CN104992382B - 一种面向配电网现状评估的数据融合方法 - Google Patents

Abstract

一种面向配电网现状评估的数据融合方法。其包括将配电网基础数据进行分类、将上述得到的配电网基础数据进行融合、利用上述融合后的配电网基础数据评估配电网现状等步骤。本发明效果：提出适合配电网现状评估的供电模式组分组流程，将配电网现状评估分为整体状况评估、供电模式组状况评估、单体设备状况评估等三个层次，结构清晰，便于发现配电网薄弱环节，有针对性地进行电网规划。为配电网规划人员进行配电网规划提供了有益参考，为日后配电网规划工作提供了强有力的技术支持。易于掌握与操作，简单清晰，方便实际操作人员熟练掌握。

Description

一种面向配电网现状评估的数据融合方法

技术领域

本发明属于配电网现状评估技术领域，特别是涉及一种面向配电网现状评估的数据融合方法。

背景技术

配电网数据是进行配电网现状评估的基础。由于配电网现状评估基础数据具有数据量大、变化频繁、来源复杂等问题。目前电网公司很难给出一套拓扑关系和元件参数正确且能进行基本潮流计算、便于配电网现状评估的数据，并且基础数据的更新经常与实际电网不符。配电网数据涉及多个部门多个业务系统，包括地理信息(GIS)、生产管理(PMS)、调度自动化、186电力营销业务应用、电网资产质量监督管理和规划计划信息管理应用等业务系统。同一设备在不同信息系统中缺乏唯一的标识，在配电网现状评估数据处理中，经常会遇到不同信息系统之间设备不对应的问题，结果造成不同信息系统之间数据融合需要投入大量资金和人力，用时较长、难度较大。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种面向配电网现状评估的数据融合方法。

为了达到上述目的，本发明提供的面向配电网现状评估的数据融合方法包括按顺序执行的下列步骤：

步骤1)将配电网基础数据进行分类；

步骤2)将上述得到的配电网基础数据进行融合；

步骤3)利用上述融合后的配电网基础数据评估配电网现状。

在步骤1)中，所述的配电网基础数据按照数据类别划分为三大类；

1)配电网设备类

配电网设备类数据主要包括高压主变设备、高压线路设备和中压线路设备在内的台账信息；

其中高压主变设备台账信息主要包括主变名称、电压等级、额定容量、所属变电站、电压比、投运日期、建设型式、设备型号、资产单位、资产性质；

高压线路设备台账信息主要包括线路名称、电压等级、导线型号、导线截面、线路长度、架空长度、电缆长度、是否支线、所属干线、起点名称、终点名称、投运日期、资产单位、资产性质；

中压线路设备台账信息主要包括线路名称、电压等级、导线型号、导线截面、线路长度、架空长度、电缆长度、主干线路长度、架空绝缘线长度、公变台数、公变容量、专变台数、专变容量、分段开关数、投运日期、资产单位、资产性质；

2)配电网运行类

配电网运行类数据主要包括设备最大负荷、设备典型日运行数据、容载比及N-1通过率在内的设备运行数据、运行指标；

3)配电网结构类

高压配电网结构数据主要包括高压网架接线方式，站内接线方式；高压网架接线方式主要有辐射、环式、链接接线；站内接线方式按线路接入变电站方式分为“T”接与“Π”接；变电站高压侧一般分为单母线、线变组、内桥、外桥、单母线分段等多种结构，低压侧一般为单母线分段接线；中压配电网结构数据主要包括线路分段数、线路联络数。

在步骤2)中，所述的配电网基础数据融合方法包括下列步骤：

步骤2.1)数据抽取：

从PMS系统中抽取四张表，110kV、35kV主变台账表，110kV、35kV线路台账表，10kV线路台账表、10kV配变台账表；从调度系统中抽取典型日110kV、35kV主变运行数据、典型日110kV、35kV线路运行数据、典型日10kV线路运行数据、变电站站内拓扑关系表、10kV线路联络关系表；

步骤2.2)数据校验：

将上述抽取出的数据利用PMS和调度自动化系统进行完整性、正确性、一致性校验，由此得到固化的配电网设备明细表；

其中完整性校验包括关键字段是否填写完整；正确性校验包括数据类型、数据精度、数据范围是否符合规则要求；一致性校验包括表格内和表格间的数据对应关系是否正确；

步骤2.3)运行数据融合：

以上述检验正确的PMS系统数据为固化数据，融合调度自动化系统典型日运行数据，统计出设备的最大负荷、最小负荷、平均负荷、负荷率、峰谷差率、容载比和N-1通过率等；容载比和N-1通过率一般采用典型日，一般为最大负荷日同一时刻设备负载率；

步骤2.4)拓扑数据融合：

调度自动化系统提供站内拓扑关系，PMS系统提供线路起始节点，利用拓扑理论，建立高压设备由220kV变电站低压侧母线到110kV、35kV变电站低压侧母线的简化拓扑连接关系；中压设备的拓扑关系的核心是中压线路的联络关系，从调度自动化系统中抽取中压线路的联络关系，形成中压拓扑关系表。

在步骤3)中，所述的利用上述融合后的配电网基础数据评估配电网现状的方法包括下列步骤：

步骤3.1)配电网供电模式组分组

依据上述拓扑分析结果，将有关联的配电网设备按照下列原则组合形成供电模式组；供电模式组分组的原则是以变电站为单元，高压设备通过高压线路建立联系，中压设备通过中压线路建立联络联系，最终形成可以实现负荷转移的配电网供电模式组；

步骤3.2)规模统计

基于上述数据融合结果，统计出配电网主要设备规模：

X＝∑x_i (1)

式中，Xi为各种条件下包括主变台数、主变容量、线路长度在内的设备信息；

步骤3.3)电网结构分析

具体包括两种电网结构分析：

a)高压电网结构：在配电网供电模式组中，如果高压电源线路“T”接入所有主变，则该线路为辐射供电；若“Π”接入某台主变，并且该主变另有一条电源线路供电，则该线路为链式供电；

b)中压电网结构：在配电网供电模式组中，中压电源线路的结构取决于线路分段数和联络数，基于拓扑关系，剔除无效联络，判断每条中压电源线路实际的分段数和联络数。

步骤3.4)运行状况分析：

具体包括以下三种运行状况分析：

a)整体运行状况

容载比为同一电压等级全网或区域电网公用主变容量之和与网供最大负荷的比值：

式中，R_S为容载比(MVA/MW)；Pmax为该电压等级全网或供电区的年网供最大负荷；∑S_ei为该电压等级全网或供电区内公用变电站主变容量之和；

负载均衡度；

式中，B_s为负载均衡度，L_{S_i}为单一设备负载率，L_S为变电站负载率平均值，N为设备数量；该公式中的参数可从融合后的运行数据中获取；

b)供电模式组运行状况

对配电网供电模式组运行状况分析主要考虑“N-1通过率”指标；

在度夏分析主变或线路“N-1通过率”时，不仅需要考虑变电站内主变负荷转带，还需考虑通过配电网供电模式组下一级配电网络转移到其他变电站；

c)单体设备运行状况

对单体设备运行状况的分析主要包括重载、轻载、运行年限过长在内的指标。

本发明提供的面向配电网现状评估的数据融合方法的有益效果：

(1)本发明提出适合配电网现状评估的供电模式组分组流程，将配电网现状评估分为整体状况评估、供电模式组状况评估、单体设备状况评估等三个层次，结构清晰，便于发现配电网薄弱环节，有针对性地进行电网规划。

(2)本数据融合方法为配电网规划人员进行配电网规划提供了有益参考，为日后配电网规划工作提供了强有力的技术支持。

(3)本方法易于掌握与操作，简单清晰，方便实际操作人员熟练掌握。

附图说明

图1为本发明提供的面向配电网现状评估的数据融合方法流程图；

图2为供电模式组分组流程图；

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明提供的面向配电网现状评估的数据融合方法进行详细说明。

本发明提供的面向配电网现状评估的数据融合方法包括按顺序执行的下列步骤：

步骤1)将配电网基础数据进行分类：

为了便于数据归集、梳理、明确数据范围，将配电网基础数据按照数据类别划分为三大类；

1)配电网设备类

配电网设备类数据主要包括高压主变设备、高压线路设备和中压线路设备在内的台账信息；

其中高压主变设备台账信息主要包括主变名称、电压等级、额定容量、所属变电站、电压比、投运日期、建设型式、设备型号、资产单位、资产性质等；

高压线路设备台账信息主要包括线路名称、电压等级、导线型号、导线截面、线路长度、架空长度、电缆长度、是否支线、所属干线、起点名称、终点名称、投运日期、资产单位、资产性质等；

中压线路设备台账信息主要包括线路名称、电压等级、导线型号、导线截面、线路长度、架空长度、电缆长度、主干线路长度、架空绝缘线长度、公变台数、公变容量、专变台数、专变容量、分段开关数、投运日期、资产单位、资产性质等；

2)配电网运行类

配电网运行类数据主要包括设备最大负荷、设备典型日运行数据、容载比及N-1通过率在内的设备运行数据、运行指标等；

3)配电网结构类

高压配电网结构数据主要用于反映对负荷转移能力的支撑，区域电网是否坚强等情况，主要包括高压网架接线方式，站内接线方式等；高压网架接线方式主要有辐射、环式、链接接线；站内接线方式按线路接入变电站方式分为“T”接与“Π”接；变电站高压侧一般分为单母线、线变组、内桥、外桥、单母线分段等多种结构，低压侧一般为单母线分段接线；

中压配电网结构数据用于分析10kV电网网架结构水平，主要包括线路分段数、线路联络数。

步骤2)将上述得到的配电网基础数据进行融合：

配电网数据融合包括数据抽取、数据校验、运行数据融合、拓扑数据融合步骤；通过数据融合最终得到一套基础数据表，可以用于配电网现状评估；

如图1所示，所述的配电网基础数据融合方法包括下列步骤：

步骤2.1)数据抽取：

数据抽取是将所需要的数据从各业务应用系统中抽取出来的过程；从PMS系统中抽取四张表，110kV、35kV主变台账表，110kV、35kV线路台账表，10kV线路台账表、10kV配变台账表；从调度系统中抽取典型日110kV、35kV主变运行数据、典型日110kV、35kV线路运行数据、典型日10kV线路运行数据、变电站站内拓扑关系表、10kV线路联络关系表；

步骤2.2)数据校验：

数据校验是配电网数据融合的基础；由于各信息系统间数据离散度高、关系不明确，为了正确融合配电网集成系统间的数据，将上述抽取出的数据利用PMS和调度自动化系统进行完整性、正确性、一致性校验，由此得到固化的配电网设备明细表。

其中完整性校验包括关键字段是否填写完整；正确性校验包括数据类型、数据精度、数据范围是否符合规则要求；一致性校验包括表格内和表格间的数据对应关系是否正确；

步骤2.3)运行数据融合：

以上述检验正确的PMS系统数据为固化数据，融合调度自动化系统典型日运行数据，统计出设备的最大负荷、最小负荷、平均负荷、负荷率、峰谷差率、容载比和N-1通过率等；容载比和N-1通过率一般采用典型日(一般为最大负荷日)同一时刻设备负载率；

步骤2.4)拓扑数据融合：

调度自动化系统提供站内拓扑关系，PMS系统提供线路起始节点，利用拓扑理论，建立高压设备由220kV变电站低压侧母线到110kV、35kV变电站低压侧母线的简化拓扑连接关系；中压设备的拓扑关系的核心是中压线路的联络关系，从调度自动化系统中抽取中压线路的联络关系，形成中压拓扑关系表。

步骤3)利用上述融合后的配电网基础数据评估配电网现状：

所述的利用上述融合后的配电网基础数据评估配电网现状的方法包括下列步骤：

步骤3.1)配电网供电模式组分组

依据上述拓扑分析结果，将有关联的配电网设备按照下列原则组合形成供电模式组；供电模式组分组的原则是以变电站为单元，高压设备通过高压线路建立联系，中压设备通过中压线路建立联络联系，最终形成可以实现负荷转移的配电网供电模式组；供电模式组分组流程如图2所示；

步骤3.2)规模统计

配电网现状评估首先需要掌握配电网现状规模；基于上述数据融合结果，统计出配电网主要设备规模：

X＝∑x_i (1)

式中，Xi为各种条件下包括主变台数、主变容量、线路长度在内的设备信息；

步骤3.3)电网结构分析

具体包括两种电网结构分析：

a)高压电网结构：在配电网供电模式组中，如果高压电源线路“T”接入所有主变，则该线路为辐射供电；若“Π”接入某台主变，并且该主变另有一条电源线路供电，则该线路为链式供电；

b)中压电网结构：在配电网供电模式组中，中压电源线路的结构取决于线路分段数和联络数，基于拓扑关系，剔除无效联络，判断每条中压电源线路实际的分段数和联络数。

步骤3.4)运行状况分析：

具体包括以下三种运行状况分析：

a)整体运行状况

配电网现状评估整体运行状况主要考虑容载比、负载均衡度这两项指标；

容载比是配电网规划的重要宏观性指标，其为同一电压等级全网或区域电网公用主变容量之和与网供最大负荷的比值：

式中，R_S为容载比(MVA/MW)；Pmax为该电压等级全网或供电区的年网供最大负荷；∑S_ei为该电压等级全网或供电区内公用变电站主变容量之和；

设备负载均衡是电网稳定和经济运行的重要保证；这种均衡性主要体现在变电站主变负载均衡、线路负载均衡两个方面；负载均衡度是其一项重要指标：

式中，B_s为负载均衡度，L_{S_i}为单一设备负载率，L_S为变电站负载率平均值，N为设备数量；该公式中的参数可从融合后的运行数据中获取；

b)供电模式组运行状况

对配电网供电模式组运行状况分析考虑“N-1通过率”指标；“N-1”校验是电网静态安全分析的重要基础和手段；它包含两层含义：一是保证电网正常运行；二是保证对用户的正常持续供电；

在度夏分析主变或线路“N-1通过率”时，不仅需要考虑变电站内主变负荷转带，还需考虑通过配电网供电模式组下一级配电网络转移到其他变电站。

c)单体设备运行状况

对单体设备运行状况的分析主要包括重载、轻载、运行年限过长在内的指标。

本发明提供的种面向配电网现状评估的数据融合方法针对配电网现状评估所需的电网数据，提出了PMS和调度自动化系统数据融合的思路，并且提出了适合配电网现状评估的供电模式组分组流程，该方法有效应用于配电网现状评估工作，为配电网规划人员提供辅助参考。

Claims (3)

1.一种面向配电网现状评估的数据融合方法，所述的面向配电网现状评估的数据融合方法包括按顺序执行的下列步骤：

步骤1)将配电网基础数据进行分类；

步骤2)将上述得到的配电网基础数据进行融合；

步骤3)利用上述融合后的配电网基础数据评估配电网现状；

其特征在于：在步骤1)中，所述的配电网基础数据按照数据类别划分为三大类；

1)配电网设备类

配电网设备类数据主要包括高压主变设备、高压线路设备和中压线路设备在内的台账信息；

其中高压主变设备台账信息主要包括主变名称、电压等级、额定容量、所属变电站、电压比、投运日期、建设型式、设备型号、资产单位、资产性质；

高压线路设备台账信息主要包括线路名称、电压等级、导线型号、导线截面、线路长度、架空长度、电缆长度、是否支线、所属干线、起点名称、终点名称、投运日期、资产单位、资产性质；

中压线路设备台账信息主要包括线路名称、电压等级、导线型号、导线截面、线路长度、架空长度、电缆长度、主干线路长度、架空绝缘线长度、公变台数、公变容量、专变台数、专变容量、分段开关数、投运日期、资产单位、资产性质；

2)配电网运行类

配电网运行类数据主要包括设备最大负荷、设备典型日运行数据、容载比及N-1通过率在内的设备运行数据、运行指标；

3)配电网结构类

高压配电网结构数据主要包括高压网架接线方式，站内接线方式；高压网架接线方式主要有辐射、环式、链接接线；站内接线方式按线路接入变电站方式分为“T”接与“Π”接；变电站高压侧一般分为单母线、线变组、内桥、外桥、单母线分段多种结构，低压侧一般为单母线分段接线；中压配电网结构数据主要包括线路分段数、线路联络数。

2.根据权利要求1所述的面向配电网现状评估的数据融合方法，其特征在于：在步骤2)中，所述的配电网基础数据融合方法包括下列步骤：

步骤2.1)数据抽取：

从PMS系统中抽取四张表，110kV、35kV主变台账表，110kV、35kV线路台账表，10kV线路台账表、10kV配变台账表；从调度系统中抽取典型日110kV、35kV主变运行数据、典型日110kV、35kV线路运行数据、典型日10kV线路运行数据、变电站站内拓扑关系表、10kV线路联络关系表；

步骤2.2)数据校验：

将上述抽取出的数据利用PMS和调度自动化系统进行完整性、正确性、一致性校验，由此得到固化的配电网设备明细表；

其中完整性校验包括关键字段是否填写完整；正确性校验包括数据类型、数据精度、数据范围是否符合规则要求；一致性校验包括表格内和表格间的数据对应关系是否正确；

步骤2.3)运行数据融合：

以上述检验正确的PMS系统数据为固化数据，融合调度自动化系统典型日运行数据，统计出设备的最大负荷、最小负荷、平均负荷、负荷率、峰谷差率、容载比和N-1通过率；容载比和N-1通过率一般采用典型日，一般为最大负荷日同一时刻设备负载率；

步骤2.4)拓扑数据融合：

调度自动化系统提供站内拓扑关系，PMS系统提供线路起始节点，利用拓扑理论，建立高压设备由220kV变电站低压侧母线到110kV、35kV变电站低压侧母线的简化拓扑连接关系；中压设备的拓扑关系的核心是中压线路的联络关系，从调度自动化系统中抽取中压线路的联络关系，形成中压拓扑关系表。

3.根据权利要求2所述的面向配电网现状评估的数据融合方法，其特征在于：在步骤3)中，所述的利用上述融合后的配电网基础数据评估配电网现状的方法包括下列步骤：

步骤3.1)配电网供电模式组分组

依据上述拓扑分析结果，将有关联的配电网设备按照下列原则组合形成供电模式组；供电模式组分组的原则是以变电站为单元，高压设备通过高压线路建立联系，中压设备通过中压线路建立联络联系，最终形成可以实现负荷转移的配电网供电模式组；

步骤3.2)规模统计

基于上述数据融合结果，统计出配电网主要设备规模：

X＝∑x_i (1)

式中，Xi为各种条件下包括主变台数、主变容量、线路长度在内的设备信息；

步骤3.3)电网结构分析

具体包括两种电网结构分析：

a)高压电网结构：在配电网供电模式组中，如果高压电源线路“T”接入所有主变，则该线路为辐射供电；若“Π”接入某台主变，并且该主变另有一条电源线路供电，则该线路为链式供电；

b)中压电网结构：在配电网供电模式组中，中压电源线路的结构取决于线路分段数和联络数，基于拓扑关系，剔除无效联络，判断每条中压电源线路实际的分段数和联络数；

步骤3.4)运行状况分析：

具体包括以下三种运行状况分析：

a)整体运行状况

容载比为同一电压等级全网或区域电网公用主变容量之和与网供最大负荷的比值：

<mrow> <msub> <mi>R</mi> <mi>s</mi> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>&amp;Sigma;S</mi> <mrow> <mi>e</mi> <mi>i</mi> </mrow> </msub> </mrow> <msub> <mi>P</mi> <mi>max</mi> </msub> </mfrac> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>2</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>

式中，R_S为容载比(MVA/MW)；Pmax为该电压等级全网或供电区的年网供最大负荷；∑S_ei为该电压等级全网或供电区内公用变电站主变容量之和；

负载均衡度；

<mrow> <msub> <mi>B</mi> <mi>S</mi> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <msqrt> <mfrac> <mrow> <munderover> <mo>&amp;Sigma;</mo> <mrow> <mi>i</mi> <mo>=</mo> <mn>1</mn> </mrow> <mi>N</mi> </munderover> <msup> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>L</mi> <mrow> <mi>S</mi> <mo>_</mo> <mi>i</mi> </mrow> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>L</mi> <mi>S</mi> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <mn>2</mn> </msup> </mrow> <mi>N</mi> </mfrac> </msqrt> <msub> <mi>L</mi> <mi>S</mi> </msub> </mfrac> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>3</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>

式中，B_s为负载均衡度，L_{S_i}为单一设备负载率，L_S为变电站负载率平均值，N为设备数量；该公式中的参数可从融合后的运行数据中获取；

b)供电模式组运行状况

对配电网供电模式组运行状况分析主要考虑“N-1通过率”指标；

在度夏分析主变或线路“N-1通过率”时，不仅需要考虑变电站内主变负荷转带，还需考虑通过配电网供电模式组下一级配电网络转移到其他变电站；

c)单体设备运行状况

对单体设备运行状况的分析主要包括重载、轻载、运行年限过长在内的指标。