩阵融合成多电气特征量的状态监控矩阵；然后进一步大范围拓宽矩阵时间序列，最后产生高维时空状态监测矩阵。③数据分析及可视化处理：通过尺度分析算法，工作人员在保证多个对象维系相对稳定的基础上优化监测矩阵，在数据可视化的过程中表现好低维空间的高维数据，减少低价值数据量，进而更深层次完成数据融合；然后，完成降维工作后，离群点核验时空情形监测矩阵，从而维持智能配电网运作情形高效率的分辨。④状态分辨：在状态分辨工序中，工作人员要对数据分析进行状态分辨并对该部分数据进行针对性处理。通过之前三个过程，在得到的时空状态监测矩阵可以看到每个离群点就对应一个故障节点，而每个故障节点所在位置就代表的配网故障范围。当发生事故时，通过一体化终端，人员就能针对性地对故障发生位置实现故障隔离。需要注意的地方：监测矩阵范围较广，数据分散，如果一一核验矩阵中的离群点，则会大大增加工作量，使得算法时间更加复杂、耗时，同时检测数据精准度也会大大降低。因此为提高配电网故障的监测工作效率，完善时效和精准程度，在核验离群点之前，必须对监测矩阵数据进行降维处理[4]。4 结束语在我国经济的不断发展之下，配电网及配电线路的安全运行，不论是对群众生活质量的提升，还是国家发展的加快，都具有十分重要的意义。只有加强对配电网工程质量的严格把控、转变思想观念、在配电网建设中引入新型设备、加强管理、提高管理人员水平的策略，才能让配电网的安全运行有所保障。参考文献[1] 江龙才,霍朝辉,步冬静.基于配电通信网的光纤网络故障监测与恢复研究[J].无线互联科技,2016(10):1-4.[2] 谢延军.低压配电网络故障浅析[J].中小企业管理与科技(上旬刊),2011(11):318.[3] 张纪伟.配电网络故障的自动化处理研究[D].北京:北京交通大学,2009.[4] 余英,朱正国,黄超,等.基于大数据分析的配电网络故障趋势判断[J].电源技术,2018(1):132-134,146.
