CN110298056A - 一种配电网联络有效性评估方法 - Google Patents

一种配电网联络有效性评估方法 Download PDF

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徐笛
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Abstract

本发明公开了一种配电网联络有效性评估方法，包括五个步骤：步骤1：数据获取；步骤2：数据预处理；步骤3：构建关联模型；步骤4：价值分析；步骤5：数据可视化展示。本发明的有益效果：利用电力SCADA***、用电信息采集***、PMS***、OMS***等多数据平台采集停电频繁度、新能源发电等多维数据。从配电线路开放容量、电压质量、保护灵敏度、供电可靠性、新能源接入等五个视角进行分析，对现有配电网架进行诊断，深度挖掘提升配电网联络感知能力，从而利用有限资源，最大限度为配电网联络建设提供支撑，更好地服务电力客户，提升公司在增量配电网市场下的行业竞争力，形成良性循环。

Description

一种配电网联络有效性评估方法
技术领域
本发明涉及智能配电网评估领域，尤其涉及一种配电网联络有效性评估方法。
背景技术
配电网架是电能生产、输送和利用的最后一环，与用户联系十分紧密，是保证可靠、优质供电的基础。随着智能配电网建设的开展，SCADA***、GIS***、PMS***、大数据、云计算等技术平台的普及应用，分布式电源、微电网等新形式能源的不断融入，其策略控制和管理难度增加，如何提高智能配电网调度控制的安全性、可靠性、经济性、高效性、适应性和清洁性等均是有待解决的热点问题，构建一个合理和通用的智能配电网调度控制水平的评价指标体系及方法，为上述问题的解决提供有力理论依据，一直是一个难点问题，尤其是评价指标。
目前用户停电95％以上是由配电***引起的，电网能量有一半损耗在配电网，发展我国配电网的智能化亟需解决以下问题：
配电网优化运行和自愈控制问题；2、分布式发电对配电网的影响问题；3、支持可再生能源发电的政策和市场运行问题；4、新型混合动力电动汽车对配电网的影响问题；5配电堵塞问题；6；用户参与电网互动问题；7、负荷模式的转变问题。
中国专利，公开号：CN 105279346 A，公开日：2016年1月27日，公开了一种用于评估配电网接纳分布式光伏能力的方法。其包括限制分布式光伏接纳能力的因素分析；构建分布式光伏接纳能力分析优化模型；针对特定光伏配置方案进行时序验证；选取适用于光伏接纳能力分析的优化算法；光伏综合接纳能力分析等步骤。本发明方法从分布式光伏对配电网的运行机理和分析模型的影响入手，梳理出影响电网对光伏接纳能力的关键因素，建立了时序分析框架下的光伏接纳能力的优化模型以及优化方法，但考虑的因素是过于单一，导致电网的感知能力低。
发明内容
为了解决因配电网联络有效性低导致的负荷转供困难、低电压、送电半径过长、频繁停电、新能源接入受限等诸多问题，本发明提出了一种配电网联络有效性评估方法，利用电力SCADA***(即数据采集与监视控制***)、用电信息采集***、PMS***(即工程生产管理***)、OMS***(即运营管理***)等多数据平台采集停电频繁度、新能源发电等多维数据。从配电线路开放容量、电压质量、保护灵敏度、供电可靠性、新能源接入等五个视角进行分析，对现有配电网架进行诊断，深度挖掘提升配电网联络感知能力，从而利用有限资源，最大限度为配电网联络建设提供支撑，更好地服务电力客户，提升公司在增量配电网市场下的行业竞争力，形成良性循环。
为实现上述技术目的，本发明提供的一种技术方案是，一种配电网联络有效性评估方法，包括如下步骤：
步骤1：数据获取；
步骤2：数据预处理；
步骤3：构建关联模型；
步骤4：价值分析；
步骤5：数据可视化展示。
本方案中，首先从各电力***或平台中获取线路负荷数据、每日谷电压数据、台账信息数据、每月公、配变停电明细信息数据，然后对数据进行清洗，规则制定，确保数据的有效性；其次构建联络有效性指标事务库，利用Appriori算法逐阶挖掘频繁项集；再次利用Appriori算法的min_s和min_c判断出影响联络有效性的14个关键指标，计算影响系数；接下来联络有效线路14个指标构建分值区域，与影响系数构建评估模型；然后评估联络线路是否有效；最后，评估各指标单项得分及联络有效线路得分，并对联络是否有效线路给出指标弱项，，提供改进建议，供辅助决策，并采用计算机技术搭建数据可视化展示平台，具有很好的示范效果。
所述的数据获取包括从电力SCADA***获取的线路负荷数据、从配网相关信息***中获取配电变压器每日谷电压数据、访问PMS***和GIS***数据库获取电网配网线路部分台账信息数据、从配网用电信息采集***中获取每月公、配变停电明细信息数据。
所述的线路负荷数据包括的字段信息有：供电单位、电压等级、线路名称、负荷数据以及日期；所述的每日谷电压数据包括的字段信息有：配电公变和专变用户电压数据；所述台账信息数据包括的字段信息有：线路名称、变电所名称、导线型号、线路CT变比、线路干线长度、对侧联络线路名称以及对侧联络线路干线长度；所述停电明细信息数据包括的字段信息有：线路的公、专变总数及相关可断开点数量。
所述的数据预处理包括对或督导的数据进行清洗，所述的数据清洗遵循以下规则：
规则一：各字段任一数据缺失即定义为数据缺失；
规则二：明细条目重复出现即定义为数据冗余；
规则三：业务数据出现明显的常识性错误即定义为数据不准确；
规则四：各字段任一数据格式不规范即定义为不规范；
规则五：配网用电信息采集***显示无效或者空白的为可清洗数据；
规则六：配网用电信息采集***中显示停、送电信息为停电线路分析补全或者空白的为可清洗数据；
规则七：线路计划停电数小于标准停电次数80％的数据为可清洗数据。
所述关联模型是基于Apriori算法的评估指标计算模型，所述Apriori算法有如下定义：定义1：如果目标事务库中有的事务同时包含项目集A和B，我们称s％为的支持度，公式如下所示：
定义2：我们称c％为的置信度，如果在目标事务库中包含项目集A的事务中有的事务同时也包含B，公式如下所示：
定义3：假设D为目标事务库，X、Y为项集，若存在的支持度s和置信度c分别不小于预先设定的最小支持度min_s和最小置信度min_c，则称为强关联规则。
所述目标事务库中所有的强关联规则的挖掘分为两个步骤：
S1：找出频繁项集：在目标事务库中，计算项目集出现次数和支持度，若该项目集的支持度不小于最小支持度，则该项目集即为频繁项目集；
S2：计算强关联规则：通过第一步中获得的频繁项目集，可以利用公式计算出所有的强关联规则。
所述的价值分析包括有定性分析和定量分析两种，所述定性分析通过对历史数据的分析挖掘，构建基于开放容量、电压质量、保护灵敏度、供电可靠性指标的评估模型以及通过挖掘各指标属性与配电线路联络有效性之间的关联关系，构建基于支持度、置信度、提升度、确信度影响因子的配电网联络有效性评估模型；所述定量分析根据关联规则算法计算配电网开放容量、电压质量、保护灵敏度、供电可靠性各子项与联络有效性之间关联的强弱关系，构建评估体系，为配电线路的联络有效性计算分值。
所述数据可视化展示主要包括以下三方面内容：
A1：确定配电网联络有效性评估范围；
A2：提出各项配电网联络有效性评估指标；
A3：制定评估对象问题等级的划分原则。
本发明的有益效果：本发明利用电力SCADA***、用电信息采集***、PMS***、OMS***等多数据平台采集停电频繁度、新能源发电等多维数据，从配电线路开放容量、电压质量、保护灵敏度、供电可靠性、新能源接入等五个视角进行分析，对现有配电网架进行诊断，深度挖掘提升配电网联络感知能力，从而利用有限资源，最大限度为配电网联络建设提供支撑，更好地服务电力客户，提升公司在增量配电网市场下的行业竞争力，形成良性循环。
附图说明
图1为本发明的一种配电网联络有效性评估方法的流程图
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案以及优点更加清楚明白，下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明，应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅是本发明的一种最佳实施例，仅用以解释本发明，并不限定本发明的保护范围，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例：如图1所示，一种配电网联络有效性评估方法，包括如下步骤：
步骤1：数据获取；
步骤2：数据预处理；
步骤3：构建关联模型；
步骤4：价值分析；
步骤5：数据可视化展示。
所述的数据获取包括从电力SCADA***获取的线路负荷数据、从配网相关信息***中获取配电变压器每日谷电压数据、访问PMS***和GIS***数据库获取电网配网线路部分台账信息数据、从配网用电信息采集***中获取每月公、配变停电明细信息数据。本实施例中，从配电线路开放容量、电压质量、保护灵敏度、供电可靠性、新能源接入等五个视角进行分析，对现有配电网架进行诊断，深度挖掘提升配电网联络感知能力，从而利用有限资源，最大限度为配电网联络建设提供支撑，更好地服务电力客户，提升公司在增量配电网市场下的行业竞争力，形成良性循环。
所述的线路负荷数据包括的字段信息有：供电单位、电压等级、线路名称、负荷数据以及日期；所述的每日谷电压数据包括的字段信息有：配电公变和专变用户电压数据；所述台账信息数据包括的字段信息有：线路名称、变电所名称、导线型号、线路CT变比、线路干线长度、对侧联络线路名称以及对侧联络线路干线长度；所述停电明细信息数据包括的字段信息有：线路的公、专变总数及相关可断开点数量。
所述的数据预处理包括对或督导的数据进行清洗，所述的数据清洗遵循以下规则：
规则一：各字段任一数据缺失即定义为数据缺失；
规则二：明细条目重复出现即定义为数据冗余；
规则三：业务数据出现明显的常识性错误即定义为数据不准确；
规则四：各字段任一数据格式不规范即定义为不规范；
规则五：配网用电信息采集***显示无效或者空白的为可清洗数据；
规则六：配网用电信息采集***中显示停、送电信息为停电线路分析补全或者空白的为可清洗数据；
规则七：线路计划停电数小于标准停电次数80％的数据为可清洗数据。
所述关联模型是基于Apriori算法的评估指标计算模型，所述Apriori算法有如下定义：定义1：如果目标事务库中有的事务同时包含项目集A和B，我们称s％为的支持度，公式如下所示：
定义2：我们称c％为的置信度，如果在目标事务库中包含项目集A的事务中有的事务同时也包含B，公式如下所示：
定义3：假设D为目标事务库，X、Y为项集，若存在的支持度s和置信度c分别不小于预先设定的最小支持度min_s和最小置信度min_c，则称为强关联规则。
所述目标事务库中所有的强关联规则的挖掘分为两个步骤：
S1：找出频繁项集：在目标事务库中，计算项目集出现次数和支持度，若该项目集的支持度不小于最小支持度，则该项目集即为频繁项目集；
S2：计算强关联规则：通过第一步中获得的频繁项目集，可以利用公式计算出所有的强关联规则。本实施例中，通过对开放容量、电压质量、保护灵敏度、供电可靠性四个视角的分析，找到与联络有效性密切联系的相关属性，详见表1所示，以关联规则算法为基础，量化各指标与联络有效性之间的关系。
表1.影响联络有效性的指标清单。
所述的价值分析包括有定性分析和定量分析两种，所述定性分析通过对历史数据的分析挖掘，构建基于开放容量、电压质量、保护灵敏度、供电可靠性等指标的评估模型，通过挖掘各指标属性与配电线路联络有效性之间的关联关系，构建基于支持度、置信度、提升度、确信度等影响因子的配电网联络有效性评估模型，为联络线路有效性的预判提供评判机制，为下一阶段的配电网网架规划、用户增容扩容、线路建设改造等提供必要的辅助支撑；所述定量分析根据关联规则算法计算配电网开放容量、电压质量、保护灵敏度、供电可靠性各子项与联络有效性之间关联的强弱关系，构建评估体系，为配电线路的联络有效性计算分值。
所述数据可视化展示主要包括以下三方面内容：
A1：确定配电网联络有效性评估范围；根据规划和运行管理工作的实际需求，确定配电网联络有效性评估范围；
A2：提出各项配电网联络有效性评估指标；以《配电网运行规程》和《农村电力网规划设计导则》为基础，对规程的各类规定进行梳理、量化，并结合配电网管理需求，提出各项配电网联络有效性评估指标；
A3：制定评估对象问题等级的划分原则；根据各项评估指标的定义和作用，将评估指标分为关键性指标和非关键性指标两类，合理确定各项配电网评估指标的权重。
通过对开放容量、电压质量、保护灵敏度、供电可靠性四个视角的分析，构建10(20)kV配电网联络有效性评估体系，梳理影响联络有效性的各指标，一种配电网联络有效性评估方法的一个具体实施例如下：
为了方便计算对具体的指标进行字母替换，如表2所示。
表2.指标与字母对应表
字母 指标 字母 指标 字母 指标
a 线路负荷 e 线路电流 i 联络有效性
b 线路长度 f 主变负载 j 计划停电信息
c 公变电压 g 主变N-1 m 公变停电信息
d 专变电压 k 线路阻抗 p 专变停电信息
n 整定原则 o 断开点信息 s 光伏负荷信息
构建联络有效性指标事务库，如表3示。
表3.配网联络有效性指标事务库
根据最小支持度的取值，对目标事务库中的全部事务进行遍历，可以找出所有的1阶选项集L1＝{a:2,i:4,b:3,e:1,f:1，g:1，c:1，d:1，n:1，k:1，j:1，m:1，p:1，o:1}；剪枝后，将L1进行自身连接，生成所有的2阶选项集C2＝{ai:2，ab:1，ib:3}。对生成的2阶选项集进行连接得出3阶频繁项集为{aib:1}，挖掘结束。每一阶数据形成的同时都会产生各指标之间的支持度和置信度。该实施例中，每个指标对i(联络有效性)的支持度被认为是该指标对联络有效性的一个影响因子。
计算得到结果如表4所示。
表4.计算结果
通过线性叠加得到各个指标的影响系数如表5所示。
表5.各指标影响系数表
针对每条联络线路，逐个指标进行分析、评估，得出单项指标的评估分值，构建配电网联络有效性预测模型；在针对具体评估对象评估结论基础上，汇总分析，找出每类评估对象存在的主要问题，得出每类评估对象的评估结论如表6。
表6评估指标权重表
该实施例通过对沈荡变新投运，对其中的3对线路进行详细分析，三条线路参数如表7所示；
表7.三条线路参数表
对沈荡变新投运线路进行预处理，并将数据放到配电网联络有效性评估模型中计算，得出联络有效性评估值，以上三对联络线路有效性评估分值如表8所示；
表8.线路有效性评估分值表
配电网联络有效性的评估结果分为3类：强、较强和一般3级，得分90及以上的评估结果为强；得分70～90的评估结果为较强；得分70以下的评估结果为一般。
根据配电网数据的评估分析，本地区配电网联络线路存在如下主要问题：
1、负荷热点地区容载比偏低，供电能力不足。本地区10(20)kV变电站主变容载比为2.75，总体较为合理，但由于区域经济发展不平衡，负荷热点地区集中在工厂密集的几个城镇区域，这些城镇的10(20)kV变电站主变重载比例较大，供电能力不足；
2、10kV线路负载率不均衡。在存在部分重载线路的同时仍存在相当大比例的轻载线路，轻载线路主要存在于离城镇较远区域地区；
3、部分10kV配电线路偏长，当线路全转供时供电半径偏长，导致联络线路末端电压偏低，电压质量降低；
4、若过流Ⅲ段电流定值整定时能够按照CT一次侧电流值整定，则保护灵敏度一般较大，能满足负荷转供要求，若按照线路允许负荷电流整定，则保护灵敏度一般较小；
5、联络两条线路干线长度之和超过10kM时，保护灵敏度一般较低，应列为重点监测对象，电网改造时需核算保护灵敏度；
6、负荷转移能力不足；对已建线路进行断开点数量及位置进行计算，有小部分公用线路为放射型接线模式，不具备负荷转移的条件；有一部分公用线路有联络但由于联络位置设置不合理或重载线路与重载线路联络导致仍不满足“N－1”校验。
以上所述之具体实施方式为本发明一种配电网联络有效性评估方法的较佳实施方式，并非以此限定本发明的具体实施范围，本发明的范围包括并不限于本具体实施方式，凡依照本发明之形状、结构所作的等效变化均在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种配电网联络有效性评估方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：数据获取；
步骤2：数据预处理；
步骤3：构建关联模型；
步骤4：价值分析；
步骤5：数据可视化展示。
2.根据权利要求1所述的一种配电网联络有效性评估方法，其特征在于：所述的数据获取包括从电力SCADA***获取的线路负荷数据、从配网相关信息***中获取配电变压器每日谷电压数据、访问PMS***和GIS***数据库获取电网配网线路部分台账信息数据、从配网用电信息采集***中获取每月公、配变停电明细信息数据。
3.根据权利要求2所述的一种配电网联络有效性评估方法，其特征在于：所述的线路负荷数据包括的字段信息有：供电单位、电压等级、线路名称、负荷数据以及日期；所述的每日谷电压数据包括的字段信息有：配电公变和专变用户电压数据；所述台账信息数据包括的字段信息有：线路名称、变电所名称、导线型号、线路CT变比、线路干线长度、对侧联络线路名称以及对侧联络线路干线长度；所述停电明细信息数据包括的字段信息有：线路的公、专变总数及相关可断开点数量。
4.根据权利要求1所述的一种配电网联络有效性评估方法，其特征在于：所述的数据预处理包括对或督导的数据进行清洗，所述的数据清洗遵循以下规则：
规则一：各字段任一数据缺失即定义为数据缺失；
规则二：明细条目重复出现即定义为数据冗余；
规则三：业务数据出现明显的常识性错误即定义为数据不准确；
规则四：各字段任一数据格式不规范即定义为不规范；
规则五：配网用电信息采集***显示无效或者空白的为可清洗数据；
规则六：配网用电信息采集***中显示停、送电信息为停电线路分析补全或者空白的为可清洗数据；
规则七：线路计划停电数小于标准停电次数80％的数据为可清洗数据。
5.根据权利要求1所述的一种配电网联络有效性评估方法，其特征在于：所述关联模型是基于Apriori算法的评估指标计算模型，所述Apriori算法有如下定义：
定义1：如果目标事务库中有的事务同时包含项目集A和B，我们称s％为的支持度，公式如下所示：
定义2：我们称c％为的置信度，如果在目标事务库中包含项目集A的事务中有的事务同时也包含B，公式如下所示：
定义3：假设D为目标事务库，X、Y为项集，若存在的支持度s和置信度c分别不小于预先设定的最小支持度min_s和最小置信度min_c，则称为强关联规则。
6.根据权利要求5所述的一种配电网联络有效性评估方法，其特征在于：所述目标事务库中所有的强关联规则的挖掘分为两个步骤：
S1：找出频繁项集：在目标事务库中，计算项目集出现次数和支持度，若该项目集的支持度不小于最小支持度，则该项目集即为频繁项目集；
S2：计算强关联规则：通过第一步中获得的频繁项目集，可以利用公式计算出所有的强关联规则。
7.根据权利要求1所述的一种配电网联络有效性评估方法，其特征在于：所述的价值分析包括有定性分析和定量分析两种，所述定性分析通过对历史数据的分析挖掘，构建基于开放容量、电压质量、保护灵敏度、供电可靠性指标的评估模型以及通过挖掘各指标属性与配电线路联络有效性之间的关联关系，构建基于支持度、置信度、提升度、确信度影响因子的配电网联络有效性评估模型；所述定量分析根据关联规则算法计算配电网开放容量、电压质量、保护灵敏度、供电可靠性各子项与联络有效性之间关联的强弱关系，构建评估体系，为配电线路的联络有效性计算分值。
8.根据权利要求1所述的一种配电网联络有效性评估方法，其特征在于：所述数据可视化展示主要包括以下三方面内容：
A1：确定配电网联络有效性评估范围；
A2：提出各项配电网联络有效性评估指标；
A3：制定评估对象问题等级的划分原则。
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