基于大數(shù)據(jù)的配網(wǎng)設(shè)備健康度分析

陳 童，陳國宇，楊 永

(廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司茂名供電局，廣東 茂名 525100)

目前來看配網(wǎng)設(shè)備覆蓋的比較廣泛，配網(wǎng)的結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，運行方式會出現(xiàn)各類變化，為準(zhǔn)確計算配網(wǎng)健康度制造了很多的麻煩，對此需要利用大數(shù)據(jù)系統(tǒng)對新的數(shù)據(jù)進行挖掘，而很多人喜歡采用傳統(tǒng)的技術(shù)進行處理，速度較慢，周期較長。日益增長的分布式電源接入電網(wǎng)，一些用戶既是電能的購買者，又是電能的供應(yīng)者，這使得計算健康度變得更加困難。

伴隨我國目前企業(yè)信息化建設(shè)的不斷完善，很多行業(yè)都采用了業(yè)務(wù)系統(tǒng)，例如：電網(wǎng)地理信息系統(tǒng)(Geographic Information System，GIS)、電能量采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)(Supervisory Control And Data Acquisition，SCADA)、生產(chǎn)管理系統(tǒng)、用電信息采集系統(tǒng)、營銷管理系統(tǒng)等。通過這些系統(tǒng)，產(chǎn)生了海量的電網(wǎng)運行數(shù)據(jù)。例如國網(wǎng)安徽省在短短兩年的時間內(nèi)就累積了約300多億條電網(wǎng)運行數(shù)據(jù)，同時還以每小時175萬多條的速度在增加，這些數(shù)據(jù)具有以下的特性：高價值性、多樣性、大數(shù)據(jù)量、速度性。這是當(dāng)前大數(shù)據(jù)的特征。而云計算在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的帶動下發(fā)展迅速，海量的大數(shù)據(jù)內(nèi)容得到了空前的挖掘，并最終實現(xiàn)了以大數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)，以配網(wǎng)設(shè)備作為計算內(nèi)容的一種技術(shù)手段，關(guān)于配網(wǎng)設(shè)備健康度的情況，一直深受人們的重視，筆者對此進行研究。

1 設(shè)計原理

在研究配網(wǎng)設(shè)備健康度中，可利用數(shù)據(jù)抽取技術(shù)，從電能量采集、用電信息采集、PMS國網(wǎng)GIS、營銷管理和SCADA等電網(wǎng)運行管理系統(tǒng)中，快速獲取配網(wǎng)設(shè)備中相關(guān)故障問題，比如線損的問題居多，為故障問題計算做好詳細的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備，構(gòu)建出電網(wǎng)能量節(jié)點基礎(chǔ)數(shù)據(jù)模型，實現(xiàn)最終的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理的概念，即在各種各樣的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理中，實現(xiàn)關(guān)聯(lián)和控制，檢查異常診斷，提高基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的質(zhì)量，達到最后的計算分析內(nèi)容，可采用先進的計算技術(shù)，保障電量能夠同時進行，了解動態(tài)配網(wǎng)設(shè)備線損情況，分析配電網(wǎng)線損的構(gòu)成及原因，提出降損措施的建議，滿足目前線損管理的日常需求，保證配網(wǎng)設(shè)備能夠正常運行，提高配網(wǎng)設(shè)備的健康度。

2 技術(shù)框架

2.1.數(shù)據(jù)源

配網(wǎng)設(shè)備的健康情況可通過對設(shè)備的線損了解進行綜合分析，線損程度高則說明健康程度比較低，線損程度低則說明健康程度比較高。線損健康度計算需要具體的數(shù)據(jù)，即數(shù)據(jù)源，這是在大數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的一種數(shù)據(jù)，主要來源于用電信息采集、國家電網(wǎng)(State Grid186，SG186)營銷、PMS、電網(wǎng)GIS、電能量采集以及SCADA系統(tǒng)。

2.2 數(shù)據(jù)采樣層

通過熟悉Sqoop組件，一個用來將海杜普(Hadoop)和關(guān)系型數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)相互轉(zhuǎn)移的工具，最終實現(xiàn)配電網(wǎng)各類基礎(chǔ)臺賬數(shù)據(jù)、電網(wǎng)拓撲和自動采集數(shù)據(jù)的抽取，把所抽取的內(nèi)容進行清洗和轉(zhuǎn)換，最后得到了Hadoop的相關(guān)組件。

2.3 數(shù)據(jù)存儲層

電網(wǎng)設(shè)備臺賬等結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)需要在Hadoop數(shù)據(jù)庫(Hadoop BASE，HBASE)中進行簡單的優(yōu)化，電網(wǎng)運行數(shù)據(jù)存放在Hadoop分布式文件系統(tǒng)(Hadoop Distributed File System，HDFS)中進行分布式存儲，供數(shù)據(jù)處理程序進行分布式離線計算調(diào)用。

2.4 數(shù)據(jù)處理層

數(shù)據(jù)處理層是用來評價健康度最好的數(shù)據(jù)分析層次，需要提供大量的計算數(shù)據(jù)，內(nèi)存計算分布框架，還需要對數(shù)據(jù)進行挖掘，進行多維度的分析，實現(xiàn)最終構(gòu)建數(shù)據(jù)應(yīng)用的一種算法。

2.5 業(yè)務(wù)模型層基于數(shù)據(jù)處理層

為了更快搭建配網(wǎng)設(shè)備健康體系，需要提供業(yè)務(wù)模型。按照配網(wǎng)設(shè)備線損的管理情況，采用關(guān)聯(lián)分析、同歸、聚類和分類等數(shù)據(jù)挖掘算法開展線損計算與損耗成因分析。

2.6 應(yīng)用展示層

該層次是配網(wǎng)設(shè)備的次要層次，采用B/S結(jié)構(gòu)為用戶提供方便便捷的操作界面，能夠從多個角度來展現(xiàn)出配網(wǎng)設(shè)備的計算流程和結(jié)果，展現(xiàn)出配網(wǎng)設(shè)備在大數(shù)據(jù)發(fā)展下的健康情況。

3 配網(wǎng)分線線損計算模型

配網(wǎng)分線圖如圖1所示。

圖1 配網(wǎng)分線圖

經(jīng)過圖1的分析，在設(shè)計的過程中會出現(xiàn)配網(wǎng)設(shè)備線損的計算模型圖。對于配網(wǎng)設(shè)備的健康度的計算，需要對聯(lián)絡(luò)開關(guān)D斷開時，關(guān)聯(lián)線路1的損耗電量=A1電量一(B1電量十C1電量)進行計算。當(dāng)聯(lián)絡(luò)開關(guān)D合上，造成運行方式發(fā)生變化時，關(guān)聯(lián)線路1的配網(wǎng)分線損耗模型需要立即改變，這對設(shè)備健康度計算的精準(zhǔn)度有著一定的影響。

4 系統(tǒng)主要功能

在大數(shù)據(jù)的配網(wǎng)設(shè)備管理中，線損已經(jīng)成為了配網(wǎng)設(shè)備健康情況的主要了解點，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)包括臺賬對照、基礎(chǔ)臺賬管理、采集率分析、采集數(shù)據(jù)管理、采集異常分析與處理等；線損管理同樣需要配網(wǎng)設(shè)備線損計算的配合，具體系統(tǒng)功能的處理如下所示：

(1)基礎(chǔ)臺賬管理：實現(xiàn)出線開關(guān)、公變、用戶以及相關(guān)的拓撲和計量點臺賬管理。

(2)采集數(shù)據(jù)管理：實現(xiàn)各類配電網(wǎng)設(shè)備采集電量指數(shù)和負荷數(shù)據(jù)的管理。

(3)采集率分析：應(yīng)該根據(jù)設(shè)備、周期的不同采取數(shù)據(jù)分析。

(4)采集數(shù)據(jù)異常分析與處理：實現(xiàn)各類采集數(shù)據(jù)的異常分析，并根據(jù)采集數(shù)據(jù)的特性開展異常數(shù)據(jù)修正，完善采集數(shù)據(jù)質(zhì)量。

(5)臺賬對照：建立設(shè)備唯一試圖，實現(xiàn)系統(tǒng)間相同設(shè)備的一一對應(yīng)，保障電網(wǎng)基礎(chǔ)信息的唯一性

(6)配網(wǎng)線損計算與分析：利用電網(wǎng)設(shè)備臺賬、拓撲和采集數(shù)據(jù)，保障供傳電量時間同步，開展配網(wǎng)分線線損計算與損耗成因分析，并按部門、班組實現(xiàn)線損指標(biāo)的分解與考核。

5 實驗與結(jié)論

本文在整體研究過程中更注意的是大數(shù)據(jù)的分析，同時結(jié)合了配電網(wǎng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的管理內(nèi)容，對配網(wǎng)設(shè)備的損失進行了全面計算，本文研究過程的重點是利用大數(shù)據(jù)相關(guān)技術(shù)開展配電網(wǎng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理，支撐配網(wǎng)線損計算與分析。其中基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理實現(xiàn)了配電網(wǎng)各類基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的抽取、存儲與統(tǒng)一管理，能夠快速解決系統(tǒng)間數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性問題，為配網(wǎng)設(shè)備線損計算提供了透明共享和準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)環(huán)境，快速推動設(shè)備健康度的發(fā)展，恢復(fù)設(shè)備在使用過程中的最好狀態(tài)，準(zhǔn)確地掌握了企業(yè)供電能力，對目前線損的管理進行簡單的精益求精，提高配網(wǎng)設(shè)備的健康度，很大程度上提高了線損管理工作的協(xié)同性，同時大幅度降低線損工作相關(guān)人員在線損計算統(tǒng)計中的時間和精力開銷，從而實現(xiàn)把更多的人力精力集中到線損問題分析和降損措施的研究上。通過線損精細化管理保障了電網(wǎng)經(jīng)濟運行，提高了企業(yè)經(jīng)營效益，同時在大數(shù)據(jù)發(fā)展情況下提高了配網(wǎng)設(shè)備的健康度。