CN105469164A - 一种基于主题模式的电力系统跨业务计算分析系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于主题模式的电力系统跨业务计算分析系统，包括参数与元件管理模块，用于进行参数与元件的友好管理；主题定义模块，根据业务需求定义不同的主题，实现复杂的电力系统协同计算；主题调度模块，通过调度算法实现主题的各个功能以及多个主题间的优化调度；数据共享模块，实现各个模块之间的数据共享；内存数据库，用于存储结果数据、元件及参数；可视化展示模块，直观地展示结果数据，并对同类数据进行对比分析，对关心的数据进行关联分析和数据钻取。本发明是面向业务主题的，实现跨专业、跨部门业务融合，是多个电力系统单一应用按业务逻辑有机融合在一起的结构，以向导窗口方式自动生成故障信息，大大降低故障数据的编写难度。

Description

一种基于主题模式的电力系统跨业务计算分析系统

技术领域

本发明涉及电力系统分析技术领域，具体涉及一种基于主题模式的电力系统跨业务计算分析系统。

背景技术

现有电力系统各部分的业务是相互独立的，分布在不同地区，各部门只关注自身的业务，各部门分析计算的方法和模型也是不同的。比如规划部门和调度运行部门的潮流计算是有差异的，前者用的是估计的负荷，后者用的是实际采集到的负荷值。如何实现各部门业务的融合和计算信息的共享一直是电力系统应用的难点。传统电力系统的计算多采用单一的计算软件包，如BPA，SCOPE等，每个程序包的系统构架、计算模型、输入参数和输出结果都不完全相同但电网的运行方式复杂多样，很多实际应用需要调用不同程序包的不同功能模块，在现有模式下难以实现。传统计算中大部分程序采用文本输入方式，每一数据都有固定的列数和位置，必须严格按照规则录入数据，效率低且容易出错。输出结果大多也采用文本输出方式，数据繁杂，缺乏统计分析功能。在做故障分析时，只能逐一对故障进行计算，需要人工逐条录入故障数据，耗时长、效率低且容易出错。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种基于主题模式的电力系统跨业务计算分析系统，该基于主题模式的电力系统跨业务计算分析系统可以很好地解决上述问题。

为达到上述要求，本发明采取的技术方案是：提供一种基于主题模式的电力系统跨业务计算分析系统，该基于主题模式的电力系统跨业务计算分析系统包括：

参数与元件管理模块，对不同类型元件进行分类、分区域、分电压等级管理和重用，实现元件参数的表格化和图形化管理与维护，用于设定网络结构和网络参数，并以向导窗口方式自动生成故障信息；

主题定义模块，根据业务需求，采用向导窗口方式引导用户逐步生成面向专业应用的主题，配置主体所需要的功能，选择实现功能的程序和构建计算逻辑流程；

主题调度模块，通过调度算法实现主题的各个功能以及多个主题间的优化调度；

数据共享模块，实现各个模块之间的数据共享；

内存数据库，用于存储按不同设备类型、不同时间尺度、不同功能要求分别进行整理的结果数据，并存储元件和参数；

可视化展示模块，直观地展示结果数据，并对同类数据进行对比分析，对关心的数据进行关联分析和数据钻取。

该基于主题模式的电力系统跨业务计算分析系统具有的优点如下：

(1)系统是面向业务主题的，实现跨专业、跨部门业务融合，是多个电力系统单一应用按业务逻辑有机融合在一起的结构，通过跨专业、跨业务的融合，产生出全新的电力系统业务链，有利于分析动态业务的发展趋势并对电网运行状态进行评估；

(2)采用文本、可视化图像等等不同方式详细或者直观的展示结果数据，并能对同类数据进行对比分析，对关心的数据进行关联分析、数据钻取，能够分析用户的相关兴趣点，如浮动电价、不同居民用户电能消费特征、用户能耗等级等内容，过滤掉不必要的冗余信息，提高信息的使用效率，也可以发现以前不曾观察到的问题，如对电网中不断发展的具有不确定性的变化点进行态势预估，网架扩展态势，以及极端天气的应急响应等；

(3)参数与元件管理模块会以向导窗口方式自动生成故障设备，故障类型和故障位置，无需人工逐条录入故障数据，大大降低故障数据的编写难度，规范故障集格式，减少故障集产生的时间。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，在这些附图中使用相同的参考标号来表示相同或相似的部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本发明的系统构架图；

图2为本发明数据共享模块的框架图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，以下结合附图及具体实施例，对本申请作进一步地详细说明。

在以下描述中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”、“示例”等等的引用表明如此描述的实施例或示例可以包括特定特征、结构、特性、性质、元素或限度，但并非每个实施例或示例都必然包括特定特征、结构、特性、性质、元素或限度。另外，重复使用短语“根据本申请的一个实施例”虽然有可能是指代相同实施例，但并非必然指代相同的实施例。

为简单起见，以下描述中省略了本领域技术人员公知的某些技术特征。

根据本申请的一个实施例，提供一种基于主题模式的电力系统跨业务计算分析系统，如图1所示，包括参数与元件管理模块、主题定义模块、主题调度模块、数据共享模块、内存数据库及可视化展示模块。

参数与元件管理模块，对不同类型元件如线路、变压器、发电机组等进行分类、分区域、分电压等级管理和重用；根据电力系统调度、方式、规划、营销等业务部门需求，建立元件典型参数库，实现元件参数的表格化和图形化管理与维护，对不同时间尺度的参数，如功率和电量，按时间轴顺序管理；用于设定网络结构和网络参数，并以向导窗口方式自动生成故障信息，该故障信息包括故障设备、故障类型及故障位置。

主题定义模块，根据业务需求，采用向导窗口方式引导用户逐步生成面向专业应用的主题，配置主体所需要的功能，选择功能实现的程序；比如规划部门和电力方式部门需要做静态安全分析的时候，可以首先定义静态安全分析主题，然后配置所需要的功能为潮流计算、短路电流计算、暂态稳定计算，接着选择每个功能的实现程序，如由BPA做潮流和短路计算，由PAPSP完成暂态稳定计算。

主题调度模块，通过调度算法实现主题的各个功能以及多个主题间的优化调度，调度算法以花费时间最少和用户满意度最高为目标函数。用户满意度函数为：

$\mathrm{Pr}\{\mathrm{\ω}\≤d_k\}=\underset{n=0}{\overset{a}{\Σ}}\frac{\mathrm{\δ}\×(p_i\×a)}{n!}+\underset{k=1}{\overset{a-1}{\Σ}}\frac{\mathrm{\δ}\×({p^k}_i\×a)}{a!}$

式中Pr表示用户满意度函数，ω为功能实际完成时间的随机变量，d为功能截至时间要求，δ为满意度因子，a为功能数，ρ为服务时间满足泊松分布。

主题调度模块实现功能的步骤为：

a、判断主题集合V＝{V₁,V₂,…,V_n}是否为空；

b、如果主题集合不为空，则分别计算集合中的所有功能的估计完成时间，得到功能分析矩阵；

c、根据该功能分析矩阵，调度估计完成时间最少的那个功能，并将该功能从主题集合中删除，更新功能分析矩阵，返回执行步骤b；

d、如果主题集合为空，则结束主题调度。

数据共享模块，从下至上为基础数据层、封装层及业务层，采用IEC61970公用信息模型和IEC60870-5-101/102/104接口形式，实时各结构的即插即用和数据共享。基础数据层包含分布存储的不同异构数据集，封装层作为全局数据单元，将不同种类数据设计的不同格式的基础数据进行分类处理。每种分类对应一种基础数据集，作为该类数据的标准形式。封装层建立全局数据元到业务层的映射，业务层的推理能力能够分析业务逻辑间的关联关系，依据这种关系，基础数据层根据关键字可以检索业务层的知识。

内存数据库，用于存储按不同设备类型、不同时间尺度、不同功能要求分别进行整理的结果数据，并存储元件和参数。

可视化展示模块，采用表格和/或可视化图像的方式直观地展示结果数据，并对同类数据进行对比分析，对关心的数据进行关联分析和数据钻取。

以三道防线的分析计算为例说明本系统的应用：

1.首先是电力系统规划部门在主题定义模块中设置三道防线主题，然后在参数与元件管理模块中设定网络结构和网络参数，并选择使用BPA或者PASPA程序包计算短路电流；

2.调度部门根据实际运行参数和负荷，修正网络参数，再调用BPA或者PASPA程序包计算短路电流，并与上一步中计算得出的短路电流做比较，分析差异；

3.规划部门做安控分析，参数与元件管理模块会以向导窗口方式自动生成故障设备，故障类型和故障位置，调用程序包计算安控策略，如果不同程序包策略差异较大，则比较分析得到较优的策略；

4.调度部门根据网络的实时拓扑对安控策略做出调整，并下发到下级单位；

5.规划部门做低频减载计算，调用程序包计算减载策略，如果不同程序包策略差异较大，则比较分析得到较优的策略；

6.调度部门根据运行方式的变化对减载策略做校核，同时营销和财务部门会对减载的成本做核算，修改减载策略；

7.调度部门对修改的减载策略做最后的校核计算，如果通过就下发到下级单位。

8.建设部门根据上述三道防线的计算结果进行对比分析，判断现有设备是否满足电网安全经济运行的需要，制定下一步的建设计划，并提交给规划部门。

本系统实现跨专业、跨部门业务融合，能协同现有成熟的商用计算分析工具和软件包，也能兼容个人定制的计算程序。通过不同计算分析工具和软件包的协同工作，不但能实现传统电力系统的潮流计算、优化分析、故障分析、短路电流、稳定计算、断面极限等功能，而且可以根据用户的需要装配不同的主题，实现自动的基于时序的多计算任务处理，完成诸如电力系统三道防线分析计算等复杂功能。通过协同分析，能比较不同分析工具中相同计算功能模块的差异，比如可以各模块中潮流结果的差异，统计差异的分布规律。并能运用图形、色彩、文字等可视化视觉元素传达信息，对计算结果进行统计、整理、对比和钻取。

以上所述实施例仅表示本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能理解为对本发明范围的限制。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，这些都属于本发明保护范围。因此本发明的保护范围应该以所述权利要求为准。

Claims (4)

1.一种基于主题模式的电力系统跨业务计算分析系统，其特征在于，包括：

参数与元件管理模块，对不同类型元件进行分类、分区域、分电压等级管理和重用，实现元件参数的表格化和图形化管理与维护，用于设定网络结构和网络参数，并以向导窗口方式自动生成故障信息；

主题定义模块，根据业务需求，采用向导窗口方式引导用户逐步生成面向专业应用的主题，配置主体所需要的功能，选择功能实现的程序；

主题调度模块，通过调度算法实现主题的各个功能以及多个主题间的优化调度；

数据共享模块，实现各个模块之间的数据共享；

内存数据库，用于存储按不同设备类型、不同时间尺度、不同功能要求分别进行整理的结果数据，并存储元件和参数；

可视化展示模块，直观地展示结果数据，并对同类数据进行对比分析，对关心的数据进行关联分析和数据钻取。

2.根据权利要求1所述的基于主题模式的电力系统跨业务计算分析系统，其特征在于，所述调度算法以用户满意度最高为目标函数，用户满意度函数为：

$\mathrm{Pr}\{\mathrm{\ω}\≤d_k\}=\underset{n=0}{\overset{a}{\Σ}}\frac{\mathrm{\δ}\×({\mathrm{\ρ}}_i\×a)}{n!}+\underset{k=1}{\overset{a-1}{\Σ}}\frac{\mathrm{\δ}\×({{\mathrm{\ρ}}^k}_i\×a)}{a!}$

其中Pr表示用户满意度函数，ω为功能实际完成时间的随机变量，d为功能截至时间要求，δ为满意度因子，a为功能数，ρ为服务时间满足泊松分布。

3.根据权利要求1所述的基于主题模式的电力系统跨业务计算分析系统，其特征在于，所述数据共享模块从下至上为基础数据层、封装层及业务层。

4.根据权利要求1所述的基于主题模式的电力系统跨业务计算分析系统，其特征在于，所述可视化展示模块采用表格和/或可视化图像的方式展示结果数据。