摘要：电能质量是电力工业产品的一项重要指标，优质的电能对保证电网和广大用户的电气设备的安全经济运行，促进企业又好又快发展，提高人民生活质量具有重要意义。质量强企已经成为国网太原供电公司的重大发展战略。作为全国31个大型供电企业之一，公司始终致力于电网建设、运行和供电服务方面不断提质、增效、升级。
关键词：电能质量；大数据
基于在线监测的电能质量监督管理是在公司“一强三优”战略目标指引下，按照“管理转变、手段创新、应用深化”的工作思路，充分利用公司智能电网建设成果，依托电能质量在线监测系统等信息化手段，通过对电网频率、电压、可靠性等电能质量数据实时采集、自动集成、数据共享和分析应用，及时掌握电网运行风险、设备健康状态和关键电能质量指标变化趋势，
如何建立能够解决当前管理现状、短板和瓶颈的电能质量监督管理体系和管理模式，是公司电能质量监督管理必须解决的一个难点和重点。通过总结以往的管理经验，深入诊断管理面临的问题，分析公司系统核心业务之间联动关系，引入立体化的工作评价模型，创新监督管理模式，更新监督管理策略，健全常态化运行机制，实现了纵向贯通、横向协同的电能质量全过程闭环监督管理。
1.研发对象化并行计算框架，实现海量数据共享
为解决电能质量海量数据的计算和处理，遵从“数据集中存储，计算分步进行”的原则，在分布式计算、内存计算技术的基础上，研发应用了可提升系统性能的对象化并行计算框架。通过建立对象化并行计算框架的电能质量监测数据库，实现了电能质量数据在多部门、多业务、多层级间的高效传输和资源共享，为后续的质量监督和业务提升奠定了基础。
2.创新业务分析方法，深入挖掘电能质量大数据
在电能质量业务数据的挖掘过程中，根据数据特点和业务特征，采用了多种挖掘技术，包括数据清理阶段的缺失值填充、数据泛化、数据归约、冗余检测、规范化、标准化，以及价值挖掘阶段的聚类、分类预测、关联规则、时间序列、回归预测、主成分分析、熵权法等，实现了阈值设定、业务预测、综合评价等多种功能。
一是实现基于数据分布特征的指标动态阈值设定。电能质量监督管理在信息化建设中采用正态分布、线性拟合等数据挖掘算法，通过分析单一指标历史数据的离散程度、发展趋势、滞后影响等数据特征，在指标预期数值的基础上通过误差标准差来设定指标阈值的合理区间，并随数据更新调整阈值，实现了阈值设置规则的精细化和动态化，有效解决了各地区业务能力的差异以及业务自身规律等问题，优化了指标阈值规则，提升了业务部门的监测能力。
二是提升业务发展趋势的预测能力。通过参考国内外关于供电可靠性预测研究的最新成果，以时间序列法对电能质量监测数据进行定量预测，以实现可靠性指标准确预测和系统实用性为目标，依据数据的序列自相关性，构建业务数据发展趋势模型，实现对系统可靠性指标的定量预测及可视化展现，为电能质量监督管理提供辅助决策，实现对业务发展的分析由事后统计转变为事前预测和事中监测。
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例如，对输变电系统可靠率指标，选取近三年日频度数据，对数据进行插值、异常值处理后，采用指数平滑方法，对该指标数据进行滞后三期的预测，经过检验，预测值与实际值误差较小，能够作为业务实际应用的事前指导。
三是构建基于历史数据的电能质量综合评价模型。针对常规监测中只注重单项指标评价，难以对业务指标数据建立综合评价体系的问题，新的电能质量综合评估运用大数据挖掘技术，对分析场景收集到的数据进行历史趋势、业务能力及业务稳定性对比分析，通过分析场景中业务指标数据的平均值及标准差的对比分析，了解及梳理电能质量业务在期间及地区维度上的特征及对比结果。采用相关性分析方法得出分析指标之间存在的业务勾稽关系，然后通过“熵值法”和“方差贡献度”两种数据分析方法得出分析指标在综合评价体系中所占权重及综合得分结果，基于此对各网省公司的电能质量水平进行综合性的横向和纵向评价，调整管理目标，使用更有指导意义的管理目标来督促各网省公司改善电能质量。
3.强化大数据潜在价值应用，提升电能质量监督管理水平
一是强化电能质量数据在线监测预警，充分利用各类型图形，如柱状图、曲线图、散点图等，结合地理信息图形展示技术，基于后台灵活配置，界面直观丰富的理念，建立了多数据源、多数据格式、可集成各类报表组件的一套图形展现与预警界面灵活配置框架，采用聚类分析技术和多维可视化技术，开展电网频率、电网电压、供电电压、输变电可靠性、供电可靠性数据的实时跟踪监测，及时发现业务异动，督促业务部门、各单位分析整改电能质量异常数据，提升电能质量管理能力。
二是开展设备风险评估。建立大电网运行风险多维度指标群，构建母线回路、输电回路、变电回路三类输变电系统停运模型，以及基于中压用户停电管理的配电停运模型，结合电压越限、支路过载及失负荷指标监测，从元件级、回路级、系统级等多个层次对电网的风险进行辨识，通过基于负荷-风险曲线的电网运行风险分级方法，实现将不同运行方式下的风险统一折算到基本运行方式，从而反映因运行方式改变而带来的风险等级变化，实现大电网运行安全风险识别防控的充裕性及安全性评估，快速计算电网风险水平并辨识电网的风险源头，协助工作人员以风险指标为决策依据，运用风险控制措施来改善电网的安全水平。
三是加强电能质量数据辅助决策应用。采用多维可视化分析建模技术，针对电能质量中电网频率、电压、可靠性相关业务数据及指标，通过历史停电事件的分类统计与分析，定量评价系统设施现状水平，定位系统薄弱环节，分析制约公司电能质量提升的原因，同时结合设施可靠性水平与资产成本的关联分析，找出设施合理的运行年限和合理的运维投入，充分发挥电能质量监督管理对公司电网规划、设备采购、技术改造、运行方式调整、检修策略制定等方面的指导作用，为公司资产全寿命周期管理、全面质量监督工作的开展提供支撑。
结束语：
基于在线监测的电能质量监督管理在覆盖各业务部门、各层级的1.86万用户，累计采集频率、电压、可靠性数据约1.3亿条的基础上，充分发掘海量信息潜在价值，归纳总结电网运行及相关指标运行规律，构建电网风险评估、在线监测预警和辅助分析等信息化支撑功能，运用电能质量指标体系和分析模型，开展设备家族缺陷、故障原因追溯、资产健康水平等多维度分析，充分发挥电能指标对公司电网规划、设备采购、技术改造、运行方式调整、检修策略制定等方面的指导作用，为公司资产全寿命周期管理、全面质量监督工作开展提供支撑。
论文作者:赵东华
论文发表刊物:《电力设备》2018年第21期
论文发表时间:2018/12/5
标签：电能论文; 数据论文; 质量论文; 电网论文; 指标论文; 业务论文; 在线论文; 《电力设备》2018年第21期论文;