“开挂”是种怎样的体验？——线损治理之线变关系智能识别
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集百家之长 融数据之值 扬同期之名
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在同期线损管理系统推广应用过程中，业务部门核准线变关系、户变关系和接入点位置，在线路和台区线损治理的同时，为停送电信息精准推送、抢修精准推送提供了基础数据支撑。然而，随着智慧城市和世界一流配电网的建设，尤其是入地电缆的普及，人工现场核查线变关系难度变得越来越大，奈何不会“遁地”呀！
同时，随着高级量测体系的应用，尤其是智能电表的普及，配电系统运行过程中将产生超大规模数据。由于具有关联特征，例如电气距离较近的元件之间电压波动曲线相似度较高，电力大数据不仅可以直接反映设备运行状况，而且能够间接反映电网拓扑连接关系。由此，便开启了配网线变关系智能识别的“开挂之路”——基于量测电压序列线性相关程度判定配变所属馈线。
1 案例简介
在此，小编以四川省成都市金堂县城区10kV金x路和10kV赵x路为例，分享“开挂”的步骤和体验。在分析实例中，2条线路下游共有90台配电变压器，其中，线路参数如表1所示，配电变压器参数如表2所示。2020年3月1日至19日，在同期系统中，10kV金x路线损率约为21.09%，如图1所示；10kV赵x路线损率约为-7.81%，如图2所示。
表1 中压配电线路参数
| 线路 | 总长度(km) | 电缆长度 | 架空线路 | 投运日期 |
| 10kV金x路 | 6.887 | 1.814 | 5.037 | 1997-07-01 |
| 10kV赵x路 | 8.380 | 2.555 | 5.825 | 2013-08-18 |
表2 配电变压器参数
| 配变类型 | 数量(个) | 供电方式 | 计量方式 | 采集成功率 |
| 公用 | 48 | 三相四线制 | 高供低计 | 100% |
| 专用 | 42 | 三相三线制 | 高供高计 | 100% |
图1 2020年3月1日至19日同期系统中10kV金x路线损率
图2 2020年3月1日至19日同期系统中10kV赵x路线损率
2 “开挂”第一步：获取量测数据
在电力用户用电信息采集系统中，采集终端能够按照固定的时间周期，自动量测和上报冻结类数据，包括月冻结数据、日冻结数据、小时冻结数据，曲线冻结数据等，这就为我们“开挂”提供了庞大的数据库。为便于处理，首先将2条中压馈线和90台配电变压器进行顺序编号,之后通过电力用户用电信息采集系统，依次获取2020年3月19日中压线路出口和90台配电变压器处采样周期为15分钟的相电压或线电压序列，好了，至此我们已经获取了每个“敌军”的精准画像。
3 “开挂”第二步：电压相似度判定
在电力系统中，如图(3)、图(4)所示，在电气距离较近的情况下，由于阻抗较小，节点之间电压幅值相差很小、电压波形较为相似。
图3 电力线路π形等值模型
首先，针对高供低计的公用配电变压器，由于低压侧为三相四线制且量测表计位于低压侧，量测的三相电压存在不对称的情况，如图5所示。利用余弦定理，如下式(1)所示，通过MATLAB编程进行电压归算得到三相平衡时的电压AN。例如：“金堂县龙xx业有限公司”专变某时刻三相冻结数据AN'、BN'、CN'分别为240.8、235.4、247.3，则其归算电压AN约为241.12。而针对量测表计位于高压侧的配电变压器，由于量测电压为线电压，故无需考虑电压不对称的情况。例如：“金堂县青xxxx体育学校”专变某时段线电压冻结数据AB、BC分别为104.5、104.6，则可取两个线电压的平均值104.55作为归算电压。
图5 配电变压器中性点偏移示意图
2020年3月19日，在中压线路出口和90台配电变压器处，采样周期为15分钟的归算电压序列，分别如下图6、图7所示。
图7 2020年3月19日90台配电变压器归算电压曲线（采样间隔为15min）
进行电压归算后，利用下式(2)，通过MATLAB编程计算90台配电变压器出口电压序列与2条中压馈线出口电压序列的相关系数。式中：i、j分别表示配电变压器、中压线路编号；UT.i和UL.j分别表示第号配电变压器和第j号中压线路的电压序列。
计算结果如图7所示，并结合电力系统运行特点，判定对应相关系数最高的线路为配电变压器所属线路，一枪“爆头”！例如：针对第2号配变“农xxx公变”，其与第1条线路“10kV金x路”的电压序列相关系数为0.924，其与第2条线路“10kV赵x路”的电压序列相关系数为0.135，故判定第2号配变“农xxx公变”所属线路为10kV金x路。
图7 配电变压器和中压线路之间电压序列相关系数
4 “开挂”第三步：结果验证
依据电压相似度判定配变所属线路后，将判别结果与配网基础台账信息相比较，得到差异如下：判定第14号配变“成都国xxxx服务有限公司1”、第27号配变“成都国xxxx服务有限公司2”、以及第63号配变“金xxx员会办公室”所属线路应为10kV金x路。
结合智能识别结果，运行维护人员现场核查线变关系。核查结果显示第14、27、63号配变变压器确属10kV金x路、上述3台配电变压器在进行负荷改接时未及时完善档案导致GIS中产生了线变关系错误记录，证明了“外挂”的可行性和准确性。修正后，同期系统中10kV金x路的日线损率变化如图8所示，可见，线路的日线损率由高损恢复到正常水平。
图8 中压配电线路日输入电量和线损率变化
小结
利用量测数据全面感知电网状态，逐渐成为一种全新的基于数据驱动的电网分析和管控模式。随着同期线损管理系统的推广应用，成都金堂公司深挖电力大数据价值，积极开展基于量测电压序列相关性的线变关系智能识别试点工作，快速准确识别配网线变关系，大幅减少了现场核查所耗费的人力物力，其2019年10kV分线线损综合合格率由年初的54.49%提升至年末的91.44%，有力促进了同期线损数据归真。
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