借助大数据挖掘的配电网运检管理探究

才旺多杰 旦巴达杰

（国网西藏电力有限公司嘉黎县供电公司）

0 引言

配电网上连主电源、下接众用户，是电力系统呈现实用价值的不可或缺的环节［1］；在能源利用的新时代，又是分布式发电并网的主要载体。管理好配电网的运维和检修，一方面可维系配电网的健康运行，确保“多供电、供好电”的长久实现；另一方面有助于国有资产的保值增值，达成电力建设的可持续发展。但随着配电网规模的不断扩张和电网企业减员增效的推进，基于常规模式进行配电网运检管理已显得捉襟见肘。文献［2］对配电网的各个运维环节进行梳理和精简，客观上提高了运维效能。文献［3］借助最小树及最短路理论，研究了变电站和线路巡视的路线改进，能提升巡视效率。文献［4］基于故障发展理论和运行数据监测，提出了10 kV 层面的变、配电设备的状态检修决策模型。总起来说，以上研究对改善配电网运检管理有所增益，但仍存在一些问题，如关注方向单一、体系性不强、信息化程度不高等等。考虑到电力系统内各专业的深度交互，以及近年来电力大数据发展迅猛，可尝试依托大数据挖掘来实现配电网运检管理水平的跃进。

1 配电网运行现状总析

配电网层面的考核指标纷繁芜杂，但核心计两项：电压合格率和供电可靠率。基于频繁的农网改造，农村低电压现象基本得到遏制，10 kV 线路的跳闸率也不断下降，总体呈现出较高的供电质量。但从运检的角度探析，仍能汇集出一些共性问题：（1）近年来极端天气频仍，使得负荷预测精度下降（因不确定因素增加），造成台区布点、线路技改等配网工程与实际需求的契合度不足（滞后与超前并存），表征电建项目确立有待深入研究。（2）尽管线路跳闸多发生于架空线层面，但随着运行年限的增加，开闭所故障时有发生，主要是环网柜受潮或电缆搭接处有异常。（3）架空线路故障的主因为鸟害、雷击和单相接地［5］，这表征线路的绝缘化水平和避雷措施有待精益化增进。所谓精益化，就是以最小的代价实现最大的利益，譬如确定出合理的区段执行线路绝缘包覆、接头处绝缘补强等措施（不是全域进行）。（4）运维力量的补充与配电网规模的增长不成比例，逐渐出现难以为继的情况。（5）智能电网建设大环境下，分布式电源并网、电动汽车充电桩接入、微电网投用等一系列新事物不断呈现，给传统运检带来不小的挑战。

综合上述，虽然配电网发展总体向上，但一些固有矛盾并未消失，反而以新的更加复杂的方式出现，为寻求改善，一个可行的途径是：充分利用信息化技术和大数据处理技术，对配电网各类重要数据进行采挖，攫取出核心特征，以此作为配电网运维决策的科学依据。

2 配电网运检薄弱点研究

配电网供电水平取决于多个方面，如勘察、设计、施工、设备质量、运检管理等等，其中，运检管理是最后一个控制环节，地位非常重要：良好的运检管理可弥补“先天不足”，能使运检力量得到最恰当的分配。为使配电网运检管理得到有针对性提升，必须对当下共性的管理薄弱点进行分析。

（1）配电网故障分析不够精细。从长时间来说，配电网故障或许不可避免，但应努力找到详细的主导因素（如某项设计存在欠缺、周边湿度过大、设备质量缺陷，等等），这样才能形成针对性措施，确保同样的故障尽量不再出现。举例：某35 kV 变电站有两条进线，同杆架设，某日雷击其中一条线路引发变电站进线开关柜爆炸并导致整个开关室火灾。这个事故中需要分析的内容很多，如：为什么避雷器不起作用，为什么雷击这条线路而不是那条线路，为什么一个开关爆炸造成整个开关室损毁，等等。总之，不能简单地归咎于雷击，而应条分缕析，如此方能起到提升作用。

（2）故障抢修效率有待提高。配电网发生故障后，其处理步序一般为［6］：明确故障点→集结抢修队伍→执行安全措施→抢修并恢复供电。应该说，基于安全考量，这些环节全部必须、不能有缺，但具体的环节用时是可以通过新方法或新技术予以压缩的。举例：线路发生故障，整线巡视需要大量时间，但若依托有效模型来融合故障录波、故障指示等信息，则能快速确定故障地点，为抢修赢得时间。

（3）电力大数据未得到充分利用。为契合信息化建设，电网企业建立了为数众多的信息平台，涵盖各专业各部门，其中相当一部分直接或间接牵涉到配电网运检管理。应该说，经年累月下，这些平台积累了海量的统计数据，这些数据往往蕴含了配电网运行的关键特征，但由于缺乏纵向贯通和横向交互，使得数据价值未能体现。

（4）数据采集有待合规。配网运行过程中的大量数据已能通过各类在线监测装置或系统予以自动采集，但仍会有一部分重要数据需手工加录。一些运维人员习惯于传统工作模式，思想上对电网信息化的趋势认识不够，在录数时或缺失、或不规范，如此就会对大数据利用产生负面影响。

3 基于大数据挖掘的配电网运检管理架构

基于前述，当前的配电网运检管理遭遇诸多瓶颈，亟需大数据挖掘来加持；而多年的信息化和物联网建设也确保了数据的质与量。以下为基于配电网运检管理提升视角而作的架构设计：（1）配网运检管理与数据资产管理必须有效“打通”，但前提是对数据质量作专项治理。（2）应基于多维度视角建立故障分析模型，该模型的输入为故障发生时的全景数据，输出为故障类型辨识、故障致因判定、故障解决决策。（3）以资产全寿命周期管理为导向，探索基于常态化管控手段的配电网运检管理改进措施，最终实现故障率的大幅下降。以上阐述可参见图1。

图1 借助大数据挖掘的配电网运检管理架构

很明显，图1 中“①”和“②”具有基础性和决定性特征，应具体展开，大致情况见图2所示。

图2 开展大数据挖掘的基础环节的实现要则

（1）关于“A-1”。与电力系统分解为“发、输、供、配、用”类似，供电部门内部划设调度、营销、基建、运检等部门。在信息化时代背景下，各部门均建设有信息化平台搜集相关数据，这些数据在表面上可能相互独立，但实际上应该是相互关联的。为消除信息孤岛，宜设立数据协同工作小组来负责不同信息平台之间接口的打造，以实现数据共享。

（2）关于“A-2”。从时间先后上看，首先是提升工作效率需要而建设各型信息系统，然后因数据积累而有了大数据挖掘的需求，如此会带来一个问题：不同部门对电网运行所关注的侧重面不一致，导致其对数据的具体要求存在差异化，表现为不同系统的导出数据至少在形式上不尽相同。如此，为利于后续的数据分析，一定要对所有原始数据作标准化处置，统一规制。

（3）关于“A-3”。在当前技术条件下，数据缺失不能百分百规避。致因：① 设备变动后未及时作关联性操作，致使相关信息在某个时间点后无法获取；② 因工作人员的疏忽而造成的遗漏；③ 数据在采集、传输过程中因通信链路异常而出现损失。很明显，数据越完备，则基于数据挖掘的各类评判越符合电网实际，故而必须做好缺失数据的填补工作。可采择方法见图3所示。

图3 大数据挖掘中应对数据缺失的方法

（4）关于“B-1”。大数据挖掘的对象是全数据而不是抽样数据，故而，应将每一年度能得到的与故障有关的数据全部导进分析模型。另外，为便于凸显常见缺陷或家族性缺陷，应将配电网故障划设为线路、电缆和变电三大类，各大类再细分若干小类。

（5）关于“B-2”。TCM 报修信息显示：配网故障集中在0.4kV、10kV 两个电压层面（占比达97%以上）。故而削弱对其他电压等级的关注，而着力对0.4kV 网络、10kV 网络的故障作深度分析，如：故障频率、故障数量与发生时段、发生时点、发生地地理环境等之间的关联性拟合。

（6）关于“B-3”。配电网故障规律是较为复杂的，其体现之一是存在区域差异性。如拆迁区域必多发异物触碰或违章用电现象，要重点关注。

4 基于大数据挖掘的运检管理措施优化

对电力系统大数据进行挖掘的目的是找出提升配电网运检管理水平的切入点。各地因实情差异，可设计不同的措施体系，但原则上因遵循如图4 所示的多层次架构。

图4 进行大数据挖掘后的措施体系架构

下面对图4中的最下层内容展开阐述。

（1）关于“A-1”。电缆的可靠性要高于架空线，但经济代价高，因此在很长一段时间内，架空线仍是线路的主体。目前，对于架空线来说，绝缘化手段比较完善，也容易实施（主要是对一些桩头进行绝缘包扎）。但线路防雷始终是难点。故而，首先设计上要体现对耐雷水平的关切，如淘汰针式绝缘子、防雷间隙或线路避雷器的合理加设、严控防雷接地等；然后在设备采购阶段务必要规避带家族性缺陷的产品，努力以试验合格为采购依据。

（2）关于“A-2”。主要是按照职责和流程做好每一环节的施工监督以及完工验收。运维人员是设备的最终接受者，应要求相关单位（施工/监理）拍摄施工过程以备核查。此外，应根据以往事故所暴露出来的问题不断优化验收细则。

（3）关于“A-3”。第一要以常态化态度对待极端天气（全球气候灾变是事实，其带来的极端天气会越趋频繁），应对各类应急预案进行细致梳理，重点关注特巡细则、备品准备、应急指挥等，尽量缩短故障抢修时间。第二要对外力破坏引起重视（随着经济的发展，大规模市政建设在所难免，其必然会对在运电力设施造成影响），做细电网公司职责范围内的警示工作，同时加强与相关部门的协作，采用各种形式（如隐患告知书）来规避碰撞线路、击穿电缆等破坏事件。

（4）关于“B-1”。主要是遵循《配电网故障抢修管理规定》，在明晰各型抢修流程基础上，优化人员配置，将细化职责落实到部门、落实到个人。特别要有切实可行的抢修值班制度（含外协队伍）。

（5）关于“B-2”。大数据挖掘能显示特定区域的故障规律，在这种情况下应不失时机地开展驻点优化配置，即根据大数据预判结果，对即将进入故障高发地域，适时进行抢修人员、抢修物资等的补强配置，对于关键作业，宜按A、B岗保证。

（6）关于“B-3”。同样基于大数据挖掘给出的结果，对抢修物资备品库进行优化管理（根据使用频度来配置备品备件以及开展轮换工作），特别对故障高频区域或时段，备品备件应全面且充足。

（7）关于“C-1”。根据配电网运行实情，统筹运检力量与管理期冀，合理设置“刚需”流程。一般应包括配电设备运维管理、配电设备缺陷管理、配电设备故障抢修管理等项目。

（8）关于“C-2”。对各个流程要有可操作性描述，主要是流程功效、执行标准、考核指标、牵涉部门、适用范围等，每一个节点务必细化和明示。

5 结束语

智能电网背景下，电力大数据事实已经形成。对各型大数据进行纵向贯通、横向勾连，将能提炼出配电网运行的诸多关键信息，从而为运检管理水平的飞升奠定基础。从总体上论证了借助大数据挖掘的配电网运检优化的大体思路、主体架构以及一些关键点开展方法，也给出了基于大数据挖掘成果的配电网运检措施改进的核心框架，对减员增效环境下提升配电网供电可靠性有一定借鉴意义。