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配电通信组网方法分析

1数据挖掘技术

1.1时间序列法。时间序列分析是指基于系统观测得到的时间序列数据,通过参数估计和曲线拟合来建立数学模型的方法和理论。其常用方法有参数估计法和曲线拟合法等(如非线性最小二乘法)。(1)抽样:时间序列动态数据是通过观测、抽样、调查、统计等方法得到的。(2)作图:依照所获动态数据作出相关图,进行有关剖析,求出自相关函数关系。相关图可直观体现周期和趋势的变动,迅速发现拐点和跳点。拐点指时间序列从上升走势骤变为下降走势的点,如有拐点存在,则要求用不同的数学模型对建模过程中的时间序列进行分段拟合。跳点则指与其他数据不一致的观测值,若该值正确,在建模时应予以考虑;若该值异常,需把跳点调整为期望值。(3)拟合:甄别适当的随机模型,并采用曲线拟合,即以通用随机模型来拟合时间序列的观测数据。时间序列是一种特殊的随机过程,当X(t)中的t取非负整数时,便可表示各个时刻,从而看作时间序列(timeseries)。当一个随机过程可以看作时间序列时,便能以现有的时间序列模型对该随机过程进行建模并解析其特性。1.2熵值法。在信息论中,熵是针对不确定性的一种量度。信息量越大,则不确定性越小,随之熵越小;反之,信息量越小,其不确定性越大,熵便越大。按照熵的特点,便能通过计算熵值来判别某个事件的随机性及无序程度,也可利用熵值来判断一个指标的离散程度,离散程度越大,该指标对综合评估的影响也就越大。因此,可依据各指标的变化程度,运用信息熵算法,计算出每项指标的权重,为多指标综合评估提供相关依据。

2规划预测及隐患分析

数据挖掘在国内配电通信组网领域属于新兴的前沿技术,对从业人员的技术要求相对较高。由于现阶段知识和技术层面的不足,国家电网几乎没有关于此方向的项目实施。本节基于两种数据挖掘技术在此方向的应用,初步探讨数据挖掘的建模过程。(1)收集实施地区未来三年的配电网规划数据,对建设地理位置、数据吞吐量等通过时间序列法进行建模分析,预测未来如用户数量、终端设备、电网负荷等数据的发展趋势。(2)收集实施地区近三年的网络运行情况等,通过熵值法建立数据挖掘模型,对故障数量、故障设备、故障率等指标进行分析挖掘,发现故障率较高的设备及施工方式等。具体实施步骤如下:1)选取该地区配电网n个运行异常、m个相关指标,则Xij为第i个异常的第j个指标的数值(i=1,2,…,n;j=1,2,…,m)。2)指标的标准化处理:异质指标同质化。因为每项指标的计量单位有所差异,须对其进行标准化处理,然后才可用它们计算综合指标。即把指标的绝对值换算为其相对值,以解决不同值的同质化问题。由于正向指标和负向指标数值代表的含义有差异(正向指标数值越高越好,负向指标数值越低越好),通过不同的算法对高低指标进行数据处理。3)计算第i个异常在第j项指标下的比重。4)计算第j项指标的熵值。5)计算第j项指标的差异系数。对第j项指标,其指标值差异越大,熵值便越小,对方案评估的影响越大。6)求权值。7)计算各项异常的综合得分。

3多维度分布式组网

根据分析挖掘结果,结合各通信技术优缺点及不同地区的配用电自动化系统建设情况,考虑配用电业务需求、负荷密度、供电特点等,采取分布式组网方式,选取适宜的技术方案,并为将来的升级预留空间。(1)在配用电业务方面,遵循以下方法:1)就配电自动化业务而言,若只需满足两遥,可供选择的技术较多,包括光纤、无线专网、无线公网、PLC等。但需要实现遥控,则以光纤和无线专网为宜,仅当对遥控的实时性和安全性要求不高时,才可以考虑无线公网、北斗等通信方式。2)就用电信息采集业务而言,低压电量采集可以采用PLC技术,集中器到后台主站之间的通信选择光纤、无线等方式。3)就电能质量监测业务而言,可参考两遥的业务需求,采用光纤、无线、PLC等技术。4)就遥视业务而言(某些需要视频监控的系统),由于其对带宽有一定要求,宜采用光纤、3G/4G等技术。5)由于北斗具备精确授时和短报文通信功能,在配网关键节点均配置北斗通信装置,实现对二次测控设备的同步对时和事件上报功能。(2)在供电区域方面,遵循以下方法:1)在企业集中、人口居住密集的地域(城市),早已形成相对完善的城市配用电网络,实施以光纤通信为主的配用电通信网络技术,并依据地域特点,选择光MODEM技术、EPON或工业以太网交换机。2)郊区、城镇、山区、厂矿不适合采用光纤通信技术,考虑到经济性,应因地制宜地选择最优通信方式,如无线专网、北斗、PSTN等,或租用无线公网。3)对于版图辽阔的平原地域,通信应利用无线公网的形式来实现,同期考虑无线专网建设。对于不能覆盖无线信号的山区,如小水电、厂矿企业等,因其分布相对分散,所以应优先考虑租用无线公网,也可考虑北斗、PSTN等其他方式。4)对于缺乏光纤但被电话线路所覆盖的区域,主站和采集终端的通信可以PSTN的形式实现。PSTN单纯作为一种补充方式,应逐步过渡到无线公网和无线专网等方式。此外,由于光纤通信具有传输容量大、可靠性及安全性高等优势,在条件容许的情况下应优先采用;而无线专网无需有线介质,且组网灵活,其传输速率也能满足需求,因此适合光缆架设困难、变更频繁且网络构造复杂、老旧线路多的地区,但存在需申请使用频段、实际应用经验少等问题,且在城区基站选址建设有一定困难,终端设备的安装方式也会受到些许影响;中压电力线载波技术施工方便,节省介质投资,但其使用效果较差,架空线路安装很有难度,运行维护工作量大,网管能力较低,作为专网通信方式之一,在不便采用光纤时,可以作为补充。配用电通信网情况复杂,仅采用一种或两种通信方式无法满足需求,但同一地区若采取过多的通信方式,首先会增加变电站端的主设备类型和数量,其次还需建设多种设备类型的网管系统。设备种类增多将导致同类设备数量减少,设备招标时单价将提高,对于运行维护人员的工作量和技术水平也会提出更高的要求。综上所述,为满足使用要求,同一区域内应采用相对统一的通信方式,以取得更好的运行效果和技术经济效益。综合考虑各种通信方式的优缺点及其建设成本,各终端通信接入方式在电力线载波(中压PLC)、无线公网(WiFi、3G/4G)和光纤(EPON)等三种方式中选择。采用电力线载波方式时,电缆线路优先选择卡接式电感耦合方式,架空线路优先选择相-相电容耦合方式,载波机优先选择一对多的系统。使用WiFi、3G/4G无线公网通信方式时,公司与运营商侧采用高可靠的APN通道互联,在公司配置网络鉴权、授权与记账系统,实现终端接入认证。选用EPON设备组网时,采用光路全保护冗余方式建设,任意一个终端设备出现故障都不影响其他终端设备,双PON(PassiveOpticalNetwork,无源光纤网络)口的ONU(OpticalNetworkUnit,光节点)设备,ODN(OpticalDistributionNode,光配线网)结构设计基于环形和总线结构,分光级数不超过6级。采用多种通信方式时要确保方式的统一接入、统一接口规范和统一管理,所采用的通信设备/终端应支持以太网和标准串行通信接口[1]。

4结语

以数据挖掘技术进行辅助,因地制宜,根据不同地域通信条件及建设现状等,通过合理的通信技术设计,进行多维度的分布式配网通信建设,将比较分散的各区域不同通信方式集中起来管理,可为打造坚强电网提供重要支撑。

[参考文献]

[1]陈良,薛保星,黄传金.郑州高新区配电网自动化通信系统设计与应用[J].制造业自动化,2012,34(16):87-90.

[2]《中国电力百科全书》编辑委员会,《中国电力百科全书》编辑部.中国电力百科全书:电力系统卷[M].3版.北京:中国电力出版社,2014.

作者:陆继钊 罗滨 杨宏宇 巩锐 刘涌 单位:1.国网河南省电力公司信息通信公司 2.上海博英信息科技有限公司

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