摘要：配电网处于电力系统的末端，具有电网规模巨大、设备种类繁多、网架结构多样、运行方式灵活等特点。随着城镇化的发展以及用电安全水平的提高，配电网一直在不断地改造和新建，其规模也不断扩大，国家电网公司系统内大多数县级以上配电网的规模都已达到百条馈线以上，中型城市的中压馈线已达到千条左右，随着配电自动化、用电信息采集等应用系统的推广应用，配电网将产生大量异构、多态的数据，该数据集合的规模可达到大数据级别。配电网规划内容包括配电网现状分析、供电区域划分、配电网负荷预测、目标网架研究以及经济技术比较等内容，其研究内容主要基于对基础数据的收资管理。
关键词：大数据；配电网；规划；开发应用
1大数据特点
这些数据分散放置在不同地方，由不同单位部门管理，具有分散放置、分布管理的特性。这些数据之间并不完全独立，其相互关联、相互影响，存在着比较复杂的关系。具体为，配电网大数据具有：（1）数据采集类多量大，每个采集点采集相对固定类别的数据，且分布在各个电压等级内；（2）不同采集点的采样尺度不同，数据断面不同；（3）数据不健全，数据采集存在误差和漏传；（4）数据分布在不同的应用系统中，比如PMS、GIS、SCADA、生产实时管控系统等。这些数据较为繁琐分散、彼此之间缺少联系，影响配电网规划收资管理效率，且目前配电网规划由人工完成，缺少辅助系统，因此亟需开发一种基于大数据的配电网规划系统，提高配电网规划收资效率，并辅助决策。
1.3配电网规划系统
基于大数据据的配电网规划系统，研究电网设备数据模型，开发数据接入功能，主要包括PMS、GIS、SCADA、地理图等数据，挖掘多元数据间的内在复杂关系，研究影响电网运行的主要因素，提出一套电网问题分析方法，为配电网规划提供数据支撑，并能够模拟项目实施后配电网的运行状态，分析电网运行指标，指导电网规划。
2系统设计与功能
2.1配电网规划系统
（1）基于大数据的配电网规划系统研究电网设备数据模型及开发数据接入功能，主要包括PMS、GIS、SCADA、地理图等数据，并对原始数据进行诊断修复，深度挖掘多种数据间的内在复杂关系，研究影响电网运行的主要因素，分析配电网现状进行状态，找出配电网问题，创建问题库，利用可视化建模，建立规划项目，形成问题、项目、设备相关关联。该系统可模拟项目实施后配电网运行状态，验证配电网规划成效。（2）该系统的总体架构，主要由应用架构、技术架构、数据架构组成。其中，应用架构定义了系统的应用层次，确定系统功能体系，确定各应用的功能规格和非功能规格。系统应用主要包含方案管理、地图数据管理、电网图形展示、规划电网资源编辑管理、现状电网分析应用等多个应用体系；技术架构采用C/S（客户端/服务器）模式，采取面向对象技术进行应用组件开发，采用可视化拓扑维护、专题图自动生成、标准设备模型传输和动态图形渲染等技术进行功能模块设计，为实现实用性和先进性并重的配电网规划软件平台奠定基础；数据架构定义了系统中的数据模型、数据分类、数据部署方式等。数据架构的主要内容是电网资源的逻辑模型和物理模型的设计，规划相关计算参数、计算结果以及基础地理信息的逻辑模型设计。
2.2数据接入
该系统数据接入的实现基于大数据原理，在提取多元数据的基础上进行多元数据的分析与处理，形成系统数据库。该数据库包含两个字段：其中首要字段为GIS设备的ID，借助准确匹配构建数据间的关联关系；第二字段为设备名称，通过模糊匹配检验数据间的关联关系。同时，运用融合技术、大数据分析等汇总数据信息，构建统一完备的电网规划数据库。该数据库可定时更新，为配电网规划提供动态的数据支撑。大数据主要包括国家电网公司GIS平台的设备坐标数据和拓扑数据、PMS平台的设备台账数据、电网运行OMS/SCADA平台的调度数据以及背景地理图等数据。
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2.3数据融合
（1）数据融合也就是将分散于不同系统的设备信息根据某种共同的属性融合成完整的信息。（2）数据融合原则：优先根据设备ID进行融合，但考虑到各系统间设备ID存在隔离，部分数据无法通过设备ID进行匹配，这部分通过ID无法匹配的数据会根据电网设备全路径中文名称进行融合。（3）数据融合方式：自动融合与离线手动融合相结合的方式，离线手动融合需从系统导出固定模板，线下补充模板内容即可，对于无法成功自动融合的数据都可采用线下手动融合的方式。
2.4数据修复
由于PMS、GIS平台部分数据不健全，数据采集存在误差和漏传，导致集成至配电网规划系统中的配电网出现设备参数缺失、网架拓扑结与实际不符等问题，影响配电网规划的现状分析结果。该系统在原始数据失真的情况下，开发了数据修复模块，该模块包含所属关系修复、拓扑结构修复、数据修复。主要修复导线段连接、增加节点、配电变压器供电范围、导线型号处理、设备属性缺失、配电变压器容量处理、配电变压器端口处理、删除熔断器、删除刀闸、站内断路器处理、站内电气连接线处理、断路器旋转和冗余线路清除等问题。数据经过修复之后，能够较准确的还原真实数据，为下一步配电网现状分析提供数据支撑。
2.5现状分析
为配电网规划提供理论支撑，本系统可针对电网运行数据分析运行指标，主要分为三类：供电能力、网架结构以及电网设备水平。具体功能为主变压器负载率、线路负载率、“N-1”通过率、线路接线模型、供电半径、绝缘化率、导线截面分布、可靠性分析、区域供电安全分析通过率、规划计算结果综合分析和多方案多指标对比等功能，可对现状电网和规划电网进行多维度分析，为配电网规划人员提高配电网供电能力、优化网架结构提供决策依据。
2.6可视化建模
配电网规划系统以切片地图为背景，通过新建变电站、线路、断路器，切改负荷等方式，可以模拟规划电网的多种运行状态，通过模拟验证，使配电网规划更具科学性、可行性、合理性。
2.7创建问题库、项目库
问题库包含了现状电网中存在的电网问题以及为满足地区经济发展提出的电网需求、管理问题的描述信息。该系统可针对有问题的设备或地理位置创建问题，也可根据对现状电网诊断分析出的问题创建问题。依据所建问题，创建项目，并利用该系统的可视化建模，将规划项目在系统中显示出来，进行模拟验证该项目实施后的运行指标的合理性，同时该系统可形成问题、项目、设备相互关联、定位，方便管理、查看。
3系统应用
（1）该系统已在芜湖地区完成安装调试，接入PMS、GIS、SCADA等多元数据，并完成数据修复。（2）利用该系统分析了芜湖电网现状，发现该地区配电网存在部分线路供电半径过长、负荷较重以及联络过多等问题，并创建了问题库以及与问题相对应的配电网规划项目。（3）该系统模拟出规划项目实施后配电网运行状态，通过规划电网进行诊断，得出规划后电网运行指标，经比较得出配电网运行状态得到明显改善，供电可靠率得到显著提高。
4结语
配电网规划的好坏直接关系到配电网的发展并影响社会经济的发展，研发的一套基于大数据的的配电网规划系统，可为配电网现状分析提供数据支撑，为配电网规划提供理论依据，并能够为之辅助决策，具有很大的经济效益和社会效益。
参考文献：
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[3]陈晨，徐润宸等.基于多源数据的配电网谷计划辅助决策系统研究[J].电力技术，2017，28（9）：65.
论文作者:徐永亮,贺玉龙,葛来福
论文发表刊物:《电力设备》2018年第20期
论文发表时间:2018/11/13
标签：数据论文; 电网论文; 配电网论文; 系统论文; 设备论文; 架构论文; 网架论文; 《电力设备》2018年第20期论文;