面向信息化时代的台区线损异常治理方法

郑建锋， 艾鸿宇

(国网浙江省电力公司衢州供电公司，浙江 衢州 324000)

0 引 言

随着5G时代的到来，迎来了信息化发展契机。电力系统中，台区线损异常问题仍然缺乏有效的治理方法。为此，现有技术研究出各种降低台区线损的方案，文献[1]通过台区线损异常值，对线损故障位置直接定位，从而减少异常发生效率。这种方案在一定程度上虽然能够降低线损治理的难度，但是对线损值的计算比较困难，不利于实时台区线损治理。文献[2]在营配贯通的基础上，建立数据融合业务平台，通过数据平台的处理完成台区线损异常的治理。这种方案能够提高线损异常管理水平，通过平台计算能够快速计算出线损率的结果，但这种方法数据较大，计算量比较大，当个别区域台区出现问题时，使用起来极为不便。

针对以上台区线损治理方法的缺陷，本文通过目前信息化时代的快速通信，利用计算迁移能效算法对线损数据进行处理，应用线损识别技术实现台区线损异常工作的识别和定位，进而设计出新型的台区线损异常治理系统[3]。以此解决信息化时代台区线损异常问题，提高发电站的输电能力，保证电网系统的稳定性。

1 台区线损异常治理系统

随着信息化时代的发展，信息通信更加快捷，信息更新速度加快，台区线损异常的治理也要与时俱进，台区线损治理系统需要具备实时、快捷的特点[4]。为此，本文通过现场调研和查阅文献的方式，运用多种关键技术设计了面向信息化时代的台区线损异常治理系统[5]。台区线损异常治理总体框架如图1所示。

图1 区线损治理总体框架

本文研究的台区线损异常治理运用不同的步骤和多种关键技术，通过台区线损数据采集技术对原始数据信息进行采集和应用，再通过台区检查完成台区的设备状态和资料录用，然后通过数据传输通道完成数据的传输，采集到的数据与台区线损管理中心完成数据通信[6]。台区外围安装有系统安全监控设备，负责系统的安全运行，完成台区信息的实时更新。通过台区电力监测系统完成电力数据与台区线损管理中心的信息交互，即监测单元把线损指标数据传输到管理中心[7]，管理中心将输出的线损实际值传递到台区监测系统。另外设有台区线损治理单元和台区用户电表，台区线损治理单元把线损治理信息传输到管理中心进行储存。台区用户电表把用户信息传输到管理中心，为线损分析提供数据验证。台区线损管理中心通过计算迁移能效算法完成线损数据的处理，通过线损识别技术完成台区线损的定位，线损数据经过处理进行线损率的分析，通过分析线损率找到故障原因，最后完成整个线损治理过程的数据存储[8-9]。

2 关键技术设计

2.1 线损识别技术

线损识别技术需要对线损数据提取三相电压样本，然后建立算法模型，对线损部位的识别主要通过迭代分类算法完成，通过线损识别能够为后续线损异常治理提供数据支撑。线损识别技术过程如图2所示。

图2 线损识别技术过程

在线损识别技术应用中，包括数据样本和线损识别两部分，数据样本主要由迭代分类算法实现数据建模，线损识别过程则从线损识别输入开始，利用算法识别线损，然后输出线损状态，再根据数据进行定位，最后完成线损信息的识别[10]。

线损识别技术主要利用迭代分类算法，迭代分类算法基于线损数据的特征问题，利用算法模型进行完整台区和线损台区的分类。在迭代算法中，完整台区线路权值连续增加，台区线损数据权值断续增加。根据两者区别进行分类，从而组成集合如式(1)所示。

(1)

式中:x为待识别的台区线路；p为线损矢量；θ为台区线路损坏程度的极限值；f(x)为以台区线路损坏前后特征区别提取的线损函数。

对线损集合进一步处理，再根据数据样本对线损权值进行加权。加权函数建立模型式如(2)所示。

(2)

对台区线路损坏数据模型函数进行分析，得到台区线路估算误差，设为ωt,i，ωt,j，即线损安全误差。通过台区线损特征线损函数得到线损样本，那么线损极限值对线损样本的识别误差为：

εi=min[S++(T--S-),S-+(T+-S+)]

(3)

式中：S为加权函数样本的正负值；T为台区线损函数模型的正负值。

根据线损样本的识别误差得到台区线路分类的对数值为：

(4)

式中：εt为线损样本的识别误差。根据式(4)得到线损分类数据，然后综合线损函数模型得到线损识别区分函数。

(5)

式中:αt为台区线路分类对数值；ht(x)为线路对线损时间的函数，通过二进制数码进行区分台区线路是否损坏。式(5)为迭代分类，在台区线损识别的应用，通过对线损程度的区分完成线损的识别，为后续线损治理提供了数据的支撑。根据迭代分类识别技术得到台区线损识别样本，如表1所示。

表1 台区线损识别样本表

通过对台区范围百条不同线路的多次扫描识别，定义线路错误识别和线路漏识别为识别误差。根据表1数据统计发现，识别误差只有3%，这表明基于迭代分类模型的线损识别技术准确率达到97%以上，具有较高的准确度。

2.2 计算迁移能效算法

计算迁移能效算法主要在于模型的建立，通过多种算法模型相互配合从而完成线损数据的分析。首先需要进行执行结构的算法建模，假设线路为i条，台区变压器为s，则线路在台区变压器的执行时间为：

TETc=tzi/CP+DSi,s/Bi,s

(6)

式中：TETc为线路总执行时间；tzi/CP为变压器执行时间；DSi,s/Bi,s为电压在电路上的运输时间。根据不同用户所连接线路不同得到移动端设备的总执行时间TETm为：

(7)

式中:E为台区总线路条数；Ti,m为台区单条线路执行时间的权值总和；k为台区总用户数量；q为台区线路数据迁移量；k-q为移动端用户线损数据量。由此得到台区线损执行结构模型时间为：

TET=TETc+TETm

(8)

台区线路经过执行结构之后进行应用结构建模，对台区应用结构，假设变压器完成变压处理时间为tj,c，台区电压传输时间为tj,m，两者的递推公式为：

tj,c=min{tj-1,c+cj,tj-1,m+mj+τj-1,j}

(9)

tj,m=min{tj-1,m+mj,tj-1,c+cj+τj-1,j}

(10)

式中：cj为线损数据计算时间；mj为台区用户供电时间；τ为线损时间常数。

变电站经过电缆完成电能的输送，电缆所承受的压力极限值为：

EC(i,s)=β×ET(i,s)

(11)

式中:β为电力台区迁移常数。式(11)为台区在电能应用上的算法模型，然后进行线损迁移建模，需要计算数据样本传输时间的能耗问题，即：

(12)

式中：DSj,s为线损数据迁移的样本大小；PL为输电线路承受能力。

台区之间的数据传输大多类似，同样的台区线损传输能耗为：

(13)

式中：DSj,s,k为线损数据迁移量从变电站到用户之间的数据大小；PS为输电线路承受功率的大小。

通过以上算法模型的建立最终得到台区线损在数据样本基础上的总体承受能耗为：

ENC=END+ENS

(14)

通过计算得到台区线路所承受的能耗，从而确定线路是否存在问题，为后续线损治理提供便利。

3 台区线损治理流程

台区线损异常治理需要经过多种计算，过程比较复杂。本文主要运用大量算法和各种模型进行线损的数据处理，其中对台区线损治理流程如图3所示。

图3 台区线损治理流程图

台区线损系统首先需要确定台区目标，对台区线路进行实地考察，经过考察设定线损目标和台区线路管理，在设定目标之后进行审核，指标审核未通过需要进行变电站输送电压，由变电站决定线路输送电压的大小。指标审核通过就可以进行台区电路的核对，然后制订线损治理方案，之后判定所制订的方案是否有效，判定无效则需要重新进行线路核对，判定有效可以对线损部位进行精确治理，然后进行数据汇总，打印线损治理报告单。另外台区线路管理需要进行线路状况的分析，分析的数据为变电站输送电压提供支撑。电压输送到台区电路，通过线损指标对比判定电路是否满足要求，判定为否则需要重新制订线损治理方案，判定为是则整个流程结束。

4 数据分析与仿真

本文通过实地考察和查阅资料，对线损电路进行标记和统计，列出10 kV线损电路的数据样本,如表2所示。

表2 10 kV线损电路数据样本

由表2的样本数据可以看出，随着电能输送距离和线路承载能力的增加，线损率也是增加的，而且线损率和台区电量的关系不是很大。

根据样本数据，本次研究通过三种不同方案对线损电路进行治理，为方便分析列出三种方案分压统计条形图，如图4所示。

图4 三种方案分压统计条形图

根据图4可以看出，方案1和方案2的线损异常治理在台区电压方面线损率达到7%以上，而本设计方案只有5.5%。在线路电缆方面，方案1的线损率为6%，方案2为5.5%，两者相差不多，但是本文方案只有4.5%左右。从台区电压和线路电缆两方面来说，本设计台区线损的治理要优于其他两种方案。

为深入了解本文设计线损异常治理系统性能，利用仿真软件将三种方案进行对比，通过线损波形图能够更全面地看出本设计的优越性。三种方案仿真图如图5所示。

图5 三种方案线损仿真图

从图5可以看出:三种方法随着台区电压的增加线损率都会相应增加，但是方案1和方案2增加幅度明显要比本文方案的增加幅度要大；而且在台区电压较低时本文方案的线损率也要比其他两种方案要低。

经过对比分析，可以看出本文方案的台区线损异常治理有明显的优越性，能够解决目前信息化时代线损过大的问题，证明了本研究的可行性。

5 结束语

本文针对信息化时代线损异常过大的问题，利用线损识别技术和计算迁移能效算法，设计了台区线损异常治理系统，这种系统识别线损能力强，能够有效降低线损率，不仅能够解决传统线损治理耗费时间较长的问题，而且能够提高台区电能输送稳定性。但是本文方案仍然存在一些技术上的问题，对于台区电压过大的线路，本文方案作用并不是很大，而且不能提前预测线损异常的问题，没办法做到提前对线损部位进行定位。希望能够设计一种线损预警装置，保证台区线路能够提前预防，提前治理。