基于智能用电大数据分析的台区线损管理研究

2021-02-25刘毅

通信电源技术 2021年17期

刘毅

（国网陕西省电力公司汉中供电公司，陕西汉中 723000）

1 台区线损管理概述

1.1 台区线损管理

电力系统中一个台区是指一台变压器覆盖的供电区域，台区线损管理工作开展也主要针对该区域执行。我国电网在进行电网管理的过程中，主要实行分台区管理制度，同样在线损管理中也提出了四分管理制度，即分压、分区、分线以及分台。其中，分台区管理是线损管理的重要内容，主要针对公用配变供电范围内的线损进行管理，包括统计、分析、控制等管理内容。

1.2 台区线损分类

基于管理层面的标准对台区线损进行分类，能够分为理论线损、定额线损、统计线损、经济线损以及理论线损5类。

统计线损的计算是基于电能表统计的供售电量执行的，一般公式为：

式中，ΔA%为线损率，AG为供电量，AS为售电量。

典型台区法一般应用于台区理论线损计算，主要是因为台区电路网络往往比较复杂，复杂性和多样性影响了负荷分布，呈现出负荷分布不均的情况，导致相关运行参数统计差异、不统一，影响理论线损结果，出现误差。管理线损主要是由于计量设备误差和工作管理不当引起的，实际是统计线损（实际线损）和理论线损之间的差值。台区线损管理多年经验的基础上对运行数据进行分析总结，最终得到定额线损，并将其作为线损指标。通常还将定额线损作为线损考核依据，用于评价台区线损管理效果。台区中即使线路和用电设备不变，理论线损损耗也不是一成不变的，而会因用电负荷或供电负荷的差异出现变化或波动。在该波动范围内，经济线损即线损率的最低值[1]。

1.3 台区线损异常原因

配电线路中往往涉及到以无功补偿设备、用户计量设备、变压器设备以及考核计量设备为代表的众多用电设备，这些设备在运行过程中会消耗电能并产生损耗。网络结构和配电技术也会引起能量损耗。因供电半径不同、供电方式差异，会直接影响损耗。一般用户配电线路越长、供电半径即范围越大，其可能造成的线损会越高。如果供配电电网结构存在问题，其也会造成一定线损。变压器配备方式同样是线损的重要影响因素。此外，电力营销方式不合理，管理不足也会影响线损。在低电压等级电网中，台区线损往往直接通过售电量和供电量进行差值计算，但抄表时间不同、计量仪器误差等因素均会引发电量统计误差，影响线损计算精确度。

2 智能用电大数据在台区线损管理中应用的重要意义

2.1 管理内容的全面性

“线损四分”方法在线损管理中应用的最主要目的是，希望通过四分法对台区线损因素进行划分和归类，得到具体影响因素和相关因素，并基于此提出针对性管理机制，实现线损全面、精确管理。人工智能技术、大数据技术以及云计算技术为进一步优化“线损四分”法，提升线损管理水平提供了可能。在台区线损管理中引入智能用电大数据能够有效规避管理漏洞问题，将智能用电大数据应用到“线损四分”中时，需要结合四分管理的具体内容、具体方向进行数据采集、分析等工作。引入智能用电大数据之后能够实现用电信息实时、精确、全面自动获取，和四分管理相结合，为工作人员工作的更好开展提供了技术支持[2]。

2.2 管理方法的高效性

管理工作应该未雨绸缪，而不是出现问题再去弥补，对于线损问题同样如此，要做好线损管理必须做好线损预测和线损防止等工作。引入新的方法和技术对供电线路进行前期处理，有效预防线损问题。四分法在线损管理中应用的重要特点是高效性和科学性，而面对日益增加且日益复杂的用电信息和数据，线损管理工作难度越来越大。将智能用电大数据应用其中，充分发挥其计算优势和分析优势来增加信息采集、分析速度，以此保障线损数据分析及时性。

2.3 管理制度的科学性

“线损四分”法在线损管理中的应用涉及到范围和内容较多，为保证四分法在线损管理中的全面应用，需要建立科学、健全的监督管理制度为其实施落实保驾护航。在设定的规章制度中明确管理工作的具体方向、具体内容以及涉及到的范围，以智能用电大数据为例，可以在规章制度中明确数据分析的具体流程，数据采集的时间、范围、采集指标等具体信息，一直到分析模型的选用、结果的分析等环节均需要进行界定。同时，为保障管理制度的有效落实，还应该培养工作人员的意识与态度，重视智能用电大数据技术，最大限度规避人为因素对台区线损管理的影响。

3 基于智能用电大数据分析的台区线损管理系统构建

本文采用SpringBoot架构执行台区线损管控系统的开发工作，操作平台基于Windows系统，后端变成借助Java+Node.js实现，并能够应用于业务编辑处理。将台区线损管控系统所需要的数据存储在本地数据库和数据库中，台区静态结构数据可以存储到本地MySQL数据库，台区动态运行数据可以存储到数据中台，另外台区运行数据的索引借助HttpAPI协议实现。基于智能用电大数据分析的台区线损管理系统架构如图1所示，在某电力公司的云平台上部署后台，响应式布局框架应用于前端架构设计，另外为方便工作人员运维使用还搭建了可视化展示画面[3]。

如图1所示，基于智能用电大数据分析的台区线损管理系统包含前端展示模块、后台业务处理模块、数据库模块以及索引模块。

图1 基于智能用电大数据分析的台区线损管理系统

4 基于智能用电大数据分析的台区线损管理系统应用及功能实现

4.1 实现台区结构数据构建

在本文中对表达模型进行了优化创新，采用多分支树型逻辑进行优化，并且能够实现台区CAD图向台区拓扑结构表的迅速转换。在台区结构数据采集和分析中需要遵循线路逐级构建的原则，按照既定的步骤进行数据表格的精确、快速生成，一般包括台区维护、线路维护、接线维护、导线维护、台区结构构建、表箱T接用户关联以及各省第三方电子地图导入7个步骤。本文提出的模型为填补行业空白，还在其中引入了分布式电源，极大提升了数据的细粒度和数据分析精度。借助大数据技术、互联网技术以及智能技术对基础数据进行深度挖掘，能够将数据有效利用规避数据浪费，为台区线损分析和管理提供支持[4]。

4.2 实现台区数据精准融合

台区结构数据和运行数据的融合需要系统数据处理模块的支持，借助该技术实现对PMS系统、营销系统以及采集系统中数据的高效整合。通过传感器、自动化技术能得到台区普通用户日冻结电量，24 h正反向有功、无功功率，光伏用户每小时的发电功率等大量数据和信息，利用智能用电大数据技术中的数据挖掘技术对数据进行解读、分析和清洗，通过拟合、归一化后实现台区结构数据和运行数据之间的精准融合，并生成详细完整的台区计算数据。然后将计算数据进行存储，为后期线损工作开展提供数据支撑。在台区数据精准融合中构建了大数据中心，有效实现了信息共享从而规避了信息孤岛现象的出现。同时，在基层供电企业发展，同样需要不断优化发展水平，引入智能辅助决策技术、大数据分析技术等辅助应用开发，充分发挥数据流动价值，为台区线损治理工作保驾护航，台区数据精准融合如图2所示。

图2 台区数据精准融合

4.3 实现台区运行状况动态监测

为方便线损工作人员的管理和运维工作，还需要在台区线损管理工作中引入可视化技术。在对台区中线路进行实时动态监控的基础上，通过可视化技术实现对监视信息的实时显示。在平台的显示界面，将行政区划图、不同区划中的供电所情况、台区情况（个数、分布）、高损台区情况等全面显示在界面中。工作人员能够点击不同台区查看台区内的线损情况和供配电情况等，还可以点击不同的供电所以查询供电所内具体情况、设备运行情况等[5]。

借助可视化的监测平台可以实现对路段、节点中电阻、电流密度、三相不平衡率以及正反电流等运行信息的直观监测。对于正常电流密度、经济电流密度和超过安全电流密度的路段，分别给予绿、黄、红3个等级分级预警，实现卡脖子路段的有效筛选。同时利用该平台能够实现对不同节点三相不平衡率的监控，辅助工作人员实现三相不平衡节点的快速、精确定位，另外借助智能用电大数据技术能够智能生成降损改造方案，实现高线损台区的有效、精益化治理运维工作。