CN111680872B - 一种基于多源数据融合的电网风险计算方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于多源数据融合的电网风险计算方法,包括如下步骤:多源信息数据融合:将电网各个业务系统的台账数据、用户数据、运行数据以及地理信息、风险影响因子等数据进行融合,得到包括融合后多源信息数据的完整的电网模型;设定预想事故集;失电分析;潮流计算;风险计算:针对所得到的故障分析数据计算出台区风险及馈线风险。本发明建立了一种基于多源数据融合的电网风险计算方法,实现了数据融合、预想事故、潮流计算、风险计算的计算过程,准确评估的电网风险水平,找出薄弱环节加以改进,从而提高电网供电安全性。
Description
技术领域
本发明属于电力领域。更具体地说,本发明涉及一种基于多源数据融合的电网风险计算方法。
背景技术
随着国民经济的发展和人民生活水平的提高,对配电网的供电能力、供电质量和供电可靠性的要求越来越高。现有城市配电网存在网架结构薄弱、电力设备陈旧、线路过载严重、配电自动化水平较低等薄弱环节。因此,必须对配电网进行薄弱环节分析,并针对薄弱环节提出相应改善措施,提高配电网运行可靠性。
现有的风险计算方法是在预期的故障发生的情况下,研究系统可靠性水平。常用的确定性评估方法有系统N-1或N-K安全性检验。即在任意一个元件(如发电机、变压器、线路)退出运行时,检验系统是否有越限等现象发生。其判断逻辑是:如果在这些状态下系统能够正常运行,则在严重程度较低的运行状态下系统都应能安全可靠运行。该方法是在给定系统的拓扑、参数、运行方式及扰动方式等情况下对电网的安全性进行评估,没有考虑不同的运行条件和事故发生的可能性,对事故集的选择也带有一定的任意性。由于该方法通常只重视最严重的事故,使得评估结果往往过于保守。
建立一套较完整的电网风险评估指标体系,实现对电网的安全风险水平进行在线评估,得出电网的风险水平、薄弱节点以及危险隐患,达到对电网安全性指标的在线评估,并结合设备的健康状态和电网拓扑结构对系统运行状态给出在线的风险预警,为电网运行人员提供有效的决策依据,有效帮助供电企业提高供电安全可靠性水平,最大限度地避免和降低大面积停电造成的损失,为实现智能电网层面的风险分析和预警提供技术储备。
发明内容
本发明的发明目的是针对现有技术的不足,提供一种基于多源数据融合的电网风险计算方法,通过对各类信息数据进行数据融合、预想事故、进行潮流计算、风险计算,最后得出准确评估的电网风险水平,找出薄弱环节加以改进,从而提高电网供电安全性。
一种基于多源数据融合的电网风险计算方法,其特征在于:包括如下步骤:
1)多源信息数据融合:将电网各个业务系统的台账数据、用户数据、运行数据以及地理信息、风险影响因子等数据进行融合,得到包括融合后多源信息数据的完整的电网模型;
2)设定预想事故集:以电网模型中的馈线为单位建立预想事故集,任意一条馈线下任一设备故障即为一个预想事故循环至所有设备都故障一次,得到预想事故集;
3)失电分析:针对步骤2)所得到的预想事故集,对每次事故进行失电分析,得到该次事故影响的范围,将得到的该次事故影响范围数据储存到数据库中;
4)潮流计算:针对步骤2)所得到的预想事故集,对每次事故进行潮流计算,得到电网的潮流分布,将潮流分布数据存储到数据库中,与步骤3)所得的得到事故影响范围数据共同构成故障分析数据;
5)风险计算:针对步骤3)、步骤4)所得到的故障分析数据计算出台区风险及馈线风险。
而且,所述步骤1)的多源信息数据融合包括如下步骤:
a电网模型的参数获取:通过统一的Web Service接口获取各个业务系统的台账数据、用户数据、运行数据以及地理信息、风险影响因子等数据;
b纵向参数融合:对步骤a中获取的台账数据、用户数据、运行数据以及地理信息、风险影响因子等数据进行纵向融合,消除同一专业(自动化、运行方式、继电保护)在各级别的电网调度中心设备上的参数差异,得到纵向融合后数据;
c横向参数融合:对步骤a中获取的台账数据、用户数据、运行数据以及地理信息、风险影响因子等数据进行横向融合,对同一级别各专业之间的参数融合,得到横向融合后数据;
d参数合并:将纵向融合后数据与横向融合后数据合并,得到包括融合后多源信息数据的完整的电网模型。
而且,所述步骤1)包含通过多源信息数据获取配电线路档案;通过线变关系融合,更新变压器所属线路;变压器通过变压器接入点找到计量箱接入点,从而找到计量箱资产号;再通过计量箱资产号在营销基础数据平台的表找到计量点;计量点可以通过计量点电能表关系找到对应电能表,同时通过计量点找到用户;所述多源信息融合包括:
1)所述线变关系融合流程,包括:
公变:通过营配贯通数据线变关系,从线路找到柱上变压器及配电变压器;
专变:通过营配贯通数据线变关系,从线路找到营销基础数据平台中的专变信息;
2)台-户-计量关系融合流程,包括
公变:从营销基础数据平台,通过公变找到对应的配变及台区,根据台区标识找到对应的计量点信息,再从计量点信息中找到用户信息;
专变:从营销基础数据平台,通过高压用户信息,找到所对应的计量点信息,在通过计量点的台区标识,找到对应的台区跟配变信息;
3)台区/用户-计量点关系融合
台区(公用):通过营销基础数据平台,台区信息找到对应的计量点信息,再通过计量点与电能表关系,找到对应的电能表信息,从而获取到运行数据;
高压用户:通过营销基础数据平台,高压用户信息找到对应的计量点信息,再通过计量点与电能表关系,找到对应的电能表信息,从而获取到运行数据。
而且,所述台区风险为根据潮流计算的结果,结合风险影响因子和评估参数,计算得出台区低电压风险、过负荷风险、重载风险、失负荷风险、损失电量风险;
所述馈线风险为根据潮流计算的结果,结合风险影响因子和评估参数,计算得出过负荷风险、重载风险、过电压风险、低电压风险、失负荷风险、失电量风险。
而且,1)低电压风险计算
低电压严重程度分值函数:
Vj为台区变压器高压侧电压标幺值(运行电压/额定电压);
Vj≤0.93时,变压器低电压;
建立预想事故集进行多次潮流计算,得出台区过电压风险值,过电压风险概率等于所有导致台区变压器低电压的预想事故的概率修正值之和;
2)过负荷风险计算
过负荷严重程度分值函数:
PRk是台区变压器负载率(视在功率/额定容量);
PRk≥1时,变压器过负荷;
建立预想事故集进行多次潮流计算,得出台区过负荷风险值,过负荷风险概率等于所有导致台区变压器过负荷的预想事故的概率修正值之和;
3)重载风险计算:
重载严重程度分值函数:
PRk是台区变压器负载率(视在功率/额定容量);
PRk≥0.8时,变压器重载;
建立预想事故集进行多次潮流计算,得出台区重载风险值,重载风险概率等于所有导致台区变压器重载的预想事故的概率修正值之和;
4)失负荷风险(MW)(属于故障停电风险)
其中:n是评估时段内预测的负荷模式的个数;
m是预想事故集中预想事故的个数;(每种设备发生故障都是一个预想事故)
Pr(Condi)是预测的负荷模式的概率;
Pr(Ej|Condi)是某负荷模式下预想事故发生的概率;
LSev(Ej,Condi)是后果评估参数,这里是发生损失负荷的程度,单位为kW;
5)损失电量风险
其中:n是评估时段内预测的负荷模式的个数;
m是预想事故集中预想事故的个数;(每种设备发生故障都是一个预想事故)
Pr(Condi)是预测的负荷模式的概率;
Pr(Ej|Condi)是某负荷模式下预想事故发生的概率;
ESev(Ej,Condi)是后果评估参数,这里是发生损失电量的程度,单位为KWh。
而且,所述馈线风险包括:
1)过负荷风险计算
过负荷严重程度分值函数:
PRk是馈线负载率,为线路运行电流/额定电流;
PRk≥1时,馈线过负荷;
建立预想事故集进行多次潮流计算,得出过负荷风险值。过负荷风险概率等于所有导致馈线过负荷的预想事故的概率修正值之和;
2)重载风险计算
重载严重程度分值函数:
PRk是馈线负载率(线路运行电流/额定电流);
PRk≥0.8时,馈线重载;
建立预想事故集进行多次潮流计算,得出重载风险值。重载风险概率等于所有导致馈线重载的预想事故的概率修正值之和;
3)过电压风险计算
馈线过电压风险值=所有台区过电压风险值之和;
馈线过负荷风险概率=所有台区过电压风险概率之和;
4)低电压风险计算
馈线低电压风险值=所有台区低电压风险值之和;
馈线低负荷风险概率=所有台区低电压风险概率之和;
5)失负荷风险计算
馈线失负荷风险值=所有台区失负荷风险值之和;
馈线失负荷风险概率=所有台区失负荷风险概率之和;
6)失电量风险计算
馈线失电量风险值=所有台区失电量风险值之和;
馈线失电量风险概率=所有台区失电量风险概率之和。
本发明的优点及有益效果为:
1、本发明的基于多源数据融合的电网风险计算方法,通过对各类信息数据进行数据融合、预想事故、进行潮流计算、风险计算,最后得出准确评估的电网风险水平,找出薄弱环节加以改进,从而提高电网供电安全性。
2、本发明的基于多源数据融合的电网风险计算方法,实现对电网的安全风险水平进行在线评估,得出电网的风险水平、薄弱节点以及危险隐患,达到对电网安全性指标的在线评估,并结合设备的健康状态和电网拓扑结构对系统运行状态给出在线的风险预警,为电网运行人员提供有效的决策依据,有效帮助供电企业提高供电安全可靠性水平,最大限度地避免和降低大面积停电造成的损失,为实现智能电网层面的风险分析和预警提供技术储备。
附图说明
图1为本发明的流程示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明作进一步详述,以下实施例只是描述性的,不是限定性的,不能以此限定本发明的保护范围。
一种基于多源数据融合的电网风险计算方法,其特征在于:包括如下步骤:
1)多源信息数据融合:将电网各个业务系统的台账数据、用户数据、运行数据以及地理信息、风险影响因子等数据进行融合,得到包括融合后多源信息数据的完整的电网模型;
2)设定预想事故集:以电网模型中的馈线为单位建立预想事故集,任意一条馈线下任一设备故障即为一个预想事故循环至所有设备都故障一次,得到预想事故集;
3)失电分析:针对步骤2)所得到的预想事故集,对每次事故进行失电分析,得到该次事故影响的范围,将得到的该次事故影响范围数据储存到数据库中;
4)潮流计算:针对步骤2)所得到的预想事故集,对每次事故进行潮流计算,得到电网的潮流分布,将潮流分布数据存储到数据库中,与步骤3)所得的得到事故影响范围数据共同构成故障分析数据;
5)风险计算:针对步骤3)、步骤4)所得到的故障分析数据计算出台区风险及馈线风险。
步骤1)的多源信息数据融合包括如下步骤:
a电网模型的参数获取:通过统一的Web Service接口获取各个业务系统的台账数据、用户数据、运行数据以及地理信息、风险影响因子等数据;
b纵向参数融合:对步骤a中获取的台账数据、用户数据、运行数据以及地理信息、风险影响因子等数据进行纵向融合,消除同一专业(自动化、运行方式、继电保护)在各级别的电网调度中心设备上的参数差异,得到纵向融合后数据;
c横向参数融合:对步骤a中获取的台账数据、用户数据、运行数据以及地理信息、风险影响因子等数据进行横向融合,对同一级别各专业之间的参数融合,得到横向融合后数据;
d参数合并:将纵向融合后数据与横向融合后数据合并,得到包括融合后多源信息数据的完整的电网模型。
步骤1)包含通过多源信息数据获取配电线路档案;通过线变关系融合,更新变压器所属线路;变压器通过变压器接入点找到计量箱接入点,从而找到计量箱资产号;再通过计量箱资产号在营销基础数据平台的表找到计量点;计量点可以通过计量点电能表关系找到对应电能表,同时通过计量点找到用户;所述多源信息融合包括:
1)所述线变关系融合流程,包括:
公变:通过营配贯通数据线变关系,从线路找到柱上变压器及配电变压器;
专变:通过营配贯通数据线变关系,从线路找到营销基础数据平台中的专变信息;
2)台-户-计量关系融合流程,包括
公变:从营销基础数据平台,通过公变找到对应的配变及台区,根据台区标识找到对应的计量点信息,再从计量点信息中找到用户信息;
专变:从营销基础数据平台,通过高压用户信息,找到所对应的计量点信息,在通过计量点的台区标识,找到对应的台区跟配变信息;
3)台区/用户-计量点关系融合
台区(公用):通过营销基础数据平台,台区信息找到对应的计量点信息,再通过计量点与电能表关系,找到对应的电能表信息,从而获取到运行数据;
高压用户:通过营销基础数据平台,高压用户信息找到对应的计量点信息,再通过计量点与电能表关系,找到对应的电能表信息,从而获取到运行数据。
而且,所述台区风险为根据潮流计算的结果,结合风险影响因子和评估参数,计算得出台区低电压风险、过负荷风险、重载风险、失负荷风险、损失电量风险;
所述馈线风险为根据潮流计算的结果,结合风险影响因子和评估参数,计算得出过负荷风险、重载风险、过电压风险、低电压风险、失负荷风险、失电量风险。
而且,所述台区风险包括:1)低电压风险计算
低电压严重程度分值函数:
Vj为台区变压器高压侧电压标幺值(运行电压/额定电压);
Vj≤0.93时,变压器低电压;
建立预想事故集进行多次潮流计算,得出台区过电压风险值,过电压风险概率等于所有导致台区变压器低电压的预想事故的概率修正值之和;
2)过负荷风险计算
过负荷严重程度分值函数:
PRk是台区变压器负载率(视在功率/额定容量);
PRk≥1时,变压器过负荷;
建立预想事故集进行多次潮流计算,得出台区过负荷风险值,过负荷风险概率等于所有导致台区变压器过负荷的预想事故的概率修正值之和;
3)重载风险计算:
重载严重程度分值函数:
PRk是台区变压器负载率(视在功率/额定容量);
PRk≥0.8时,变压器重载;
建立预想事故集进行多次潮流计算,得出台区重载风险值,重载风险概率等于所有导致台区变压器重载的预想事故的概率修正值之和;
4)失负荷风险(MW)(属于故障停电风险)
其中:n是评估时段内预测的负荷模式的个数;
m是预想事故集中预想事故的个数;(每种设备发生故障都是一个预想事故)
Pr(Condi)是预测的负荷模式的概率;
Pr(Ej|Condi)是某负荷模式下预想事故发生的概率;
LSev(Ej,Condi)是后果评估参数,这里是发生损失负荷的程度,单位为kW;
5)损失电量风险
其中:n是评估时段内预测的负荷模式的个数;
m是预想事故集中预想事故的个数;(每种设备发生故障都是一个预想事故)
Pr(Condi)是预测的负荷模式的概率;
Pr(Ej|Condi)是某负荷模式下预想事故发生的概率;
ESev(Ej,Condi)是后果评估参数,这里是发生损失电量的程度,单位为KWh。
所述馈线风险包括:
1)过负荷风险计算
过负荷严重程度分值函数:
PRk是馈线负载率,为线路运行电流/额定电流;
PRk≥1时,馈线过负荷;
建立预想事故集进行多次潮流计算,得出过负荷风险值。过负荷风险概率等于所有导致馈线过负荷的预想事故的概率修正值之和;
2)重载风险计算
重载严重程度分值函数:
PRk是馈线负载率(线路运行电流/额定电流);
PRk≥0.8时,馈线重载;
建立预想事故集进行多次潮流计算,得出重载风险值。重载风险概率等于所有导致馈线重载的预想事故的概率修正值之和;
3)过电压风险计算
馈线过电压风险值=所有台区过电压风险值之和;
馈线过负荷风险概率=所有台区过电压风险概率之和;
4)低电压风险计算
馈线低电压风险值=所有台区低电压风险值之和;
馈线低负荷风险概率=所有台区低电压风险概率之和;
5)失负荷风险计算
馈线失负荷风险值=所有台区失负荷风险值之和;
馈线失负荷风险概率=所有台区失负荷风险概率之和;
6)失电量风险计算
馈线失电量风险值=所有台区失电量风险值之和;
馈线失电量风险概率=所有台区失电量风险概率之和。
例如,馈线A,通过数据融合、线变关系融合、台户计量关系融合,得出馈线A包含台区B,以及拓扑设备4个,采集到馈线出线电压及台区功率数据。
台区B进行预想事故4次,每次对应的事故概率为0.06、0.06、0.06、0.0025,每次的潮流电压为10.8、0、10.5、0.91,负载率为102、0、4.56、3.54,计算得出过电压风险值1.645714286,对应等级为VI级风险;低电压风险值为21.35057143,对应等级为V级风险;过负荷风险值为1.728,对应等级为VI级风险;重载风险值为3.024,对应等级为VI级风险;失负荷风险值为12,对应等级为V级风险;损失电量风险值为58.8,对应等级为IV级风险。
馈线A过负荷风险值为2.88,对应风险等级为VI级风险;重载风险值为3.6,对应风险等级为VI级风险;过电压风险值1.645714286,对应等级为VI级风险;低电压风险值为21.35057143,对应等级为V级风险;失负荷风险值为12,对应等级为V级风险;损失电量风险值为58.8,对应等级为IV级风险。
尽管本发明的实施方案已公开如上,但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用,它完全可以被适用于各种适合本发明的领域,对于熟悉本领域的人员而言,可容易地实现另外的修改,因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下,本发明并不限于特定的细节。
Claims (5)
1.一种基于多源数据融合的电网风险计算方法,其特征在于:包括如下步骤:
1)多源信息数据融合:将电网各个业务系统的台账数据、用户数据、运行数据以及地理信息、风险影响因子数据进行融合,得到包括融合后多源信息数据的完整的电网模型;
2)设定预想事故集:以电网模型中的馈线为单位建立预想事故集,任意一条馈线下任一设备故障即为一个预想事故循环至所有设备都故障一次,得到预想事故集;
3)失电分析:针对步骤2)所得到的预想事故集,对每次事故进行失电分析,得到该次事故影响的范围,将得到的该次事故影响范围数据储存到数据库中;
4)潮流计算:针对步骤2)所得到的预想事故集,对每次事故进行潮流计算,得到电网的潮流分布,将潮流分布数据存储到数据库中,与步骤3)所得的得到事故影响范围数据共同构成故障分析数据;
5)风险计算:针对步骤3)、步骤4)所得到的故障分析数据计算出台区风险及馈线风险;
所述步骤1)包含通过多源信息数据获取配电线路档案;通过线变关系融合,更新变压器所属线路;变压器通过变压器接入点找到计量箱接入点,从而找到计量箱资产号;再通过计量箱资产号在营销基础数据平台的表找到计量点;计量点可以通过计量点电能表关系找到对应电能表,同时通过计量点找到用户;所述多源信息融合包括:
1)所述线变关系融合流程,包括:
公变:通过营配贯通数据线变关系,从线路找到柱上变压器及配电变压器;
专变:通过营配贯通数据线变关系,从线路找到营销基础数据平台中的专变信息;
2)台-户-计量关系融合流程,包括
公变:从营销基础数据平台,通过公变找到对应的配变及台区,根据台区标识找到对应的计量点信息,再从计量点信息中找到用户信息;
专变:从营销基础数据平台,通过高压用户信息,找到所对应的计量点信息,在通过计量点的台区标识,找到对应的台区跟配变信息;
3)台区/用户-计量点关系融合
台区(公用):通过营销基础数据平台,台区信息找到对应的计量点信息,再通过计量点与电能表关系,找到对应的电能表信息,从而获取到运行数据;
高压用户:通过营销基础数据平台,高压用户信息找到对应的计量点信息,再通过计量点与电能表关系,找到对应的电能表信息,从而获取到运行数据。
2.根据权利要求1所述的基于多源数据融合的电网风险计算方法,其特征在于:所述步骤1)的多源信息数据融合包括如下步骤:
a电网模型的参数获取:通过统一的Web Service接口获取各个业务系统的台账数据、用户数据、运行数据以及地理信息、风险影响因子数据;
b纵向参数融合:对步骤a中获取的台账数据、用户数据、运行数据以及地理信息、风险影响因子数据进行纵向融合,消除同一专业(自动化、运行方式、继电保护)在各级别的电网调度中心设备上的参数差异,得到纵向融合后数据;
c横向参数融合:对步骤a中获取的台账数据、用户数据、运行数据以及地理信息、风险影响因子数据进行横向融合,对同一级别各专业之间的参数融合,得到横向融合后数据;
d参数合并:将纵向融合后数据与横向融合后数据合并,得到包括融合后多源信息数据的完整的电网模型。
3.根据权利要求1所述的基于多源数据融合的电网风险计算方法,其特征在于:
所述台区风险为根据潮流计算的结果,结合风险影响因子和评估参数,计算得出台区低电压风险、过负荷风险、重载风险、失负荷风险、损失电量风险;
所述馈线风险为根据潮流计算的结果,结合风险影响因子和评估参数,计算得出过负荷风险、重载风险、过电压风险、低电压风险、失负荷风险、失电量风险。
4.根据权利要求3所述的基于多源数据融合的电网风险计算方法,其特征在于:所述台区风险包括:
1)低电压风险计算
低电压严重程度分值函数:
Vj为台区变压器高压侧电压标幺值(运行电压/额定电压);
Vj≤0.93时,变压器低电压;
建立预想事故集进行多次潮流计算,得出台区低电压风险值,低电压风险概率等于所有导致台区变压器低电压的预想事故的概率修正值之和;
2)过负荷风险计算
过负荷严重程度分值函数:
PRk是台区变压器负载率(视在功率/额定容量);
PRk≥1时,变压器过负荷;
建立预想事故集进行多次潮流计算,得出台区过负荷风险值,过负荷风险概率等于所有导致台区变压器过负荷的预想事故的概率修正值之和;
3)重载风险计算:
重载严重程度分值函数:
PRk是台区变压器负载率(视在功率/额定容量);
PRk≥0.8时,变压器重载;
建立预想事故集进行多次潮流计算,得出台区重载风险值,重载风险概率等于所有导致台区变压器重载的预想事故的概率修正值之和;
4)失负荷风险(MW)(属于故障停电风险)
其中:n是评估时段内预测的负荷模式的个数;
m是预想事故集中预想事故的个数,每种设备发生故障都是一个预想事故;
Pr(Condi)是预测的负荷模式的概率;
Pr(Ej|Condi)是某负荷模式下预想事故发生的概率;
LSev(Ej,Condi)是后果评估参数,这里是发生损失负荷的程度,单位为kW;
5)损失电量风险
其中:n是评估时段内预测的负荷模式的个数;
m是预想事故集中预想事故的个数,每种设备发生故障都是一个预想事故;
Pr(Condi)是预测的负荷模式的概率;
Pr(Ej|Condi)是某负荷模式下预想事故发生的概率;
ESev(Ej,Condi)是后果评估参数,这里是发生损失电量的程度,单位为KWh。
5.根据权利要求3所述的基于多源数据融合的电网风险计算方法,其特征在于:所述馈线风险包括:
1)过负荷风险计算
过负荷严重程度分值函数:
PRk是馈线负载率,为线路运行电流/额定电流;
PRk≥1时,馈线过负荷;
建立预想事故集进行多次潮流计算,得出过负荷风险值,过负荷风险概率等于所有导致馈线过负荷的预想事故的概率修正值之和;
2)重载风险计算
重载严重程度分值函数:
PRk是馈线负载率(线路运行电流/额定电流);
PRk≥0.8时,馈线重载;
建立预想事故集进行多次潮流计算,得出重载风险值,重载风险概率等于所有导致馈线重载的预想事故的概率修正值之和;
3)过电压风险计算
馈线过电压风险值=所有台区过电压风险值之和;
馈线过电压风险概率=所有台区过电压风险概率之和;
4)低电压风险计算
馈线低电压风险值=所有台区低电压风险值之和;
馈线低电压风险概率=所有台区低电压风险概率之和;
5)失负荷风险计算
馈线失负荷风险值=所有台区失负荷风险值之和;
馈线失负荷风险概率=所有台区失负荷风险概率之和;
6)失电量风险计算
馈线失电量风险值=所有台区失电量风险值之和;
馈线失电量风险概率=所有台区失电量风险概率之和。
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