一种线损理论计算精益化管理方法与流程

本发明属于线损管理领域，具体地说是一种线损理论计算精益化管理方法。

背景技术

随着我国构建资源节约型、环境友好型社会发展战略工作的逐步推进，节能降耗工作得到了政府、企业、社会等各方面的高度重视。如何加强精细化的线损管理，实现“技术线损最优化、管理线损最小化”，已成为目前亟需解决的重要课题。

为响应国家“节能、低碳、环保”的号召，国网公司已开展代表日理论线损计算工作，旨在通过这种线损管理工作的实施，对电网经济运行和节能运行起到一定推进作用。以往的线损计算管理系统大多是手动建模导入数据，计算范围覆盖小，人工参与线损计算较多，一方面浪费了时间精力，另一方面计算准确度也较低，不利于开展降损辅助决策。

技术实现要素：

针对上述现有技术存在的缺陷，本发明提供一种线损理论计算精益化管理方法，以实现全电压等级的线损在线理论计算和降损规划辅助决策。

为此，本发明采用如下的技术方案：一种线损理论计算精益化管理方法，其包括数据获取与预处理、线损理论计算和降损规划辅助决策；

所述的数据获取与预处理包括：通过网络访问电网各部门提供的数据系统下载数据，获取主网、配电网和低压网数据；根据线损理论计算数据要求，对获取到的数据进行预处理；

所述的线损理论计算包括：主网理论线损计算、配网理论线损计算和低压网理论线损计算，根据主网、配网和低压网理论线损计算的差异性分别采取主网理论线损计算方法、配网理论线损计算方法和低压网理论线损计算方法；

所述的降损规划辅助决策包括：基于理论线损分析的重损区域挖掘、基于多系统融合的降损空间挖掘和线损改造投资效益比评估。

作为上述技术方案的补充，所述的数据获取与预处理中，数据来源于电网设备(资产)运维精益管理系统(pms)、数据采集与监控系统(scada)、电能量管理系统(ems)、用电信息采集系统、sg186营销业务应用系统、配电网地理信息系统(gis)，通过数据接口获取前述现有系统数据，并将各系统数据进行关联，建立统一的数据平台，实现各系统之间信息共享。

作为上述技术方案的补充，所述的数据获取与预处理中，预处理的步骤包括：

1)对数据进行去零、去空、去重清洗操作，以上数据清洗要对全数据做一个遍历，区分错误值、缺失值、辨别传感器问题和事件数据，剔除错误值、极端值、缺失值；

2)利用专家经验、典型值对可补全的内容进行适度补全；

3)统一数据格式和记录精度；

4)将所有数据在数据库中关联作为线损理论计算的数据基础。

作为上述技术方案的补充，预处理的步骤1)中，设置如下清洗规则：

清洗规则一：各字段任一数据缺失即定义为数据缺失；

清洗规则二：明细条目重复出现即定义为数据冗余；

清洗规则三：业务数据出现明显的常识性错误，即定义为数据异常；

清洗规则四：各字段任一数据格式不规范即定义为不规范。

作为上述技术方案的补充，所述的数据获取与预处理中，对获取的数据进行校验，误差超出设定范围的判定为数据维护有问题，按照标准格式生成检查清单，并反馈至电网相关部门；维护没问题的数据统一解析形成标准形式存放在后台数据库。

作为上述技术方案的补充，所述的降损规划辅助决策中，基于理论线损分析的重损区域挖掘具体为：基于获得的各区域理论线损数据，对线损率进行划分，确定线损的轻重度等级，从而挖掘出重损区域。

作为上述技术方案的补充，所述的降损规划辅助决策中，基于多系统融合的降损空间挖掘为：基于重损区域划分，对不同线损率等级的供电区域分别进行降损空间的挖掘。

作为上述技术方案的补充，所述降损空间挖掘的流程包括：数据获取和预处理后确定重损区域各影响因素的区间划分或状态划分，并按照划分结果建立重损区域历史线损数据库；判断各影响因素与区域重损之间是否存在强关联规则，如果否，对于弱关联的因素，予以删除，从而提高对降损空间挖掘的精准性；如果是，利用数据库中的数据信息，作为训练样本集，建立区域统计线损的多元回归模型，从而确定各影响因素的权重系数；根据权重确定造成区域重损的主要原因，并判断该主要原因的类型，确定降损规划决策方案。

作为上述技术方案的补充，所述的降损规划辅助决策中，线损改造投资效益比评估为：在选择相关的降损规划决策方案后，建立降损投资工程评估模型，通过对工程实施前后的区域线损数据进行比对，计算区域降损大小，从而得到项目的投资效益，对工程投资效益比进行评估，确定降损规划决策方案是否为精准改造。

本发明具有以下有益效果：本发明实现了数据获取与预处理、线损理论计算、降损规划辅助决策等，使得线损管理工作效率和准确度更高、数据更精细化、管理更加智能化和自动化。

附图说明

图1为本发明的原理图；

图2为本发明的降损空间挖掘流程图。

具体实施方式

以下结合说明书附图和实施例详细描述本发明的具体实施方式，但本发明不受所述实施例所限。

本发明提供一种线损理论计算精益化管理方法，其包括数据获取与预处理、线损理论计算和降损规划辅助决策，如图1所示。

所述的数据获取与预处理包括：

数据通过网络访问各部门提供的数据系统下载，获取主网、配电网、低压网数据。数据基于电网设备(资产)运维精益管理系统(pms)、数据采集与监控系统(scada)、电能量管理系统(ems)、用电信息采集系统、sg186营销业务应用系统、配电网地理信息系统(gis)等，通过数据接口获取现有系统数据，并将各系统数据进行关联，建立统一的数据平台，实现各系统之间信息高度共享。

根据理论线损计算数据要求，对获取到的数据进行以下预处理：

1)对数据进行去零、去空、去重等清洗操作,以上数据清洗大致要对全数据做一个遍历，区分错误值，缺失值，辨别传感器问题和事件数据，剔除错误值、极端值、缺失值。设置如下清洗规则：

清洗规则一：各字段任一数据缺失即定义为数据缺失。如有功、无功为0，电压为0或null等。

清洗规则二：明细条目重复出现即定义为数据冗余。如台区名称、统计时间等数据重复。

清洗规则三：业务数据出现明显的常识性错误，即定义为数据异常。如电压值、等值电阻等与常识不符。

清洗规则四：各字段任一数据格式不规范即定义为不规范。如统计时间格式不规范。

2)利用专家经验、典型值等对可补全的内容进行适度补全。

3)统一数据格式和记录精度。

4)预处理完毕后，将所有数据在数据库中关联作为分析计算的数据基础。

对获取的数据进行校验，误差超出设定范围的判定为数据维护有问题，按照标准格式生成检查清单，并反馈至相关部门。维护没问题的数据统一解析形成标准形式存放在后台数据库。

所述的线损理论计算主要分为主网理论线损计算、配网理论线损计算和低压网理论线损计算。根据主网、配网和低压网理论线损计算的差异性分别采取主网理论线损计算方法、配网理论线损计算方法和低压网理论线损计算方法。。

所述的降损规划辅助决策主要基于线损理论计算结果，为相关部门提供科学合理的降损规划辅助决策，最大化地实现网络损耗的降低，包括基于理论线损分析的重损区域挖掘、基于多系统融合的降损空间挖掘、线损改造投资效益比评估等。

基于理论线损分析的重损区域挖掘：基于获得的各区域理论线损数据，对线损率进行划分，确定线损的轻重度等级，从而挖掘出重损区域。

基于多系统融合的降损空间挖掘：基于重损区域划分，对不同线损率等级的供电区域分别进行降损空间的挖掘。由于区域线损主要受电网运行方式、运行参数、网架结构、元件参数、负荷水平、负载率、用户类型、变压器容量等因素的综合影响，挖掘降损空间必须找出对该区域线损影响较大的因素，并就影响原因开展有针对性地降损措施。

降损空间挖掘主要有以下几个步骤：1、数据获取和预处理后确定重损区域各影响因素的区间划分或状态划分，并按照划分结果建立重损区域历史线损数据库。2、判断各影响因素与区域重损之间是否存在强关联规则，对于弱关联的因素，予以剔除，从而提高对降损空间挖掘的精准性。3、利用数据库中的数据信息，作为训练样本集，建立区域统计线损的多元回归模型，从而确定各影响因素的权重系数。4、根据权重确定造成区域线损大的主要原因，并分析该原因为设备参数原因还是运行方式原因等。5、有针对性地给出降损规划决策方案，相关流程图如图2所示。

线损改造投资效益比评估：在选择了相关的降损规划决策方案后，建立降损投资工程评估模型，通过对工程实施前后的区域线损数据进行比对，计算区域降损大小，从而得到项目的投资效益，对工程投资效益比进行评估，确定降损规划决策方案是否为精准改造。

下面为主网、配网和低压网理论线损的计算方法。

一、主网理论线损计算

主网理论线损计算通常采用牛顿拉夫逊潮流算法。但实际现实计算中，有时由于存在开关遥测信号失效的情况，拓扑搜索形成“拓扑岛”时会发现与上级电源完全隔离的“孤立岛”，导致牛顿拉夫逊潮流算法失效。因此对于正常的拓扑岛和孤立岛，采用不同的算法进行计算。

正常的拓扑岛采用牛顿拉夫逊潮流算法，具体做法如下：

①形成节点导纳矩阵；

②使用直角坐标或极坐标设置电网各个节点电压初值，设置迭代次数；

③求解修正方程式常数项向量，根据求出的常数项向量求出雅克比矩阵；

④求解修正方程式，求取节点电压新值；

⑤检查收敛情况，检查是否超过迭代次数，若收敛或超过迭代次数，终止，否则继续第三步；

⑥在收敛的情况下，取最后一次迭代计算的电压值为最终计算结果，推算出首端的输入功率，从而推算出电网各个节点支路功率和损耗。

对于出现的孤立岛，采用支路电流法进行损耗计算，具体做法如下：

①以线路、主变为单位获取线路首末段及主变各级绕组侧量测电压、有功功率、无功功率；

②根据功率及电压等级换算出线路、主变绕组电流值；

③根据电流值，结合元件等值阻抗，推算出有功损耗、无功损耗；

④求出线路、主变首端功率理论值、有功损耗、无功损耗、铜损、铁损等。

二、配网(即配电网)理论线损计算

配电网理论线损计算使用牛顿拉夫逊算法与前推回代算法相结合，在牛顿拉夫逊不收敛的情况下，采用前推回代算法修正。前推回代算法具体过程如下：

①假设末端电压为线路额定电压，根据电网拓扑连接关系由末端向始端进行p(有功功率)、q(无功功率)、相角累积叠加，从而求得始端功率及全网功率分布；

②用求得的线路始端功率和已知的线路始端电压，回推计算线路末端电压和全网功率分布；

③用第二步求得的线路末端电压计算线路始端功率和全网功率分布，如求得的各线路功率与前一次相同计算的结果相差小于允许值，就可以认为本步求得的线路电压和全网功率分布为最终计算结果。否则，返回第二步重新进行计算。

三、低压网理论线损计算

低压网理论线损计算使用等值电阻法进行低压电网线损计算，具体做法如下：

①获取模型数据、营配贯通数据、用采系统用户抄表数据，得到等值电阻法所需计算参数；

②计算等值电阻，等值电阻rel计算公式如下：

式中：si为用户容量，ri为从用户至电源路径下的电阻，k为负荷修正系数。

③根据配变运行数据，计算配变电流，最后根据计算出的等值电阻和配变电流，计算低压网理论线损。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。