一种电力配电网线变关系自动化核验方法的设计

王建宾 谢安兵 徐 玲

（国网安徽省电力有限公司铜陵供电公司，安徽 铜陵244000）

目前国网公司已开展企业级数据治理工作，但数据治理主要对主数据、异常值从混乱状态到规范的一个过程，没有解决如何打通线上线下数据一致性、真实性问题，配电网线变关系的线上线下真实性问题仍缺乏实质性技术突破，利用的层次也较低。配电网线变关系拓扑结构识别作为电力物联网“电网一张图”重要内容，国网铜陵供电公司从实际业务出发，结合电气、电压源波形等理论特征，发现电压因负载的变动而发生波动，每条线路的负载不同以及在线负荷的不确定性，形成了每条线路独有的电压曲线，其曲线波形特征与同指纹一样各不相同；同时电气距离相近的负荷，其电压波动曲线比较接近（相关度高）；而电气距离较远的负荷，其电压波动曲线相似度则较低（相关度低）。铜陵公司以此开展以电网海量的电力运行数据的配电网线变关系精准识别与自动化核验的应用，打通线上数据与线下数据的一致、静态数据与动态数据的联动、数据治理与业务管理的衔接、数据挖掘与作用发挥的匹配，全面提升配电网拓扑结构真实性。

1 配电网线变关系自动化核验方法设计

本工具利用数据挖掘技术，结合铜陵公司业务实际，以铜陵用电客户海量用电数据为基础，挖掘潜在的数据价值和分析点辅助公司日常工作。通过建立数据、业务和技术相结合的多维模型算法及应用，最终提升公司业务数据管理水平。具体业务模型如图1。

1.1 数据来源

本模型以铜陵公司公用变压器的线路为对象，配电网拓扑结构校验基础信息来自于SG186 营销系统的配电网拓扑结构台账数据和用电信息采集系统的日测量点电压数据，具体数据源流转示意图如下：

1.2 数据清洗

本方法结合日测量点电压情况进行提取，发现电压数据存在噪声数据现象，无法通过异常噪声数据感知当前配电网拓扑结构运行状态，噪声数据可能是未采集的、采集异常的、用电负荷造成的，本方法对噪声数据采用异常值检测的方法进行清洗，对电压进行偏差分析不遵守标准电压分布和回归方程的值，使用业务异常电压规则库检查数据值，使用不同属性间的约束来检测和清理数据，图2 展示数据噪声处理前后的电压波形对比。

1.3 自动化检验方法

1.3.1 分析同一条10kV配电网线路下的异常台区

图1 数据流转示意图

图2 数据噪声处理前后的电压波形对比

本方法对铜陵公司经过清洗后的153 条10kV 配电网线路共4580 个台区按供电单位和线路进行划分，基于按供电单位和线路划分的台账数据，按线路对该线路下所属台区的电压进行三相归一的计算。所谓“三相归一”是指将该台区下的三相电压数据利用等边三角形原理，计算平衡后的中性点。本方法按照以上“三相归一”方法对清洗后的153 条10kV 配电网线路共4580 个台区的6581689 条电压数据进行“归一”计算后最终得到2193890 条“归一”后的电压数据。

基于“归一”后的电压数据，本方法按供电单位和10kV配电网线路对该线路下的所有台区进行高数排列计算皮尔逊相关系系数，最终得到4354463465 条皮尔逊矩阵系数，再次对皮尔逊矩阵系数值使用系统聚类方法将其划分为N类，所谓系统聚类就是在聚类初始化的时候为每一个元素单独作为一类，计算任意两类之间的距离，距离最短的两类合并成一类，并计算新类与其他类之间的距离，重复合并直至所有类之间的距离大于某个阈值或者剩余的类数量小于某个数值。默认聚类中小于等于0.2 系数的那一类为异常台区类，本分析报告基于189 条10kV配电网线路共4960 个台区共发现异常台区4 个。

1.3.2 分析异常台区是否属于三相不平衡装置

本方法基于同一条10kV 配电网线路下的异常台区的结果对4 个异常台区的三相电压数据和“归一”后的电压数据波形再次分别进行皮尔逊系数计算。根据三相不平衡的原理和本分析报告对异常台区的电压源数据分析可知如果安装了三相不平衡装置的台区其三相电压是恒久稳定波动较小的，基本三相电压都处于218v至228v之间。

本方法再次使用系统聚类方法对所有4 个异常台区进行聚类分析，分析发现3 个异动台区聚成了一类，另外1 个台区聚成了一类，并且4 个异动台区的电压恒稳定，“归一”后的电压也相对稳定，经过现场抽查2 个台区发现，此类台区都安装了三相不平衡装置。

1.3.3 分析非三相不平衡装置的异常台区所属正确线路

本方法主要是基于已排除4 个三相不平衡装置的台区后的剩下1 个异常台区所属正确线路。寻找异常台区所属正确线路的原理同样是基于同一线路下的电压波形具有高度相似的电器原理特征。

本方法将剩下的1 个异常台区井湖房地产开发公司按供电单位作为最小标准范围，将这个异常台区与其供电单位下的其他线路的台区进行皮尔逊系数计算，得到379 条皮尔逊系数，然后使用系统聚类分析法对这个台区与其供电单位下的除本线路外的其他线路下的台区计算的皮尔逊相关系系数进行聚类，最终得到相关系数达到0.8 以上的线路为所属正确线路，否则认为暂无找到所属正确线路，由人工现场核查，本分析报告的1 个异常台区最终找到所属的正确线路为中市2E5 线。

图3 异常台区寻找所属正确线路的流程

2 结论

通过一种电力配电网线变关系自校验方法的设计，实现了对配电网线变关系拓扑结构识别自校验目标的转变，从“线上”到“线下”的融合，从单一数据治理到与业务管理的深度衔接，从静态匹配到动态识别的技术蜕变，为配电网线变关系拓扑深层次识别与应用、三相不平衡与电压异常定位及线损管理业务指标提升的开展提供有力辅助支撑。也解决了PMS、SG186 营销系统中拓扑结构不一致、错误调整的问题，提升配电网线变关系拓扑结构识别的准确率，为公司配电网线变拓扑结构建立一套完整的对应标准。