基于數字化+的主動式配電網電壓運維管理研究

國網湖南省電力公司婁底供電分公司 潘 良 梁偉峰 李志遠 劉艷華

國網湖南省電力公司電力科學研究院 唐星祝

在145數字化轉型[1]和“雙碳”戰略[2]發展的背景下，智能電網和新型電力系統的不斷發展，數字化、智能化變革已經成為電網發展的重要趨勢。配電網作為電力能源消耗終端載體，承擔著服務用戶、優化能源消耗的重要作用。而隨著經濟的發展以及用能形式的不斷豐富，新型用電設備、分布式光伏、儲能等裝置的大量接入，配電網產生諧波電壓、電壓不平衡度、電壓偏差、電壓瞬變等多種電壓質量問題，對用戶用電設備造成不良影響，嚴重情況下可能導致電子類設備損壞和居民家用電器燒毀，進而引發大量用戶用電投訴。配電網電壓問題作為電能質量的重要管理內容之一，不斷面臨新的挑戰。

在數字化變革和新型電力系統建設背景下，業務互聯、融合、共生、智能的特征越來越顯著，傳統被動式電壓管理模式和管理體系，已經很難滿足當今社會用戶對電壓質量不斷攀升的要求，流程驅動、業務驅動、數據驅動已經成為新的發展方向。數字化智能化變革的興起和推進，為配電網電壓運維管理指出了新的發展方向。

本文針對配電網電壓運維缺乏系統性管理、缺乏智能化運維工具、運維工作信息化水平低的問題，建立基于數字化+的配網電壓主動式運維體系和平臺，發揮數字化、互聯網化的技術優勢，充分促進數據融合、大數據分析的開展，構建智能分析和移動應用，全面形成提升配電網電壓運維工作的質量和工作成效。

1 現有電壓管理體系存在的問題

通信方式難以滿足主動運維需求。電網設備運行、電壓操作等作業現場業務流程管控相對獨立，電壓運維指揮方式以分散指揮為主，電壓運維指揮與作業現場交互以電話、短信等傳統通訊手段為主，難以實現大量信息并發互動。

電壓運維缺乏有效的指揮手段。配電網電壓管理受多種因素影響，電壓運維手段和措施缺乏實時性監督和管控，電壓運維現場信息主要以人工收集為主，缺乏有效的指揮手段和措施，從而影響電壓運維成效。

電壓運維智能化支撐水平不足。輔助決策以人員經驗和預案為主，應對突發大范圍緊急狀況的處置能力較弱，缺乏有效統一的智能化支撐手段[3]。

2 基于數字化+的主動式電壓運維管理

2.1 建設目標

依托數字化技術，建設主動式智能電壓運維管理體系，實現“供電局-工區-班組”全面貫通的電壓智能化、遠程化、精準化運維管理，如圖1所示。

圖1 基于數字化+的主動式配電網電壓運維體系

多元信息融合。開展多元信息融合，整合多個電壓相關專業平臺，增強態勢感知能力，實現配電運行狀態全感知。基于大數據、分布式計算等技術，基于多源異構數據開展潮流分析、歷史數據挖掘、電壓評價、電壓預警等功能，提升配電電壓態勢感知能力。

數據驅動電壓運維業務優化。主動采集系統內各電壓等級無功設備配置情況和調度系統中的無功裝置投切記錄，結合電壓監測系統的監測數據，對電壓偏差、累計時長、發生次數、時段及位置等進行相關性分析，自動歸類并推送異常原因，為提升電壓治理精準性提供有效支撐。

電壓運維立體化管理。整合全局數據和作業現場數據，對生產指揮和遠程作業進行數字化重構，結合深度數據挖掘分析和建模技術，開展電壓狀態預測，生成電壓運維操作方案，落實配電網電壓運維方案的評估和閉環管理，利用數字化+技術實現生產現場信息與主動式運維平臺實時互動和充分共享，顯著提高電壓運維的主動性和自動化水平。

2.2 體系架構

基于數字化+的主動式配電網電壓運維體系主要包括配電網運維管理中心以及數字化應用，滿足到地市/檢修公司、基層班組管理人員的不同需要，全面、高效支撐電壓運維業務，實現配電網電壓智能化、運維智能化和檢修智能化管控[4]。主要包括：

數據層。實現數據抽取、數據清洗、數據融合以及數據質量評價，確保多元數據充分融合，保證電壓運維大數據分析的準確性和可靠性。

計算組件。主要采用流計算、并行計算、內存計算以及分布式計算，提高大數據分析的計算效率。

運維大數據分析。主要包括基于大數據進行潮流分析，對電壓越限時間開展邏輯回歸、關聯分析，識別關鍵因素，開展智能服務決策。

運維主動管控。電壓運維過程管控包括電壓評估、主動預警、電壓運維資源管控、電壓運維操作過程管控，并開展成效分析等。

多源信息可視化。主要實現配電網電壓數據表可視化展示、設備地理信息可視化、關聯數據可視化展示以及運維大屏可視化。

移動應用。構建數字化移動應用，實現任務派單、流程跟蹤、管理評價、資源管理等功能，支持遠程現場作業與管控中心的高效互動，提升電壓運維的工作成效。

配置管理。完成與數字化應用相關的配置管理工作，包括數據源管理、權限管理、任務管理等，實現應用智能化調度管理和運行工況主動監視，確保數字化應用順利執行工作任務。

2.3 基于移動APP 的運維指揮調度

基于配電網運維管理平臺，整合電壓運維業務流程，建設配網電壓運維指揮調度移動APP，支持相關信息雙向傳輸，對正在開展的電壓運維任務和資源調配進行綜合查詢和展示，對現場操作安全性、規范性進行實時監控，對現場人員違章作業等進行實時告警和安全管控。主要業務流程包括工單生成、確認、執行反饋等環節，如圖2和圖3所示。

圖2 工單下發確認流程

圖3 工單執行完畢反饋流程

收集系統內各電壓等級無功設備配置情況和調度系統中的無功裝置投切記錄，結合電壓監測系統的監測數據，對電壓偏差、累計時長、發生次數、時段及位置等進行相關性分析，自動歸類并推送異常原因，為提升電壓治理精準性提供有效支撐。

運維工單信息包括工單編號、運維內容、運維地址、派發時間、計劃停電時間、變電站名稱或臺區名稱、變電站編號或臺區編號、備注等。根據需要，計劃停電時間等信息可以批量發出。運維工單中同時下發該臺區所在供電所、供電所負責人、供電所臺區數量、臺區用戶數量、臺區運行檔位、臺區出口電壓合格率、臺區用戶電壓合格率等信息，提升信息共享效率。

運維人員收到工單后，APP 發出語音提示，并在APP 頂部顯示新消息提醒。

相應的運維人員應該在派工單上點擊“確認”，以表示運維任務的開始。該確認信息由APP 服務端處理后，將此工單置為已接單狀態。運維人員應可通過該界面查看確認信息是否提交成功。

運維人員完工后，應將完成現場拍照通過APP客戶端上傳，并需按格式在APP 客戶端上填報完工申請表單，上述信息及時標由APP 服務端上送至APP 服務器，作為完工評審的依據。此項工作為可動態關聯配電臺區臺賬，現場作業時，智能提示選擇正確的臺區，降低誤操作可能，并有助于后續開展關聯分析和輔助決策。

二級單位管理人員通過APP，審核完畢該完工單后，審核信息應可在APP 客戶端上查看。審核完成的工單進入歷史數據庫，為開展大數據挖掘分析和運維工作管理提升，提供數據基礎。

2.4 運維成效智能化評估

建立運維成效智能化評估模型，對運維工單績效結果及影響因素進行大數據關聯性分析，找出績效指標影響因素及相關關聯強度，找出影響績效關鍵影響因素和薄弱環節，提出改善措施建議，為業務流程持續迭代優化提供依據[5]。

3 成效分析

通過構建基于數字化+的主動式電壓運維服務體系，實現電壓管理業務可視化展現、電壓運維過程實時管控、電壓運維策略優化以及運維成效智能化評估。

在電壓管理業務可視化展現方面，通過融合配電GIS、調度自動化等專業系統數據，實現對配網電壓各類數據全量業務數據接入并采用可視化方式進行展示，直觀展示電壓分布情況，提升主動式電壓運維的精準性。

在電壓運維過程管控方面，通過構建移動電壓運維作業APP，打通電壓運維系統與工作現場的實際信息通道，實時采集展示電壓運維信息，提升過程管控的合理性，同時增強指揮決策信息流轉的及時性和準確性。

在電壓運維策略優化方面，基于歷史大數據的數據分析、實時潮流分析結果等，對電壓問題精準識別和制定控制策略，實現遠程現場地理位置、實時運維資源合理配置，提升運維策略的智能性和準確性。

在電壓運維質量智能評估方面，實現運維計劃與對運維后自動化數據評價，分析運維成效，找出影響因素，實現電壓運維策略的不斷提升。

本文的研究成果較好的滿足了數字化和智能化配電網運維工作要求，在實際應用中，收到了良好的實際工作成效。

4 結語

綜上所述，本文針對配網電壓質量問題多樣，電壓質量問題溯源困難，原有運維體系信息化、智能化程度不高的問題，積極適應數字化轉型和新型電力系統建設目標，開展業務和流程的數字化重構，建立數字化、智能化的配網電壓運維主動式體系，構建以大數據分析、移動應用為主體的配網電壓主動式運維平臺，在融合多源異構數據的基礎上，通過大數據分析和移動運維作業工具建設，提升配電網電壓問題的主動發現、閉環管控和輔助決策能力，實現配電網電壓運維工作的業務互聯和融合創新，有效提升了配電網電壓運維作業的工作效率和智能化水平。