基于大數據背景下的配電網網格化規劃

廣東電網有限責任公司廣州供電局 何 悅

由于配電網具有龐大的數量、占據的面積較廣泛、相對應的工程結構十分復雜的特點，長期使配電網的運維存在薄弱的環節。為提高配電網精細化管理的水平，江蘇省電力公司正在大力推廣“單元制”的規劃辦法。但在現在的配電系統管理背景下，運行管理技術已不能達到配電網安全穩定運行的要求。迫切需要研究和應用電網運行控制的關鍵技術。基于單元系統的配電網絡，配電網絡大數據研究的發展是過渡階段必須經歷的一個階段，包括建立數據基礎、處理數據，挖掘數據和應用數據。

本文將介紹大數據網絡及其意義、配電網絡大數據的焦點、數據應用的現狀等方面，以及如何應用網格法控制配電網大數據，應用配電網數據網格改善運維服務[1]。所以要想確保配電網供電的可靠性，關鍵就是加強其初步規劃。在新的大數據發展背景下，配電網通用規劃策略就是網格規劃，為城市范圍的網絡規劃和最終項目建設提供了切實的支持。

1 配電網網格化規劃

1.1 配電網網格化規劃概述

現在國內的中壓配電網大部分為電壓等級10kV和20kV 的電力網（根據需要可部分擴展到35kV），其中低壓配電網的電壓等級主要為220V 和380V。配電網由架空線、電纜線和各種電站機房（包括配電室、變電站、邊界房、配電箱、預包裝變電站、配電變壓器）組成。

配電網的基本信息指的是配電網中全部的電氣設備的資產分類賬信息，包含電壓的等級、所有（維修）單位、清單編號、安裝信息、交貨信息等。配電網的運行數據包括線路和裝置的故障信息、外表缺陷、操作環境、測試數據和負載信息，這些數據是通過將技術應用于電路和設備進行物理檢查而獲得的，其檢測報告是日常運維過程中保留的記錄，正是這些基本信息和操作配電網數據構成了配電網的大數據。

在配電網所配備的自動化系統中，配電網的狀態估計是配電網高級應用功能中基本和重要的功能，它可以基于網絡分析為其他高級應用提供實時網絡模型。根據配電網存在的特點提出一個關于網格狀態估計的概念，網格狀態估計是指一次在一個網格中選擇一個或多個網格，讀取這些網格中的饋線模型，再來執行狀態估計，這樣每個狀態估計選擇的饋線數量就可以滿足計算速度的要求，因為不同饋線間的交互非常微弱幾乎可以忽略不計，這種策略是在網絡化規劃中是十分可行的。

1.2 網格化的優點

對于不同區域其相應的負荷重要性不同，可看出供電區域A 和B 的配電網的網絡狀態對時效性和確定性的要求均高于供電區域C 和D，這樣可以讓供電站優先對重要區域進行狀態估計，使網絡可以正常使用。優化了區域A 和B 的狀態估計，從而避免了為每個狀態估計計算整個配電網絡模型的過程，從而節省了狀態估計和計算的時間，確保關鍵區域網絡狀態的實時性能；網絡化狀態估計可以為調度員提供更多的自由性和選擇度，有時調度員想要查看只是某個區域中多條線路的實時狀態，因此調度員只需要選擇饋線所在的電網，在對配電網實施狀態估計即可避免對整個配電網絡執行狀態估計。

1.3 基本準則

對于配電網的網格規劃來說，其在大數據的背景下，因其獨特的應用優勢，受到了電網公司的關注，但必須遵循某些原則以反映網格本身的價值：首先，根據擬議的擴展區域的電力需求，在電網規劃中要考慮的區域必須考慮到實際的電力需求，然后進入下一階段的建設，以及現有的在中國配電網基礎上結合政府部門控制的土地，在規劃中還考慮了各個園區供電的性質和可靠性；其次，以實際監測數據為參考，配電網絡供電點的位置以及各種計量，操作和維護的實際監控數據，因此在電網企業的生產系統中，可以根據當地經濟發展水平，通過合理的計算進行配電網的負荷預測。

再次，要規劃的區域被進一步劃分并詳細劃分為多個配電網，電網應當匹配供電的需求，滿足其基本要求，通過對數據預測的結果以及電網的現狀進行分析，每個機架都能夠單獨進行電力供應，盡最大努力來緩解供電壓力，滿足區域電力需求，最大化配電網絡的效益和價值；最后，通過有效的網格化規劃，實現網格化“點”與“面”的有機結合。在中長期得規劃方案中，變電站需要實現網格化的有機結合，選擇獨立電源插座時應遵循接近原理，通常選擇兩個或兩個以上不同變電站的電源線，最佳方案是在變電站之間形成環網，如果現實狀況不允許也必須選擇同一變電站的電源線，從而形成一個有機的整體[2]。

1.4 基本方法

數據收集的質量直接關系到數據管理的方法，數據收集只能由現場人員進行查驗，當呈現大量數據時，很容易在驗證和輸入的各個方面出現錯誤，假設沒有完整的控制措施錯誤是無法避免的，數據的可用性取決于其時效性、確定性和完整性。如何使用數據是面臨的問題，傳統的配電網數據僅適用于GIS 和其他靜態系統中，無法有效地指導管理運行工作，因此配電網數據在設備營銷活動或運行維護中的應用值得考慮并進行合理的規劃。

1.5 對供電區的規劃

在大數據的現狀下不僅熟悉了解網格劃分的基本原則，在此基礎上還能最大程度地確保網格規劃的順利實施。首先，應當根據具體的情況詳細劃分供電區域，在劃分不同配電網的特定控制區域時一般以地級市為最基礎的單位，之后以城市的發展水平為基礎，按照規定的劃分原則對每一個縣區的轄區進行劃分，通常將街道、開發區以及城鎮作為主要的劃分依據。對于各個供電地區的等級和現狀劃分，必須要嚴格遵守該地區詳細的負荷密度及行政管理水平供應區域的詳細情況，如果實際分區太大則需分析具體問題，結合當時情況，考慮發展的深度和區域，將街道、村莊和小公園定為最基礎單位，進一步將具體供電區域劃分為幾個供電區域。

2 應用規劃

對于配電網絡的優化，可借助配電網大數據技術，科學運用網格建模以及數據識別對現有的數據進行合理利用，對配電網的運維方式進行優化，結合數據特點進行電網的運維。同時，網格思想結合八步數據管理方法可有效解決線損問題。城市配電網的大數據至少可以分為資產數據、運維數據、客服與營銷數據等三個層次[3]。資產數據是描述資產的工廠價值和網格初始化的三種數據的基礎，運營和維護數據基于資產數據來描述資產的生命動態。進行電網運行維護，收集并維護配電網資產數據和運行維護數據，數據管理器通過由分布網絡結構構建的分布網絡信息系統（DIS）輸入分布網絡設備的資產數據，為了對操作和數據進行維護，在數據倉庫中，系統通過搜索與該設備相關的歷史信息，可對其未來的運維提出科學合理的建議，特別的能夠由網格或區域的方式，來提出運維相關的策略。

綜上，在大數據的背景之下，配電網的網格化規劃應強調規劃的動態性，明確負荷變化演化過程，努力滿足區域配電網規劃的要求。通過應用網格化單元制調節運行技術，配電網操作界面更加明確，事故處理更加便捷、快捷，配電網測量數據更加準確，極大地方便了操作人員的應用，提高配電網的監管和運行水平。配電網規劃系統建成后，有關部門應確定相應的管理方案，真正使配電網網格化規劃本身具有良好的可操作性。