CN109816161A - 一种配电网运行辅助决策分析系统及其应用方法 - Google Patents

Abstract

一种配电网运行辅助决策分析系统及其应用方法，包括：数据层：用于将获取到的外部数据进行分类并存储；平台层：用于将数据层分类存储的数据，根据类型搭建运行模块；应用层：用于根据平台层搭建的各运行模块和数据层分类存储的数据，对配电网进行风险分析和提供优化方案，还用于展示各运行模块的结果信息，从整体架构设计到具体业务功能设计充分考虑城市配电网差异性特点，直接对配电网进行了运维检修，实现配电网智能化的辅助决策分析有针对性的提出了相应措施，降低了配电网故障和风险发生的概率。

Description

一种配电网运行辅助决策分析系统及其应用方法

技术领域

本发明涉及城市配电网运行仿真技术领域，具体涉及一种配电网运行辅助决策分析系统及其应用方法。

背景技术

随着配电自动化、用电信息采集等应用系统的推广应用，配电网中产生指数级增长的海量异构、高维多态的数据。由于配电网信息化起步较晚，数据质量、数据种类和数据完善度较差，需对配电网相关信息系统进行调研和分析，基于现有的、可靠的配电网数据信息进行数据预处理。如何灵活地将信息领域的大数据通用方法应用于配电网大数据分析，实现对配电网故障准确预测和潜在风险扫描，找出薄弱环节加以改进，已成为当前亟待解决的问题。

配电网运维检修工作是一项复杂的系统工程，具有规模大、不确定因素多和涉及领域广的特点，传统的运维手段难以满足要求，相关人员不仅需要搜集目标配电网发展的历史数据，充分分析配电网的特点进行深入研究，同时要对配电网运行健康状态和配电业务的薄弱环节有比较全面的了解。为有效提高配电网运行监测、控制能力，快速实现配电网可观可控，变“被动报修”为“主动监控”，缩短故障恢复时间，提升服务水平，计算机运行仿真辅助决策系统成为现代配电网规划建设不可或缺的工具。目前应用于配电网运维管控的相关商业软件如：PSASP、BPA、PSS/E、ETAP、PSAPAC、DigSilent和NETOMAC等。这些软件虽然为配电网仿真计算分析提供了有利工具，但并不直接针对配电网运维检修。

大量的分布式电源、微电网、大容量充电器、储能系统等接入配电网，使得配电网由传统的被动配电网向更加主动的有源配电网进行转变，其拓扑结构复杂、运行方式灵活、潮流双向多变以及出力不确定等特点导致配电网故障特征与传统配电网存在较大差异，配电网故障呈现的弱特征和高频暂态特性愈加明显，配电网故障诊断及处理难度增大，使配电网现有的继电保护、故障诊断性能降低，容易发生误动和误判，严重威胁配电网安全运行。

发明内容

为了解决现有技术中所存在的问题，本发明提供一种配电网运行辅助决策分析系统及其应用方法。

本发明提供的技术方案是：

一种配电网运行辅助决策分析系统，所述系统包括：

数据层：用于将获取到的外部数据进行分类并存储；

平台层：用于将数据层分类存储的数据，根据类型搭建运行模块；

应用层：用于根据平台层搭建的各运行模块和数据层分类存储的数据，对配电网进行风险分析和提供优化方案，还用于展示各运行模块的结果信息。

优选的，所述数据层，包括：获取模块、数据集成模块和数据存储模块；

所述获取模块，用于获取PMS2.0、电网GIS平台、营销业务应用系统、用电信息采集系统、设备运维精益管理系统、OMS/SCADA系统和配电网自动化的数据；

所述数据集成模块，用于将获取模块获取的数据，按类型集成为运行数据、档案数据、台账数据、仿真数据和拓扑数据；

所述数据存储模块，用于将获取模块获取的数据按照数据类型存储于对应的数据平台；还用于将所述数据集成模块按类型进行集成的数据存储到数据库。

优选的，所述数据集成模块具体用于：

将营销基础数据平台、海量数据平台和电网GIS数据平台的数据集成为运行数据、档案数据、台账数据、仿真数据和拓扑数据。

优选的，所述存储模块，包括：营销业务应用系统数据存储单元、用电信息采集系统数据存储单元、设备运维精益管理系统数据存储单元、电网GIS平台数据存储单元和OMS/SCADA系统数据存储单元；

所述营销业务应用系统数据存储单元，用于通过OGG方式将将获取的营销业务应用系统数据的营销业务应用系统用户、计量点、表计属性和计量箱实时更新到营销基础数据平台；

所述用电信息采集系统数据存储单元，用于通过海量平台标准接口方式将用电信息采集系统的电能表底示数和电量数据存入海量数据平台；

所述设备运维精益管理系统数据存储单元，用于通过数据中心的技术路线将设备运维精益管理系统标准编码、组织机构、设备档案及参数、档案关系、检修计划和缺陷信息存入海量数据平台；

所述电网GIS平台数据存储单元，用于通过定时或即时的方式将电网GIS平台电网空间信息服务数据存入电网GIS数据平台；

所述OMS/SCADA系统数据存储单元，用于将所述OMS/SCADA系统数据转换成CIM/E或者XML文件格式后，存入海量数据平台；

优选的，所述OMS/SCADA系统数据存储单元，用于：

当OMS/SCADA系统有新的电网结构数据新増时，将所述新增数据转换成CIM/E或者XML文件格式的电网结构文件；

解析所述新增的电网结构文件，将所述解析数据存入海量数据平台。

优选的，所述存储模块，还包括：集成数据存储单元；

所述集成数据存储单元用于将运行数据、档案数据、台账数据、仿真数据和拓扑数据存储到数据库中。

优选的，所述数据库包括：Oracle、db、SAL和Acess

优选的，所述平台层，包括：通用数据/服务接口模块、应用平台运行模块和开发平台建模工具模块；

所述通用数据/服务接口模块，用于从数据库中按类型获取和存储数据，并通过服务总线将数据提供给应用平台运行模块和开发平台建模工具模块；

所述应用平台运行模块，用于为应用层各模型提供运行框架、图标以及数据层数据分类集成框架和指令；

所述开发平台建模工具模块，用于根据数据层数据按类型为应用层建模，配置电网设备的权限，配电网拓扑结构制作报表。

优选的，所述通用数据/服务接口模块，包括：获取单元和传输单元；

所述获取单元，用于以JDBC的方式获取当前最新营销数据、以海量平台标准接口方式获取电能表底示数和电量数据、以ETL的方式获取电网拓扑及设备台账信息、获取电网GIS数据、OMS/SCADA系统数据以及数据库中的数据；

所述传输单元，用于将所述应用平台运行模块的数据分类集成指令传输到所述数据层。

优选的，所述应用层，包括：数据管理模块、风险扫描模块、故障仿真模块、网架优化模块、系统配置模块和月报分析模块；

所述数据管理模块，用于对所述数据集成模块的档案数据、运行数据和拓扑数据进行分析管理，对配电网拓扑结构数据提供可视化展示；

所述风险扫描模块，用于根据所述数据集成模块的台账数据、拓扑数据和运行数据对配电网风险故障进行扫描，锁定风险目标，并对风险目标进行推演；还用于提供风险预警和相应的风险措施；

所述故障仿真模块，用于根据所述数据集成模块的仿真数据设置风险扫描范围、检修计划、气象信息、负荷参数和设备状态；还用于根据所述风险扫描模块的风险目标进行风险预测，并对预测结果进行分析，制定相应的优化方案；

所述网架优化模块，用于以负荷损失最小为目标，电网运行安全、电压质量为约束条件对所述风险扫描模块的风险措施和故障仿真模块的优化方案，进行计算评估；

所述系统配置模块，用于配置配电网风险的计算时间间隔、变压器、线路重载的上限和下限以及各个电压等级的电压上限和下限；还用于设置元件失效概率参数、潮流影响因子库、气象因素影响因子、地域因素影响因子、时间因素影响因子、设备缺陷影响因子、设备年限影响因子、风险分级阈值和风险措施。

所述月报分析模块，用于根据风险扫描模块、故障预测模块和网架优化模块的结果以及数据层的数据分别完成风险扫描月报、故障预测月报和网架优化月报的查询、生成和编辑，以及在线html显示、导入、导出和邮箱自动发放。

优选的，所述故障仿真模块，包括：样本数据单元、预测单元和选择单元；

所述样本数据单元，用于将数据层故障数据按照7:3的比例拆分成训练数据和预测数据；

所述预测单元，用于将所述训练数据分别对随机森林模型、神经网络模型、支持向量机模型和集成学习模型进行训练，并用所述预测数据对所述随机森林模型、神经网络模型、支持向量机模型和集成学习模型进行检测；

所述选择单元，用于选择预测模型中的最优模型，对配电网故障进行在线预测。

一种配电网运行辅助决策分析方法，所述方法包括：

数据层获取外部数据并进行分类存储；

平台层基于所述数据层分类存储的数据进行分析，为应用层搭建运行模块；

应用层基于平台层搭建的运行模块对配电网进行风险分析和提供优化方案，并展示运行模块的结果信息。

优选的，所述数据层获取外部数据并进行分类存储，包括：

数据层获取PMS2.0、电网GIS平台、营销业务应用系统、用电信息采集系统、设备运维精益管理系统、OMS/SCADA系统和配电网自动化的数据；

基于所述获取的数据按类型集成为运行数据、档案数据、台账数据、仿真数据和拓扑数据；

将获取的数据分别存储到对应的数据平台，并将分类集成的数据存储到数据库中。

优选的，所述平台层基于所述数据层分类存储的数据信息进行分析，为应用层搭建运行模块，包括：

平台层基于通用数据/服务接口获取所述数据层的数据和下发数据层分类存储指令；

平台层基于所述获取的数据为应用层搭建运行框架、图标以及数据层数据分类集成框架；

平台层基于所述数据层数据分类集成数据配置电网设备的权限，配电网拓扑结构制作报表。

优选的，所述应用层基于平台层搭建的运行模块对配电网进行风险分析和提供优化方案，并展示运行模块的结果信息，包括：

应用层基于台账数据、拓扑数据和运行数据对配电网风险故障进行扫描，锁定风险目标，并对风险目标进行推演；

基于所述推演结果提供风险预警和相应的风险措施；

基于所述风险目标进行风险预测，并制定优化方案；

基于所述风险措施和优化方案以负荷损失最小为目标，电网运行安全、电压质量为约束条件进行评估，并展示所有的风险措施和优化方案。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1、本发明提供的一种配电网运行辅助决策分析系统及其应用方法，数据层：用于将获取到的外部数据进行分类并存储；平台层：用于将数据层分类存储的数据，根据类型搭建运行模块；应用层：用于根据平台层搭建的各运行模块和数据层分类存储的数据，对配电网进行风险分析和提供优化方案，还用于展示各运行模块的结果信息，直接对配电网进行了运维检修，实现配电网智能化的辅助决策分析有针对性的提出了相应措施，降低了配电网故障和风险发生的概率。

2、本发明从整体架构设计到具体业务功能设计充分考虑城市配电网差异性特点，基于配网大数据平台和GIS平台，采用先进的计算机技术和配电网运行仿真专业技术，构建了集成数据质量评估、风险扫描分析、故障预测和网架优化等功能为一体的城市配电网运行仿真辅助决策系统。

3、本发明提供的一种配电网运行辅助决策分析系统，数据管理模块获取配电网相关数据进行多源数据融合与挖掘，分别对档案数据、运行数据和拓扑数据进行分析和治理，为故障预测和风险扫描功能的实现提供数据支持，完成配电网运行仿真参数的配置，实现配电网运行仿真模型的构建。

4、本发明提供的一种配电网运行辅助决策分析系统，故障仿真模块可以呈现配电网故障停电总体指标、故障区域、故障发生历史统计和未来趋势等，实现了故障的精准预测，完成了故障仿真，对配电网故障进行推演，给出故障恢复方案。

5、本发明提供的一种配电网运行辅助决策分析系统，网架优化模块实现了转供分析、解环分析和无功优化分析，提供在网损最小、电压偏差最小、综合偏差最小等不同目标下的配电网可能优化方案，并实现各优化方案的可视化呈现。

6、本发明提供的一种配电网运行辅助决策分析系统，月报分析模块实现了风险扫描、故障预测和网架健康指数情况的汇总和报表生成、编辑和打印等。

7、本发明提供的一种配电网运行辅助决策分析系统，最终完成城市配电网的差异性仿真评估分析，实现对配电网风险区域和故障区域的精准定位和分级，支撑复杂配电网网架向高可靠性、经济化运行方向演化重构，为城市配电网提供定制化的运维辅助决策。

8、本发明提供的一种配电网运行辅助决策分析系统，风险扫描模块关联地理信息数据和气象信息数据，完成配电网过负荷风险、重载风险、过电压风险等不同风险类型风险趋势的统计，进行风险等级评估和风险程度的热力图方式渲染，实现了风险热点区域的可视化呈现。

附图说明

图1为本发明的配电网运行辅助决策分析系系统架构图；

图2为本发明的配电网信息系统数据集成结构图；

图3为本发明的与OMS/SCADA系统数据集成结构图；

图4为本发明的系统功能实现流程图；

图5为本发明的配电网信息系统数据管理流程图；

图6为本发明的风险扫描实现流程图；

图7为本发明的故障仿真实现流程图；

图8基于机器学习故障预测具体实现流程图。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合说明书附图和实例对本发明的内容做进一步的说明。

实施例1：

本发明提出了一种智能化配电网运行辅助决策分析系统和方法。该系统采用3层技术架构体系设置和系统功能架构，涵盖数据管理、风险扫描、故障仿真、网架优化、系统配置、月报分析等模块，实现对目标配电网的差异化仿真分析，支撑配电网高效精准运维检修。系统技术架构和功能架构设计说明如下：

配电网运行辅助决策分析系统技术架构设置如图1所示。

数据层：用于将获取到的外部数据进行分类并存储；

平台层：用于将数据层分类存储的数据，根据类型搭建运行模块；

应用层：用于根据平台层搭建的各运行模块和数据层分类存储的数据，对配电网进行风险分析和提供优化方案，还用于展示各运行模块的结果信息。

数据层。对拟接入的PMS2.0、用电信息采集系统、GIS平台、D5000/SCADA系统、配电自动化系统等多个外部系统的数据类型、格式、规范等进行深入分析，通过数据集成、数据清洗、数据挖掘等方式，根据配电网运行仿真的实际要求，将电网故障数据、运行数据、气象信息数据和地理信息数据等运维辅助决策数据进行深度融合，实现多业务数据系统的串行采集。该层由图形库和属性数据库组成，存储于Oracle/Acess内，提供基础支撑系统与基础通用数据服务，数据持久化、数据库访问能力，供平台层调用。

数据集成部分

配电网运行辅助决策分析系统与部分配电网信息系统数据集成实现流程如图2所示。

(1)与营销业务应用数据集成设计

配电网运行辅助决策分析系统与营销业务应用系统的数据集成需求主要包括组织机构，标准代码，客户、计量点、表计、台区、配变等档案信息，以及配网设备关系等信息。通过对与营销专业系统数据集成需求的传输数据量、传输频率等要素的分析，对于配电网运行辅助决策分析系统与省(市)层级的横向集成数据需求，采用营销基础数据平台的技术路线。

省营销业务应用数据通过OGG方式复制到省营销基础数据平台，配电网运行辅助决策分析系统从数据中心营销基础数据平台获取数据，当用户、计量点、表计属性、计量箱、计量箱与计量点关系发生新增、变更和删除时，营销基础数据平台按需通过OGG方式从营销业务应用系统进行数据处理，配电网运行辅助决策分析系统通过JDBC方式根据更新时间调用当前最新明细数据。

(2)与用电信息采集系统数据集成设计

配电网运行辅助决策分析系统与用电信息采集系统的数据集成需求主要包括96点电流、电压、功率、功率因数等曲线数据等信息。用电信息采集系统通过海量平台标准接口方式将电能表底示数、电量数据等信息写入海量数据平台，省公司部署配电网运行辅助决策分析系统的计算服务模块，采用海量平台标准接口方式抽取表底示数进行计算。

(3)与设备(资产)运维精益管理系统数据集成设计

配电网运行辅助决策分析系统与设备(资产)运维精益管理系统的数据集成需求主要包括标准编码、组织机构、设备档案及参数、档案关系、检修计划、缺陷等信息。通过对与运检专业系统数据集成需求的传输数据量、传输频率等要素的分析，对于配电网运行辅助决策分析系统与省(市)层级的横向集成数据需求，采用数据中心的技术路线。设备(资产)运维精益管理系统将输电部分、配电部分、低压部分以及电系铭牌运行库信息推送到省级数据中心，配电网运行辅助决策分析系统通过ETL方式抽取系统所需的电网拓扑及设备台帐信息。

(4)与电网GIS平台数据集成设计

配电网运行辅助决策分析系统与一体化GIS系统的数据集成需求主要包括“站-线-变-接入点-表箱”营配贯通关系等信息，可通过定时/即时两种方式接入数据，配电网运行辅助决策分析系统主要需要一体化GIS系统提供基础地图、电网设备管理、专题图展示及电网潮流图展示等应用服务。

1)营配贯通数据集成：低压用户以低压计量箱为集成点与电网末端设备(接入点)建立对应关系，高压用户以用电户号、供电电源(分布式电源)、计量点组合为集成点与电网末端设备建立对应关系，集成点以上的变电站、线路、公变、低压线路等电网设备信息以GIS系统为准；集成点及以下的中压用户、低压用户档案信息以营销系统为准。配电网运行辅助决策分析系统通过调用电网GIS平台提供的营配贯通数据接口服务来实现高压专变用户映射、公变(配电房)映射、低压表箱-接入点映射数据获取。

2)业务应用服务集成：配电网运行辅助决策分析系统通过调用电网GIS平台提供的各类电网空间信息服务(电网图形浏览服务、电网图形查询定位服务、电网分析服务等)来实现相关业务应用。

电网GIS平台在配电网运行辅助决策分析系统中的应用主要包括：基础地图、电网设备管理、专题图展示及电网潮流图展示。

1)基础地图提供

电网GIS平台提供基础地图数据、电力相关图层数据(如电网网架结构图等)。同时也提供图形基本操作功能，如放大、缩小、漫游、前后视图、全图、高亮显示、清除高亮显示、鹰眼等。还能提供图元热点与事件触发功能。

2)电网设备管理

通过与GIS功能的集成，实现了设备树上的变电站、线路、公变、专变、用户等设备定位、图上拉框选择查询电网资源信息，使得电网设备管理和查询更加便捷、清晰、直观化。

3)专题图展示

专题图展示是电网GIS平台的主要功能，可用于查看和获取站内一次接线图、电缆埋设剖面图、系统图、单线图、电缆井剖面图和缓冲区生成图等专题图。

4)电网潮流图展示

电网GIS平台提供电网网架图、图元热点和触发功能及图元坐标位置等实现电网潮流图展示功能二次开发接口。

(5)与OMS/SCADA系统数据集成设计

系统集成地市公司管辖范围内电网设备及拓扑信息，厂站内关口，由调控中心生成CIM/E或XML格式文件(优先采用CIM/E格式)，省级数据中心负责数据解析。与OMS/SCADA系统数据集成结构如图3所示。

当电网结构模型有新增时，调控中心生成对应的CIM/E或XML电网结构模型文件。数据中心定时启动电网结构数据接入服务，并调用配电网运行辅助决策分析系统部署的CIM/E或XML电网结构模型解析服务，开始数据解析操作。配电网运行辅助决策分析系统在解析电网结构数据时，首先扫描文件共享区，对于新增CIM/E或XML模型文件开始解析，然后通过JDBC方式把解析结果数据写入到数据中心结构化数据区的BUFFER区，处理完成后,原有的CIM/E或XML电网结构模型文件将被移动到已处理区。最后数据中心每日定时将BUFFER区数据写入CIM区，为配电网运行辅助决策分析系统和其它系统共享使用。

当电网结构模型发生变更时，调控中心重新生成对应的CIM/E或XML电网结构模型文件提供共享。在写入buffer区之前与新增处理操作一致，只是在写入CIM区时按表关键字段进行数据更新。

平台层。平台层经过通用数据/服务接口，采用Webservice、ETL等技术接入来自数据层的外部系统数据；该层由运行框架搭建和开发平台建模组成，包含工作流、事物处理、安全体系等平台的开源组件，应用平台运行框架由运行基础框架、界面展示框架、图标展示框架、应用集成框架等组成，开发平台建模工具由业务建模、报表定义、权限配置等组成。

应用层。底层使用Java、C、C++等编程语言，基于Echatrs图表库进行前端数据可视化设计，分为数据管理、风险扫描、故障仿真、网架优化、系统配置和月报分析六个模块，提供图表、报表报告、拓扑地图等展示，实现多级单位部门用户交互使用。

配电网运行辅助决策分析系统发明的核心功能通过应用层的六个模块体现，系统功能架构如图4所示。系统涵盖数据管理、风险扫描、故障仿真、网架优化、系统配置和月报分析等业务模块。数据管理模块：实现数据集成、数据查询、数据质量评估分析和数据处理。风险扫描模块：实现配电网风险批量扫描和薄弱点分析、风险源统计与评级以及风险预警。故障仿真模块：基于当前配电自动化高级应用中故障分析功能的扩展，实现故障预测、多重故障模拟、抢修决策辅助决策等功能。网架优化模块：以负荷损失最小为目标，电网运行安全、电压质量为约束条件，开展冲击电流分析、保护定值校核、供电能力分析、电压质量评估、合环分析、解环分析、转供分析、无功优化等操作评估，形成转供方案、优化方案和设备更新方案。系统配置模块：主要完成风险自动分析计算设置和风险分析评估参数设置。月报分析模块：主要完成风险月报、故障月报和网架月报的查询、生成和编辑。

数据管理部分

数据管理实现数据集成、数据处理、数据查询和数据质量评估分析。配电网信息系统数据管理实现流程如图5所示。

(1)数据接入：PMS数据、GIS平台、电能质量监测系统/用电信息采集系统、调度自动化系统、OMS/SCADA系统、气象系统和营销业务应用系统的数据接入管理。

(2)数据管理：分别对档案数据、运行数据和拓扑数据分析治理。包括对配电线路、柱上变压器、配电变压器、开关设备、开闭站、环网柜和其他设备的档案数据进行数据质量分析及治理；对运行数据进行数据质量分析及治理，完成异常负荷诊断、负荷采集连续性检查、配线出口电压统计和运行方式诊断；对拓扑数据进行数据质量分析及治理，实现配网拓扑结构可视化展示。

风险扫描部分

模块界面设计：

(1)风险首页：通过风险指标和风险地图的形式对风险情况进行展示。包括风险区块图、总体指标、区域风险占比、风险排名、历史统计、未来趋势、检修情况和风险的滚动提醒。地图的展示包括对区域、厂站、馈线和台区的分类，根据时间的变化展示风险的信息以及风险热力图的风险预警。

(2)风险分析：包括风险计算扫描范围设置、风险计算检修计划设置、风险计算气象信息设置、风险计算负荷参数设置、区域风险结果信息、厂站风险结果信息、馈线风险结果信息、台区风险结果信息、风险预警信息和风险措施信息。

(3)风险查询：按区域、厂站、馈线、台区、设备、风险类型、时间等维度查询风险指标及其措施。

风险扫描模块实现

风险扫描实现配电网风险批量扫描和薄弱点分析、风险评级及预警。风险扫描模块实现流程如图6所示。

基于配电网台账数据、拓扑关系、气象信息和运行数据，分析配电网风险影响因素，根据气象、检修、负荷和范围进行风险设置，完成了风险目标锁定和网络模型构建；采用潮流计算、拓扑分析，计算区域、厂站、馈线和台区的风险指标及风险定级、风险范围拟合，以及风险动态推演；实现区域级、厂站级、馈线级和台区级的各类型风险的预警，对过负荷风险、过电压风险、低电压风险、失负荷风险、环网运行风险、重载风险、保电风险等给出相应的风险措施，包括解环方案、转供方案、合环方案、无功优化方案等；为配电网应急转供方案和优化方案制定提供了重要支撑。

故障仿真模块部分

故障仿真模块首页对于故障预测过程和结果中的各个指标进行展示，包括：故障区块图、重点停电区域、整体指标、故障区域情况、历史统计、未来趋势、故障等级和停电情况等。该模块基于当前配电自动化高级应用中故障分析功能的扩展，根据气象、检修、负荷、范围和设备状态进行故障设置；进行停电原因分析、停电范围分析、停电等级分析；计算出区域、厂站和馈线各种故障的故障等级；并对结果进行故障等级分析、故障位置分析、转供分析和优化分析；实现故障预测、多重故障模拟、抢修决策辅助决策等功能。故障仿真模块设计流程如图7所示。

(1)数据管理阶段。对采集到的配电网负荷数据、台账数据、天气数据和故障数据进行数据集成、清洗和离群样本剔除等预处理，分析可能与配电网故障有关的数据。

(2)基本参数设置阶段。进行扫描范围、检修计划、气象信息、负荷参数和设备参数设置，选定配电网故障预测范围和所需故障特征集合，确定配电网故障等级划分的依据，将故障划分等级。基于数据挖掘中的特征选择算法进行故障特征权重计算和排序，选出分类能力强的特征，得到最优故障特征集合。

(3)故障预测阶段。基于机器学习方法进行配电网故障预测。具体实现流程如图8所示。首先，确定配电网故障样本集并导入，对样本数据经过“归一化”做去量纲处理；对故障样本数据进行拆分，按7:3的比例随机拆分，70％的数据用来训练模型，30％的数据用来预测；选择机器学习中的随机森林、神经网络、支持向量机、集成学习等分类算法分别对配电网故障进行预测；对比预测的精确率和召回率，确定产生最佳效果的算法训练模型，进行配电网故障情况的在线预测。

(4)故障分析和方案制定阶段。在母线或线路设置一般故障类型和复杂多重故障类型，根据设置的故障对象和故障类型，分析故障影响的最小范围，改变故障影响范围的边界断路器由运行到断开，启动转供分析，分析故障恢复方案，并计算每个恢复的风险，对所有恢复方案进行排序，实现故障仿真和推演。

网架优化部分

以负荷损失最小为目标，电网运行安全、电压质量为约束条件，开展冲击电流分析、保护定值校核、供电能力分析、电压质量评估、合环分析、解环分析、转供分析、无功优化等操作评估。

(1)转供分析：设置重载、检修或者故障线路，根据转供方案搜索方法，搜索所有转供方案，以列表方式展示转供方案。

(2)无功优化：根据过电压和低电压风险，自动分析需要无功补偿优化的节点，计算无功补偿优化点无功补偿投入量。

系统配置部分

系统配置模块主要完成风险自动分析计算设置和风险分析评估参数设置。

(1)风险自动分析设置包括计算时间间隔、变压器和线路的重载上下限设置，各个电压等级的电压上下限等。

(2)设置风险分析评估参数，包括元件失效概率参数、潮流影响因子库、气象因素影响因子、地域因素影响因子、时间因素影响因子、设备缺陷影响因子、设备年限影响因子、风险分级阈值和风险措施库等。

月报分析部分

月报分析模块主要完成风险月报、故障月报和网架月报的查询、生成和编辑。

(1)风险扫描报告：完成风险月报的查询、生成、编辑等，可以实现在线html显示、导入导出，邮箱自动发送等。

(2)故障预测报告：完成故障月报的查询、生成、编辑等，可以实现在线html显示、导入导出，邮箱自动发送等。

(3)网架健康指数报告：完成网架月报的查询、生成、编辑等，可以实现在线html显示、导入导出，邮箱自动发送等。

实施例2：

基于同一种发明构思，本发明还提供了一种配电网运行辅助决策分析方法，所述方法包括：

数据层获取外部数据并进行分类存储；

平台层基于所述数据层分类存储的数据进行分析，为应用层搭建运行模块；

应用层基于平台层搭建的运行模块对配电网进行风险分析和提供优化方案，并展示运行模块的结果信息。

优选的，所述数据层获取外部数据并进行分类存储，包括：

数据层获取PMS2.0、电网GIS平台、营销业务应用系统、用电信息采集系统、设备运维精益管理系统、OMS/SCADA系统和配电网自动化的数据；

基于所述获取的数据按类型集成为运行数据、档案数据、台账数据、仿真数据和拓扑数据；

将获取的数据分别存储到对应的数据平台，并将分类集成的数据存储到数据库中。

优选的，所述平台层基于所述数据层分类存储的数据信息进行分析，为应用层搭建运行模块，包括：

平台层基于通用数据/服务接口获取所述数据层的数据和下发数据层分类存储指令；

平台层基于所述获取的数据为应用层搭建运行框架、图标以及数据层数据分类集成框架；

平台层基于所述数据层数据分类集成数据配置电网设备的权限，配电网拓扑结构制作报表。

优选的，所述应用层基于平台层搭建的运行模块对配电网进行风险分析和提供优化方案，并展示运行模块的结果信息，包括：

应用层基于台账数据、拓扑数据和运行数据对配电网风险故障进行扫描，锁定风险目标，并对风险目标进行推演；

基于所述推演结果提供风险预警和相应的风险措施；

基于所述风险目标进行风险预测，并制定优化方案；

基于所述风险措施和优化方案以负荷损失最小为目标，电网运行安全、电压质量为约束条件进行评估，并展示所有的风险措施和优化方案。

显然，所描述的实施例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它实施例，都属于本发明保护的范围。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在申请待批的本发明的权利要求范围之内。

Claims (15)

1.一种配电网运行辅助决策分析系统，其特征在于，所述系统包括：

数据层：用于将获取到的外部数据进行分类并存储；

平台层：用于将数据层分类存储的数据，根据类型搭建运行模块；

应用层：用于根据平台层搭建的各运行模块和数据层分类存储的数据，对配电网进行风险分析和提供优化方案，还用于展示各运行模块的结果信息。

2.如权利要求1所述的配电网运行辅助决策分析系统，其特征在于，所述数据层，包括：获取模块、数据集成模块和数据存储模块；

所述获取模块，用于获取PMS2.0、电网GIS平台、营销业务应用系统、用电信息采集系统、设备运维精益管理系统、OMS/SCADA系统和配电网自动化的数据；

所述数据集成模块，用于将获取模块获取的数据，按类型集成为运行数据、档案数据、台账数据、仿真数据和拓扑数据；

所述数据存储模块，用于将获取模块获取的数据按照数据类型存储于对应的数据平台；还用于将所述数据集成模块按类型进行集成的数据存储到数据库。

3.如权利要求2所述的配电网运行辅助决策分析系统，其特征在于，所述数据集成模块具体用于：

将营销基础数据平台、海量数据平台和电网GIS数据平台的数据集成为运行数据、档案数据、台账数据、仿真数据和拓扑数据。

4.如权利要求2所述的配电网运行辅助决策分析系统，其特征在于，所述存储模块，包括：营销业务应用系统数据存储单元、用电信息采集系统数据存储单元、设备运维精益管理系统数据存储单元、电网GIS平台数据存储单元和OMS/SCADA系统数据存储单元；

所述营销业务应用系统数据存储单元，用于通过OGG方式将将获取的营销业务应用系统数据的营销业务应用系统用户、计量点、表计属性和计量箱实时更新到营销基础数据平台；

所述用电信息采集系统数据存储单元，用于通过海量平台标准接口方式将用电信息采集系统的电能表底示数和电量数据存入海量数据平台；

所述设备运维精益管理系统数据存储单元，用于通过数据中心的技术路线将设备运维精益管理系统标准编码、组织机构、设备档案及参数、档案关系、检修计划和缺陷信息存入海量数据平台；

所述电网GIS平台数据存储单元，用于通过定时或即时的方式将电网GIS平台电网空间信息服务数据存入电网GIS数据平台；

所述OMS/SCADA系统数据存储单元，用于将所述OMS/SCADA系统数据转换成CIM/E或者XML文件格式后，存入海量数据平台。

5.如权利要求4所述的配电网运行辅助决策分析系统，其特征在于，所述OMS/SCADA系统数据存储单元，用于：

当OMS/SCADA系统有新的电网结构数据新増时，将所述新增数据转换成CIM/E或者XML文件格式的电网结构文件；

解析所述新增的电网结构文件，将所述解析数据存入海量数据平台。

6.如权利要求4所述的配电网运行辅助决策分析系统，其特征在于，所述存储模块，还包括：集成数据存储单元；

所述集成数据存储单元用于将运行数据、档案数据、台账数据、仿真数据和拓扑数据存储到数据库中。

7.如权利要求2或6所述的配电网运行辅助决策分析系统，其特征在于，所述数据库包括：Oracle、db、SAL和Acess。

8.如权利要求1所述的配电网运行辅助决策分析系统，其特征在于，所述平台层，包括：通用数据/服务接口模块、应用平台运行模块和开发平台建模工具模块；

所述通用数据/服务接口模块，用于从数据库中按类型获取和存储数据，并通过服务总线将数据提供给应用平台运行模块和开发平台建模工具模块；

所述应用平台运行模块，用于为应用层各模型提供运行框架、图标以及数据层数据分类集成框架和指令；

所述开发平台建模工具模块，用于根据数据层数据按类型为应用层建模，配置电网设备的权限，配电网拓扑结构制作报表。

9.如权利要求8所述的配电网运行辅助决策分析系统，其特征在于，所述通用数据/服务接口模块，包括：获取单元和传输单元；

所述获取单元，用于以JDBC的方式获取当前最新营销数据、以海量平台标准接口方式获取电能表底示数和电量数据、以ETL的方式获取电网拓扑及设备台账信息、获取电网GIS数据、OMS/SCADA系统数据以及数据库中的数据；

所述传输单元，用于将所述应用平台运行模块的数据分类集成指令传输到所述数据层。

10.如权利要求3所述的配电网运行辅助决策分析系统，其特征在于，所述应用层，包括：数据管理模块、风险扫描模块、故障仿真模块、网架优化模块、系统配置模块和月报分析模块；

所述数据管理模块，用于对所述数据集成模块的档案数据、运行数据和拓扑数据进行分析管理，对配电网拓扑结构数据提供可视化展示；

所述风险扫描模块，用于根据所述数据集成模块的台账数据、拓扑数据和运行数据对配电网风险故障进行扫描，锁定风险目标，并对风险目标进行推演；还用于提供风险预警和相应的风险措施；

所述故障仿真模块，用于根据所述数据集成模块的仿真数据设置风险扫描范围、检修计划、气象信息、负荷参数和设备状态；还用于根据所述风险扫描模块的风险目标进行风险预测，并对预测结果进行分析，制定相应的优化方案；

所述网架优化模块，用于以负荷损失最小为目标，电网运行安全、电压质量为约束条件对所述风险扫描模块的风险措施和故障仿真模块的优化方案，进行计算评估；

所述系统配置模块，用于配置配电网风险的计算时间间隔、变压器、线路重载的上限和下限以及各个电压等级的电压上限和下限；还用于设置元件失效概率参数、潮流影响因子库、气象因素影响因子、地域因素影响因子、时间因素影响因子、设备缺陷影响因子、设备年限影响因子、风险分级阈值和风险措施。

所述月报分析模块，用于根据风险扫描模块、故障预测模块和网架优化模块的结果以及数据层的数据分别完成风险扫描月报、故障预测月报和网架优化月报的查询、生成和编辑，以及在线html显示、导入、导出和邮箱自动发放。

11.如权利要求10所述的配电网运行辅助决策分析系统，其特征在于，所述故障仿真模块，包括：样本数据单元、预测单元和选择单元；

所述样本数据单元，用于将数据层故障数据按照7:3的比例拆分成训练数据和预测数据；

所述预测单元，用于将所述训练数据分别对随机森林模型、神经网络模型、支持向量机模型和集成学习模型进行训练，并用所述预测数据对所述随机森林模型、神经网络模型、支持向量机模型和集成学习模型进行检测；

所述选择单元，用于选择预测模型中的最优模型，对配电网故障进行在线预测。

12.一种配电网运行辅助决策分析方法，其特征在于，所述方法包括：

数据层获取外部数据并进行分类存储；

平台层基于所述数据层分类存储的数据进行分析，为应用层搭建运行模块；

应用层基于平台层搭建的运行模块对配电网进行风险分析和提供优化方案，并展示运行模块的结果信息。

13.如权利要求12所述的配电网运行辅助决策分析方法，其特征在于，所述数据层获取外部数据并进行分类存储，包括：

数据层获取PMS2.0、电网GIS平台、营销业务应用系统、用电信息采集系统、设备运维精益管理系统、OMS/SCADA系统和配电网自动化的数据；

基于所述获取的数据按类型集成为运行数据、档案数据、台账数据、仿真数据和拓扑数据；

将获取的数据分别存储到对应的数据平台，并将分类集成的数据存储到数据库中。

14.如权利要求12所述的配电网运行辅助决策分析方法，其特征在于，所述平台层基于所述数据层分类存储的数据信息进行分析，为应用层搭建运行模块，包括：

平台层基于通用数据/服务接口获取所述数据层的数据和下发数据层分类存储指令；

平台层基于所述获取的数据为应用层搭建运行框架、图标以及数据层数据分类集成框架；

平台层基于所述数据层数据分类集成数据配置电网设备的权限，配电网拓扑结构制作报表。

15.如权利要求13所述的配电网运行辅助决策分析方法，其特征在于，所述应用层基于平台层搭建的运行模块对配电网进行风险分析和提供优化方案，并展示运行模块的结果信息，包括：

应用层基于台账数据、拓扑数据和运行数据对配电网风险故障进行扫描，锁定风险目标，并对风险目标进行推演；

基于所述推演结果提供风险预警和相应的风险措施；

基于所述风险目标进行风险预测，并制定优化方案；

基于所述风险措施和优化方案以负荷损失最小为目标，电网运行安全、电压质量为约束条件进行评估，并展示所有的风险措施和优化方案。