基于数据挖掘的台区线损分析方法研究与应用

基于数据挖掘的台区线损分析方法研究与应用

危凯

惠州博罗供电局  广东 惠州  516142

摘要：高质量样本数据是进行数据挖掘与分析的前提与基础。在实际情况中，从供电企业台区终端系统获取的电力数据参差不齐，存在“大数据、小样本”以及数据缺失等情况，模型的建立、输入变量参数的选取等关键环节可能导致模型训练鲁棒性差以及不收敛，影响台区理论线损的计算精度。同时，后续针对线损异常台区的诊断、台区线损的精细化管理缺少有效、便捷的方式。基于以上分析，如何高效利用现有的电力数据完善台区理论线损计算方法，以及制定科学、有效的台区线损异常原因诊断方式，实现台区线损的精细化管理，达到精准降损的目的，是值得深入研究的课题。

关键词：数据挖掘；台区线损；分析方法；应用

1台区线损概念

电能在从发电端输送到用户端过程中，电流流经输电线路、变压器等电气设备时，由于存在阻抗等原因会产生一定的功率损耗，这些电能没有被用户所使用，将这类电能损耗定义为线路损失电量，简称线损。线损主要包括两类：一是技术线损，在实际的输电和配电过程中由于设备等原因消耗的电能，这部分线损的产生是无法避免的。二是管理线损，主要是指供电企业在管理过程中由于各种不明原因造成的部分电能损耗[58]。由于对管理线损和技术线损问题的解决方式不同，在对配电网实施降损之前，需要通过计算理论线损与现场统计的线损值进行对比分析，根据线损情况制定合适的解决方案，如果理论线损与实际线损差值在设置的阈值范围之内，那么高线损是由技术原因造成的，如果统计的实际线损远远大于理论线损，排除计量设备异常造成的影响，那么高线损是由管理原因造成。理论线损是供电企业根据某一地区的配电网级别及电力设备情况，通过对线路负荷系数、装置参数等多种特征进行线路损耗分析得出的线路损失量，其中可细分为可变线损与固定线损。在我国配电网区域划分中，台区是指主线经变压器向用户供电一侧的区域，是我国电网的重要组成部分。台区理论线损是指电量流经变压器向用户输送过程中所产生的必要能量损失，主要涉及到台区区域内变压器、计量器、互感器、计量电表、消弧线圈等电力设备以及输电线路的电能损耗，与设备的各项基本参数、电缆的材质、长度、直径以及电量、电压、电流、功率、环境温度等因素有关，可见准确获取台区区域的运行参数以及设备参数对于台区线损的计算具有重要的意义。通过对台区理论线损进行计算，可以为电网的规划、设计、生产技术和运行状况提供参考，台区理论线损是供电企业台区管理考核的重要指标。对低压台区理论线损进行研究不仅可以监测线路线损情况，还能帮助企业识别网络薄弱环节，制定关键的减损措施，为制定减损指标提供理论支撑，具有重要实际意义。

2基于数据挖掘的台区线损分析方法应用

2.1基于数字孪生技术的台区设备状态量虚实映射

数字孪生技术是一种将现实世界中的实体数字化，并在数字世界中进行监测和分析的技术。本文利用数字孪生技术对获取到的状态量信号进行虚实映射，建立台区变压器设备运行状态孪生模型。首先根据电力设备数据建立设备虚拟模型，将变压器设备对应的属性值添加到模型上，并提供数据接口，建立状态量数据信号与孪生模型的联系，将设备运行行为、逻辑在模型中体现和集成，使实际电力设备与虚拟电力设备初步融合。然后利用传感器等设备对现实世界中的状态量进行采集，形成孪生数据库，采用“条件-状态-事件”构建台区设备运行状态数字孪生模型。最后利用关联规则在建立的数字孪生模型中构建规则库，描述正常状态下变压器运行逻辑，完成设备由实到虚的映射。利用数字孪生技术对获取到的台区设备状态量信号进行虚实映射，可以实现数字模型与现实世界的一一对应，为台区线损的管理和设备维护提供支持和指导。

2.2台区线损智能诊断分析

（1）参数模糊决策模型。通过平台监测的温度、电流、线损等数据，可以直观地判断变压器线损异常情况。但就设备运行状态与因素之间的关系而言，大多数关系是模糊的，属于灰色系统。人们对各种信息的主观判断也具有差异性，会导致认知偏差或误解，这就决定了决策的模糊性。因此，得到的设备信号状态特征也应用模糊概念来表示。（2）台区理论线损计算与窃电检测模型应用部署。本文采用深度学习框架对窃电行为检测、台区理论线损计算进行训练，需将结果在前端呈现给用户，因此需要借助Web应用框架进行模型的应用部署，实现参数前端输入，后端模型调用训练，再将结果返回前端显示的功能。Flask是一个轻量级Web应用框架，使用简单，灵活性高，可扩展性强，且能够与本文训练模型的深度学习框架兼容。本章使用HTML表单实现数据交互，HTML表单是一个用来给客户输入信息的标准工具，它由一个表格内容所构成，包括文本框、复选框、单选按钮、下拉列表和控件，用于向服务器提交数据请求。在前端Web页面上，用户通过输入相应参数，点击按钮向后端提交HTTP请求，服务器接收和处理客户端的HTTP请求，调用模型函数进行计算并返回响应，完成前、后端数据的交互工作。前端页面使用JavaScript、html5、CSS等对页面的显示功能和样式进行设计与渲染，将训练好的模型打包成函数部署在服务器上，利用Flask框架完成前后端交互。

2.3台区线损可视化与监控的实现

台区线损可视化与监控系统使用Vue框架构建界面体系结构，前端页面使用JavaScript、html5、CSS等对页面的显示功能和样式进行设计与渲染，同时利用3D等技术实现数据可视化。（1）用户登入界面。在进入系统之前，为了数据的安全性，对用户的身份进行验证，用户根据提示输入相关信息，系统通过与数据库中的用户信息进行比对，辨别用户身份，实现系统登陆。为了保护数据的安全性，打开链接自动进入软件的登入界面，只有与数据库中的用户名与密码都匹配才能进入台区线损可视化管理系统。如果用户忘记了密码，可通过验证提供的密保信息找回密码，后台也会给用户预留的手机号发送操作提示。（2）台区线损管理系统主界面。通过用户登入验证，界面跳转到主界面。主界面主要由台区变压器孪生可视化、台区基本信息、设备状态数据以及线损监测与异常预警四个模块组成。在台区基本信息模块中可以了解台区设备的编号、台区设备所在的地点以及本月出现异常的次数，通过此模块可以详细了解到台区的基本信息；设备状态数据显示模块主要展示设备的运维状态，在对设备环境进行监控的同时为设备异常预警提供数据支撑；通过线损监测与异常预警模块可以直观地了解到该台区线损的变化情况，同时记录台区的故障类型、时间，为线损异常进行溯源提供数据依据；台区变压器孪生可视化模块可以直观展示台区设备的孪生状态以及孪生数据，通过点击可以为用户提供可视化的效果，并显示与该台区相关的参数。通过主界面的菜单键可以跳转到用户窃电行为检测模块或者台区理论线损预测模块。根据前端网页提示，输入相应格式数据，发送请求，就能够进行数据分析与计算，并将部署在服务器的模型计算结果在页面展示。具体流程如下：(1)在Flask应用程序中定义视图函数和路由；(2)前端使用AJAX技术向后端发送请求并获取响应；(3)模型接收数据响应并进行处理；(4)前端处理从后端获取的数据并显示结果。

3结束语

根据企业实际需求设计并实现台区线损可视化管理系统，深化“一台区一指标”管理模式，创新打造“数字孪生”仿真台区，实现台区线损全过程、全时段可视化管理。对于线损异常的台区能够及时预警并快速定位，保留线损异常台区信息，在平台开展数据治理工作，针对可能存在的异常原因进行分析，辅助工作人员进行决策，帮助企业更好地管理线损问题，有效提升台区线损管理水平。

参考文献

[1]史琳,董茵.基于配网线路同期线损计算的配网线路线损管理[J].电子测试,2022,36(09):112-114+111.

[2]钟小强,陈杰,蒋敏敏,等.基于深度学习的台区线损分析方法[J].电网技术,2020,44(02):769-774.