CN113051755A - 一种可划分地域的配电网运行可靠性判断的方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种可划分地域的配电网运行可靠性判断的方法和系统，利用从不同地域实际电网中收集到的配电网运行数据，计算可靠性生成评估系统，并可通过输入规划数据使本系统具备预测功能，判断该地域配电网实际运行安全性。相较于传统的单独变电站数据管理模式增加了宏观管理和统筹调度可能性；通过更改数据来源来模拟该评估模型在真实场景中的数据使用情况以提高科学性和可用性，得出期待运行状态下的规划数据，预测该地区电网未来运行可靠性；考虑不同地域电网的实际运行状态差异大，结合地理信息分区域管理故障分布情况，直观快速展示故障相关地理位置信息，提纯故障发生的地域相关特性，简化评估流程，提高本系统的普遍适用性及其经济价值。
Description
技术领域
本发明涉及配电网技术领域，特别是涉及一种可划分地域的配电网运行可靠性判断的方法及系统。
背景技术
电力系统在现代社会稳定运行中担任重要功能，因此对供电可靠性要求很高。但各地区电网运行负荷有差异，并且受季节或温度的影响，不同地域之间故障情况差异较大。随着电网建设的日臻完善，区别分析各区域电网可靠性并根据需要灵活运维已然成为必要。传统电力系统对待故障的监测手段较为落后，高度依赖人工值守不具有现实预测性且准确性较低，故障发生会对电网运行产生安全性及经济性的造成损害。
发明内容
为解决传统电力系统对待故障的监测依赖人工值守而不具有现实预测性且准确性较低，本发明提供一种可划分地域的配电网运行可靠性判断的方法及系统，建立考虑地区特性的电网可靠性预判综合评估体系，实现对非计划停电的预测，且提高预测准确性，进而降低非计划停电带来的对设备使用寿命的损耗。
本发明第一方面提供一种可划分地域的配电网运行可靠性判断的方法，包括：
获取目标区域内配电网运行数据，并依据预设分类规则对所述配电网运行数据进行分类，得到以区域为分类标准的区域配电网运行数据；其中，所述配电网运行数据包括：运行状态数据、可靠性指标数据、历史故障数据；
根据所述区域配电网运行数据导出电气设备拓扑文件数据，并将所述区域配电网运行数据及所述电气设备拓扑文件数据进行存储；
根据规划需求将所述区域配电网运行数据生成规划数据，所述规划数据用于评价未来运行可靠性；
根据所述电气设备拓扑文件数据生成配电网电气联络示意图；
通过序贯蒙特卡洛抽样法对所述区域配电网运行数据进行可靠性分析，生成可靠性分析数据；
通过安全运行状态对所述规划数据、配电网电气联络示意图及可靠性分析数据进行安全性评估，得出安全性评估值，若所述安全性评估值高于预设阈值，则进行告警。
进一步地，所述将所述区域配电网运行数据及所述电气设备拓扑文件数据进行存储之后，还包括：
根据规划需求判断所述区域配电网运行数据是否需要规划；若需要规划，则执行根据规划需求将所述区域配电网运行数据形成规划数据；若无需规划则执行根据所述电气设备拓扑文件数据生成配电网电气联络示意图。
进一步地，所述生成可靠性分析数据之后，还包括：
将所述规划数据、配电网电气联络示意图及可靠性分析数据进行可视化展示。
进一步地，所述运行状态数据包括：故障率、可修复率；所述可靠性指标数据包括：用户数、用户停电次数、用户停电持续时间；
所述通过序贯蒙特卡洛抽样法对所述区域配电网运行数据进行可靠性分析，包括：
根据系统平均断电频率、系统平均断电持续时间、用户平均断电频率、用户平均断电持续时间、平均供电可用性及平均断电可用性建立可靠性指标体系；其中，
所述系统平均断电频率通过以下公式计算：
其中，SAIFI表示系统平均断电频率，Ni表示用户数，Fi表示用户停电次数；
所述系统平均断电持续时间通过以下公式计算：
其中，SAIDI表示系统平均断电持续时间，Ni表示用户数，Qi表示用户停电持续时间；
所述用户平均断电频率通过以下公式计算：
其中，CAIFI表示用户平均断电频率，Ni表示用户数，Fi表示用户停电次数；
所述用户平均断电持续时间通过以下公式计算：
其中，CAIDI表示用户平均断电持续时间，Ni表示用户数，Qi表示用户停电持续时间，Fi表示用户停电次数；
所述平均供电可用性通过以下公式计算：
其中，ASAI表示平均供电可用性，Ni表示用户数，Qi表示用户停电持续时间；
所述平均断电可用性通过以下公式计算：
ASUI＝1-ASAI；
其中，ASUI表示平均断电可用性，ASAI表示平均供电可用性。
进一步地，所述通过序贯蒙特卡洛抽样法对所述区域配电网运行数据进行可靠性分析，还包括：
根据正常工作持续时间及维修状态持续时间绘制系统状态转移过程图；其中，
根据以下公式计算系统的正常工作持续时间：
其中，Dw为正常工作持续时间，λ为故障率，ξ1为[0,1]范围内常数；
根据以下公式计算系统的维修状态持续时间：
其中，Dr为维修状态持续时间，μ为可修复率，ξ2为[0,1]范围内常数。
本发明第二方面提供一种可划分地域的配电网运行可靠性判断的系统，包括：
目标区域内配电网运行数据获取分类模块，用于获取目标区域内配电网运行数据，并依据预设分类规则对所述配电网运行数据进行分类，得到以区域为分类标准的区域配电网运行数据；其中，所述配电网运行数据包括：运行状态数据、可靠性指标数据、历史故障数据；
电气设备拓扑文件数据生成模块，用于根据所述区域配电网运行数据导出电气设备拓扑文件数据，并将所述区域配电网运行数据及所述电气设备拓扑文件数据进行存储；
规划数据生成模块，用于根据规划需求将所述区域配电网运行数据生成规划数据，所述规划数据用于评价未来运行可靠性；
配电网电气联络示意图生成模块，用于根据所述电气设备拓扑文件数据生成配电网电气联络示意图；
可靠性分析数据生成模块，用于通过序贯蒙特卡洛抽样法对所述区域配电网运行数据进行可靠性分析，生成可靠性分析数据；
安全性评估模块，用于通过安全运行状态对所述规划数据、配电网电气联络示意图及可靠性分析数据进行安全性评估，得出安全性评估值，若所述安全性评估值高于预设阈值，则进行告警。
进一步地，所述的一种可划分地域的配电网运行可靠性判断的系统，还包括：
规划判断模块，用于根据规划需求判断所述区域配电网运行数据是否需要规划。
进一步地，所述的一种可划分地域的配电网运行可靠性判断的系统，还包括：
可视化展示模块，用于将所述规划数据、配电网电气联络示意图及可靠性分析数据进行可视化展示。
进一步地，所述运行状态数据包括：故障率、可修复率；所述可靠性指标数据包括：用户数、用户停电次数、用户停电持续时间；
所述可靠性分析数据生成模块，包括：
可靠性指标体系建立子模块，用于根据系统平均断电频率、系统平均断电持续时间、用户平均断电频率、用户平均断电持续时间、平均供电可用性及平均断电可用性建立可靠性指标体系；其中，
所述系统平均断电频率通过以下公式计算：
其中，SAIFI表示系统平均断电频率，Ni表示用户数，Fi表示用户停电次数；
所述系统平均断电持续时间通过以下公式计算：
其中，SAIDI表示系统平均断电持续时间，Ni表示用户数，Qi表示用户停电持续时间；
所述用户平均断电频率通过以下公式计算：
其中，CAIFI表示用户平均断电频率，Ni表示用户数，Fi表示用户停电次数；
所述用户平均断电持续时间通过以下公式计算：
其中，CAIDI表示用户平均断电持续时间，Ni表示用户数，Qi表示用户停电持续时间，Fi表示用户停电次数；
所述平均供电可用性通过以下公式计算：
其中，ASAI表示平均供电可用性，Ni表示用户数，Qi表示用户停电持续时间；
所述平均断电可用性通过以下公式计算：
ASUI＝1-ASAI；
其中，ASUI表示平均断电可用性，ASAI表示平均供电可用性。
进一步地，所述可靠性分析数据生成模块，还包括：
系统状态转移过程图生成子模块，用于根据正常工作持续时间及维修状态持续时间绘制系统状态转移过程图；其中，
根据以下公式计算系统的正常工作持续时间：
其中，Dw为正常工作持续时间，λ为故障率，ξ1为[0,1]范围内常数；
根据以下公式计算系统的维修状态持续时间：
其中，Dr为维修状态持续时间，μ为可修复率，ξ2为[0,1]范围内常数。
与现有技术相比，本发明实施例的有益效果在于：
本发明提供了一种可划分地域的配电网运行可靠性判断的方法和系统，利用从不同地域实际电网中收集到的故障率等指标，计算可靠性生成评估系统，并可通过输入规划数据使本系统具备预测功能，判断该地域配电网实际运行安全性。相较于已有的故障检测或预警的方法，具有以下优点：
(1)获取区域内电网系统实际运行数据，根据变电站地理信息对大区数据进行划分管理，相较于传统的单独变电站数据管理模式增加了宏观管理和统筹调度可能性；
(2)依托真实可靠的历史数据库基础构建合理评估体系，分析电力用户历史负荷数据及用户用电行为习惯等构建规划数据，通过更改数据来源来模拟该评估模型在真实场景中的数据使用情况以提高科学性和可用性，得出期待运行状态下的规划数据，预测该地区电网未来运行可靠性；
(3)考虑不同地域电网的实际运行状态差异大，结合地理信息分区域管理故障分布情况，直观快速展示故障相关地理位置信息，提纯故障发生的地域相关特性，简化评估流程，提高本系统的普遍适用性及其经济价值。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用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方式，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是本发明某一实施例提供的一种可划分地域的配电网运行可靠性判断的方法的流程图；
图2是本发明另一实施例提供的一种可划分地域的配电网运行可靠性判断的方法的流程图；
图3是本发明另一实施例提供的一种可划分地域的配电网运行可靠性判断的方法的流程图；
图4是本发明另一实施例提供的一种可划分地域的配电网运行可靠性判断的方法的流程图；
图5是本发明又一实施例提供的一种可划分地域的配电网运行可靠性判断的方法的流程图；
图6是本发明某一实施例提供的一种可划分地域的配电网运行可靠性判断的系统的装置图；
图7是本发明另一实施例提供的一种可划分地域的配电网运行可靠性判断的系统的装置图；
图8是本发明另一实施例提供的一种可划分地域的配电网运行可靠性判断的系统的装置图；
图9是本发明另一实施例提供的一种可划分地域的配电网运行可靠性判断的系统的装置图；
图10是本发明又一实施例提供的一种可划分地域的配电网运行可靠性判断的系统的装置图；
图11是本发明某一实施例提供的一种电子设备的结构图。
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作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。
应当理解，文中所使用的步骤编号仅是为了方便描述，不对作为对步骤执行先后顺序的限定。
应当理解，在本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
当前针对配电网运行可靠性监测的方法存在以下问题：
(1)传统监控及调度中心的工作连续性高、时间跨度长，高度依赖于人员值守，需要大量的人力物力资源投入。
(2)电网长时间运行积累下来的故障数据庞杂，无法高效分类利用，最后这些数据往往流于浪费，无法有效地服务于为日后电网安全运行做可靠性预测。
(3)传统模式下的故障监测系统仅能一对一适用于固定区域，地域限制性大，不具有普适性。SCADA电力监控系统分布不集中，难以对整体大区域的运行情况进行统一分析。
本发明依托于一种常见的数据可视化分析工具Tableau,其作为时下主流的大数据可视化分析工具，主要在直观显示系统安全运行可靠性方面发挥作用，多样化直观展示本评估系统所应用地区配电网的运行情况，基于真实运行数据预估规划状态下该地电网的可靠性，将故障防患于未然，将可能造成的损失最小化。同时本评估系统在完成常态化评估流程后可对地区电网实现危险性分级，分级与故障率呈正相关，设置危险阈值，高于阈值则告警提示对线路及设备检修或更换，因此这套评估流程在我国各阶层供电局中具有广阔的应用前景。本评估体系的主要作用是研究利用现有运行数据库预测规划条件下的可靠性趋势,降低或消除在电网薄弱环节可能发生的故障事件,既适合我国电网建设因末端电网在小区域内线路错综、地理信息复杂造成难以形成统一监测及运维的状况,又能够采用新技术改善现有电力系统的稳定性及可靠性,具有理论和实际意义。
Tableau产品界面简洁，为整合多样化数据提供独特的分析视角，其支持丰富的可视化数据类型如空间数据、文本类数据、多维化数据等。Tableau操作界面简洁且人机交互性强，当导入大量数据后可根据需要选择可视化展示方法。如依据其强大的地图展示功能，可生成评估地点地理信息展示模块、按区域显示的历史可靠性展示模块、邻近地区危险性排序展示模块、规划年/月可靠性预测展示模块等的直观图表信息，以此为依据计算该地域配电网的可靠性，预估规划期内安全运行可靠性，降低因不必要故障带来对线路设备的冲击或损耗，为电网长久稳定运行提供指导意义。
第一方面。
请参阅图1-4，本发明提供了一种可划分地域的配电网运行可靠性判断的方法，包括：
S10、获取目标区域内配电网运行数据，并依据预设分类规则对所述配电网运行数据进行分类，得到以区域为分类标准的区域配电网运行数据。其中，所述配电网运行数据包括：运行状态数据、可靠性指标数据、历史故障数据。
S20、根据所述区域配电网运行数据导出电气设备拓扑文件数据，并将所述区域配电网运行数据及所述电气设备拓扑文件数据进行存储。
在某一具体实施方式中，还包括：
S21、根据规划需求判断所述区域配电网运行数据是否需要规划。若需要规划，则执行根据规划需求将所述区域配电网运行数据形成规划数据；若无需规划则执行根据所述电气设备拓扑文件数据生成配电网电气联络示意图。
S30、根据规划需求将所述区域配电网运行数据生成规划数据，所述规划数据用于评价未来运行可靠性。
S40、根据所述电气设备拓扑文件数据生成配电网电气联络示意图。
S50、通过序贯蒙特卡洛抽样法对所述区域配电网运行数据进行可靠性分析，生成可靠性分析数据。
在某一具体实施方式中，所述运行状态数据包括：故障率、可修复率；所述可靠性指标数据包括：用户数、用户停电次数、用户停电持续时间。
所述通过序贯蒙特卡洛抽样法对所述区域配电网运行数据进行可靠性分析，包括：
S51、根据系统平均断电频率、系统平均断电持续时间、用户平均断电频率、用户平均断电持续时间、平均供电可用性及平均断电可用性建立可靠性指标体系。
其中，所述系统平均断电频率通过以下公式计算：
其中，SAIFI表示系统平均断电频率，Ni表示用户数，Fi表示用户停电次数；
所述系统平均断电持续时间通过以下公式计算：
其中，SAIDI表示系统平均断电持续时间，Ni表示用户数，Qi表示用户停电持续时间；
所述用户平均断电频率通过以下公式计算：
其中，CAIFI表示用户平均断电频率，Ni表示用户数，Fi表示用户停电次数；
所述用户平均断电持续时间通过以下公式计算：
其中，CAIDI表示用户平均断电持续时间，Ni表示用户数，Qi表示用户停电持续时间，Fi表示用户停电次数；
所述平均供电可用性通过以下公式计算：
其中，ASAI表示平均供电可用性，Ni表示用户数，Qi表示用户停电持续时间；
所述平均断电可用性通过以下公式计算：
ASUI＝1-ASAI；
其中，ASUI表示平均断电可用性，ASAI表示平均供电可用性。
S52、根据正常工作持续时间及维修状态持续时间绘制系统状态转移过程图。
其中，根据以下公式计算系统的正常工作持续时间：
其中，Dw为正常工作持续时间，λ为故障率，ξ1为[0,1]范围内常数；
根据以下公式计算系统的维修状态持续时间：
其中，Dr为维修状态持续时间，μ为可修复率，ξ2为[0,1]范围内常数。
在另一具体实施方式中，还包括：
S53、将所述规划数据、配电网电气联络示意图及可靠性分析数据进行可视化展示。
S60、通过安全运行状态对所述规划数据、配电网电气联络示意图及可靠性分析数据进行安全性评估，得出安全性评估值，若所述安全性评估值高于预设阈值，则进行告警。
相较于已有的故障检测或预警的方法，具有以下优点：
(1)获取区域内电网系统实际运行数据，根据变电站地理信息对大区数据进行划分管理，相较于传统的单独变电站数据管理模式增加了宏观管理和统筹调度可能性；
(2)依托真实可靠的历史数据库基础构建合理评估体系，分析电力用户历史负荷数据及用户用电行为习惯等构建规划数据，通过更改数据来源来模拟该评估模型在真实场景中的数据使用情况以提高科学性和可用性，得出期待运行状态下的规划数据，预测该地区电网未来运行可靠性；
(3)考虑不同地域电网的实际运行状态差异大，结合地理信息分区域管理故障分布情况，直观快速展示故障相关地理位置信息，提纯故障发生的地域相关特性，简化评估流程，提高本系统的普遍适用性及其经济价值。
在某一具体实施例中，本发明提供一种可划分地域的配电网运行可靠性判断的方法，分析从不同地域的实际电网中收集到的可靠性指标数据，利用序贯蒙特卡洛抽样法计算配电网设备运行状态可靠性数据，判断电网运行可靠性，并实现根据地域划分的电网可靠性在线监测及预判规划年/月可靠性等功能。相较于已有的故障预判的方法，本方法充分考虑到：
(1)获取实际电网系统故障率、可修复率、用户停电次数、用户停电持续时间等实际运行数据建立原始数据库；
(2)利用配电网实际运行数据，结合规划需求生成规划数据，达到预测运行可靠性的目的；
(3)考虑该地区电网中实际发生过的历史故障事件，将历史故障事件发生频次、故障事件发生数量、故障事件严重程度、故障发生位置、故障发生位置历史负荷等故障相关指标分类，利用Tableau实时并直观显示故障发生的地域相关信息，形成直观展示体系；
(4)计算危险性并设置告警阈值，提前预判该地区配电网系统的健康运行可能性，针对性保护不同区域配电网运行安全。减少因不必要故障造成停电而引起的负面社会性影响及经济性损失，降低抢修人员工作危险性，为运行维护人员提前检修不稳定线路提供有效工具和参考依据，具有经济学意义。
请参阅图5，本发明提供一种可划分地域的配电网运行可靠性判断的方法，具体分析的步骤包括：
步骤一，定义故障数据采集结构类型，利用SCADA监控系统采集整个市区配电网运行数据作为大区数据。采集数据按所受影响因素分四类定义：运行状态数据、可靠性指标数据、历史故障数据、GIS系统导出CIM数据。采集数据变量定义分类如表1所示：
表1采集数据变量定义表
| 序号 | 变量名 | 含义 | 分类 |
| 1 | λ | 故障率 | 运行状态数据 |
| 2 | μ | 可修复率 | 运行状态数据 |
| 3 | N<sub>i</sub> | 用户数 | 可靠性数据 |
| 4 | Fi | 用户停电次数 | 可靠性数据 |
| 5 | Qi | 用户停电持续时间 | 可靠性数据 |
| 6 | F<sub>H</sub> | 历史故障事件发生频次 | 历史故障数据 |
| 7 | N<sub>H</sub> | 历史故障事件发生数量 | 历史故障数据 |
| 8 | L<sub>H</sub> | 故障发生位置历史负荷 | 历史故障数据 |
(GIS系统导出CIM文件数据及故障发生位置等因仅涉及电气拓扑位置信息而不涉及变量表示，故此表格中仅列举SCADA系统采集数据，拓扑相关数据采集在步骤三中详细说明。)
进一步地，所述步骤一，利用配电网SCADA监控系统，分类获取待系统应用区域内的运行状态数据、可靠性数据、历史故障数据。
具体地，运行状态数据包括：故障率、可修复率；
可靠性数据包括：用户数、用户停电次数、用户停电持续时间；
历史故障数据包括：历史故障事件发生频次、历史故障事件发生数量、故障发生位置历史负荷。
步骤二，以市级行政区划作为总图层，以县级/乡级行政单位作为次级子图层，考虑电网辐射结构，电力系统中的各类设备除输电线路外都主要集中于发电厂和变电站内，但发电厂不属于配电网范围，且配电网末端输电线路分布错综，因此重点考虑以县级/乡级范围内所有变电站作为标定点，以电压等级作为标识符，以所处位置地理信息作为标号，将大区数据根据变电站标号分类。
进一步地，所述步骤二，依据国家电网公司相关标准，以直辖市和较大的市级行政区作为总图层，以县/乡/镇级行政单位作为次级子图层，考虑配电网末端线路分布复杂，本发明暂主要考虑变电站分布，以县/乡/镇级范围内所有变电站作为标定点，对本系统的使用区域进行详细划分。
所述步骤二，变电站编号原则：设置“前缀+6位编码”的方式为评估系统所使用市区范围内所有变电站编码。以电压等级作为前缀标识符，电压为10kV的称为中压变电站,编码MV；电压为110kV的称为高压变电站,编码HV。第1～2位为县/乡/镇编号,第3～4位为变电站所处街道编号，第5～6位为在相同电压等级范围内不同变电站在本街道内落成时间顺序。
步骤三，数据采集模块将采集到的信息传给数据分类处理模块，数据分类处理模块将分类好的数据存至数据库模块，并利用配电网GIS系统导出CIM格式的电气设备拓扑文件数据，所得数据同样保存至数据库模块。
进一步地，所述步骤三，利用从中压配电网GIS系统可导出的基于公用信息模型(CIM)数据，将所得数据库存放在储存芯片中。
公用信息模型(CIM)基于ICE61970/IEC61968标准，用于描述中压配电网电气设备模型，包括拓扑结构关系，电气设备元件属性，为可解析的统一建模语言(UML)构建的中压配电网电气模型数据。
所述步骤三，监测配电网故障及运行可靠性信息，构建系统数据库，分为CIM文件解析数据库和图元文件数据库。
配电网故障监测及运行可靠性判断系统的数据库由CIM文本逐项解析得到的系统需要的关键电气信息数据构成。构建本系统的CIM文件解析数据库首先进行必要性维度的判断，是否存储至CIM文件解析数据库，如CIM文件解析数据库未保存相关地区配网接线规划信息，则存储至CIM文件解析数据库，关系型模型数据库为配网电气接线规划可视化技术信息来源，提供区域规划中所需各类电气设备信息指标，建立图元文件数据库。
步骤四，根据规划需求判断是否需要形成规划数据，通过电网数据库导出当前数据作为修改基础来模拟规划年/规划月运行状况，评估未来运行可靠性。
进一步地，所述步骤四，利用电网当前运行数据为基础，根据运行方式规划需要进行修改，形成规划数据作为新的数据来源，模拟未来某规划年/规划月的运行状态，起到可靠性预测作用。
步骤五，进行配电网设备拓扑结构分析，设备拓扑结构分析模块读取数据库模块保存的基于公用信息模型(CIM)的电气设备拓扑文件数据，生成配电网电气联络示意图。
进一步地，所述步骤五，设备拓扑结构分析，判断各设备的联络关系，生成设备电气接线图；
所述步骤五，基于CIM文件可解析出配电网电气设备拓扑联络关系，CIM文件提供了基于统一建模语言(UML)规范的数据包组，UML数据的拓扑包标准化描述了配电网的各类设备的联络关系；
具体的，设备间的拓扑结构关系根据导电设备类—终端(Terminal)—联结点(Connectivitynode)的关联关系表现，一个终端(Terminal)属于一个导电设备，每个Terminal也只关联一个Connectivitynode，若不同导电设备的Terminal关联至同一个Connectivitynode，则表示不同的设备相连。根据此规则进行各设备直接的联络关系例遍判断后形成配电网电气设备联络图，建立中压配电网系统的连接模型；同时CIM文件获取了所有站点位置信息，基于21设备拓扑结构分析模块结果，绘制设备电气接线图；对于站点信息进行分区展示，为后续的配电网可靠性评估可视化展示提供配电网设备连接模型。
步骤六，利用序贯蒙特卡洛抽样法对当前运行数据进行可靠性分析。
进一步地，所述步骤六，假设所有设备及线路初始状态都为正常运行，故障出现服从随机分布。选用最具代表性的系统可靠性指标建立配电网用电可靠性评价指标体系，常用可靠性指标主要有系统平均断电频率、系统平均断电持续时间、用户平均断电频率、用户平均断电持续时间、平均供电可用性等。计算方法如下：
系统平均断电频率：
系统平均断电持续时间：
用户平均断电频率：
用户平均断电持续时间：
平均供电可用性：
平均断电可用性：ASUI＝1-ASAI；
所述步骤六，利用序贯蒙特卡洛抽样法生成可靠性分析评估模型。对系统状态持续时间进行抽样，计系统运行时的故障率为λ、可修复率为μ，系统始终处于这两种状态中。计系统的正常工作持续时间为Dw,维修状态持续时间为Dr，系统每在“运行-故障”情况下改变一次运行状态计一次变换，Dw和Dr应服从以下分布：
所述步骤六，对状态持续时间进行重复抽样，考虑电网长时间运行数据量过大，重复抽样样本量过多难以计算，因此设置采样时间跨度为一个月精简计算。根据需要设置计算精度及方差，达到精度要求即可停止抽样。根据重复抽样结果得出由Dw、Dr组成的系统状态转移过程图。过程图可以直观展示系统的“运行-故障-运行-故障”状态，因此可在两种状态中分别计算前述可靠性指标。
所述步骤六，为危险性设置六级分级，以蒙特卡洛法对历史数据的抽样结果平均值为基准，前述六个可靠性指标每出现一个指标偏离抽样结果平均值±5％则危险性分级上升一级，以六级为最高级，零级为最低级。
步骤七，基于电网当前运行状态数据，根据规划需求修改数据，导出规划数据作为新的数据源，对规划数据进行可靠性分析，预测电网未来运行情况。
进一步地，所述步骤七，以步骤四得到的预期规划数据作为新数据源，参照步骤六计算规划年/规划月预期运行可靠性指标，分析未来运行可靠性，达到预测目的。
步骤八，在Tableau平台中分区域进行安全性结果可视化，规划四个展示模块：评估地点地理信息展示模块、历史可靠性展示模块、危险性排序展示模块、规划年/月可靠性预测展示模块。并参照安全运行状态，根据模型评估结果与预设阈值进行比较，判断危险性，高于阈值则触发告警装置提示运维人员更换或检修。
进一步地，所述步骤八，将步骤六和步骤七的计算结果导入Tableau，并利用仪表盘创建展示界面，具体界面规划由以下模块组成：评估地点地理信息展示模块、历史可靠性展示模块、邻近地区危险性排序展示模块、规划年/月可靠性预测展示模块等模块组成。
具体地，评估地点地理信息展示模块用于方便地定向选择评估地点，并根据本系统应用范围显示地理信息，利用统计地图直观地显示本区域内电气接线图、变电站信息等相关地理信息；
历史可靠性展示模块可设置两种选择方式：横向展示该地区某一年份逐月可靠性，或纵向展示该地区在历史每年某季度/某月的可靠性，利用折线图为历史参考提供直观依据；
邻近地区危险性排序展示模块将展示该大区范围内邻近子区域的可靠性排序情况，考虑常识认知中红色越深危险性越高，利用树状图中颜色深浅展示可靠性排序，根据排序可确定运维检修的急迫次序；
规划年/月可靠性预测展示模块用于展示预测的运行结果，利用柱状图展示模拟后的预期结果，并参照安全运行状态，根据模型评估结果与预设阈值进行比较判断危险性，危险性高于等于四级触发检修广播，高于等于五级触发维修广播，高于等于六级触发更换广播。
本实施例具有以下有益效果：
(1)获取实际电网系统故障率、可修复率、用户停电次数、用户停电持续时间等实际运行数据建立原始数据库；
(2)利用配电网实际运行数据，结合规划需求生成规划数据，达到预测运行可靠性的目的；
(3)考虑该地区电网中实际发生过的历史故障事件，将历史故障事件发生频次、故障事件发生数量、故障事件严重程度、故障发生位置、故障发生位置历史负荷等故障相关指标分类，利用Tableau实时并直观显示故障发生的地域相关信息，形成直观展示体系；
(4)计算危险性并设置告警阈值，提前预判该地区配电网系统的健康运行可能性，针对性保护不同区域配电网运行安全。减少因不必要故障造成停电而引起的负面社会性影响及经济性损失，降低抢修人员工作危险性，为运行维护人员提前检修不稳定线路提供有效工具和参考依据，具有经济学意义。
第二方面。
请参阅图6-9，本发明一实施例提供一种可划分地域的配电网运行可靠性判断的系统，包括：
目标区域内配电网运行数据获取分类模块10，用于获取目标区域内配电网运行数据，并依据预设分类规则对所述配电网运行数据进行分类，得到以区域为分类标准的区域配电网运行数据。其中，所述配电网运行数据包括：运行状态数据、可靠性指标数据、历史故障数据。
电气设备拓扑文件数据生成模块20，用于根据所述区域配电网运行数据导出电气设备拓扑文件数据，并将所述区域配电网运行数据及所述电气设备拓扑文件数据进行存储。
规划数据生成模块30，用于根据规划需求将所述区域配电网运行数据生成规划数据，所述规划数据用于评价未来运行可靠性。
配电网电气联络示意图生成模块40，用于根据所述电气设备拓扑文件数据生成配电网电气联络示意图。
可靠性分析数据生成模块50，用于通过序贯蒙特卡洛抽样法对所述区域配电网运行数据进行可靠性分析，生成可靠性分析数据。
在某一具体实施方式中，所述运行状态数据包括：故障率、可修复率；所述可靠性指标数据包括：用户数、用户停电次数、用户停电持续时间。
所述可靠性分析数据生成模块50，包括：
可靠性指标体系建立子模块51，用于根据系统平均断电频率、系统平均断电持续时间、用户平均断电频率、用户平均断电持续时间、平均供电可用性及平均断电可用性建立可靠性指标体系。
其中，所述系统平均断电频率通过以下公式计算：
其中，SAIFI表示系统平均断电频率，Ni表示用户数，Fi表示用户停电次数；
所述系统平均断电持续时间通过以下公式计算：
其中，SAIDI表示系统平均断电持续时间，Ni表示用户数，Qi表示用户停电持续时间；
所述用户平均断电频率通过以下公式计算：
其中，CAIFI表示用户平均断电频率，Ni表示用户数，Fi表示用户停电次数；
所述用户平均断电持续时间通过以下公式计算：
其中，CAIDI表示用户平均断电持续时间，Ni表示用户数，Qi表示用户停电持续时间，Fi表示用户停电次数；
所述平均供电可用性通过以下公式计算：
其中，ASAI表示平均供电可用性，Ni表示用户数，Qi表示用户停电持续时间；
所述平均断电可用性通过以下公式计算：
ASUI＝1-ASAI；
其中，ASUI表示平均断电可用性，ASAI表示平均供电可用性。
系统状态转移过程图生成子模块52，用于根据正常工作持续时间及维修状态持续时间绘制系统状态转移过程图。
其中，根据以下公式计算系统的正常工作持续时间：
其中，Dw为正常工作持续时间，λ为故障率，ξ1为[0,1]范围内常数；
根据以下公式计算系统的维修状态持续时间：
其中，Dr为维修状态持续时间，μ为可修复率，ξ2为[0,1]范围内常数。
安全性评估模块60，用于通过安全运行状态对所述规划数据、配电网电气联络示意图及可靠性分析数据进行安全性评估，得出安全性评估值，若所述安全性评估值高于预设阈值，则进行告警。
在某一具体实施方式中，还包括：
规划判断模块70，用于根据规划需求判断所述区域配电网运行数据是否需要规划。
在另一具体实施方式中，还包括：
可视化展示模块80，用于将所述规划数据、配电网电气联络示意图及可靠性分析数据进行可视化展示。
本发明提供了一种可划分地域的配电网运行可靠性判断的系统，具有以下优点：
(1)获取区域内电网系统实际运行数据，根据变电站地理信息对大区数据进行划分管理，相较于传统的单独变电站数据管理模式增加了宏观管理和统筹调度可能性；
(2)依托真实可靠的历史数据库基础构建合理评估体系，分析电力用户历史负荷数据及用户用电行为习惯等构建规划数据，通过更改数据来源来模拟该评估模型在真实场景中的数据使用情况以提高科学性和可用性，得出期待运行状态下的规划数据，预测该地区电网未来运行可靠性；
(3)考虑不同地域电网的实际运行状态差异大，结合地理信息分区域管理故障分布情况，直观快速展示故障相关地理位置信息，提纯故障发生的地域相关特性，简化评估流程，提高本系统的普遍适用性及其经济价值。
在某一具体实施例中，本发明提供一种可划分地域的配电网运行可靠性判断的系统，如图10所示该方法的主要组成结构包括：
(1)数据采集模块
(2)数据分析模块
(3)配电网关键数据可视化模块
所述(1)故障数据采集处理模块结构，包括：11数据采集装置、12数据分类处理模块、13数据库模块、14规划数据模块。
所述(2)在线监测模块结构，包括：21设备拓扑结构分析模块、22配电网可靠性分析模块、23规划数据可靠性分析模块。
所述(3)评估模型训练模块结构，包括：31配电网分区展示模块、32运行可靠性可视化模块、33规划信息可靠性可视化模块。
所述(1)数据采集模块功能，包括：11数据采集装置监测并采集实际电网系统中历史故障事件发生频次、故障事件发生数量、故障事件严重程度、故障发生位置、故障发生位置历史负荷、故障率、可修复率等；12数据分类处理装置将采集到的实时信号数据按变电站编号进行分类处理，并将分类后的数据传输至13数据库模块；13数据库模块对数据进行分类存储；14规划数据模块通过修改13数据库提供的实时数据得到规划数据源。
所述(2)数据分析模块功能，包括：13数据库模块及14规划数据模块将数据传输至21设备拓扑结构分析模块，21设备拓扑结构分析模块根据13数据库模块的电气设备拓扑文件数据生成配电网电气联络示意图；22配电网可靠性分析模块利用蒙特卡洛法根据不同因素对造成故障的重要度不同对各类信号进行分析整理，并对各类复杂信号进行抽取处理，推导或归纳出具有利用价值的有意义数据；23规划数据可靠性分析模块通过重新输入的规划数据计算预期可靠性。
所述(3)配电网关键数据可视化模块功能，包括：21设备拓扑结构分析模块将分析结果传输至31配电网分区展示模块；22配电网运行可靠性分析模块将分析结果传输至32运行可靠性可视化模块，32运行可靠性可视化模块利用Tableau的地理图层功能将当前运行可靠性数据按地域展示；23规划数据可靠性分析模块将分析结果传输至33规划信息可靠性可视化模块，33规划信息可靠性可视化模块利用Tableau的地理图层功能将规划期电网可靠性数据按地域展示。
本发明实施例具有以下有益效果：
(1)获取实际电网系统故障率、可修复率、用户停电次数、用户停电持续时间等实际运行数据建立原始数据库；
(2)利用配电网实际运行数据，结合规划需求生成规划数据，达到预测运行可靠性的目的；
(3)考虑该地区电网中实际发生过的历史故障事件，将历史故障事件发生频次、故障事件发生数量、故障事件严重程度、故障发生位置、故障发生位置历史负荷等故障相关指标分类，利用Tableau实时并直观显示故障发生的地域相关信息，形成直观展示体系；
(4)计算危险性并设置告警阈值，提前预判该地区配电网系统的健康运行可能性，针对性保护不同区域配电网运行安全。减少因不必要故障造成停电而引起的负面社会性影响及经济性损失，降低抢修人员工作危险性，为运行维护人员提前检修不稳定线路提供有效工具和参考依据，具有经济学意义。
第三方面。
本发明提供了一种电子设备，该电子设备包括：
处理器、存储器和总线；
所述总线，用于连接所述处理器和所述存储器；
所述存储器，用于存储操作指令；
所述处理器，用于通过调用所述操作指令，可执行指令使处理器执行如本申请的第一方面所示的一种可划分地域的配电网运行可靠性判断的方法对应的操作。
在一个可选实施例中提供了一种电子设备，如图11所示，图11所示的电子设备5000包括：处理器5001和存储器5003。其中，处理器5001和存储器5003相连，如通过总线5002相连。可选地，电子设备5000还可以包括收发器5004。需要说明的是，实际应用中收发器5004不限于一个，该电子设备5000的结构并不构成对本申请实施例的限定。
处理器5001可以是CPU，通用处理器，DSP，ASIC，FPGA或者其他可编程逻辑器件、晶体管逻辑器件、硬件部件或者其任意组合。其可以实现或执行结合本申请公开内容所描述的各种示例性的逻辑方框，模块和电路。处理器5001也可以是实现计算功能的组合，例如包含一个或多个微处理器组合，DSP和微处理器的组合等。
总线5002可包括一通路，在上述组件之间传送信息。总线5002可以是PCI总线或EISA总线等。总线5002可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图11中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
存储器5003可以是ROM或可存储静态信息和指令的其他类型的静态存储设备，RAM或者可存储信息和指令的其他类型的动态存储设备，也可以是EEPROM、CD-ROM或其他光盘存储、光碟存储(包括压缩光碟、激光碟、光碟、数字通用光碟、蓝光光碟等)、磁盘存储介质或者其他磁存储设备、或者能够用于携带或存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码并能够由计算机存取的任何其他介质，但不限于此。
存储器5003用于存储执行本申请方案的应用程序代码，并由处理器5001来控制执行。处理器5001用于执行存储器5003中存储的应用程序代码，以实现前述任一方法实施例所示的内容。
其中，电子设备包括但不限于：移动电话、笔记本电脑、数字广播接收器、PDA(个人数字助理)、PAD(平板电脑)、PMP(便携式多媒体播放器)、车载终端(例如车载导航终端)等等的移动终端以及诸如数字TV、台式计算机等等的固定终端。
第四方面。
本发明提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现本申请第一方面所示的一种可划分地域的配电网运行可靠性判断的方法。
本申请的又一实施例提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，当其在计算机上运行时，使得计算机可以执行前述方法实施例中相应内容。
Claims (10)
1.一种可划分地域的配电网运行可靠性判断的方法，其特征在于，包括：
获取目标区域内配电网运行数据，并依据预设分类规则对所述配电网运行数据进行分类，得到以区域为分类标准的区域配电网运行数据；其中，所述配电网运行数据包括：运行状态数据、可靠性指标数据、历史故障数据；
根据所述区域配电网运行数据导出电气设备拓扑文件数据，并将所述区域配电网运行数据及所述电气设备拓扑文件数据进行存储；
根据规划需求将所述区域配电网运行数据生成规划数据，所述规划数据用于评价未来运行可靠性；
根据所述电气设备拓扑文件数据生成配电网电气联络示意图；
通过序贯蒙特卡洛抽样法对所述区域配电网运行数据进行可靠性分析，生成可靠性分析数据；
通过安全运行状态对所述规划数据、配电网电气联络示意图及可靠性分析数据进行安全性评估，得出安全性评估值，若所述安全性评估值高于预设阈值，则进行告警。
2.如权利要求1所述的一种可划分地域的配电网运行可靠性判断的方法，其特征在于，所述将所述区域配电网运行数据及所述电气设备拓扑文件数据进行存储之后，还包括：
根据规划需求判断所述区域配电网运行数据是否需要规划；若需要规划，则执行根据规划需求将所述区域配电网运行数据形成规划数据；若无需规划则执行根据所述电气设备拓扑文件数据生成配电网电气联络示意图。
3.如权利要求1所述的一种可划分地域的配电网运行可靠性判断的方法，其特征在于，所述生成可靠性分析数据之后，还包括：
将所述规划数据、配电网电气联络示意图及可靠性分析数据进行可视化展示。
4.如权利要求1所述的一种可划分地域的配电网运行可靠性判断的方法，其特征在于，所述运行状态数据包括：故障率、可修复率；所述可靠性指标数据包括：用户数、用户停电次数、用户停电持续时间；
所述通过序贯蒙特卡洛抽样法对所述区域配电网运行数据进行可靠性分析，包括：
根据系统平均断电频率、系统平均断电持续时间、用户平均断电频率、用户平均断电持续时间、平均供电可用性及平均断电可用性建立可靠性指标体系；其中，
所述系统平均断电频率通过以下公式计算：
其中，SAIFI表示系统平均断电频率，Ni表示用户数，Fi表示用户停电次数；
所述系统平均断电持续时间通过以下公式计算：
其中，SAIDI表示系统平均断电持续时间，Ni表示用户数，Qi表示用户停电持续时间；
所述用户平均断电频率通过以下公式计算：
其中，CAIFI表示用户平均断电频率，Ni表示用户数，Fi表示用户停电次数；
所述用户平均断电持续时间通过以下公式计算：
其中，CAIDI表示用户平均断电持续时间，Ni表示用户数，Qi表示用户停电持续时间，Fi表示用户停电次数；
所述平均供电可用性通过以下公式计算：
其中，ASAI表示平均供电可用性，Ni表示用户数，Qi表示用户停电持续时间；
所述平均断电可用性通过以下公式计算：
ASUI＝1-ASAI；
其中，ASUI表示平均断电可用性，ASAI表示平均供电可用性。
5.如权利要求4所述的一种可划分地域的配电网运行可靠性判断的方法，其特征在于，所述通过序贯蒙特卡洛抽样法对所述区域配电网运行数据进行可靠性分析，还包括：
根据正常工作持续时间及维修状态持续时间绘制系统状态转移过程图；其中，
根据以下公式计算系统的正常工作持续时间：
其中，Dw为正常工作持续时间，λ为故障率，ξ1为[0，1]范围内常数；
根据以下公式计算系统的维修状态持续时间：
其中，Dr为维修状态持续时间，μ为可修复率，ξ2为[0，1]范围内常数。
6.一种可划分地域的配电网运行可靠性判断的系统，其特征在于，包括：
目标区域内配电网运行数据获取分类模块，用于获取目标区域内配电网运行数据，并依据预设分类规则对所述配电网运行数据进行分类，得到以区域为分类标准的区域配电网运行数据；其中，所述配电网运行数据包括：运行状态数据、可靠性指标数据、历史故障数据；
电气设备拓扑文件数据生成模块，用于根据所述区域配电网运行数据导出电气设备拓扑文件数据，并将所述区域配电网运行数据及所述电气设备拓扑文件数据进行存储；
规划数据生成模块，用于根据规划需求将所述区域配电网运行数据生成规划数据，所述规划数据用于评价未来运行可靠性；
配电网电气联络示意图生成模块，用于根据所述电气设备拓扑文件数据生成配电网电气联络示意图；
可靠性分析数据生成模块，用于通过序贯蒙特卡洛抽样法对所述区域配电网运行数据进行可靠性分析，生成可靠性分析数据；
安全性评估模块，用于通过安全运行状态对所述规划数据、配电网电气联络示意图及可靠性分析数据进行安全性评估，得出安全性评估值，若所述安全性评估值高于预设阈值，则进行告警。
7.如权利要求6所述的一种可划分地域的配电网运行可靠性判断的系统，其特征在于，还包括：
规划判断模块，用于根据规划需求判断所述区域配电网运行数据是否需要规划。
8.如权利要求6所述的一种可划分地域的配电网运行可靠性判断的系统，其特征在于，还包括：
可视化展示模块，用于将所述规划数据、配电网电气联络示意图及可靠性分析数据进行可视化展示。
9.如权利要求6所述的一种可划分地域的配电网运行可靠性判断的系统，其特征在于，所述运行状态数据包括：故障率、可修复率；所述可靠性指标数据包括：用户数、用户停电次数、用户停电持续时间；
所述可靠性分析数据生成模块，包括：
可靠性指标体系建立子模块，用于根据系统平均断电频率、系统平均断电持续时间、用户平均断电频率、用户平均断电持续时间、平均供电可用性及平均断电可用性建立可靠性指标体系；其中，
所述系统平均断电频率通过以下公式计算：
其中，SAIFI表示系统平均断电频率，Ni表示用户数，Fi表示用户停电次数；
所述系统平均断电持续时间通过以下公式计算：
其中，SAIDI表示系统平均断电持续时间，Ni表示用户数，Qi表示用户停电持续时间；
所述用户平均断电频率通过以下公式计算：
其中，CAIFI表示用户平均断电频率，Ni表示用户数，Fi表示用户停电次数；
所述用户平均断电持续时间通过以下公式计算：
其中，CAIDI表示用户平均断电持续时间，Ni表示用户数，Qi表示用户停电持续时间，Fi表示用户停电次数；
所述平均供电可用性通过以下公式计算：
其中，ASAI表示平均供电可用性，Ni表示用户数，Qi表示用户停电持续时间；
所述平均断电可用性通过以下公式计算：
ASUI＝1-ASAI；
其中，ASUI表示平均断电可用性，ASAI表示平均供电可用性。
10.如权利要求6所述的一种可划分地域的配电网运行可靠性判断的系统，其特征在于，所述可靠性分析数据生成模块，还包括：
系统状态转移过程图生成子模块，用于根据正常工作持续时间及维修状态持续时间绘制系统状态转移过程图；其中，
根据以下公式计算系统的正常工作持续时间：
其中，Dw为正常工作持续时间，λ为故障率，ξ1为[0，1]范围内常数；
根据以下公式计算系统的维修状态持续时间：
其中，Dr为维修状态持续时间，μ为可修复率，ξ2为[0，1]范围内常数。
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