CN113934795A - 一种基于分布式管理的电网预警系统 - Google Patents

一种基于分布式管理的电网预警系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于分布式管理的电网预警系统，包括用于进行预警逻辑计算的策略模块，还包括用于采集分布式电网运行数据的第一采集模块，用于采集主电网运行数据的第二采集模块及用于信号传输的信息传输模块；当第一采集模块采集主电网运行数据时，第二采集模块同步第一采集模块中的主电网运行数据，同时，第二采集模块采集分布式电网运行数据时，第一采集模块同步第一采集模块中的分布式电网运行数据；当电网预警时，策略模块通过信息传输模块与第一采集模块和第二采集模块进行通信连接，并挑选最先连接成功的第一采集模块或第二采集模块内的运行信息进行预警逻辑计算。

Description

一种基于分布式管理的电网预警系统
技术领域
本发明属于电网领域，涉及电网预警技术，具体是一种基于分布式管理的电网预警系统。
背景技术
发电机组容量越大效率越高，单位kW投资越低、发电成本也越低，因而随着能源产业的发展，电力工业发展方向是“大机组、大电厂和大电网”。但是，在许多特殊情况下，分布式供电是集中供电不可缺少的重要补充，如：不适宜铺设电网的偏远地区或散布用户；对供电安全稳定性要求较高的特殊用户如医院、银行等；能源需求较为多样化的用户，都需要分布式电网的供电，但分布式电网往往独立于主电网运行，所以在传输预警数据时，会产生延时，导致预警精度下降。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于分布式管理的电网预警系统，用于解决分布式电网往往独立于主电网独立运行，所以在传输预警数据时，会产生延时，导致预警精度下降的问题。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种基于分布式管理的电网预警系统，包括用于进行预警逻辑计算的策略模块，还包括第一采集模块、第二采集模块及用于信号传输的信息传输模块；
其中，策略模块、第一采集模块和第二采集模块均通过信息传输模块通信连接；
当所述第一采集模块采集主电网运行数据时，所述第二采集模块同步所述第一采集模块中的主电网运行数据，并且，当第二采集模块采集分布式电网运行数据时，所述第一采集模块同步更新所述第二采集模块中的分布式电网运行数据；简而言之，第一采集模块采集主电网运行数据，并同步第二采集模块采集的分布式电网运行数据；第二采集模块采集分布式电网运行数据，并同步第一采集模块采集的主电网运行数据；
当电网预警时，策略模块通过信息传输模块与第一采集模块和第二采集模块进行通信连接，并挑选最先连接成功的第一采集模块或第二采集模块内的运行信息进行预警逻辑计算。
进一步的，所述运行信息包括主电网运行数据和分布式电网运行数据。
进一步的，所述进行预警逻辑计算包括:
步骤一：获取主电网运行数据和分布式电网运行数据在预设时间下，多个时间节点的运行信息；
步骤二：对主电网和分布式电网在正常运行状态下同一指标、相同时间节点下的运行信息进行线性回归分析，设置预警数据指标的阈值，根据阈值判断运行信息是否超出正常范围，若超出则对异常原因进行分析，判定运行风险类型与故障等级，进行预警。
进一步的，运行风险类型包括异常状态、隐患状态、风险状态以及故障状态。
进一步的，所述运行风险类型的评判标准为：
若由可知原因造成系统运行异常，则判定为异常状态；
若由不可知原因造成系统运行异常，则判定为隐患状态；
若被判定为隐患状态后，则运行信息与阈值或阈值范围之间的差距呈现增加趋势，将隐患状态升级为风险状态；
若对系统运行造成影响，则判定为故障状态。
进一步的，所述故障等级分为低、中、高三级；
其中，被标注为风险状态的指标与关键业务指标之间的相关度，相关度高则故障等级为高，相关度中则故障等级为中，相关度低则故障等级为低。
进一步的，利用相关系数R用来评判相关度的等级，若R∈[0,0.3)，则相关度为低；若R∈[0.3,0.7]，则相关度为中；若R∈9(0.7,1]，则相关度为高。
进一步的，所述步骤一中每个时间节点之间的时间间隔相同。
进一步的，所述线性回归分析采用的是一元线性回归方程，将方程取值范围作为阈值或阈值范围，其中，所述方程取值范围包括数值点和数值范围。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明通过设置第一采集模块和第二采集模块，并且当第一采集模块采集主电网运行数据时，第二采集模块同步第一采集模块中的主电网运行数据，并且，当第二采集模块采集分布式电网运行数据时，第一采集模块同步第二采集模块中的分布式电网运行数据，使得本发明预警系统可以基于分布式电网进行运行也可以基于主电网进行运行，解决了现有预警系统在进行预警时，需要同时获取主电网和分布式电网的运行数据进行预警分析，当主电网和分布式电网中任一个传输时出现延迟时，将导致预警精度下降的问题，本发明在具体实施时，只需要获取第一采集模块或第二采集模块内的数据即可满足预警的需求，保证了数据传输的及时性。
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为本发明原理框图；
图2为运行信息原理框图；
图3为预警逻辑原理框图；
图4为运行风险类型原理框图；
图5为风险类型评判原理框图。
具体实施方式
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，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方式，都属于本发明保护的范围。
因此，在下述附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。
传统的，预警系统在进行预警时，需要同时获取主电网和分布式电网的运行数据进行预警分析，当主电网和分布式电网中任一个传输出现延迟时，将导致预警精度下降。
基于上述描述，本发明实施例提出一种如图1-5所示的一种基于分布式管理的电网预警系统，包括用于进行预警逻辑计算的策略模块，还包括用于采集分布式电网运行数据的第一采集模块，用于采集主电网运行数据的第二采集模块及用于信号传输的信息传输模块；
其中，策略模块、第一采集模块和第二采集模块均通过信息传输模块相互通信连接；
当所述第一采集模块采集主电网运行数据时，所述第二采集模块同步所述第一采集模块中的主电网运行数据，同时，第二采集模块采集分布式电网运行数据时，所述第一采集模块同步更新所述第二采集模块中的分布式电网运行数据；
当电网预警时，策略模块通过信息传输模块与第一采集模块和第二采集模块进行通信连接，并挑选最先连接成功的第一采集模块或第二采集模块内的运行信息进行预警逻辑计算；
实施例1，本实施例以第一采集模块内数据作为运行信息进行预警逻辑计算；
在主电网内布置一个第一采集模块，其中，第一采集模块用于采集主电网的每公里电阻、电抗、发电机参数、励磁系统参数、调速器参数、负荷参数中的一种或多种；
在分布式电网中布置一个第二采集模块，其中，第二采集模块用于采集分布式电网的每公里电阻、电抗、发电机参数、励磁系统参数、调速器参数、负荷参数中的一种或多种；
同时第一采集模块与第二采集模块通过信息传输模块通信连接，且当第一采集模块采集主电网运行数据时，第二采集模块同步第一采集模块中的主电网运行数据，同时，第二采集模块采集分布式电网运行数据时，第一采集模块同步第一采集模块中的分布式电网运行数据，其中，第一采集模块与第二采集模块可以通过有线或无线的方式与信息传输模块连接；
电网预警时，策略模块通过信息传输模块与第一采集模块和第二采集模块进行通信连接，并挑选最先连接成功的第一采集模块或第二采集模块内的运行信息进行预警逻辑计算；在具体实施时，由于主电网与分布式电网内第一采集模块与第二采集模块设置的位置不同,导致策略模块通过信息传输模块与第一采集模块和第二采集模块进行通信连接时，所需要的时间是不同的，所以优先选用最先连接成功的第一采集模块或第二采集模块内的运行信息进行预警逻辑计算，在本实施例中，以第一采集模块内数据作为运行信息进行预警逻辑计算；
其中，获取电网信息系统预设时间多个时间段节点下的运行信息，若每个时间节点之间的时间间隔相同，时间节点平均分布于预设的时间期间内，并且当预设的时间间隔为10个连续的自然日，在时间期间内，每10秒采集相应的运行信息，则每个自然日有8640个运行信息采集点。
对电网信息系统正常运行状态下同一指标、相同时间节点下的数据利用一元线性回归方程进行分析，并将线性方程的取值范围作为该运行信息指标的阈值或阈值范围，根据阈值或阈值范围判断运行信息是否超出正常范围，若超出则对异常原因进行分析，判定运行风险类型，并进行预警；
运行风险类型包括异常状态、隐患状态、风险状态以及故障状态。
运行风险类型评判标准为：由可知原因造成系统运行异常，则判定为异常状态；由不可知原因造成系统运行异常，则判定为隐患状态；若被判定为隐患状态后，运行信息与标准阈值之间差距呈现增加趋势，则将隐患状态升级为风险状态；若对系统运行造成影响，则判定为故障状态。
可知原因包括：人为因素，如业务人员处理临时操作；软件运行异常，是指在无人员干预的情况下，软件自身运行状态出现异常。不可知原因是指硬件运行异常，包括磁盘异常、内存异常、进程僵死、队列堵塞。
若检测指标存在风险状态，则判定故障等级，并进行预警。
故障等级分为低、中、高三级。故障等级判定是根据被标注为风险状态的指标与关键业务指标之间的相关度，若相关度高则故障等级为高，相关度中则故障等级为中，相关度低则故障等级为低。
关键业务指标是指与业务最直接关系的业务指标，如活跃用户数和响应时间等，客户可以根据业务的实际情况设定关键业务指标。
相关度计算公式为:
Figure 964764DEST_PATH_IMAGE001
;
式中Cov(Dr,Ds)表示被标注为风险状态的指标序列和关键业务指标序列的协方差，用来计算两个变量的总体误差；D(Dr)表示被标注为风险状态的指标序列的方差；D(Ds)表示关键业务指标序列的方差。
相关系数R用来评判相关度的等级，若R∈[0,0.3)，则相关度为低；若R∈[0.3,0.7]，则相关度为中；若R∈9(0.7,1]，则相关度为高。
利用本发明的方法对社区的边缘数据中心运行风险进行预警分析，根据预设的阈值进行分析，发现了一个经常发生的异常状态，持续升级至风险预警后，进行故障判断，选取业务在线用户数指标和从异常升级至风险状态的指标曲线，参照相关度计算公式进行相关性计算，得到相关系数R值为0.81，则判定故障级别为高，表示业务故障随时会发生。
因此，判断此边缘站点的业务存在发生高风险的异常，随时会影响关键业务指标，根据预测结果安排运维工作人员赶赴现场将相关运行业务的节点进行迁移切换，将发现异常的节点设备进行重新启动，避免系统运行过程中故障的发生，进而保障系统运行的稳定性。
实施例2，本实施例以第二采集模块内数据作为运行信息进行预警逻辑计算；
在主电网内布置一个第一采集模块，其中，第一采集模块用于采集主电网的每公里电阻、电抗、发电机参数、励磁系统参数、调速器参数、负荷参数中的一种或多种；
在分布式电网中布置一个第二采集模块，其中，第二采集模块用于采集分布式电网的每公里电阻、电抗、发电机参数、励磁系统参数、调速器参数、负荷参数中的一种或多种；
同时第一采集模块与第二采集模块通过信息传输模块通信连接，且当第一采集模块采集主电网运行数据时，第二采集模块同步第一采集模块中的主电网运行数据，同时，第二采集模块采集分布式电网运行数据时，第一采集模块同步第一采集模块中的分布式电网运行数据，其中，第一采集模块与第二采集模块可以通过有线或无线的方式与信息传输模块连接；
电网预警时，策略模块通过信息传输模块与第一采集模块和第二采集模块进行通信连接，并挑选最先连接成功的第一采集模块或第二采集模块内的运行信息进行预警逻辑计算；在具体实施时，由于主电网与分布式电网内第一采集模块与第二采集模块设置的位置不同,导致策略模块通过信息传输模块与第一采集模块和第二采集模块进行通信连接时，所需要的时间是不同的，所以优先选用最先连接成功的第一采集模块或第二采集模块内的运行信息进行预警逻辑计算，在本实施例中，以第二采集模块内数据作为运行信息进行预警逻辑计算；
其中，获取电网信息系统预设时间多个时间节点下的运行信息，若每个时间节点之间的时间间隔相同，时间节点平均分布于预设的时间期间内，并且当预设的时间期间为10个连续的自然日，在时间期间内每10秒采集相应的运行信息，则每个自然日有8640个运行信息采集点。运行信息包括：每公里电阻、电抗、发电机参数、励磁系统参数、调速器参数、负荷参数中的一种或多种。
对电网信息系统正常运行状态下同一指标、相同时间节点下的数据利用一元线性回归方程进行分析，并将线性方程的取值范围作为该运行信息指标的阈值或阈值范围，根据阈值或阈值范围判断运行信息是否超出正常范围，若超出则对异常原因进行分析，判定运行风险类型，并进行预警；
运行风险类型包括异常状态、隐患状态、风险状态以及故障状态。
运行风险类型评判标准为：由可知原因造成系统运行异常，则判定为异常状态；由不可知原因造成系统运行异常，则判定为隐患状态；若被判定为隐患状态后，运行信息与标准阈值之间差距呈现增加趋势，则将隐患状态升级为风险状态；若对系统运行造成影响，则判定为故障状态。
可知原因包括：人为因素，如业务人员处理临时操作；软件运行异常，是指在无人员干预的情况下，软件自身运行状态出现异常。不可知原因是指硬件运行异常，包括磁盘异常、内存异常、进程僵死、队列堵塞。
若检测指标存在风险状态，则判定故障等级，并进行预警。
故障等级分为低、中、高三级。故障等级判定是根据被标注为风险状态的指标与关键业务指标之间的相关度，若相关度高则故障等级为高，相关度中则故障等级为中，相关度低则故障等级为低。
关键业务指标是指与业务最直接关系的业务指标，如活跃用户数和响应时间。
相关度计算公式为:
Figure 413063DEST_PATH_IMAGE001
；
式中Cov(Dr,Ds)表示被标注为风险状态的指标序列和关键业务指标序列的协方差，用来计算两个变量的总体误差；D(Dr)表示被标注为风险状态的指标序列的方差；D(Ds)表示关键业务指标序列的方差。
相关系数R用来评判相关度的等级，若R∈[0,0.3)，则相关度为低；若R∈[0.3,0.7]，则相关度为中；若R∈9(0.7,1]，则相关度为高。
利用本发明的方法对社区的边缘数据中心运行风险进行预警分析，根据预设的阈值进行分析，发现了一个经常发生的异常状态，持续升级至风险预警后，进行故障判断，选取关键业务指标和风险状态的指标，参照相关度计算公式进行相关性计算，得到相关系数R值为0.81，则判定故障级别为高，表示业务故障随时会发生。
因此，判断此边缘站点的业务存在发生高风险的异常，随时会影响关键业务指标，根据预测结果安排运维工作人员赶赴现场将相关运行业务的节点进行迁移切换，将发现异常的节点设备进行重新启动，避免系统运行过程中故障的发生，进而保障系统运行的稳定性。
通过上述实施例1与实施例2可知，无论策略模块选用的是第一采集模块内的运行信息进行预警逻辑计算，还是选用第二采集模块内的运行信息进行预警逻辑计算都可以满足预警的需求，保证了数据传输的及时性；
综上所述，本发明通过设置第一采集模块和第二采集模块，同时当第一采集模块采集主电网运行数据时，第二采集模块同步第一采集模块中的主电网运行数据，同时，第二采集模块采集分布式电网运行数据时，第一采集模块同步第一采集模块中的分布式电网运行数据，使得本发明预警系统可以基于分布式电网进行运行也可以基于主电网进行运行，解决了现有预警系统在进行预警时，需要同时获取主电网和分布式电网的运行数据进行预警分析，当主电网和分布式电网中任一个传输出现延迟时，将导致预警精度下降的问题，本发明在具体实施时，只需要获取第一采集模块或第二采集模块内的数据即可满足预警的需求，保证了数据传输的及时性。
对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义；以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (9)

1.一种基于分布式管理的电网预警系统，包括用于进行预警逻辑计算的策略模块，还包括第一采集模块、第二采集模块及用于信号传输的信息传输模块；
其中，策略模块、第一采集模块和第二采集模块均通过信息传输模块相互通信连接；
当所述第一采集模块采集主电网运行数据时，所述第二采集模块同步所述第一采集模块中的主电网运行数据，同时，第二采集模块采集分布式电网运行数据时，所述第一采集模块同步更新所述第二采集模块中的分布式电网运行数据；
当电网预警时，策略模块通过信息传输模块与第一采集模块和第二采集模块进行通信连接，并挑选最先连接成功的第一采集模块或第二采集模块内的运行信息进行预警逻辑计算。
2.根据权利要求1所述的一种基于分布式管理的电网预警系统，其特征在于，所述运行信息包括主电网运行数据和分布式电网运行数据。
3.根据权利要求1所述的一种基于分布式管理的电网预警系统，其特征在于，所述进行预警逻辑计算包括:
步骤一：获取主电网运行数据和分布式电网运行数据在预设时间下，多个时间节点的运行信息；
步骤二：对主电网和分布式电网在正常运行状态下同一指标、相同时间节点下的运行信息进行线性回归分析，设置预警数据指标的阈值，根据阈值判断运行信息是否超出正常范围，若超出则对异常原因进行分析，判定运行风险类型与故障等级，进行预警。
4.根据权利要求3所述的一种基于分布式管理的电网预警系统，其特征在于，运行风险类型包括异常状态、隐患状态、风险状态以及故障状态。
5.根据权利要求4所述的一种基于分布式管理的电网预警系统，其特征在于，所述运行风险类型的评判标准为：
若可知原因造成系统运行异常，则判定为异常状态；
若不可知原因造成系统运行异常，则判定为隐患状态；
若被判定为隐患状态后，运行信息与阈值或阈值范围之间差距呈现增加趋势，则将隐患状态升级为风险状态；
若对系统运行造成影响，则判定为故障状态。
6.根据权利要求3所述的一种基于分布式管理的电网预警系统，其特征在于，所述故障等级分为低、中、高三级；
其中，被标注为风险状态的指标与关键业务指标之间的相关度，若相关度高则故障等级为高，相关度中则故障等级为中，相关度低则故障等级为低。
7.根据权利要求6所述的一种基于分布式管理的电网预警系统，其特征在于，利用相关系数R用来评判相关度的等级，若R∈[0,0.3)，则相关度为低；若R∈[0.3,0.7]，则相关度为中；若R∈9(0.7,1]，则相关度为高。
8.根据权利要求3所述的一种基于分布式管理的电网预警系统，其特征在于，所述步骤一中每个时间节点之间的时间间隔相同。
9.根据权利要求3所述的一种基于分布式管理的电网预警系统，其特征在于，所述线性回归分析采用的是一元线性回归方程，将方程取值范围作为阈值或阈值范围。
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CN114819665A (zh) * 2022-05-05 2022-07-29 国网江苏省电力有限公司南通供电分公司 一种基于分布式能源管理的异常预警方法及系统

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