CN104463716B - 基于天气因素的电网调度操作风险预警方法和系统 - Google Patents
基于天气因素的电网调度操作风险预警方法和系统 Download PDFInfo
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Abstract
一种基于天气因素的电网调度操作风险预警方法和系统，其方法包括：获取电网调度操作设备所处位置的包括多个气象指标数据的天气状态信息；将每个气象指标数据与其对应的预设阈值相减，并将差值与所述预设阈值相比，获得该气象指标数据对应的气象指标值；将各气象指标值按照相同的平移幅度进行平移，直至平移后的各气象指标值为正数时，确定各气象指标值对应的气象指标平移值；根据所述气象指标平移值计算对应的气象熵值，并对各气象熵值进行修正，获得基于当前天气因素为影响因素的电网调度操作的风险影响值；根据所述风险影响值对当前天气因素下的电网调度操作进行预警。本发明提高了获得风险影响值的准确性，避免了预警时的误报。
Description
技术领域
本发明涉及电力系统技术领域，特别是涉及一种基于天气因素的电网调度操作风险预警方法和系统。
背景技术
随着电网规模的迅速增长，电网内交直流线路错综复杂，电力设备数量庞大，电网信息时刻变化，再加上自然灾害频发，影响电网调度操作的影响因素持续增多。电网调度操作风险预警的重要一环就是辨识电网调度操作过程中的风险源，并能对其中的风险因素予以量化建模。风险源会对电网调度操作造成影响，因此可以生成对应的风险影响值。风险影响值越大对电网调度操作带来的风险也就越大。比如，作为电网调度操作风险预警的风险源之一就是天气风险源，可以根据天气风险源得到基于天气因素为影响因素的电网调度操作的风险影响值。
目前，在天气风险源方面的研究，仍主要侧重历史数据的统计和分析，比如对天气变化影响电力设备故障率的角度入手，建立了考虑天气因素的设备故障率模型，但由于对天气因素的考虑比较粗略，在具体应用时难以实现与数字天气预报系统的实时对接。建立的风险模型存在历史孤立性和主观经验性的缺陷，从而导致基于天气因素的电网调度操作风险影响值准确率低，预警出错率高。
发明内容
基于此，有必要针对风险影响值准确率低，预警出错率高的问题，提供基于天气因素的电网调度操作风险预警方法和系统。
一种基于天气因素的电网调度操作风险预警方法，其特征在于，包括：
获取电网调度操作设备所处位置的包括多个气象指标数据的天气状态信息；
将每个气象指标数据与其对应的预设阈值相减，并将差值与所述预设阈值相比，获得该气象指标数据对应的气象指标值；
将各气象指标值按照相同的平移幅度进行平移，直至平移后的各气象指标值为正数时，确定各气象指标值对应的气象指标平移值；
根据所述气象指标平移值计算对应的气象熵值，并对各气象熵值进行修正，获得基于当前天气因素为影响因素的电网调度操作的风险影响值；
根据所述风险影响值对当前天气因素下的电网调度操作进行预警。
一种基于天气因素的电网调度操作风险预警系统，包括：
指标数据获取模块，用于获取电网调度操作设备所处位置的包括多个气象指标数据的天气状态信息；
气象指标值确定模块，用于将每个气象指标数据与其对应的预设阈值相减，并将差值与所述预设阈值相比，获得该气象指标数据对应的气象指标值；
气象指标平移值确定模块，用于将各气象指标值按照相同的平移幅度进行平移，直至平移后的各气象指标值为正数时，确定各气象指标值对应的气象指标平移值；
风险影响值确定模块，用于根据所述气象指标平移值计算对应的气象熵值，并对各气象熵值进行修正，获得基于当前天气因素为影响因素的电网调度操作的风险影响值；
预警模块，用于根据所述风险影响值对当前天气因素下的电网调度操作进行预警。
上述基于天气因素的电网调度操作风险预警方法和系统，通过获取电网调度操作设备所处位置的气象指标数据，将每个气象指标数据与其对应的预设阈值相减，并将差值与所述预设阈值相比，获得该气象指标数据对应的气象指标值；将各气象指标值按照相同的平移幅度进行平移，并计算对应的气象熵值，并对各气象熵值进行修正，获得基于当前天气因素为影响因素的电网调度操作的风险影响值。能够避免因天气特征的多属性而分散和低估可能性带来的风险性问题，提高了获得风险影响值的准确性，并且能够体现多项气象指标取恶劣值时对调度操作带来的恶劣的风险影响，避免了预警时的误报。
附图说明
图1为本发明基于天气因素的电网调度操作风险预警方法实施例的流程示意图；
图2为本发明基于天气因素的电网调度操作风险预警系统实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
如图1所示，为本发明基于天气因素的电网调度操作风险预警方法实施例的流程示意图，包括：
步骤S101：获取电网调度操作设备所处位置的包括多个气象指标数据的天气状态信息；
天气状态信息是反映当前天气状态的信息。比如，天气状态信息可以包括气温指标数据、风速指标数据、降雨量指标数据、能见度指标数据、相对湿度指标数据、雷电危险度指标数据中的一个或多个。
对于气温指标数据，可以采用数字天气预报系统提供的被操作设备所在片区的实时气温。对于风速指标数据，可以采用风的级数来描述。对于降雨量，可以采用12小时内的降雨量来描述。
能见度是指物体能被正常视力看到的最大距离，也指物体在一定距离时被正常视力看到的清晰程度。该项气象因子主要针对雾霾天气对现场操作的影响。
相对湿度是指空气中水汽压与饱和水汽压的百分比，也就是指某湿空气中所含水蒸气的质量与同温度下饱和空气中所含水蒸气的质量之比，这个比值用百分数表示。相对湿度过大，也会对现场操作带来风险。
雷电危险度用于度量被操作设备所在片区的雷电天气强度，分为无(0)、弱(0.3)、中等(0.6)、强(0.8)、特强(1.0)。其危害程度依次增加。
步骤S102：将每个气象指标数据与其对应的预设阈值相减，并将差值与所述预设阈值相比，获得该气象指标数据对应的气象指标值；
每个气象指标数据有其对应的预设阈值。预设阈值可以根据具体需要进行设定。比如，将气温指标数据对应的预设阈值设为40℃。将风速指标数据对应的预设阈值设为6级。将降雨量指标数据对应的预设阈值设为5mm。将能见度指标数据对应的预设阈值设为1km。将相对湿度指标数据对应的预设阈值设为80％。将雷电危险度指标数据对应的预设阈值设为0.3。当然这里只列举了其中一种设法，也可以按照需要设置为其他值。
具体的，可以采用以下公式计算气象指标值：
xi表示第i个气象指标数据对应的气象指标值，Ai表示第i个气象指标数据，As,i表示第i个气象指标数据对应的预设阈值。
步骤S103：将各气象指标值按照相同的平移幅度进行平移，直至平移后的各气象指标值为正数时，确定各气象指标值对应的气象指标平移值；
为了确保气象指标值为非负值，需要对气象指标值进行平移处理，每个气象指标值平移后即为气象指标平移值。比如，可以采用以下公式将各气象指标值按照相同的平移幅度进行平移：
x'i＝xi+l
x'i表示第i个气象指标值(即xi)对应的气象指标平移值，l表示平移幅度。以平移幅度最大的指标为准，所有指标均平移相同幅度值。以保证最小的气象指标值为非负数。i∈(1,N),N表示气象指标数据个数。例如，气象指标数据为气温指标数据、风速指标数据、降雨量指标数据、能见度指标数据、相对湿度指标数据、雷电危险度指标数据时，则N＝6。
步骤S104：根据所述气象指标平移值计算对应的气象熵值，并对各气象熵值进行修正，获得基于当前天气因素为影响因素的电网调度操作的风险影响值；
步骤S105：根据所述风险影响值对当前天气因素下的电网调度操作进行预警。
本实施例通过获取电网调度操作设备所处位置的气象指标数据，将每个气象指标数据与其对应的预设阈值相减，并将差值与所述预设阈值相比，获得该气象指标数据对应的气象指标值；将各气象指标值按照相同的平移幅度进行平移，并计算对应的气象熵值，并对各气象熵值进行修正，获得基于当前天气因素为影响因素的电网调度操作的风险影响值。能够避免因天气特征的多属性而分散和低估可能性带来的风险性问题，提高了获得风险影响值的准确性，并且能够体现多项气象指标取恶劣值时对调度操作带来的恶劣的风险影响，避免了预警时的误报。
在其中一个实施例中，具体介绍一种计算风险影响值的方法。具体的，步骤S104包括：
采用以下公式计算气象指标平移值的比率：
gi表示x'i的比率，x'i表示第i个气象指标平移值，i∈(1,N),N表示气象指标数据个数；
采用以下公式计算气象指标平移值对应的气象熵值：
e表示对应的气象熵值；
采用以下公式计算基于当前天气因素为影响因素的电网调度操作的风险影响值：
W表示风险影响值，Ii表示气象指标数据是否越线的判断变量，当Ai＞As,i时，则Ii＝1；当Ai≤As,i时，则Ii＝0；其中，Ai表示第i个气象指标数据，As,i表示第i个气象指标数据对应的预设阈值，βi表示预设的越线严重度调整因子。βi可以根据用户需要进行调整。比如，在其中一个实施例中，可以将βi设为1。
可知，气象指标值越线程度越大(即气象指标数据超过对应预设阈值的范围越大)，对应的惩罚力度也就越大，相应的风险影响值也越大，其对电网调度操作带来的风险也就越大。
在其中一个实施例中，还具体介绍一种预警方式，比如将预警分为四个阶段：正常、黄色预警、橙色预警和红色预警，代表了不同的预警程度。从第一预设区间到第四预设区间范围值越来越大，即从正常到红色表示风险程度越大。具体的，所述根据所述风险影响值对当前天气因素下的电网调度操作进行预警步骤包括：
判断所述风险影响值是否在第一预设区间，若是，则进行安全提醒；
若否，判断所述风险影响值是否在第二预设区间，若是，则进行黄色预警；
若否，判断所述风险影响值是否在第三预设区间，若是，则进行橙色预警；
若否，判断所述风险影响值是否在第四预设区间，若是，则进行红色预警。
本实施例通过不同程度的预警，可以提高预警的准确性，方便用户知道具体风险程度。
以上实施方式中的各种技术特征可以任意进行组合，只要特征之间的组合不存在冲突或矛盾，但是限于篇幅，未进行一一描述，因此上述实施方式中的各种技术特征的任意进行组合也属于本说明书公开的范围。
基于上述方法，本发明还提供一种基于天气因素的电网调度操作风险预警系统，如图2所示，为本发明基于天气因素的电网调度操作风险预警系统实施例的结构示意图，包括：
指标数据获取模块210，用于获取电网调度操作设备所处位置的包括多个气象指标数据的天气状态信息；
气象指标值确定模块220，用于将每个气象指标数据与其对应的预设阈值相减，并将差值与所述预设阈值相比，获得该气象指标数据对应的气象指标值；
气象指标平移值确定模块230，用于将各气象指标值按照相同的平移幅度进行平移，直至平移后的各气象指标值为正数时，确定各气象指标值对应的气象指标平移值；
风险影响值确定模块240，用于根据所述气象指标平移值计算对应的气象熵值，并对各气象熵值进行修正，获得基于当前天气因素为影响因素的电网调度操作的风险影响值；
预警模块250，用于根据所述风险影响值对当前天气因素下的电网调度操作进行预警。
在其中一个实施例中，所述风险影响值确定模块用于：
采用以下公式计算气象指标平移值的比率：
gi表示x'i的比率，x'i表示第i个气象指标平移值，i∈(1,N),N表示气象指标数据个数；
采用以下公式计算气象指标平移值对应的气象熵值：
e表示对应的气象熵值；
采用以下公式计算基于当前天气因素为影响因素的电网调度操作的风险影响值：
W表示风险影响值，Ii表示气象指标数据是否越线的判断变量，当Ai＞As,i时，则Ii＝1；当Ai≤As,i时，则Ii＝0；其中，Ai表示第i个气象指标数据，As,i表示第i个气象指标数据对应的预设阈值，βi表示预设的越线严重度调整因子。
在其中一个实施例中，所述天气状态信息包括气温指标数据、风速指标数据、降雨量指标数据、能见度指标数据、相对湿度指标数据、雷电危险度指标数据。
在其中一个实施例中，所述气温指标数据对应的预设阈值为40℃，所述风速指标数据对应的预设阈值为6级，所述降雨量指标数据对应的预设阈值为5mm，所述能见度指标数据对应的预设阈值为1km，所述相对湿度指标数据对应的预设阈值为80％，所述雷电危险度指标数据对应的预设阈值为0.3。
在其中一个实施例中，所述预警模块用于：
判断所述风险影响值是否在第一预设区间，若是，则进行安全提醒；
若否，判断所述风险影响值是否在第二预设区间，若是，则进行黄色预警；
若否，判断所述风险影响值是否在第三预设区间，若是，则进行橙色预警；
若否，判断所述风险影响值是否在第四预设区间，若是，则进行红色预警。
以上实施方式中的各种技术特征可以任意进行组合，只要特征之间的组合不存在冲突或矛盾，但是限于篇幅，未进行一一描述，因此上述实施方式中的各种技术特征的任意进行组合也属于本说明书公开的范围。
本发明的基于天气因素的电网调度操作风险预警系统与本发明的基于天气因素的电网调度操作风险预警方法是一一对应的，上述基于天气因素的电网调度操作风险预警方法实施例中的相关技术特征及其技术效果均适用于基于天气因素的电网调度操作风险预警系统实施例中，在此不再赘述。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种基于天气因素的电网调度操作风险预警方法，其特征在于，包括：
获取电网调度操作设备所处位置的包括多个气象指标数据的天气状态信息；
将每个气象指标数据与其对应的预设阈值相减，并将差值与所述预设阈值相比，获得该气象指标数据对应的气象指标值；
将各气象指标值按照相同的平移幅度进行平移，直至平移后的各气象指标值为正数时，确定各气象指标值对应的气象指标平移值；
根据所述气象指标平移值计算对应的气象熵值，并对各气象熵值进行修正，获得基于当前天气因素为影响因素的电网调度操作的风险影响值；
根据所述风险影响值对当前天气因素下的电网调度操作进行预警；
所述将各气象指标值按照相同的平移幅度进行平移的步骤包括：采用如下公式将各气象指标值按照相同的平移幅度进行平移：
x'i＝xi+l
其中，xi表示第i个气象指标数据对应的气象指标值；x'i表示第i个气象指标值对应的气象指标平移值，l表示平移幅度；
采用以下公式计算基于当前天气因素为影响因素的电网调度操作的风险影响值：
<mrow>
<mi>W</mi>
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<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
W表示风险影响值，e表示气象熵值；Ii表示气象指标数据是否越线的判断变量，当Ai＞As,i时，则Ii＝1；当Ai≤As,i时，则Ii＝0；其中，Ai表示第i个气象指标数据，As,i表示第i个气象指标数据对应的预设阈值，βi表示预设的越线严重度调整因子。
2.根据权利要求1所述的基于天气因素的电网调度操作风险预警方法，其特征在于，所述根据所述气象指标平移值计算对应的气象熵值，并对各气象熵值进行修正，获得基于当前天气因素为影响因素的电网调度操作的风险影响值步骤，包括：
采用以下公式计算气象指标平移值的比率：
<mrow>
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<mi>g</mi>
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<mo>=</mo>
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<mi>x</mi>
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</msubsup>
</mrow>
</mfrac>
</mrow>
gi表示x'i的比率，x'i表示第i个气象指标平移值，i∈(1,N),N表示气象指标数据个数；
采用以下公式计算气象指标平移值对应的气象熵值：
<mrow>
<mi>e</mi>
<mo>=</mo>
<mo>-</mo>
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<mo>)</mo>
</mrow>
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</mrow>
3.根据权利要求1或2所述的基于天气因素的电网调度操作风险预警方法，其特征在于，所述天气状态信息包括气温指标数据、风速指标数据、降雨量指标数据、能见度指标数据、相对湿度指标数据、雷电危险度指标数据。
4.根据权利要求3所述的基于天气因素的电网调度操作风险预警方法，其特征在于，气温指标数据对应的预设阈值为40℃，风速指标数据对应的预设阈值为6级，降雨量指标数据对应的预设阈值为5mm，能见度指标数据对应的预设阈值为1km，相对湿度指标数据对应的预设阈值为80％，雷电危险度指标数据对应的预设阈值为0.3。
5.根据权利要求1或2所述的基于天气因素的电网调度操作风险预警方法，其特征在于，所述根据所述风险影响值对当前天气因素下的电网调度操作进行预警步骤包括：
判断所述风险影响值是否在第一预设区间，若是，则进行安全提醒；
若否，判断所述风险影响值是否在第二预设区间，若是，则进行黄色预警；
若否，判断所述风险影响值是否在第三预设区间，若是，则进行橙色预警；
若否，判断所述风险影响值是否在第四预设区间，若是，则进行红色预警。
6.一种基于天气因素的电网调度操作风险预警系统，其特征在于，包括：
指标数据获取模块，用于获取电网调度操作设备所处位置的包括多个气象指标数据的天气状态信息；
气象指标值确定模块，用于将每个气象指标数据与其对应的预设阈值相减，并将差值与所述预设阈值相比，获得该气象指标数据对应的气象指标值；
气象指标平移值确定模块，用于将各气象指标值按照相同的平移幅度进行平移，直至平移后的各气象指标值为正数时，确定各气象指标值对应的气象指标平移值；
风险影响值确定模块，用于根据所述气象指标平移值计算对应的气象熵值，并对各气象熵值进行修正，获得基于当前天气因素为影响因素的电网调度操作的风险影响值；
预警模块，用于根据所述风险影响值对当前天气因素下的电网调度操作进行预警；
气象指标平移值确定模块，还用于采用如下公式将各气象指标值按照相同的平移幅度进行平移：
x'i＝xi+l
其中，xi表示第i个气象指标数据对应的气象指标值；x'i表示第i个气象指标值对应的气象指标平移值，l表示平移幅度；
风险影响值确定模块，还用于采用以下公式计算基于当前天气因素为影响因素的电网调度操作的风险影响值：
<mrow>
<mi>W</mi>
<mo>=</mo>
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<mo>(</mo>
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</mrow>
W表示风险影响值，e表示气象熵值；Ii表示气象指标数据是否越线的判断变量，当Ai＞As,i时，则Ii＝1；当Ai≤As,i时，则Ii＝0；其中，Ai表示第i个气象指标数据，As,i表示第i个气象指标数据对应的预设阈值，βi表示预设的越线严重度调整因子。
7.根据权利要求6所述的基于天气因素的电网调度操作风险预警系统，其特征在于，所述风险影响值确定模块用于：
采用以下公式计算气象指标平移值的比率：
<mrow>
<msub>
<mi>g</mi>
<mi>i</mi>
</msub>
<mo>=</mo>
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<mi>x</mi>
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<mo>&prime;</mo>
</msubsup>
</mrow>
</mfrac>
</mrow>
gi表示x'i的比率，x'i表示第i个气象指标平移值，i∈(1,N),N表示气象指标数据个数；
采用以下公式计算气象指标平移值对应的气象熵值：
<mrow>
<mi>e</mi>
<mo>=</mo>
<mo>-</mo>
<mfrac>
<mn>1</mn>
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</msub>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>.</mo>
</mrow>
8.根据权利要求6或7所述的基于天气因素的电网调度操作风险预警系统，其特征在于，所述天气状态信息包括气温指标数据、风速指标数据、降雨量指标数据、能见度指标数据、相对湿度指标数据、雷电危险度指标数据。
9.根据权利要求8所述的基于天气因素的电网调度操作风险预警系统，其特征在于，所述气温指标数据对应的预设阈值为40℃，所述风速指标数据对应的预设阈值为6级，所述降雨量指标数据对应的预设阈值为5mm，所述能见度指标数据对应的预设阈值为1km，所述相对湿度指标数据对应的预设阈值为80％，所述雷电危险度指标数据对应的预设阈值为0.3。
10.根据权利要求6或7所述的基于天气因素的电网调度操作风险预警系统，其特征在于，所述预警模块用于：
判断所述风险影响值是否在第一预设区间，若是，则进行安全提醒；
若否，判断所述风险影响值是否在第二预设区间，若是，则进行黄色预警；
若否，判断所述风险影响值是否在第三预设区间，若是，则进行橙色预警；
若否，判断所述风险影响值是否在第四预设区间，若是，则进行红色预警。
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| CN201410857022.XA CN104463716B (zh) | 2014-12-31 | 2014-12-31 | 基于天气因素的电网调度操作风险预警方法和系统 |
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|---|---|
| CN104463716A CN104463716A (zh) | 2015-03-25 |
| CN104463716B true CN104463716B (zh) | 2018-04-10 |
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| CN201410857022.XA Active CN104463716B (zh) | 2014-12-31 | 2014-12-31 | 基于天气因素的电网调度操作风险预警方法和系统 |
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Citations (3)
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|---|---|---|---|---|
| CN103218754A (zh) * | 2013-04-23 | 2013-07-24 | 广东电网公司电力调度控制中心 | 一种电网调度操作的风险检测方法及装置 |
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2014
- 2014-12-31 CN CN201410857022.XA patent/CN104463716B/zh active Active
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