“双碳”背景下配电网线损管控研究_牛雨.pdf

河南科技Henan Science and Technology电气与信息工程总第800期第6期2023年3月“双碳”背景下配电网线损管控研究牛雨1李欢欢1张建宾2王宁3冯子烜3（1.河南九域恩湃电力技术有限公司，河南郑州450001；2.国网河南省电力公司电力科学研究院，河南郑州450052；3.燕山大学电气工程学院，河北秦皇岛066004）摘要：【目的目的】为了在“双碳”背景下能更好地管控配电网线损，本研究对线损管控工作中涉及的内容及研究进展情况进行分析。【方法方法】首先分析基于时间序列和基于数据格式转换的线损原始数据清理和融合方法，其次分析考虑影响因素的理论线损计算、接入分布式电源的理论线损计算和采用智能算法的理论线损计算，然后对异常线损处理的两种方法进行分析，最后对节能降损策略和降损潜力评估方法进行分析。【结果结果】虽然已有的线损管控的相关研究成果较多，但基于海量异构数据并结合分布式电源进行线损分析的降损工作仍要继续深入研究。【结论结论】研究线损管控对制定配电网的精准降损措施，提升配电网精益化节能降损具有重要意义。关键词：配电网；线损计算；数据融合；节能降损；降损潜力中图分类号：TM727文献标志码：A文章编号：1003-5168（2023）06-0005-09DOI：10.19968/ki.hnkj.1003-5168.2023.06.001Research on Management and Control of Distribution Network LineLoss under the Background of Double CarbonNIU Yu1LI Huanhuan1ZHANG Jianbin2WANG Ning3FENG Zixuan3(1.Henan Jiuyu EPRI Electric Power Technology Co.,Ltd.,Zhengzhou 450001,China;2.State Grid HenanElectric Power Corporation Research Institute,Zhengzhou 450052,China;3.School of Electrical Engineering,Yanshan University,Qinhuangdao 066004,China)Abstract:Purposes In order to better control the line loss of distribution network under the backgroundof carbon peaking and carbon neutrality,this study analyzes the content and research progress involvedin line loss control.Methods Firstly,the original data cleaning and fusion methods of line loss based ontime series and data format conversion are analyzed.Secondly,the theoretical line loss calculation thattakes influencing factors into consideration,the theoretical line loss calculation of distributed power access and the theoretical line loss calculation using intelligent algorithm are analyzed.Then,the two methods of abnormal line loss processing are analyzed.Finally,the energy saving and loss reduction strategyand loss reduction potential evaluation method are analyzed.Findings Although there are many relatedresearch results of line loss control,the loss reduction work based on massive heterogeneous data and distributed power supply for line loss analysis still needs to be further studied.Conclusions Studying lineloss control is of great significance for formulating accurate loss reduction measures for distribution net收稿日期：2022-11-03作者简介：牛雨（1986），男，本科，工程师，研究方向：配电网线损分析。通信作者：王宁（1981），男，博士，副教授，研究方向：配电网运行与控制。6第6期牛雨，等.“双碳”背景下配电网线损管控研究work and improving lean energy saving and loss reduction of distribution network.Keywords:distribution network;line loss calculation;data fusion;energy conservation and loss reduction;loss reduction potential0引言2020年，国家主席习近平在第75届联合国大会上提出，中国二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和。电力行业是国民经济的支柱产业，也是碳排放的重点行业。电力行业实现碳达峰对我国完成碳达峰目标具有重要的推动作用，已成为电力行业生存发展的先决要求。在“双碳”背景下，国家提出建设新型电力系统，而在新型电力系统中，新能源发电的占比较大，大量分布式电源接入到配电网中，而分布式电源出力的随机性和波动性将导致网损激增，给电网的安全运行带来新的问题。因此，要对线损计算、降损措施、降损评价等线损管控工作开展有针对性的研究。线损管控是配电网运行管理中的一项重要工作。降低电能损失不仅能提高电能的利用效率，还能助力国家实现“碳达峰、碳中和”目标。因此，本研究对目前配电网的线损管控技术进行全面的梳理、归纳和总结，阐述配电网线损管控技术的现状、当前通行的线损计算方法，并指出在“双碳”背景下配电网线损管控的研究重点，旨在为我国新型电力系统配电网线损管控的研究提供有价值的参考。1配电网线损管控研究内容目前，对新型电力系统配电网线损管控的研究尚处于广泛研究阶段。为了能更好地实现对配电网线损的管控，需要获得准确的原始数据、采取有效的线损计算方法、实施针对性的降损策略。线损管控研究内容主要有原始数据处理、理论线损计算方法、异常线损分析、降损实施等，如图1所示。2原始数据处理随着我国配电网向智能化方向发展，我国相继建成了多种功能不同的信息化系统，这些信息化系统的功能繁杂。每个系统在运行时都会产生大量数据，这些数据的类型、种类、时间尺度均不同，数据冗余度高，可能还会存在虚假或错误数据。上述数据的特征也导致数据的共享融合程度不高。如何从这些不同系统中获得相关性强、准确度高的数据，迫切需要对这些数据进行有效的处理，即数据清洗和数据融合。目前，对数据的处理有两种不同的思路。一是基于海量异构数据具有时间序列性强的特点，构建基于时间序列的数据清理和融合方法；二是对异构数据进行分析，然后将格式不同的数据转换为统一的数据格式，从而实现对数据的清理和融合。2.1基于时间序列的数据清理和融合方法处于实时运行状态下的配电网中的各种终端设备会产生海量的监测数据。不同类型的电网数据源的数据格式和数据量相差较大，这些异构的配电网数据具有较强的时间特性，利用时间序列对这些数据进行处理。典型的时间序列处理方法有近似符号聚合（Symbolic Aggregation Approximation，SAX）算法、同步相量测量法。2.1.1SAX算法。SAX算法是基于映射规则，将数值型的时间序列转换成符号型的时间序列，能在映射过程中自动去除原时间序列中的异常数值或缺失数值，保留数据的主要特征，既能消除异常数据，又能实现相似特征数据的聚合1。基于SAX的数据清洗融合流程如图2所示。图1配电网线损管控主要研究内容原始数据处理理论线损计算异常线损分析降损实施措施数据处理数据融合影响因素分布式电源智能优化阈值比较法聚类法降损策略降损潜力评估第6期72.1.2同步相量测量法。随着同步相量测量装置在配电网中大规模安装部署，为原始数据的研究提供新的方法和思路。刘安迪等2利用同步相量测量装置采样的快速性和精确的对时性，实现对同步相量测量装置、数据采集与监控、高级测量体系测量数据的多时间断面上的数据融合和同一时间断面上的数据对齐。刘喆林等3针对不同类型的测量数据，采用相应的数据融合策略，从而提高状态估计的精度，能有效减小状态估计的计算周期。2.2基于数据格式转换的数据清理和融合方法潘志新等4对边缘计算中所用到的多源数据进行处理与融合，提出基于广义幂变换Zscore数据的多源数据处理方法，定义成分可信度函数约束DS推理过程中不确定特征属性的融合，构建基于冲突优化DS推理的多源数据融合模型，实现对多源异构数据的分组聚合。何西等5针对微型同步相量测量装置和高级量测设备等新型量测装置所采集到的数据与传统配电网SCADA系统采集到的数据标准不统一的问题，对智能配电网的混合量测体系架构进行分析，并比较-PMU数据、AMI数据与SCADA数据在数据成分、数据精度、时标信息等方面的差异，提出一种统一的信息模型，如图3所示，从而实现对IEC61850标准和IEC61968-301（CIM）标准的设备的统一描述。陈彬等6提出一种基于时空地理网格的配电网多源数据融合方法。首先根据经纬度对空间进行划分，用最小时间尺度对时间进行划分，并进行编码，如图4所示。然后对配电网的拓扑数据、地理环境数据、气象数据、负荷数据等数据从空间位置、空间尺度、时间跨度、时间周期出发，来提取特征，然后提取图4中的空间和时间编码，并计算时空特征的关联度，去除小于阈值的空间和时间编码，从而实现配电网多源数据的融合。此外，也可利用神经网络来实现多源数据的处理与融合。冯义等7对传统的神经网络进行改造，根据多项式插值和逼近理论，提出一种Hermite正交基的前向神经网络，并在此基础上搭建基于Hermite正交基前向神经网络的数据处理与融合算法模型，最后在MapReduce框架下实现对多源数据的处理与融合，从而提高计算速度和融合效率。对具有海量异构数据的配电网来说，将所有数据转换为统一格式是比较困难的，更应将重点放在如何在时间序列上实现对数据的清理和融合。3理论线损计算方法3.1考虑影响因素的理论线损计算影响线损的因素有很多，且不同供电区域、线路和台区的线损影响因素也不尽相同。影响供电区域线损的因素。部分供电区域因规划不合理，存在输变电容量不够、电源点与负荷中心的距离太远、电网运行负荷峰谷与峰底之间没有切换等问题，造成输电线路过长、电网超负荷或长期运行等，导致在输送过程中电能的损失和消耗增加。在停电检修时网络的功率损耗和电能损耗要比正常运行时还要大。影响线路线损的因素。配网中有很多线路采用分支辐射的接线方式，负荷点多且分散，供电半径长，尤其是在一天内用电负荷的波动大，低谷时线路的供电效率低，线损较大。影响台区线损的因素。由于城市居民台区的居民用电负荷增长快，在用电高峰期过负荷。而农村台区的配电变压器的轻载运行时间长，季节