数字化输配电网络信息时效性判定技术分析

张博然

摘要：输配电网络的数字化转型是基于大数据、物联网等先进技术，融合智能制造与高端设备提升输配电网络整体运行效能及发电、并网效率的重要战略部署，信息传输时效性成为判定输配电网络数字化水平的关键指标。本文基于分布式网络架构在输配电网络环境中完成三级数字化应用电阻与信息调节器的部署，通过建构传输电子量、时效配电位置以及时效性判定系数等描述性指标，实现对电网信息传输性能的综合评价。实验结果表明，应用该判定技术可使电量信息存储极限较常规系统提高4.721015T，传输敏感系数同比提升75.9%，符合预期设计目标。

关键词：输配电网络;分布式架构;数字化;电子节点;时效性

引言：据Wind数据库统计，2020年我国全社会用电量共计7.23万亿kW·h，同比上年增长4.5%，标志着电源、电网步入协调发展阶段。在强基建引领电力行业先行的背景下，待传输电子参量规模持续扩大，然而现有输配电系统对于信息的传输及应用时效性仍保持较低水平，对于电量信息时效性判定与配电网传输体系的数字化设计提出现实要求。

1输配电网络数字化体系结构

1.1主体架构

在整体网络环境建构上，引入分布式架构进行配电网数据传输体系的设计，将主体架构划分为以下五个部分：（1）输配电网络主体部分，由电源、电力网络、电力负荷中心等主体设备组成，通过交流线将电子参量集合成束后向其他层级电力设备输出;（2）电量数据采集模块，内置数量不等的采集板，将从电网主体处接收到的束状电子参量拆分成零散分布的电力分子，根据各级电力设备的电能消耗需求进行电子信息的逐级分配;（3）分布式储能装置（DES）部分，利用分布式结构布设的蓄电池获取电子参量信息，基于一、二、三级负荷供电需求将电子参量分配至具体应用设备;（4）数字电网模块，利用数字化网络结构在电能消耗设备与配电传输线缆之间建立连接，辅助完成电子参量的传输过程;（5）应用电机部分，通过配电传输线缆或直流线连接负载应用单元，在接收电子参量的同时将分散信息集合成束[1]。

1.2附属结构

为实现数字化电网的传输性能，依据以下三个层级进行应用电阻的数字化设计：（1）上层电阻，利用高阻值电阻调节设备调用末端束状电子参量，经由电子疏导接口将未消耗电量参数向下一级传递;（2）中层电阻，通常电阻阻值控制在100kΩ以上、不超过500kΩ，将从上一级处接收到的电量参数与现有网络环境中零散分布的点电荷重新整合成束状信息，发挥电子疏导作用;（3）下层电阻，利用低阻值电阻调节设备进行电流参量的重新分配，并传递至具体应用设备端，控制电网数据的传输网络节点，完成电网中电子参量传输时效性的判定[2]。

1.3关键设备

以输配电网络模板为基准，该模板由上、下两级轨道支路与中间结构体组成，将信号调节器首末两端分别搭载在两级轨道上，利用信号调节螺丝将其与模板连接固定，并通过结构体上分布的孔隙实现与电阻调节设备的连接，用于获取执行电量数据。信号调节器外部设有输配电箱体，信号显示灯在箱体表面呈点状均匀分布，当显示灯提示为绿灯时，说明已成功将信号调节器接入网络结构中;当显示灯为红灯时，提示接入失败。

2时效性判定技术及其应用实例分析

2.1信息时效判定方法

时效性是评价数据质量的指标之一，现有时效性评价方法多以判定值、召回率、准确率作为评价标准，但受制于数据类型的差异，仍需结合具体数据分類进行时效性评价标准的针对性设计，减小评价结果的相对误差，为判定结果的真实性及精度提供保障[3]。数字化输配电网络传输电子参量的效率是时效性判定的重要依据，在排除其他干扰因素的前提下，选取传输电子量W作为计量参数，该参数与输配电网络传输电流参量、电阻组织等系数具有密切关联性。设输配电网络的额定传输时间为t、平均电阻参数为r’、平均负载条件为u，电流参量为恒定值q，在信号调节器作用下某电量体的阻值为R（0<R<1），取电量传输系数的最小值、最大值分别设为emin和emax，电子传输向量为σ、τ，则传输电子量的计算公式为：

数字化输配电网络作为海量输电信号传输模式下满足电网传输需求、提高信号传输效率的新型结构体系，既要为三级应用电阻提供可靠执行条件，同时也应及时处理输电信号，避免在信号调节器处出现拥堵问题。在执行时效配电行为的过程中，通常遵循输配电网络原有线路进行电子参量的传输，因此涉及到物理节点偏移问题，还需重新定位二次化节点所处位置，确保结合传输需求进行不同位置二次数字化节点的整合与定向传输，提高整体电子参量信息的传输效率。设二次输电节点所处初始位置、目标位置分别为p和p’，将节点偏移向量表示为μ，电量传输系数的最小值、最大值分别为dmin和dmax，信号调节器线路堵塞均值为，则时效配电位置的计算公式为：

为衡量数字化输配电网络的平均承载性能，参考网络信道宽度f、输出电子参量的平均密度ρ等参数，其中输出电子参量密度仅受输出时长限制，上述物理参数均具备较好稳定性。设在单位时间α内输配电系数的平均变化量为Δg，网络信道的承载性能为b’，在输配电网络中随机分布某一电子参量r，则时效性判定系数i的计算公式为：

2.2实验样本采集

参考上述变量描述标准，在某一电力传输网络环境中利用无人机搭载电网信息采集器，将收发端实体记录装置采集到的电子信息经由搭载上述判定方法的计算机系统进行数据筛选与分配，完成实验组、对照组样本的设计，并将样本数据分别输入对应计算机系统中，在单位时间内观察两组数据的实际变化趋势，并生成统计分析结果。在计算机系统中，利用电量信息存储极值作为衡量整体网络系统中信息传递时效性的指标，选取电网信息传输敏感系数作为衡量网络环境中电子节点分布特征的指标，收集汇总实验组、对照组数据进行比较分析。

2.3实验结果分析

通过观察电量信息存储极值的变化规律可知，在不考虑外部干扰因素的前提下，伴随该极值的逐渐增大，时效性指标也呈持续提高取值，二者成正比。在50min检测时长范围内，两组极值均呈现出持续波动状态，其中实验组、对照组的极大值分别为8.81×1015T和4.09×1015T，两组数据差值约为4.721015T，由此说明将上述时效性判定方法应用于输配电网络实际传输性能评价中，能够有效其提高电量信息存储能力。

通过观察电网信息传输敏感系数的变化规律可知，伴随该系数数值的增大，整体电网环境中电子节点分布更加均匀，二者同样成正比。在相同检测时长下，实验组的传输系数在第5min时保持在64.3，待检测至第35min后达到最大值75.9，并且此后始终保持不变，整体检测过程中的平均值为72.3;而对照组在第5～15min范围内的传输敏感系数始终保持在44.4，此后传输敏感系数呈现出逐渐下降趋势，平均值为41.1，全局数值均低于实验组。由此可以判断，通过将本文设计的时效性判定方法应用于输配电网络检测中，能够有效保证在整体网络环境中电子节点实现均匀分布。

结论：通过基于数字化技术推动原有输配电网络结构升级，引入三级应用电阻增强对传输电子参量的存储能力，当传输电子参量在信道上持续接近时效配电点位时，能够最大限度提高元件存储电量信息的能力，并且实现对电子节点的均匀分配、强化约束能力。总体来看，上述判定方法的建构流程更加精简化，便于直观分析、判定网络环境中的信息传输时效，在输配电网络性能评价中具有良好应用价值。

参考文献：

[1]王静，张改华，贺亚军.电力系统中输配电线路的节能降耗技术研究[J].2021，（04）：159.

[2]靳涛，何泽伟.简析输配电线路带电作业技术的研究与发展[J].百科论坛电子杂志，2019，（11）：769.

[3]荣高升，妙旭娟，韩晓宇，等.英国输配电激励规制的经验及其启示--兼论激励性规制理论基础[J].2021，（08）：67-70.