基于大数据背景下的配电网网格化规划

广东电网有限责任公司广州供电局 何 悦

由于配电网具有庞大的数量、占据的面积较广泛、相对应的工程结构十分复杂的特点，长期使配电网的运维存在薄弱的环节。为提高配电网精细化管理的水平，江苏省电力公司正在大力推广“单元制”的规划办法。但在现在的配电系统管理背景下，运行管理技术已不能达到配电网安全稳定运行的要求。迫切需要研究和应用电网运行控制的关键技术。基于单元系统的配电网络，配电网络大数据研究的发展是过渡阶段必须经历的一个阶段，包括建立数据基础、处理数据，挖掘数据和应用数据。

本文将介绍大数据网络及其意义、配电网络大数据的焦点、数据应用的现状等方面，以及如何应用网格法控制配电网大数据，应用配电网数据网格改善运维服务[1]。所以要想确保配电网供电的可靠性，关键就是加强其初步规划。在新的大数据发展背景下，配电网通用规划策略就是网格规划，为城市范围的网络规划和最终项目建设提供了切实的支持。

1 配电网网格化规划

1.1 配电网网格化规划概述

现在国内的中压配电网大部分为电压等级10kV和20kV 的电力网（根据需要可部分扩展到35kV），其中低压配电网的电压等级主要为220V 和380V。配电网由架空线、电缆线和各种电站机房（包括配电室、变电站、边界房、配电箱、预包装变电站、配电变压器）组成。

配电网的基本信息指的是配电网中全部的电气设备的资产分类账信息，包含电压的等级、所有（维修）单位、清单编号、安装信息、交货信息等。配电网的运行数据包括线路和装置的故障信息、外表缺陷、操作环境、测试数据和负载信息，这些数据是通过将技术应用于电路和设备进行物理检查而获得的，其检测报告是日常运维过程中保留的记录，正是这些基本信息和操作配电网数据构成了配电网的大数据。

在配电网所配备的自动化系统中，配电网的状态估计是配电网高级应用功能中基本和重要的功能，它可以基于网络分析为其他高级应用提供实时网络模型。根据配电网存在的特点提出一个关于网格状态估计的概念，网格状态估计是指一次在一个网格中选择一个或多个网格，读取这些网格中的馈线模型，再来执行状态估计，这样每个状态估计选择的馈线数量就可以满足计算速度的要求，因为不同馈线间的交互非常微弱几乎可以忽略不计，这种策略是在网络化规划中是十分可行的。

1.2 网格化的优点

对于不同区域其相应的负荷重要性不同，可看出供电区域A 和B 的配电网的网络状态对时效性和确定性的要求均高于供电区域C 和D，这样可以让供电站优先对重要区域进行状态估计，使网络可以正常使用。优化了区域A 和B 的状态估计，从而避免了为每个状态估计计算整个配电网络模型的过程，从而节省了状态估计和计算的时间，确保关键区域网络状态的实时性能；网络化状态估计可以为调度员提供更多的自由性和选择度，有时调度员想要查看只是某个区域中多条线路的实时状态，因此调度员只需要选择馈线所在的电网，在对配电网实施状态估计即可避免对整个配电网络执行状态估计。

1.3 基本准则

对于配电网的网格规划来说，其在大数据的背景下，因其独特的应用优势，受到了电网公司的关注，但必须遵循某些原则以反映网格本身的价值：首先，根据拟议的扩展区域的电力需求，在电网规划中要考虑的区域必须考虑到实际的电力需求，然后进入下一阶段的建设，以及现有的在中国配电网基础上结合政府部门控制的土地，在规划中还考虑了各个园区供电的性质和可靠性；其次，以实际监测数据为参考，配电网络供电点的位置以及各种计量，操作和维护的实际监控数据，因此在电网企业的生产系统中，可以根据当地经济发展水平，通过合理的计算进行配电网的负荷预测。

再次，要规划的区域被进一步划分并详细划分为多个配电网，电网应当匹配供电的需求，满足其基本要求，通过对数据预测的结果以及电网的现状进行分析，每个机架都能够单独进行电力供应，尽最大努力来缓解供电压力，满足区域电力需求，最大化配电网络的效益和价值；最后，通过有效的网格化规划，实现网格化“点”与“面”的有机结合。在中长期得规划方案中，变电站需要实现网格化的有机结合，选择独立电源插座时应遵循接近原理，通常选择两个或两个以上不同变电站的电源线，最佳方案是在变电站之间形成环网，如果现实状况不允许也必须选择同一变电站的电源线，从而形成一个有机的整体[2]。

1.4 基本方法

数据收集的质量直接关系到数据管理的方法，数据收集只能由现场人员进行查验，当呈现大量数据时，很容易在验证和输入的各个方面出现错误，假设没有完整的控制措施错误是无法避免的，数据的可用性取决于其时效性、确定性和完整性。如何使用数据是面临的问题，传统的配电网数据仅适用于GIS 和其他静态系统中，无法有效地指导管理运行工作，因此配电网数据在设备营销活动或运行维护中的应用值得考虑并进行合理的规划。

1.5 对供电区的规划

在大数据的现状下不仅熟悉了解网格划分的基本原则，在此基础上还能最大程度地确保网格规划的顺利实施。首先，应当根据具体的情况详细划分供电区域，在划分不同配电网的特定控制区域时一般以地级市为最基础的单位，之后以城市的发展水平为基础，按照规定的划分原则对每一个县区的辖区进行划分，通常将街道、开发区以及城镇作为主要的划分依据。对于各个供电地区的等级和现状划分，必须要严格遵守该地区详细的负荷密度及行政管理水平供应区域的详细情况，如果实际分区太大则需分析具体问题，结合当时情况，考虑发展的深度和区域，将街道、村庄和小公园定为最基础单位，进一步将具体供电区域划分为几个供电区域。

2 应用规划

对于配电网络的优化，可借助配电网大数据技术，科学运用网格建模以及数据识别对现有的数据进行合理利用，对配电网的运维方式进行优化，结合数据特点进行电网的运维。同时，网格思想结合八步数据管理方法可有效解决线损问题。城市配电网的大数据至少可以分为资产数据、运维数据、客服与营销数据等三个层次[3]。资产数据是描述资产的工厂价值和网格初始化的三种数据的基础，运营和维护数据基于资产数据来描述资产的生命动态。进行电网运行维护，收集并维护配电网资产数据和运行维护数据，数据管理器通过由分布网络结构构建的分布网络信息系统（DIS）输入分布网络设备的资产数据，为了对操作和数据进行维护，在数据仓库中，系统通过搜索与该设备相关的历史信息，可对其未来的运维提出科学合理的建议，特别的能够由网格或区域的方式，来提出运维相关的策略。

综上，在大数据的背景之下，配电网的网格化规划应强调规划的动态性，明确负荷变化演化过程，努力满足区域配电网规划的要求。通过应用网格化单元制调节运行技术，配电网操作界面更加明确，事故处理更加便捷、快捷，配电网测量数据更加准确，极大地方便了操作人员的应用，提高配电网的监管和运行水平。配电网规划系统建成后，有关部门应确定相应的管理方案，真正使配电网网格化规划本身具有良好的可操作性。