摘要：配网设备在供电环节起着至关重要的作用，设备的状态监测及运维检修直接影响配网供电质量和稳定性，而配网变压器是配网设备中非常重要的部分，其运行可靠性很大程度上决定了电网运行的安全性。供电企业越来越关注供电保障与稳定性，以提升用户的用电质量，而传统的数据分析模式已无法满足规模日益增大的配电网规模。主要针对目前配变在线状态监测功能的状况及配变设备运维的重要性，设计网格化区域管理方式，基于设备主人的运维理念，强化设备主人对现场设备的负荷、环境监控和隐患消除能力，结合负荷预警和智能告警，改善目前处理配变设备异常的被动应对状况。
关键词：区域化；配变；运维检修；负荷预测；设备主人
一、功能设计
1.1状态及环境监测
配变设备的状态及环境监测需依赖系统稳定的数据管理系统，系统除了具备多种数据采集接口采集辖区范围内的配变负荷、电压、电流、有功、无功、油温等重要信息外，还包括从外系统获取的台账信息、设备参数、出线信息、地理图拓扑信息等，并对外提供数据共享和发布，以供其他应用功能对数据提取作进一步高级应用分析。配变的运行状态基本可以分为经济运行、重载、过载、三相不平衡、低电压、过电压等几种状态，根据量测数据以及各型号配变的参数可以计算得出负载率以判断异常状态，根据故障指示器翻牌信号可解析配变失电事件。
配变量测数据周期上送，后台服务将实时计算分析设备运行区间，统计每日持续异常时间和次数，并与去年同期数据、当月数据进行比较分析，系统提供历史采样曲线、同比环比负荷曲线、趋势预测曲线，以及历史异常数据统计分析，并通过GIS热力图展示同区域或同馈线下的配变异常分布，以供运维人员及时进行负荷调整，以减少配变可用容量降低或三相不平衡引起的电能损耗等不利影响。针对配变设备的环境监测主要是设备内部温度监测，而配变内部过热故障主要是由于铁心故障和绕组故障而产生，因此配变上层油温可直接反映出设备过热故障。配变站房或设备周围环境的温湿度监测、水浸、烟雾等指标超出设定阈值时，将通过web网页展示站内图监测，也可以在非监屏情况下以短信或app通知设备主人。
1.2线损分析
台区线损管理是电力企业生产经营的重要部分。系统由数据中心接入台区用电数据，再根据拓扑分析自动计算线损，实现分区、分压、分线和分台区线损的多时间维度统计，生成线损报表，提供环比、同比线损指标分析。通过理论线损与实际线损排查问题可能性，并进行定量分析。在实际应用中，分析对象通常包括多个致损因素，系统利用可视化报表及散点堆积图为远程抄表、线路无功优化以及台区改造提供数据支撑。
设备运行状态、配电网结构等因素，都会对台区线损产生一定影响，无功功率过大是导致部分线路损耗高的主要原因之一，提高降损效果的措施之一就是对配变进行适当的无功补偿，以提高功率因数，本文在下一节中将简单介绍。
1.3无功补偿监测
针对已配备智能电容器的配电变压器，系统可对无功欠补、过补等现象实时校正，实现无功补偿监控功能，能有效地提高电能质量以及降低台区损耗。系统采用主动式补偿，主要步骤如下：
1）基于二次侧数据，判断功率因数是否符合设定阈值；
2）计算其无功缺额值，导入智能电容器控制单元；
3）通过智能电容器的投退，降低无功功率，提高功率因数。
系统统计配变对应无功补偿装置的动作次数以及补偿容量，记录动作时间和相关信息，可查看或直接导出运行日志。
二、总体设计思想
2.1总体架构
配变运维功能部署在配网主站系统的信息管理大区，基于云平台，采用B/S架构，以Web可视化页面展示，并结合短信平台（shortmessageservice，SMS）及移动APP。
通过消息总线和Http接口与调度系统、地理信息系统（geographicinformationsystem，GIS）、生产管理系统（powerproductionmanagementsystem，PMS）、大数据中心等系统进行信息交互，实现各业务系统间各类数据的交互，达到信息一体化管控与集成共享。
2.2物理结构
主站系统在设计上采用了双机主备冗余，通过负载均衡进行网络分流。
三、关键技术
3.1基于设备主人的区域化智能运检
电力系统采取分区分级的控制模式，在地理结构上由多个区域组成，其信息资源按生产管理侧层次结构分级，形成多级网络。以区域网格化为支撑，可以很大程度上优化大规模计算性能、故障处理、异常运维等相关功能应用，实现了系统协调控制与资源共享。而实施设备主人制，是将运检传统方式引向“集约化、扁平化、专业化”。系统先维护网格化片区-运维班组的层级关系，设立设备主人制，方便班组人员及时掌握设备的运行工况和状态分析，将传统运检方式的“后处理”转换为“先预防”，建立全人员、全方位、全过程的精益化运维体系。
配变设备模型数据，包括台账信息，层级关系由主站系统从PMS系统中获取，配变异常告警的缺省阈值由系统结合环境、季节、限值等因素以多元线性回归算法预设置。因设备所处自然环境以及日常运行工况的不同，设备主人也 可以根据经验值二次校正，以提高预警实用性。后台常驻服务结合采集量测数据，实时计算设备运行信息，可视化展示设备运行状态，及时推送设备预警及告警信息。用户属性分为功能权限和区域权限，其功能权限取决于运维人员的专业角色，每个角色拥有指定的工作台操作界面，快速切入应对流程，提高处理异常状态设备的效率。区域权限由运维人员所属层级机构决定，缩小监控目标范围，以提升覆盖面的有效性。
设备主人可以根据多次经验值的校正，使系统不断完善实用性能，既能直接快速地关注特定异常状况，又能减少无效预警信息以提升运维效率。考虑到部分配变设备存在不同的运行特性，系统加入预警信息提示的时间段设定，赋予事件时段约束性。根据关联裕度，设备主人可自行设定设备运行评价分，系统将对管辖配变设备进行评级，帮助运维人员实时掌控设备的运行状态分布和时段内总体运行趋势的评价。
在实际模型数据导入步骤中，如果设备与责任人关系数据存在不完善的情况，则有必要增加设备主人维护工具，一方面可以降低多系统间耦合度，另一方面方便系统衍生功能的扩展。
3.2基于LMBP算法的短期负荷预测
负荷预测在电网安全运行及规划中发挥重要作用，在配变运维功能中，可以为配变设备的主动式运维提供预警数据支撑。针对配变的负荷预测功能，其难点可归为：要预测的对象数众多、影响预测的因素复杂且具有一定的随机性以及预测精度要求高等。综上考虑，本系统结合电网负荷变化、历史负荷以及季节环境等多因素，基于LMBP改进算法实现短期和超短期负荷预测，以提升预测数值的相似精准度。
此外，选择输入样本的合理性，直接决定预测负荷曲线的精确性，结合经验日局部校正，选择历史参考样本，结合历史参考日的天气数据、负荷历史数据及去年同期的负荷水平变化规律。在前期算法测试中，如果样本数据排除去年同期数据，预测曲线的准确度会有一定影响，表1、2给出了同馈线下的三台配变负荷预测输出样本的误差考核统计，其中最高负荷准确率为极值发生与实际极值发生时间，其中时间偏差表示最大值预测时间与实际最大值发生时间的差值，正值表示时间滞后，负值表示时间超前。
结语：
主站系统的应用功能在软件设计采用模块化的设计思想，提高了运行的可靠性和维护性。在实际应用中，配变运维功能具有分析准确、运行稳定、界面交互友好等特点，而区域化设备主人制的建立提高了班组管理水平和工作执行力，达到了设计要求。
参考文献：
[1]哈金才.粗糙集理论在电力系统负荷预测中的应用[D].银川：宁夏大学，2018．
[2]石德琳.基于神经网络的电力负荷预测研究与实现[D].济南：山东大学，2016.
[3]郎坤.电力系统短期负荷预测及经济调度决策优化研究[D].大连：大连理工大学，2016