面向配电网规划的电力数据质量评价与数据治理.pdf

2 0 2 4年3期 6 3 2 0 2 4年第4 6卷第3期面向配电网规划的电力数据质量评价与数据治理张云鹏 高 媛 张震雷 王玉帅 田锦锦 李 赟作者简介:张云鹏(1 9 8 4-),硕士,中级工程师,研究方向为配电网规划。(国网信息通信产业集团有限公司 国电通公司 北京1 0 2 2 1 8)摘 要 文中针对配电网规划数据质量评价及治理问题,设计了一种适用于配电网规划业务的相关数据评价体系。首先,梳理了配电网规划数据情况及存在的主要问题;其次,分析了影响配电网数据质量的主要因素,建立了数据质量评价模型;然后,分析了配电网规划数据的处理流程;最后,给出了数据治理体系方案,有效提高了电网企业的精益化决策水平。关键词:配电网规划;电力数据;质量评估;数据治理中图分类号 TM 7 6P o w e rD a t aQ u a l i t yE v a l u a t i o na n dD a t eG o v e r n a n c e f o rE l e c t r i cD i s t r i b u t i o nN e t w o r kP l a n n i n gZ HAN GY u n p e n g,G AOY u a n,Z HAN GZ h e n l e i,WAN GY u s h u a i,T I ANJ i n j i na n dL IY u n(S t a t eG r i dI n f o r m a t i o na n dT e l e c o mm u n i c a t i o nG r o u pC o.,B e i j n g1 0 2 2 1 8,C h i n a)A b s t r a c t A i m i n ga t t h e q u a l i t ye v a l u a t i o na n dg o v e r n a n c e o f d i s t r i b u t i o nn e t w o r kp l a n n i n gd a t a,t h i s p a p e r d e s i g n s a r e l e-v a n td a t ae v a l u a t i o ns y s t e ms u i t a b l ef o rd i s t r i b u t i o nn e t w o r kp l a n n i n gb u s i n e s s.F i r s t,s o r to u tt h ed i s t r i b u t i o nn e t w o r kp l a n n i n gd a t as i t u a t i o na n d t h em a i np r o b l e m s e x i s t i n g,s e c o n d,a n a l y z e t h em a i n f a c t o r s a f f e c t i n g t h ed a t aq u a l i t yo f d i s t r i-b u t i o nn e t w o r k,e s t a b l i s ht h ed a t aq u a l i t ye v a l u a t i o nm o d e l,t h e n,a n a l y z e t h ep r o c e s s i n g f l o wo f d i s t r i b u t i o nn e t w o r kp l a n-n i n gd a t a,f i n a l l y,g i v et h ed a t ag o v e r n a n c es y s t e ms c h e m e,w h i c he f f e c t i v e l yi m p r o v e st h el e a nd e c i s i o n-m a k i n gl e v e lo fp o w e rg r i de n t e r p r i s e s.K e y w o r d s E l e c t r i cd i s t r i b u t i o nn e t w o r kp l a n n i n g,P o w e rd a t a,Q u a l i t ye v a l u a t i o n,D a t ep r o c e s s i n g0 引言为适应电力系统信息化新形势的要求,国家电网公司开展了“网上电网”应用系统建设工作,全面着支撑主、配网规划等电网规划业务。数据是平台信息化的基础,配电网规划相关数据一般由多个业务部门的多个信息系统管理,配电网的各个环节都会产生体量巨大、结构复杂的数据,配电网规划数据快速增加,传统的数据治理缺乏统一的数据规范或标准,各系统之间的数据关联性较差,不能满足从海量数据中快速获取相关信息的要求1。配电网规划数据治理可以在明确数据来源的前提下,建立数据接入的相关标准,降低数据收集和维护的难度,实现数据共享,将数据应用于业务中,最大程度地发挥数据的价值2。如何构建数据治理体系,建立具有可操作性的、实用性的数据治理流程,有效治理海量的不规则数据,满足企业范围内的配电网规划编制、规划数据积累和指标深度挖掘工作的需要,已经成为业界新的研究方向。目前,配电网规划的数据从传统的文本数据向非结构化数据、图片等转变,有效的数据治理将提高电网企业的竞争力3,满足企业范围内的配电网规划编制、规划数据积累和指标深度挖掘工作的需要,进而推动配电网规划的理念、方法、流程机制、研究成果实现新的突破4。1 配电网规划数据现状及问题1.1 数据需求分析配电网规划的业务流程主要分为配电网现状分析、电力电量预测、站址规划、网架规划、投资估算、经济技术评价等6个阶段5。其流程如图1所示。图1 配电网规划业务流程图根据配电网规划业务流程,分别对配电网规划各阶段的功能需求进行分析。各阶段的输入数据如表1所列。6 4 2 0 2 4年3期表1 规划业务数据总体需求表阶段输入数据配电网现状分析配电网设备台账、电网运行、电源设备、地理信息,配电网分析功能生成的统计、评价指标、供电区域划分依据负荷预测历史电量负荷数据、经济社会发展数据、历史电量负荷、城市用地规划图、行业的负荷密度与容积率变电站选址定容变电站规划方案、空间负荷预测结果、已有站点信息、供电区域划分、待建站规模配电网规划分电压等级分年度变电规模,分电压等级线路工程规模,各地区、各规划年、各电压等级电网地理接线示意图、1 1 0 k V及以下电压等级规划项目明细投资估算与经济技术评价配电网规划网架、潮流计算结果、短路、供电安全性与可靠性分析、规划方案、财务分析参数等1.2 数据现状配电网 规 划 基 础 数 据 由 不 同 部 门 管 理,主 要 包 含PM S 2.0、规划计划、营销、调度自动化、G I S系统、用采系统等。配电网数据情况如图2所示。图2 配电网规划数据情况1.3 存在的问题(1)源端系统多,数据重复录入,数据质量低。大多数系统没有实现设备、数据的同源维护,导致大量数据被重复录入。(2)数据一致性差,标准不统一。各业务部门的数据标准与模型标准无法统一、交互困难。(3)数据量大,实时处理难度高。配电网数据量巨大,实时处理难度高。2 配电网数据质量评价研究考虑到影响配电网规划数据质量的主要因素,针对目前智能配电网基础数据来源多、数据质量不高等现状,应以数据质量的一致性、完整性、准确性、及时性等维度为评价指标,分析指标权重,确定评价模型。(1)配电网规划数据接入数量性维度。(2)配电网规划数据接入周期性维度。(3)配电网规划数据接入完整性维度,考核数据接入的完整率。(4)配电网规划数据接入准确性维度。其熵权计算方法如下。设有m个评价对象,n个评价指标,则原始数据矩阵如式(1)所示:X=(xi j)mn(1)对于某个评价指标,信息熵如式(2)所示:Ej=-mi=1Pi jl nPi jl nm(2)其中,Pi j=Xi jmi=1xi j。评价指标的信息效用价值为Dj=1-Ej,则该评价指标的熵权如式(3)所示:Wj=Djmj=1Dj(3)主要步骤如下。(1)配电网规划数据质量识别,确定指标,建立配电网规划数据质量评价体系。(2)确定数据质量评价指标的主观权重Wj,j=1,2,3,n。(3)根据式(1)式(3),确定权重Wj,j=1,2,n。(4)按式(4)计算综合权重:W=W11nj=1wjj,W22nj=1wjj,Wnnnj=1wjj=(W1,W2,Wn)(4)(5)计算评价结果。利用式(4)得第i个数据质量Ai,如式(5)所示:Ai=nj=1wjX*,i=1,2,3,m,j=1,2,3,n(5)其中,wj为综合权重;X*=Xi n 为预处理后的配电网规划数据质量评价指标度量值。以某年某地市电网数据为例,配电网规划指标数据包括最大负载率、平均负载率、容载比、设备运行年限、架空绝缘化率、电缆化率、供电半径等7个指标的数据。从准确性、完整性的角度进行评价,得到如表2所列的结果。根据表2的计算结果,得到综合评估值为9 7.7 1 3,差值0.2 8 7,则该地区的电网指标整体的数据水平为“良”。表2 指标评估结果评估权重合格数合格百分比期望值一致性0.5 7 5 4 97 09 8.59 8完整性0.2 7 4 6 27 09 8.59 8准确性0.0 7 5 4 46 79 7.19 8及时性0.1 0 8 5 36 69 4.49 83 配电网数据处理机制在数据处理基础理论分析的基础上,本文根据一体化平台的数据流分析及数据识别、融合、修复、预测等各个环节的机制及存在的问题,对数据处理技术进行研究。移动信息2 0 2 4年3期 6 5 3.1 数据识别数据识别与纠错是对数据库中的数据,基于E D A与D i s r u p t o r规则进行完整性、正确性、逻辑性校验的过程。其具体应用场景主要包括以下几种。(1)数据类型、数据精度、数据范围不符合规则要求。例如,1 1 0 k V变 压 器 的 电 压 等 级 字 段 出 现 字 母 符 号,如1 1 0.0 0 0 1 k V或1 1 1 k V等。(2)核心数据字段信息丢失。例如,变压器电压等级等必填数据出现空值。(3)P M S与G I S系统对同一变压器对象的描述不一致。其处理流程主要分为3个步骤,如表3所列。表3 数据处理步骤环节过程完整性校验依据数据集成规范,验证关键数据项是否存在数据正确性校验检查已抽取的数据项、数据类型、精度、范围等是否符合集成规范要求逻辑性校验依据集成系统之间的业务关系,检验数据项是否符合业务关系3.2 数据融合数据融合是在某一种形式的框架下,通过某些方式与工具,对不同来源的数据进行联合的过程,其目的在于获取质量更好的信息。数据融合技术主要应用于数据融合环节,可以解决数据重复率高、拓扑关系不一致等问题。其具体应用场景包括以下几种。(1)由于各应用系统之间缺乏联系,大量数据需要在不同系统中重复维护,信息重复率非常高;同时由于口径问题,同一数据在不同系统中并不完全一致。(2)设备端子数目错误,馈线树内出现两个变电站出口节点、馈线树内存在环路等。3.3 数据修复数据修复与还原技术可以将因各种原因导致的存在数据信息丢失、信息异常、信息错误等问题的不可用数据还原为正常数据,以满足规划业务的数据深度应用要求。数据修复与还原技术主要应用于数据融合环节,解决如源自G I S系统的配电网络拓扑关系错误问题。该技术的具体应用场景包括以下几种。(1)配电网络拓扑异常或错误,如设备端子数目错误。(2)规划部分核心数据丢失问题。(3)规划运行数据毛刺问题。(4)规划多口径数据不一致问题。其处理流程如下。(1)数据表修复与还原。完成数据表修复与还原后,数据已经基本满足要求。(2)拓扑修复与还原。拓扑修复配电G I S数据中的错误拓扑关系。3.4 数据推算及预测数据的推算与预测技术可以通过分析过往数据,对配电网规划数据可能出现的结果进行预测。其处理流程主要分为数据预处理、识别、机器学习等。该技术主要应用于数据融合环节,主要解决数据缺失问题并为配电网规划业务提供支撑。其具体应用场景包括以下几种。(1)推算缺失数据。(2)预测某一地区的经济发展指标等规划指标。4 配电网数据治理机制(1)建立“四机制一指南一办法”,高质量开展精准摸排和数据治理。抽调相关专业人员,成立数据运维治理柔性组织,创新建立“四机制一指南一办法”的机制,实行营配调系统数据同源维护,实现存量数据和增量数据的分类治理。建立存量数据质量精准摸排工作机制,明确数据治理流程和工作职责,落实责任。供电所对排查结果与现场一致性负责,各专业部门分别对PM S 2.0、G I S、S G 1 8 6、D 5 0 0 0等系统数据的精准性负责;增加数据同源维护机制,明确1 0 k V线路设备增量数据来源,主要包括基建新增、业扩工程、检修消缺、迁改工程、抢修作业等5种业务场景。通过流程嵌入、系统管控、双模校核、统一采录4种措施,可实现1 0 k V线路设备增量数据同源维护,使维护及时率与准确率达到1 0 0%。(2)高质量开展电网资源中台系统建设。开展电网资源数据中台建设,实现营配跨域模型统一、营配“一张网”数据同源维护。打通各专业系统孤立运行的业务流程,以流程贯通替代数据交换,实现配电、营销、调度“一张图”管理。(3)加快营配调数据融合,开展跨专业一体化应用。基于营配调“一张图”开展跨专业应用,推进供电服务指挥、D 5 0 0 0等系统的高级应用,开展配网故障研判与主动抢修、停电事件主动上报、停电信息分析到户、精益线损治理、台区拓扑自动识别等高级功能试点应用,提升企业的管理水平。5 结语本文研究了配电网数据质量评价与治理的设计问题,分析了影响配电网规划数据质量的主要因素,建立了评价指标和评价模型。最后,提出了数据质量相关协议标准,切实提升了配电网规划数据的管理水平。参考文献1杨苗新,张东霞,孙德栋.在配电网中应用大数据的机遇与挑战J.电网技术,2 0 1 5,3 9(1 1):3 1 2 2-3 1 2 7.2张文亮,刘壮志,王明俊.智能电网的研究进展及发展趋势J.电网技术,2 0 0 9,3 3(1 3):1-1 0.3刘科研,盛万兴,张东霞.智能配电网大数据应用需求和场景分析研究J.中国电机工程学报,2 0 1 5,3 5(2):2 8 7-2 9 2.4余贻鑫,栾文鹏.智能电网J.电网与清洁能源,2 0 0 9,2 5(1):7 1 1.5杨润,樊永涛,陈雅芳,等.城市电力G I S系统多元空间数据库体系设计与集成应用探讨J.科技创业,2 0 1 3(5):1 7 6-1 7 7.移动信息