CN102324066B

CN102324066B - 一种电力系统预警与评估指标的雷达图表示方法

Info

Publication number: CN102324066B
Application number: CN201110248969.7A
Authority: CN
Inventors: 张东院; 王建功; 冷永杰
Original assignee: Integrated Electronic Systems Lab Co Ltd
Current assignee: Integrated Electronic Systems Lab Co Ltd
Priority date: 2011-08-26
Filing date: 2011-08-26
Publication date: 2014-03-19
Anticipated expiration: 2031-08-26
Also published as: CN102324066A

Abstract

本发明公开了一种电力系统预警与评估指标的雷达图表示方法，包括以下步骤：雷达图参数设置；电力系统指标选择,包括总体指标选择和雷达图的各分量指标；各分量指标计算，采用非线性单调递增的原函数进行计算；各分量指标归一化；总体指标计算，采用类似于步骤二中的原函数，构建雷达图的整体运行指标；总体指标归一化，将总体指标归一化到[0,100]区间；指标展现，将各分量指标在同一个雷达图上展现。本发明通过对各个指标状态以及总体运行状态指标进行多维指标归一化，生成适合雷达图展现的通用指标,直观地展现了电网的运行状况，调度人员可从整体上了解电网的健康状况，自上而下地去监控电网。

Description

一种电力系统预警与评估指标的雷达图表示方法

技术领域

本发明属于电力系统调度自动化领域,尤其是一种电力系统预警及评估指标的雷达图展示方法。

背景技术

随着电力系统规模的不断扩大和调度业务的日益复杂，对电力调度自动化系统提出了更多智能化的要求，表现在：

1.电力调度自动化系统：随着社会和技术的发展，各级调度部门所管辖的电网规模越来越大，所采集的信息也越来越多，迫切需要一套预警及评估系统来对整个电网进行自上而下的智能化的监视。

2.在线预警：在线预警是调度自动化系统的重要组成部分，主要实现对调度核心业务的监视和预警，例如对于电压的预警，对于线路、变压器负载率的预警等。

3.动态评估：主要从电网的安全性和充裕度方面构建评估的指标体系，通过对指标的动态提取和分析来评价当前电网的运行状态。

4.可视化：可视化技术是指将抽象的事物或过程变为图形或图象的表示方法，电力系统可视化主要是指将电力系统中抽象的负荷数据、电压数据、潮流数据、负载率数据等通过等高线、等深线、曲线、棒图、饼图等方式展现的一种技术手段。

目前，无论是通用的雷达图还是专用的雷达图都只是对多个有相关性指标的展现，对各个指标状态以及雷达图的整体运行状态指标没有描述。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是通过提供一种电网预警及评估指标的雷达图展示方法，将多维指标归一化,生成适合雷达图展现的通用指标,从而直观的展现了电网的运行状况。

为实现上述目的，本发明提供了一种电力系统预警与评估指标的雷达图表示方法，包括以下步骤：

步骤一：雷达图参数设置,包括雷达图的最大值、扫描周期、预警限值及告警限值等；

步骤二：电力系统指标选择, 包括总体指标选择和雷达图的各分量指；

步骤三：各分量指标计算，采用非线性单调递增的原函数进行计算，设原函数为

，

，n为分量个数；

步骤四：各分量指标归一化，将各分量指标值归一化到设定的预警限值和告警限值区间；

步骤五：总体指标计算，采用类似于步骤三中的原函数

，构建雷达图的整体运行指标；

步骤六：总体指标归一化，将总体指标归一化到[0,100]区间；

步骤七：指标展现，将各分量指标在同一个雷达图上展现。

在所述步骤一中，设定的雷达图的最大值为r _max，预警限值为r ₁，告警限值为r ₂，在步骤三中，设计算得到的各分量的预警及告警指标值分别为

、

，则构造归一化函数如下：

（1）当

时，

；

（2）当

时，

；

（3）当

时，

；

归一化后的具体含义如下：

（1）当r ₁≤y_i′≤r _max时，表示分量指标处于安全区域；

（2）当r ₂≤y_i′≤r ₁时，表示分量指标处于预警区域；

（3）当0≤y_i′≤r ₂时，表示分量指标处于告警区域。

在所述步骤五中，构建的雷达图整体运行指标：

；

其中

为类似于步骤三中的原函数，

为整体运行指标向量中归一化后的分量指标，

为各分量的权重。

在所述步骤六中，将雷达图的整体运行指标归一化到区间[0，100]，设

为指标预警分值，

为指标告警分值，

的含义同上；

指标大小对应着电网运行状况，指标值越大表示电网越健康。

本发明通过对各个指标状态以及雷达图的整体运行状态指标进行多维指标归一化，生成适合雷达图展现的通用指标,从而直观的展现了电网的运行状况，调度人员通过雷达图就可以从整体上了解电网的健康状况，自上而下的去监控电网。

附图说明

图1为本发明的实施步骤；

图2为本发明的雷达图展示效果图。

其中：1、多边形区域，2、预警区域，3、告警区域，4、安全区域，5、扫描线。

下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。

具体实施方式

如图1所示，本发明包括以下步骤:

1.参数设置：配置雷达图的最大值、扫描周期、预警限值及告警限值等参数。

2.指标选择：配置总体指标的构成。

雷达图展现的是具有相关性的一组指标，用于来表征电网的某个状态，例如电网运行状态可由电压、线路、变压器、备用、频率、网间交换功率、联络线功率等指标来综合描述。

系统的指标包含总体指标以及构成总体指标的各分量指标，例如电网的运行状态为总体指标，为一指标向量；而电压、线路、变压器、备用、频率、网间交换等指标是向量中的分量指标，为一数值。

3.各分量指标计算：选择原函数，计算各分量指标值。

各分量指标不仅要能反映最严重的越限设备信息还要能反映越限设备的多少，因此指标模型的构造必须遵循以下原则：

有一个设备预警，指标要体现；

有一个设备告警，指标要体现；

有大量的设备预警，指标要体现，指标值区别于一个设备预警指标值；

有大量的设备告警，指标要体现，指标值区别于一个设备告警指标值；

有大量的设备预警，但有少量的设备告警，指标要体现，指标值区别于单独的预警指标值和告警指标值。

原函数是整个指标计算的最原始的数学模型，为了让越限告警的设备信息能凸显，原函数需采用非线性单调递增的函数。设原函数为，

，n为雷达图分量个数，以线路负载率指标为例：

设线路负载率预警限值为80%，告警限值为100%，构造线路指标函数为：

分别表示负载率处于各个不同负载水平的线路个数，

分别表示不同负载水平线路的权重，通过权重系数的处理保证指标值连续且不重叠。

4.各分量指标归一化：将各分量指标值归一化到设定的预警限值和告警限值区间。

由于构成总体指标的各分量指标的预警、告警限值均不同，例如线路负载率的预警限值为80%，告警限值为100%；而电压预警限值为2%，告警限值为3%，因此需要将所有的指标归一化到同一个坐标系中才具备指标的可比性，设步骤一中设定的雷达图的最大值，预警限值，告警限值

，在步骤三中，设计算得到的各分量的预警及告警指标值分别为

、

，，则构造归一化函数如下：

当

时，

；

当

时，

；

当时，

。

归一化后的具体含义如下：

（1）表示线路中最大负载率小于80%，线路运行处于安全区域；电压值和计划值之间的偏差小于2%,电压处于安全区域。

（2）

表示线路中负载率有超过80%的，线路运行处于预警区域；电压值和计划值之间的偏差大于2%小于3%，电压处于预警区域。

（3）

表示线路中负载率有超过100%的，线路运行处于告警区域，并且随着负载率的增加数值越来越小，越靠近雷达图的中心位置，呈现的红色区域越多；电压值和计划值之间的偏差大于3%，电压处于告警区域，呈现和线路相同的现象。

5.总体指标计算：构建总体运行指标，并计算。

所有归一化后的分量指标有相同的告警限值和预警限值，为了使电网运行状态中的各分量预警或者告警时能在指标中凸显，采用类似于步骤3中的原函数

，构建雷达图的整体运行指标：

其中

为类似于图2中的原函数，

为整体运行指标向量中归一化后的分量指标，

为各分量的权重。

6.总体指标归一化：将总体指标归一化到[0,100]区间。

将雷达图的整体运行指标，归一化到区间[0，100]，设为指标预警分值，

为指标告警分值，

的含义参见步骤4中描述；

指标大小对应着电网运行状况，指标值越大表示电网越健康，例如取

：

（1）指标值小于80表示有指标告警；

（2）指标值大于80小于90表示有指标预警；

（3）指标大于90表示电网安全。

7.指标展现：将各分量指标在同一个雷达图上展现。

使用双缓存技术进行雷达图的数据展示，避免刷新数据时的画面闪烁。

本发明通过对电力系统各业务指标的处理，在雷达图中对各个指标的状态进行了建模，将其分为安全状态、预警状态、告警状态，并构建了整个雷达图的运行状态指标。雷达图的运行状态由各指标构成的蓝色多边形区域1表示，雷达图的扫描线5表示后台计算服务的运行状态。当某个指标预警或者告警时，将落入橙色预警区域2或者红色告警区域3。如图2所示。

本发明在传统雷达图的基础上适应电力系统的业务需求增加了各分量的业务模型和雷达图的运行指标，将雷达图的运行区域划分为安全区域4、预警区域2、告警区域3，通过对多维指标归一化，生成适合雷达图展现的通用指标，直观、准确的展现了电网的运行状况，调度人员通过雷达图就可以从整体上了解电网的健康状况，自上而下的去监控电网。

虽然本发明以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims

1.一种电力系统预警与评估指标的雷达图表示方法，包括以下步骤：

步骤一：雷达图参数设置,包括雷达图的最大值、扫描周期、预警限值、告警限值；

步骤二:电力系统指标选择,包括总体指标和雷达图的各分量指标选择；

步骤三：各分量指标计算，采用非线性单调递增的原函数进行计算，设原函数为y＝f_i(x)，i＝1,...,n，n为分量个数；

步骤五：总体指标计算，采用非线性单调递增的原函数f₀(x)，构建雷达图的整体运行指标；

步骤六：总体指标归一化，将总体指标归一化到[0,100]区间；

步骤七：指标展现，将各分量指标在同一个雷达图上展现；

其特征在于：在所述步骤一中，设定的雷达图的最大值为r_max，预警限值为r₁，告警限值为r₂，在步骤三中，设计算得到的各分量的预警及告警指标值分别为f_i(x₁)、f_i(x₂)，则构造归一化函数如下：

（1）当f_i(x)＜f_i(x₁)时，y_i'＝r_max*(1-r₁*f_i(x)/f_i(x₁))；

（2）当f_i(x₁)≤f_i(x)＜f_i(x₂)时，y_i'＝r_max*(1-(r₁+r₂*(f_i(x)-f_i(x₁))/f_i(x₂)))；

（3）当f_i(x₂)≤f_i(x)＜f_i(x_max)时，

y_i′＝r_max*(1-(r₁+r₂+r₂*(f_i(x)-f_i(x₁)-f_i(x₂))/(f_i(x_max)-f_i(x₁)-f_i(x₂))))i＝1,...,n；

归一化后的具体含义如下：

（1）当r₁≤y_i′≤r_max时，表示分量指标处于安全区域；

（2）当r₂≤y_i′≤r₁时，表示分量指标处于预警区域；

（3）当0≤y_i′≤r₂时，表示分量指标处于告警区域。

2.根据权利要求1所述的一种电力系统预警与评估指标的雷达图表示方法，其特征在于：在所述步骤五中，构建的雷达图整体运行指标：

y₀＝Ση_if₀(y_i')；

其中f₀为非线性单调递增的原函数，y_i'为整体运行指标向量中归一化后的分量指标，η_i为各分量的权重。

3.根据权利要求2所述的一种电力系统预警与评估指标的雷达图表示方法，其特征在于：在所述步骤六中，将雷达图的整体运行指标归一化到区间[0，100]，设A₁为指标预警分值，A₂为指标告警分值；

y_{0}^{'} = \{\begin{matrix} \frac{100 - A_{1}}{r_{\max} - r_{1}} * y_{0} + A_{2}, r_{1} < y_{0} \leq r_{\max} \\ \frac{A_{1} - A_{2}}{r_{1} - r_{2}} * y_{0} + 2 * A_{2} - A_{1}, r_{2} < y_{0} \leq r_{1} \\ \frac{A_{2}}{r_{2}} * y_{0}, y_{0} \leq r_{2} \end{matrix}

y′₀指标大小对应着电网运行状况，指标值越大表示电网越健康。