基于大数据分析的配变三相负荷不平衡问题诊断治理方法及系统

摘要

本发明涉及一种基于大数据分析的配变三相负荷不平衡问题诊断治理方法及系统，通过利用现有的配变终端装置、用户低压智能表采集的各类数据及用户档案数据等进行大数据分析，对配变台区低压用户用电习惯聚类分析、用户用电习惯突变监测分析、一段时期窗配变三相不平衡与低压用户用电习惯关联分析等方法，诊断出具体哪些用户用电习惯的变化显著影响，并据此诊断结果有针对性地通过部分低压负荷调相措施达到配变三相不平衡调整，可解决现场调相的盲目性，同时不增加新的运维设备。

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统技术领域，特别是基于大数据分析的配变三相负荷不平衡问题诊断治理方法及系统。

背景技术

配网运行规程规定配变运行时三相不平衡度不得长时间超过25%，否则将导致显著增加配变和线路损耗、降低了配变功率输出能力、影响用电设备安全和电机效率等危害。

针对上述问题，在目前实际生产中运维人员通常通过现场调整低压用户负荷相别措施来解决，往往较为盲目且效果不佳；或者通过现场安装三相负荷调整装置通过负荷自动换相措施来解决，但往往存在负荷换相频繁及短时停电问题，同时也显著增加了新设备运维成本。

综上，配变低压三相不平衡治理的现有技术通常存在盲目治理问题或增加自动调节装置则引入了短时停电和新设备运维成本新问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提出一种基于大数据分析的配变三相负荷不平衡问题诊断治理方法及系统，可解决现场调相的盲目性，同时不增加新的运维设备。

本发明采用以下方案实现：一种基于大数据分析的配变三相负荷不平衡问题诊断治理方法，具体包括以下步骤：

选取配电低压三相不平衡显著变化前后一段时间窗，得到该时间窗内的配变台区及分支线路低压三相不平衡显著变化的时间点分布、持续时长及三相不平衡度情况；

对配变下所有低压用户的用电习惯从包括日平均用电量、日用电量波动、用电量高峰期、用电量低谷期在内的维度进行聚类分析，得出低压用户的用电习惯；

判断选取的时间窗内的用户用电习惯是否发生显著变化，若是，则进一步对用户用电习惯显著变化的时间点分布、持续时长与三相不平衡显著变化的时间点分布、持续时长维度进行关联性判断，分析出三相不平衡显著变化与哪些用户的用电习惯显著变化存在强关联关系；

根据低压三相不平衡显著变化的时间点分布、持续时长及三相不平衡度情况，计算需调整相别的低压负荷量和时间分布要求；结合低压用户所接相别数据和用户用电习惯分析得到日平均用电量、日用电量波动、用电量高峰期、用电量低谷期情况，从中选择符合条件的低压用户用电负荷优化组合进行相序调整，直至满足三相不平衡治理须调整相别的低压负荷量和时间分布要求。

进一步地，还包括步骤：判断选取的时间窗内的配变台区线损值是否发生显著变化，若是，则进一步对线损值显著变化的时间点分布、持续时长与三相不平衡显著变化的时间点分布、持续时长维度进行关联性判断；若存在强关联，则进行线损异常分析，以排除线损原因造成的三相不平衡问题。

进一步地，所述得到该时间窗内的配变台区及分支线路低压三相不平衡显著变化的时间点分布、持续时长及三相不平衡度情况具体为：

通过处理统计分析该时间窗间用采系统配变运行电流数据和一级漏保电流数据来得到配变台区及分支线路低压三相不平衡显著变化时间点分布、持续时长及三相不平衡度情况。

进一步地，所述对配变下所有低压用户的用电习惯从包括日平均用电量、日用电量波动、用电量高峰期、用电量低谷期在内的维度进行聚类分析的数据来源具体为：根据一段时间期间内智能电表的低压用户日用电数据及其按日时间分布划分时间点主动定期召测电量数据。

进一步地，还包括步骤：现场针对性勘察测量配变台区线损和用户的用电习惯情况，以核实线损的显著变化与用户用电习惯的显著变化是否和三相不平衡显著变化有强关联关系。

本发明还提供了一种基于大数据分析的配变三相负荷不平衡问题诊断治理系统，包括：

数据采集模块，用以采集用电量数据；

存储器，用以存储能够被处理器运行的计算机程序；

处理器，当处理器运行所述计算机程序时，能够实现如上文所述的方法步骤。

本发明还提供了另一种基于大数据分析的配变三相负荷不平衡问题诊断治理系统，包括：

数据采集模块，用以采集用电量数据；

三相不平衡分析模块，用以选取配电低压三相不平衡显著变化前后一段时间窗，得到该时间窗内的配变台区及分支线路低压三相不平衡显著变化的时间点分布、持续时长及三相不平衡度情况；

用电习惯分析模块，用以对配变下所有低压用户的用电习惯从包括日平均用电量、日用电量波动、用电量高峰期、用电量低谷期在内的维度进行聚类分析，得出低压用户的用电习惯；

强关联分析模块，用以判断选取的时间窗内的用户用电习惯是否发生显著变化，若是，则进一步对用户用电习惯显著变化的时间点分布、持续时长与三相不平衡显著变化的时间点分布、持续时长维度进行关联性判断，分析出三相不平衡显著变化与哪些用户的用电习惯显著变化存在强关联关系；

三相不平衡治理模块，用以根据低压三相不平衡显著变化的时间点分布、持续时长及三相不平衡度情况，计算需调整相别的低压负荷量和时间分布要求；结合低压用户所接相别数据和用户用电习惯分析得到日平均用电量、日用电量波动、用电量高峰期、用电量低谷期情况，从中选择符合条件的低压用户用电负荷优化组合进行相序调整，直至满足三相不平衡治理须调整相别的低压负荷量和时间分布要求。

进一步地，还包括：

线损分析模块，用以判断选取的时间窗内的配变台区线损值是否发生显著变化，若是，则进一步对线损值显著变化的时间点分布、持续时长与三相不平衡显著变化的时间点分布、持续时长维度进行关联性判断；若存在强关联，则进行线损异常分析，以排除线损原因造成的三相不平衡问题。

进一步地，还包括：

现场勘测验证模块，用以现场针对性勘察测量配变台区线损和用户的用电习惯情况，以核实线损的显著变化与用户用电习惯的显著变化是否和三相不平衡显著变化有强关联关系。

进一步地，所述数据采集模块采集包括用采系统配变运行电流数据、一级漏保电流数据、一段时间期间内智能电表的低压用户日用电数据及其按日时间分布划分时间点主动定期召测的电量数据在内的数据。

与现有技术相比，本发明有以下有益效果：本发明充分利用电力公司现有各类大量的数据资源，通过大数据分析手段，对配变低压三相不平衡进行诊断分析，并为现场负荷调相提出有针对性的方案，有效解决配变低压三相不平衡问题。本发明可解决现场调相的盲目性，同时不增加新的运维设备。

附图说明

图1为本发明实施例的原理框图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

如图1所示，本实施例提供了一种基于大数据分析的配变三相负荷不平衡问题诊断治理方法，具体包括以下步骤：

选取配电低压三相不平衡显著变化前后一段时间窗，得到该时间窗内的配变台区及分支线路低压三相不平衡显著变化的时间点分布、持续时长及三相不平衡度情况；同时还可分析是否具有周期性规律变化。在本实施例中，一天时间分布可简单划分为若干时段：凌晨（00:00-6:00）、上午（06:00-11:00）、中午（11:00-13:00）、上午（13:00-16:00）、上午（16:00-18:00）、上午（18:00-24:00）；

可以根据用户档案登记的低压用户用电类别、接入方式数据和台区下低压用户上述选取的时间窗日用电量数据、及其按日时间分布划分时间点主动定期召测电量数据来进行分析；对配变下所有低压用户的用电习惯从包括日平均用电量、日用电量波动、用电量峰谷分布在内多个维度进行聚类分析，得出低压用户的用电习惯。即针对某具体发生三相负荷不平衡的配变，在前述选取时间窗进行统计分析，从用电类别、日平均用电量、日用电量波动、用电峰谷时间段分布等几个维度进行分析描述低压用户的用电习惯（如通常居民用户用电习惯、生产工厂用电习惯以月度时间窗为统计分析，一般以星期为周期呈现规律性变化，其工作日、周末日平均用电量、日用电量波动、用电峰谷时间段分布也通常具有一定规律）。将该台区下所有低压用户的用电习惯进行合理归类，进一步分析三相负荷不平衡显著变化前后一段时间窗内哪些低压用户的用电习惯发生显著变化。

判断选取的时间窗内的用户用电习惯是否发生显著变化，若是，则进一步对用户用电习惯显著变化的时间点分布、持续时长与三相不平衡显著变化的时间点分布、持续时长维度进行关联性判断，分析出三相不平衡显著变化与哪些用户的用电习惯显著变化存在强关联关系；

根据低压三相不平衡显著变化的时间点分布、持续时长及三相不平衡度情况，计算需调整相别的低压负荷量和时间分布要求；结合低压用户所接相别数据和用户用电习惯分析得到日平均用电量、日用电量波动、用电量高峰期、用电量低谷期情况，从中选择符合条件的低压用户（与当前三相不平衡显著变化存在强关联关系的用电习惯显著变化的用户）用电负荷优化组合进行相序调整直至满足三相不平衡治理须调整相别的低压负荷量和时间分布要求。其中，从中选择符合条件的低压用户用电负荷优化组合进行相序调整具体为：根据需调整相别的低压负荷量和时间分布要求，选择用电习惯为用电高峰时间在该对应时间段内的对应相的用户，将其部分负荷调整至另一相。如某台区在工作日傍晚（16:00-18:00）期间发生周期性三相负荷不平衡问题，其中A相负荷较重，C相负荷较轻。根据前述方法分析得到台区低压用户用电习惯的结果，找寻用电习惯具有用电高峰时间段分布在工作日傍晚（16:00-18:00）特点的台区A相低压用户负荷，同时根据三相负荷不平衡度大小，可将其部分组合调整至台区C相。其中，低压用户所接入台区的相序可以通过电网日常生产中常用的一种低压相序检测工具核实检测出来。

在本实施例中，还包括步骤：根据选取的时间窗配变日用电量、低压用户用电量数据，进行配变台区线损计算，并判断选取的时间窗内的配变台区线损值是否发生显著变化，若是，则进一步对线损值显著变化的时间点分布、持续时长与三相不平衡显著变化的时间点分布、持续时长维度进行关联性判断；若存在强关联，则进行线损异常分析，以排除线损原因造成的三相不平衡问题。

在本实施例中，所述得到该时间窗内的配变台区及分支线路低压三相不平衡显著变化的时间点分布、持续时长及三相不平衡度情况具体为：

通过处理统计分析该时间窗间用采系统配变运行电流数据和一级漏保电流数据来得到配变台区及分支线路低压三相不平衡显著变化时间点分布、持续时长及三相不平衡度情况。

在本实施例中，所述对配变下所有低压用户的用电习惯从包括日平均用电量、日用电量波动、用电量高峰期、用电量低谷期在内的维度进行聚类分析的数据来源具体为：根据一段时间期间内智能电表的低压用户日用电数据及其按日时间分布划分时间点主动定期召测电量数据。

在本实施例中，还包括步骤：现场针对性勘察测量配变台区线损和用户的用电习惯情况，以核实线损的显著变化与用户用电习惯的显著变化是否和三相不平衡显著变化有强关联关系。

较佳的，本实施例还包括负荷调相方案实施及后续跟踪的步骤。在现场安排实施低压负荷调相方案之后，并后续通过用采系统跟踪监测配变低压三相不平衡是否得到较好的治理效果。如果治理效果未达到预期则重新选择符合条件的低压用户用电负荷优化组合进行相序调整。

本实施例还提供了一种基于大数据分析的配变三相负荷不平衡问题诊断治理系统，包括：

数据采集模块，用以采集用电量数据；

存储器，用以存储能够被处理器运行的计算机程序；

处理器，当处理器运行所述计算机程序时，能够实现如上文所述的方法步骤。

本实施例还提供了另一种基于大数据分析的配变三相负荷不平衡问题诊断治理系统，包括：

数据采集模块，用以采集用电量数据；

三相不平衡分析模块，用以选取配电低压三相不平衡显著变化前后一段时间窗，得到该时间窗内的配变台区及分支线路低压三相不平衡显著变化的时间点分布、持续时长及三相不平衡度情况；

用电习惯分析模块，用以对配变下所有低压用户的用电习惯从包括日平均用电量、日用电量波动、用电量高峰期、用电量低谷期在内的维度进行聚类分析，得出低压用户的用电习惯；

强关联分析模块，用以判断选取的时间窗内的用户用电习惯是否发生显著变化，若是，则进一步对用户用电习惯显著变化的时间点分布、持续时长与三相不平衡显著变化的时间点分布、持续时长维度进行关联性判断，分析出三相不平衡显著变化与哪些用户的用电习惯显著变化存在强关联关系；

三相不平衡治理模块，用以根据低压三相不平衡显著变化的时间点分布、持续时长及三相不平衡度情况，计算需调整相别的低压负荷量和时间分布要求；结合低压用户所接相别数据和用户用电习惯分析得到日平均用电量、日用电量波动、用电量高峰期、用电量低谷期情况，从中选择符合条件的低压用户用电负荷优化组合进行相序调整，直至满足三相不平衡治理须调整相别的低压负荷量和时间分布要求。

在本实施例中，还包括：

线损分析模块，用以判断选取的时间窗内的配变台区线损值是否发生显著变化，若是，则进一步对线损值显著变化的时间点分布、持续时长与三相不平衡显著变化的时间点分布、持续时长维度进行关联性判断；若存在强关联，则进行线损异常分析，以排除线损原因造成的三相不平衡问题。

在本实施例中，还包括：

现场勘测验证模块，用以现场针对性勘察测量配变台区线损和用户的用电习惯情况，以核实线损的显著变化与用户用电习惯的显著变化是否和三相不平衡显著变化有强关联关系。

在本实施例中，所述数据采集模块采集包括用采系统配变运行电流数据、一级漏保电流数据、一段时间期间内智能电表的低压用户日用电数据及其按日时间分布划分时间点主动定期召测的电量数据在内的数据。

本实施例通过利用现有的配变终端装置、用户低压智能表采集的各类数据及用户档案数据等进行大数据分析，对配变台区低压用户用电习惯聚类分析、用户用电习惯突变监测分析、一段时期窗配变三相不平衡与低压用户用电习惯关联分析等方法，诊断出具体哪些用户用电习惯的变化显著影响，并据此诊断结果有针对性地通过部分低压负荷调相措施达到配变三相不平衡调整，可解决现场调相的盲目性，同时不增加新的运维设备。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。