蘇宇，周川，王強(qiáng)鋼

（1.國網(wǎng)重慶市電力公司營銷服務(wù)中心（計(jì)量中心），重慶401123；2.重慶大學(xué)輸配電裝備及系統(tǒng)安全與新技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，重慶400044）

0 引言

隨著數(shù)據(jù)采集技術(shù)的深化應(yīng)用，臺區(qū)線損分析工作逐步朝著智能化方向發(fā)展［1-2］。但現(xiàn)有的臺區(qū)線損合格率評價主要依靠專家經(jīng)驗(yàn)，不同臺區(qū)使用同一套標(biāo)準(zhǔn)，線損合格區(qū)間粗放，缺乏科學(xué)有效的降損空間指導(dǎo)。同時，現(xiàn)有的臺區(qū)線損管控方式以考核線損率指標(biāo)完成情況為主，缺乏臺區(qū)合理區(qū)間與實(shí)際線損的比對分析，缺乏結(jié)合線損合理區(qū)間的閉環(huán)流程管理機(jī)制，以致無法跟進(jìn)線損異常治理過程和結(jié)果，也無法滿足業(yè)務(wù)應(yīng)用的要求，阻礙了企業(yè)精細(xì)化管理的發(fā)展。由此，亟須探索臺區(qū)線損指標(biāo)閉環(huán)管控新模式。

物聯(lián)網(wǎng)是基于無線射頻識別技術(shù)、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)、無線通信等技術(shù)的物品信息網(wǎng)絡(luò)［3-5］，在物品之間、物品與人之間建立了有效連接，對連接物品進(jìn)行辨識、管理和控制。近年來，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展迅速，已在智能樓宇、智能物流等領(lǐng)域獲得了廣泛應(yīng)用［6-8］。本研究為促進(jìn)臺區(qū)線損精益化管理，將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用在臺區(qū)線損指標(biāo)管控中，構(gòu)建基于物聯(lián)網(wǎng)的臺區(qū)線損指標(biāo)管控系統(tǒng)，建立線損管理新模式，科學(xué)指導(dǎo)降損。

1 基于物聯(lián)網(wǎng)的臺區(qū)線損指標(biāo)管控系統(tǒng)

物聯(lián)網(wǎng)通常由感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層構(gòu)成［9］，其框架如圖1 所示。其中，感知層負(fù)責(zé)對傳感器獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和初始處理，網(wǎng)絡(luò)層利用通信網(wǎng)絡(luò)對感知層數(shù)據(jù)信息進(jìn)行傳遞，應(yīng)用層則根據(jù)相關(guān)模型對數(shù)據(jù)進(jìn)行智能處理，為實(shí)際業(yè)務(wù)提供相應(yīng)的數(shù)據(jù)支持。

圖1 物聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)示意Fig.1 Framework of the IoT

基于物聯(lián)網(wǎng)的臺區(qū)線損指標(biāo)管控系統(tǒng)如圖2所示，該系統(tǒng)也分為感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層。應(yīng)用層利用數(shù)據(jù)服務(wù)器對來自網(wǎng)絡(luò)層的電力數(shù)據(jù)和檔案數(shù)據(jù)進(jìn)行儲存、分析和處理，實(shí)現(xiàn)臺區(qū)理論線損的精準(zhǔn)計(jì)算和臺區(qū)降損空間的科學(xué)合理制定，并根據(jù)處理結(jié)果進(jìn)行臺區(qū)線損異動工單預(yù)警研判、派發(fā)，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)管控。該層服務(wù)器推薦配置見表1。

圖2 基于物聯(lián)網(wǎng)的臺區(qū)線損指標(biāo)管控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)Fig.2 Structure of the line loss indicator management system based on IoT

表1 服務(wù)器推薦配置Tab.1 Recommended configuration of the server

網(wǎng)絡(luò)層介于應(yīng)用層與感知層之間，由無線通信網(wǎng)絡(luò)和電力載波信息通信網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，負(fù)責(zé)收集感知層的電力數(shù)據(jù)和檔案數(shù)據(jù)并傳輸?shù)綉?yīng)用層的服務(wù)器，同時將應(yīng)用層控制命令向下傳遞到感知層。

感知層由營銷業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)、營銷地理信息系統(tǒng)（GIS）、國網(wǎng)設(shè)備運(yùn)維精益管理系統(tǒng)（PMS2.0）和用電信息采集系統(tǒng)構(gòu)成。其中，營銷業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)、營銷GIS 及PMS2.0 主要負(fù)責(zé)推送檔案數(shù)據(jù)，而用電信息采集系統(tǒng)除推送檔案數(shù)據(jù)外，還包含大量傳感器、采集終端、電能表等，負(fù)責(zé)對包括電流、電壓、有功功率、無功功率、功率因數(shù)等在內(nèi)的電力數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、分析和處理。各系統(tǒng)接口推送數(shù)據(jù)見表2。

表2 各系統(tǒng)接口推送數(shù)據(jù)Tab.2 Data push through different system interface

2 臺區(qū)線損率考核評價方法

2.1 臺區(qū)線損率合理區(qū)間計(jì)算模型

基于感知層推送的電力數(shù)據(jù)和檔案數(shù)據(jù)，以日為統(tǒng)計(jì)周期，以供電單位為基礎(chǔ)單元，對臺區(qū)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)質(zhì)量進(jìn)行校核，依據(jù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)異常、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)缺失和數(shù)據(jù)完整率等指標(biāo)數(shù)據(jù)，自動辨識出數(shù)據(jù)異常、數(shù)據(jù)缺失和數(shù)據(jù)正常的臺區(qū)總數(shù)及占比，以保證臺區(qū)線損率合理區(qū)間計(jì)算模型指標(biāo)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確和臺區(qū)特征指標(biāo)數(shù)據(jù)的完整。

在臺區(qū)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)質(zhì)量全面分析的基礎(chǔ)上，計(jì)算各臺區(qū)上網(wǎng)電量百分比、末端電量百分比、功率因數(shù)、末端壓降、三相不平衡度、負(fù)荷特性、負(fù)載率、供電半徑和網(wǎng)架結(jié)構(gòu)等特征因子，其數(shù)據(jù)范圍見表3。再采用聚類算法［10-11］和臺區(qū)基本定性特征分類規(guī)則，完成基于特征因子的臺區(qū)分類。然后在臺區(qū)分類結(jié)果的基礎(chǔ)上，利用BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)［12-13］對每類臺區(qū)進(jìn)行訓(xùn)練，進(jìn)而獲得每個臺區(qū)的線損率合理值。最后，根據(jù)各臺區(qū)歷史日線損率數(shù)據(jù)剔除異常偏離值后，對線損率分布情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，獲得所有臺區(qū)的線損率標(biāo)準(zhǔn)差作為該類臺區(qū)的線損率波動范圍，并據(jù)此對臺區(qū)線損率合理值進(jìn)行調(diào)節(jié)，獲得各臺區(qū)線損率合理區(qū)間。

表3 臺區(qū)特征因子數(shù)據(jù)范圍Tab.3 Range of characteristic factor in an area

2.2 臺區(qū)線損率合格判斷模型

考慮到臺區(qū)線路率的波動性，為綜合衡量臺區(qū)線損率合格情況，本研究采用模糊評價方法［14-15］對臺區(qū)線損率進(jìn)行評價，由此得到臺區(qū)線損率合格隸屬度函數(shù)

式中：Y為線損率實(shí)際值；Ymax，Ymin分別為臺區(qū)線損率合理區(qū)間的上下限；k為模糊評價指數(shù)。

根據(jù)臺區(qū)線損率合理區(qū)間計(jì)算模型得到的合理區(qū)間和模糊評價隸屬度分?jǐn)?shù)情況，對臺區(qū)線損率的合格情況進(jìn)行判斷。

（1）臺區(qū)日線損率小于臺區(qū)線損率合理區(qū)間下限時，判斷該臺區(qū)為不合格臺區(qū)。

（2）臺區(qū)日線損率滿足合理區(qū)間或滿足模糊評價得分要求，判斷該臺區(qū)為合格臺區(qū)。

（3）臺區(qū)線損率不滿足臺區(qū)線損合理區(qū)間且不滿足模糊評價要求，判斷該臺區(qū)為不合格臺區(qū)。

3 臺區(qū)線損指標(biāo)閉環(huán)管控模式

管理人員在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的基礎(chǔ)上，根據(jù)臺區(qū)線損率考核結(jié)果，按線損工單生成規(guī)則產(chǎn)生線損異常工單，并派發(fā)給現(xiàn)場人員處理。管理人員可監(jiān)控線損工單處理情況，跟進(jìn)線損異常處理過程和結(jié)果。最終實(shí)現(xiàn)線損異常發(fā)現(xiàn)、分析、處理、歸檔的全流程閉環(huán)管控，其流程如圖3所示。

圖3 臺區(qū)線損指標(biāo)閉環(huán)管控流程Fig.3 Closed?loop control process of line loss indicators in a transformer area

首先，對臺區(qū)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)質(zhì)量進(jìn)行全面分析；再根據(jù)每日臺區(qū)線損率計(jì)算結(jié)果，結(jié)合臺區(qū)線損率合理區(qū)間計(jì)算模型和臺區(qū)線損率合格判斷模型對臺區(qū)線損率進(jìn)行考核評價，并依據(jù)臺區(qū)持續(xù)異動天數(shù)、影響用戶數(shù)等因素生成以臺區(qū)為維度的異常預(yù)警及線損治理工單；然后將工單推送到“臺區(qū)線損管理”微應(yīng)用，由工作人員持手持終端到現(xiàn)場進(jìn)行處理，并通過應(yīng)用程序?qū)⑻幚磉^程與結(jié)果上傳；最后，跟蹤線損異常治理結(jié)果，若臺區(qū)線損恢復(fù)正常則進(jìn)行工單歸檔，若臺區(qū)線損異常仍存在則繼續(xù)推送至工作人員進(jìn)行再次處理，直到消除臺區(qū)線損異常。臺區(qū)線損指標(biāo)閉環(huán)管控模式可以有效提高電力異常工單的解決效率，提升電網(wǎng)管控力度，進(jìn)而降低臺區(qū)線損，減少電力資源、自然資源的浪費(fèi)，提升資源的利用率。工作人員使用手持終端直接進(jìn)行消缺，可以有效減少因數(shù)據(jù)查詢不便、工作流程銜接不緊密產(chǎn)生的工作量，提升工作效率。

4 案例分析

在某地區(qū)24 個線損可算臺區(qū)內(nèi)建立基于物聯(lián)網(wǎng)的臺區(qū)線損指標(biāo)閉環(huán)管控系統(tǒng)。為保證模型因子數(shù)據(jù)可算，對營銷業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)、PMS2.0、用電信息采集系統(tǒng)、營銷GIS 和臺區(qū)線損指標(biāo)閉環(huán)管控系統(tǒng)的5 個數(shù)據(jù)接口進(jìn)行調(diào)試。在完成接口調(diào)試后，對24個線損可算臺區(qū)進(jìn)行臺區(qū)分類，并按臺區(qū)類別完成BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練。經(jīng)過數(shù)十次基礎(chǔ)數(shù)據(jù)補(bǔ)充完善及算法適應(yīng)性調(diào)整，獲得臺區(qū)線損率合理區(qū)間計(jì)算模型和臺區(qū)線損率合格判斷模型參數(shù)。最后，基于2020 年5 月2 日基礎(chǔ)電力數(shù)據(jù)和檔案數(shù)據(jù)，得到臺區(qū)線損率計(jì)算結(jié)果見表4。

表4 臺區(qū)線損率計(jì)算結(jié)果Tab.4 Calculation result of line loss in a transformer area

由表4可知，案例24個臺區(qū)中有17個臺區(qū)采集理論線損率在所得臺區(qū)線損率合理區(qū)間之內(nèi)，7 個臺區(qū)采集理論線損率超過臺區(qū)線損率合理區(qū)間上限，且不滿足合理區(qū)間模糊評價得分要求。由此，臺區(qū)線損率合格判斷模型判別這7個臺區(qū)為不合格臺區(qū)，并生成以臺區(qū)為維度的異常預(yù)警及線損治理工單，在手持終端“臺區(qū)線損管理”微應(yīng)用程序中進(jìn)行了工單派發(fā)，同時跟進(jìn)線損異常治理的過程和結(jié)果。該過程無需人工參與，實(shí)現(xiàn)了線損異常發(fā)現(xiàn)、分析、處理、歸檔的全流程閉環(huán)管控。

現(xiàn)有臺區(qū)線損率合格判斷遵循同一套標(biāo)準(zhǔn)，按照0.00%～10.00%線損合理區(qū)間對該地區(qū)24 個臺區(qū)進(jìn)行判斷，其結(jié)果見表5。結(jié)合表4—5分析可知，由于現(xiàn)有的臺區(qū)線損合格率評價主要依靠專家經(jīng)驗(yàn)，不同臺區(qū)遵守同一套標(biāo)準(zhǔn)，在24 個臺區(qū)中只發(fā)現(xiàn)2個不合格臺區(qū)，線損合格區(qū)間粗放；而本研究所采用的方法根據(jù)不同臺區(qū)實(shí)際情況計(jì)算臺區(qū)線損率合理區(qū)間，在該24 個臺區(qū)中確定了7 個不合格臺區(qū)，其判斷結(jié)果更精細(xì)、更準(zhǔn)確，同時還給出了臺區(qū)線損可降空間，為進(jìn)一步降損提供了依據(jù)。

表5 現(xiàn)有臺區(qū)線損率合格判斷結(jié)果Tab.5 Judgment result of current line loss qualified rate in transformer areas

5 結(jié)束語

本研究構(gòu)建的基于物聯(lián)網(wǎng)的臺區(qū)線損指標(biāo)管控系統(tǒng)，融合用電信息采集系統(tǒng)、營銷業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)、營銷GIS 和PMS2.0 數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了臺區(qū)線損指標(biāo)監(jiān)控和線損異常臺區(qū)的閉環(huán)管控，提升了營銷線損異常處理效率。臺區(qū)線損率合理區(qū)間計(jì)算模型和臺區(qū)線損率合格判斷模型能夠?qū)崿F(xiàn)線損異常臺區(qū)識別，為臺區(qū)線損提供了科學(xué)有效的降損空間指導(dǎo)?！凹斜O(jiān)控、分級派單、系統(tǒng)驗(yàn)證、流程閉環(huán)”的臺區(qū)線損指標(biāo)閉環(huán)管控模式，通過全過程各環(huán)節(jié)的精細(xì)化管控，實(shí)現(xiàn)了線損管理責(zé)任制的信息化支撐和管理落地，也為工作人員開展異常臺區(qū)現(xiàn)場處理提供了技術(shù)支持。