CN108090703A - 一种基于大数据的配网运行风险分析与评估系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于大数据的配网运行风险分析与评估系统，包括物理世界部分、通讯部分、计算部分以及控制部分，物理世界部分采集配网运行信息，通过通讯部分传递给所述计算部分，计算部分基于预设的计算策略得出配网运行状态的安全等级以及应对预案，计算部分通过控制部分实现对物理世界部分中各组件的控制；物理部分世界组件包括地理信息系统GIS，生产管理系统PMS，调度自动化系统SCADA，营销管理系统需求侧主站管理系统；计算部分包括馈线自动化模块、配电仿真模块、智能预警模块、网络重构模块、故障检测模块以及风险评估模块；控制部分为配电生产管理指挥中心，包括主动式配电检修模块以及风险管控模块。
Description
技术领域
本发明涉及工业电力技术领域，尤其涉及一种基于大数据的配网运行风险分析与评估系统。
背景技术
电力工业是国民经济发展中最重要的基础能源产业，是世界各国经济发展战略中的优先发展重点。随着世界形势的不断变化和我国经济的高速发展，现代社会对电力供应的优质性、经济性、可靠性、安全性的要求越来越高。然而在电网运行过程中，由于运行因素、人为因素、环境因素等多方面的干扰，使得电网不可能时刻维持在正常运行状态，从而发生的电网停电故障会造成用户供电不足、供电质量下降、危及人生安全等情况，给国民经济和人民生活带来巨大的损失。例如，2006年11月4日，欧洲电网因事故解列为3部分，欧洲西部发生大面积停电，损失负荷约16兆瓦，约1000万人受到停电事故的影响；2011年，世界范围内发生了“9.8”美国西南部及美墨边界地区大停电、“9.15”韩国停电事件，以及9月25日智利的2个多小时的大停电。因此，保障电网安全运行，尤其是配电网安全运行显得尤为重要。
上个世纪80年代后电力工作者提出了将微机保护应用到配网的故障选线中来，并在此基础上开发出了许多基于不同理论方法的选线装置。目前，国内也有很多厂家开始着手研究并推出了一系列的故障选线装置，但还是未能解决选线正确率不高的怪圈，这也说明了我国的故障选线形势不容乐观，针对配网单相接地故障的机理和理论分析还有待加强，研究也应该更加贴近我国配网的现状和特点而展开。90 年代开始，学者们结合我国配网的运行现状，提出了接地残流法、小波分析法等一系列的故障选线方法，这些方法更多地开始向零序电流的暂态量靠拢，更加有效地提取出了单相接地故障发生后线路零序电流中的故障特征。而后，许多人工智能的方法例如人工神经网、支持向量机、专家系统等，被应用到配网的故障选线中来。但是随着配网结构的发展和变化，这些方法往往无法应对配网中复杂的变化情况而再次出现选线错误的情况。
所以，如何提供一种基于大数据的配网运行风险分析与评估系统，解决现有技术中的问题，是目前本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种基于大数据的配网运行风险分析与评估系统，解决现有技术中存在的问题，具体方案如下：
一种基于大数据的配网运行风险分析与评估系统，其特征在于：包括物理世界部分、通讯部分、计算部分以及控制部分，所述物理世界部分采集配网运行信息，通过所述通讯部分传递给所述计算部分，所述计算部分基于预设的计算策略得出配网运行状态的安全等级以及应对预案，所述计算部分通过所述控制部分实现对所述物理世界部分中各组件的控制；
所述物理部分世界组件包括地理信息系统GIS，生产管理系统PMS，调度自动化系统SCADA，营销管理系统需求侧主站管理系统；
所述计算部分包括馈线自动化模块、配电仿真模块、智能预警模块、网络重构模块、故障检测模块以及风险评估模块；
所述控制部分为配电生产管理指挥中心，包括主动式配电检修模块以及风险管控模块。
进一步的，所述通讯部分以配电自动化信息互交总线为主，包括配网实时数据、静态数据以及图形数据；
所述计算部分用蚁群算法实现配网的故障分析与恢复；
所述控制部分通过人工干预提高配网的集中监控、故障诊断、快速恢复能力。
进一步的，所述物理世界部分还包括95598客服系统，所述控制部分还包括与所述95598客服系统相应的与95598互动模块。
进一步的，所述与95528互动模块包括用户用电查询、网上缴费、业务办理信息订阅业务功能。
进一步的，所述配电仿真模块可以运行模拟仿真、调度员仿真培训作用。
进一步的，所述网络重构模块为开环方式运行。
进一步的，所述配电自动化信息互交总线基于数字信号处理技术和高速工业通信网络技术，测控终端各功能插件独立设计。
进一步的，所述配电自动化信息互交总线采用采用国家标准IEC61968/61970。
进一步的，所述物理世界部分还包括能量管理系统EMS。
本发明与现有技术相比，具有的优点是：以研究有效的智能配网管理系统为出发点，设计实现了一个配网运行风险分析与评估系统，主要采用了基于大数据的和计算智能方面的高效算法，实现了对配网运行状态的分析和评估，该系统能大力挖掘电力系统的数据，提高对外部数据的利用，可有效提高配网的综合利用率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为基于大数据的配网运行风险分析与评估系统示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1为基于大数据的配网运行风险分析与评估系统示意图，参照图1所示，本发明请求保护一种基于大数据的配网运行风险分析与评估系统，包括物理世界部分、通讯部分、计算部分以及控制部分，所述物理世界部分采集配网运行信息，通过所述通讯部分传递给所述计算部分，所述计算部分基于预设的计算策略得出配网运行状态的安全等级以及应对预案，所述计算部分通过所述控制部分实现对所述物理世界部分中各组件的控制；
本设计是通过计算技术、通讯技术、控制技术，将计算网络和配电网融合为一体的复杂系统，基于CPS原理，本发明从技术层面将配网运行风险分析与评估系统划分为计算部分、通讯部分、控制部分和物理世界部分，这几部分相互作用，相互提供输入数据，如图1所示。物理世界部分不断采集配网运行信息，并通过通讯部分传递给计算部分，计算部分基于各种计算策略得出配网运行状态的安全等级等，以实现控制部分对具体物理对象等的控制。
所述物理部分世界组件包括地理信息系统GIS，生产管理系统PMS，调度自动化系统SCADA，营销管理系统需求侧主站管理系统；
GIS系统将人类生活的地理环境变化及其中的各种信息“搬入”数字空间中，在对这些信息采集、记录、处理分析的基础上，通过模型建立、图形显示等手段建立高级应用，用户可实时记录、修改、查询所需地理信息，并以图像、表格等形式反馈，这一技术为人们生产、生活提供了极大方便，为公司决策提供了有力支撑。GIS实现电网资源的结构化管理和图形化展现、以面向服务的架构为各类业务应用提供电网图形和分析服务的企业级电网空间信息服务平台。主要功能包括基础图形管理、电网资源模型构建、电网专题管理等，并提供各类电网图形及电网分析服务。
生产管理系统PMS是由国家电网公司统一组织建设，支持国家电网公司总部、省公司、地市公司生产管理业务的企业级管理系统。系统以设备管理为核心，侧重于电网资源及输、变、配等生产业务过程的专业管理。通过建立全面的设备运行、检修维护体系和相关业务管理流程，实现设备及生产运行的全过程管理。主要功能包括：标准规范管理、电网资源管理、电网运行管理、电网检修管理、专项管理等。
所述计算部分包括馈线自动化模块、配电仿真模块、智能预警模块、网络重构模块、故障检测模块以及风险评估模块；
所述控制部分为配电生产管理指挥中心，包括主动式配电检修模块以及风险管控模块。
进一步的，所述通讯部分以配电自动化信息互交总线为主，包括配网实时数据、静态数据以及图形数据；所述计算部分用蚁群算法实现配网的故障分析与恢复；所述控制部分通过人工干预提高配网的集中监控、故障诊断、快速恢复能力。
配电自动化终端FTU、DTU是集遥信、遥测、遥控、保护、通信、电源管理于一体的新型配网终端，适用于10kV开闭站、配电室、环网柜、箱变、线路分支、线路分界等场所。该终端基于数字信号处理技术和高速工业通信网络技术，实现高速工业现场总线级联，个体为“集中监控式”，整体为“智能分布式”。测控终端各功能插件独立设计，软硬件组态扩展灵活，支持在线远程故障诊断、程序升级、数据管理等高级应用功能，维护简易、操作方便。
进一步的，所述物理世界部分还包括95598客服系统，所述控制部分还包括与所述95598客服系统相应的与95598互动模块。
进一步的，所述与95528互动模块包括用户用电查询、网上缴费、业务办理信息订阅业务功能，足不出户,方便快捷。。
进一步的，所述配电仿真模块可以运行模拟仿真、调度员仿真培训作用。
进一步的，所述网络重构模块为开环方式运行。
进一步的，所述配电自动化信息互交总线基于数字信号处理技术和高速工业通信网络技术，测控终端各功能插件独立设计。
进一步的，所述配电自动化信息互交总线采用采用国家标准IEC61968/61970。
进一步的，所述物理世界部分还包括能量管理系统EMS。
本系统基于多核心业务的数据信息的有效交流，实现了对配网信息的全面掌握。通过合理的维修决策和设备冗余配置，保障数据交互和信息传递的可靠性，积极整合各种人力、物力资源，建立起完整的配网调度、生产指挥为主题的综合管理体系。该体系将工作人员、电力设备和配网规为一体，贯彻于配网调度、生产的各个环节，实现信息的有效交流，在很大程度上避免了由于信息交流不畅而产生的各类风险问题，比如避免了由于信息不畅导致的配网的错误操作、正常巡检的延误等。
本系统具备以下几个特性：
(1)融合性。该系统融合了配网自动化管理系统、调度自动化系统SCADA、地理信息系统、95598系统、用电信息采集系统等系统，通过技术手段使得它们互相包含且界限模糊。
(2)复杂性。该系统服务范围大，包含智能电表、配电线路、变压器、断路器、通讯设备、计算平台、控制设备等一系列数量巨大的子单元，该系统需对这些子单元统一管控，实时监控。
(3)安全性和可靠性。可以对服务对象实时监控，对自身软硬件性能实时检测分析，对已发生的事故或故障进行纠错、处理或替换。
(4)时效性。为完成工作任务，通常需要该系统中各项技术和多个设备的多次合作，每次合作都需要一定时间。
(5)区域性和动态重组。大型配网络中，配电区域划分是必要的。根据动态的配网状态和系统各项技术要求，对配电区域动态划分，将划分出的配电区域相应设备与技术资源动态重组。
(6)人的因素。在智能配网系统中，配网管理者的目标是系统最优，用户的目标是满足自身需求。为避免两者目标冲突，需充分考虑该系统中人的因素。
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。
Claims (9)
1.一种基于大数据的配网运行风险分析与评估系统，其特征在于：包括物理世界部分、通讯部分、计算部分以及控制部分，所述物理世界部分采集配网运行信息，通过所述通讯部分传递给所述计算部分，所述计算部分基于预设的计算策略得出配网运行状态的安全等级以及应对预案，所述计算部分通过所述控制部分实现对所述物理世界部分中各组件的控制；
所述物理部分世界组件包括地理信息系统GIS，生产管理系统PMS，调度自动化系统SCADA，营销管理系统需求侧主站管理系统；
所述计算部分包括馈线自动化模块、配电仿真模块、智能预警模块、网络重构模块、故障检测模块以及风险评估模块；
所述控制部分为配电生产管理指挥中心，包括主动式配电检修模块以及风险管控模块。
2.根据权利要求1所述的一种基于大数据的配网运行风险分析与评估系统，其特征在于：
所述通讯部分以配电自动化信息互交总线为主，包括配网实时数据、静态数据以及图形数据；
所述计算部分用蚁群算法实现配网的故障分析与恢复；
所述控制部分通过人工干预提高配网的集中监控、故障诊断、快速恢复能力。
3.根据权利要求2所述的一种基于大数据的配网运行风险分析与评估系统，其特征在于：所述物理世界部分还包括95598客服系统，所述控制部分还包括与所述95598客服系统相应的与95598互动模块。
4.根据权利要求3述的一种基于大数据的配网运行风险分析与评估系统，其特征在于：所述与95528互动模块包括用户用电查询、网上缴费、业务办理信息订阅业务功能。
5.根据权利要求2所述的一种基于大数据的配网运行风险分析与评估系统，其特征在于：所述配电仿真模块可以运行模拟仿真、调度员仿真培训作用。
6.根据权利要求2所述的一种基于大数据的配网运行风险分析与评估系统，其特征在于：所述网络重构模块为开环方式运行。
7.根据权利要求2所述的一种基于大数据的配网运行风险分析与评估系统，其特征在于：所述配电自动化信息互交总线基于数字信号处理技术和高速工业通信网络技术，测控终端各功能插件独立设计。
8.根据权利要求2所述的一种基于大数据的配网运行风险分析与评估系统，其特征在于：所述配电自动化信息互交总线采用采用国家标准IEC61968/61970。
9.根据权利要求1-8任一项所述的一种基于大数据的配网运行风险分析与评估系统，其特征在于：所述物理世界部分还包括能量管理系统EMS。
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