CN115222151A - 一种电网运行风险预警分析方法、系统、终端及介质 - Google Patents

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CN115222151A CN202211040674.5A CN202211040674A CN115222151A CN 115222151 A CN115222151 A CN 115222151A CN 202211040674 A CN202211040674 A CN 202211040674A CN 115222151 A CN115222151 A CN 115222151A
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金立峰
刘鑫
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王文欣
李琳
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Abstract

本发明公开了一种电网运行风险预警分析方法、系统、终端及介质，涉及电网安全分析技术领域，其技术方案要点是：分析得到支路路径在下一时刻的支路趋势变化率；分析得到目标节点所属目标区域在下一时刻的区域趋势变化率；分析得到目标节点在下一时刻的节点趋势变化率；趋势率去重处理后得到目标节点的综合趋势变化率；在预测风险值大于风险阈值时对目标节点进行风险预警。本发明实现了点、线、面的趋势变化分析，在一定程度上能够预测突发事件所引起负荷变化情况，又能降低单个节点异常的负荷数据对预测结果的影响，使得最终预测结果与真实产生的负荷数据波动性较小，提高了电网运行风险预警的准确性和可靠性。

Description

一种电网运行风险预警分析方法、系统、终端及介质
技术领域
本发明涉及电网安全分析技术领域，更具体地说，它涉及一种电网运行风险预警分析方法、系统、终端及介质。
背景技术
电网运行风险主要分为异常故障风险和过负荷运行风险，电网过负荷运行存在线路绝缘老化、温度升高、中断供电等风险，为此，对电网运行过程的负荷情况进行预测分析可以为电网运行调度提供可靠的数据，利于对可能存在的过负荷运行风险及时处置。
目前，对电网过负荷运行风险的分析主要是依据单个节点的历史负荷数据实现相应节点在下一时刻的负荷数据进行预测分析。然而，电力负荷主要由基础负荷、受天气影响的负荷变量、突发事件的负荷变量以及用电负荷类型的负荷变量，仅仅单个节点的历史负荷数据进行预测分析，存在分析结果误差较大，尤其是在突发事件和用电负荷类型的影响下，负荷预测结果的可靠性较差。
因此，如何研究设计一种能够克服上述缺陷的电网运行风险预警分析方法、系统、终端及介质是我们目前急需解决的问题。
发明内容
为解决现有技术中的不足，本发明的目的是提供一种电网运行风险预警分析方法、系统、终端及介质，实现了点、线、面的趋势变化分析，在一定程度上能够预测突发事件所引起负荷变化情况，又能降低单个节点异常的负荷数据对预测结果的影响，使得最终预测结果与真实产生的负荷数据波动性较小，提高了电网运行风险预警的准确性和可靠性。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
第一方面，提供了一种电网运行风险预警分析方法，包括以下步骤：
依据各个负荷节点的供电路径和分布位置建立电网运行节点模型；
从电网运行节点模型中提取供电中心至目标节点之间的支路路径，并依据支路路径在历史周期内的总负荷数据分析得到支路路径在下一时刻的支路趋势变化率；
从电网运行节点模型中提取与目标节点之间距离小于预设距离值的邻近节点，并依据所有邻近节点和目标节点在历史周期内的负荷分布密度分析得到目标节点所属目标区域在下一时刻的区域趋势变化率；
依据目标节点在历史周期内的节点负荷数据分析得到目标节点在下一时刻的节点趋势变化率；
对支路趋势变化率、区域趋势变化率和节点趋势变化率进行趋势率去重处理后得到目标节点的综合趋势变化率；
根据目标节点在当前时刻的负荷数据和综合趋势变化率计算目标节点的预测风险值，并在预测风险值大于风险阈值时对目标节点进行风险预警。
进一步的，所述区域趋势变化率的分析过程具体为：
计算目标区域内各个节点在历史周期内不同时刻的历史平均负荷数据；
采用最小二乘法对不同时刻的平均负荷数据进行预测分析，得到下一时刻的预测平均负荷数据；
依据下一时刻的预测平均负荷数据和当前时刻的历史平均负荷数据确定目标区域在下一时刻的区域趋势变化率。
进一步的，所述区域趋势变化率的分析过程具体为：
分析目标区域中各个节点在历史周期内单一时刻不同负荷等级的历史占比；
采用最小二乘法对同一负荷等级在历史周期内不同时刻的历史占比进行预测分析，得到对应负荷等级在下一时刻的预测占比；
依据所有预测占比之和为1对所有的预测占比进行等比变换，得到不同负荷等级的变换占比；
依据负荷等级的变换占比与当前时刻的实时占比确定对应负荷等级的趋势变化率，并以所有负荷等级的趋势变化率均值作为目标区域在下一时刻的区域趋势变化率。
进一步的，所述综合趋势变化率的获得过程具体为：
以区域趋势变化率与节点趋势变化率的比值确定第一因子；
以支路趋势变化率与节点趋势变化率的比值确定第二因子；
以第一因子、第二因子和节点趋势变化率的乘积确定目标节点的综合趋势变化率。
进一步的，所述综合趋势变化率的获得过程具体为：
以区域趋势变化率与节点趋势变化率的比值确定第一因子；
以支路趋势变化率与节点趋势变化率的比值确定第二因子；
计算第一因子和第二因子的因子均值，并以因子均值和节点趋势变化率的乘积确定目标节点的综合趋势变化率。
进一步的，所述预测风险值的计算公式具体为：
Figure BDA0003820298700000021
其中，Y表示预测风险值；BS表示目标节点在当前时刻的负荷数据；B0表示目标节点的标准负荷数据；K1表示负荷数据的权重系数；φZ表示目标节点的综合趋势变化率；φ0表示目标节点的标准变化率；K2表示趋势变化率的权重系数。
进一步的，所述预测风险值的计算公式具体为：
Figure BDA0003820298700000031
其中，Y表示预测风险值；BS表示目标节点在当前时刻的负荷数据；Bmax表示目标节点的负荷数据上限值；t0表示标准变化时间；K3表示变化时间的权重系数；φZ表示目标节点的综合趋势变化率；φ0表示目标节点的标准变化率；K2表示趋势变化率的权重系数。
第二方面，提供了一种电网运行风险预警分析系统，包括：
模型构建模块，用于依据各个负荷节点的供电路径和分布位置建立电网运行节点模型；
支路分析模块，用于从电网运行节点模型中提取供电中心至目标节点之间的支路路径，并依据支路路径在历史周期内的总负荷数据分析得到支路路径在下一时刻的支路趋势变化率；
区域分析模块，用于从电网运行节点模型中提取与目标节点之间距离小于预设距离值的邻近节点，并依据所有邻近节点和目标节点在历史周期内的负荷分布密度分析得到目标节点所属目标区域在下一时刻的区域趋势变化率；
节点分析模块，用于依据目标节点在历史周期内的节点负荷数据分析得到目标节点在下一时刻的节点趋势变化率；
综合分析模块，用于对支路趋势变化率、区域趋势变化率和节点趋势变化率进行趋势率去重处理后得到目标节点的综合趋势变化率；
风险预警模块，用于根据目标节点在当前时刻的负荷数据和综合趋势变化率计算目标节点的预测风险值，并在预测风险值大于风险阈值时对目标节点进行风险预警。
第三方面，提供了一种计算机终端，包含存储器、处理器及存储在存储器并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如第一方面中任意一项所述的一种电网运行风险预警分析方法。
第四方面，提供了一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行可实现如第一方面中任意一项所述的一种电网运行风险预警分析方法。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明提供的一种电网运行风险预警分析方法，通过分别对目标节点的节点趋势变化率、支路趋势变化率和区域趋势变化率进行分析，实现了点、线、面的趋势变化分析，在一定程度上能够预测突发事件所引起负荷变化情况，又能降低单个节点异常的负荷数据对预测结果的影响，使得最终预测结果与真实产生的负荷数据波动性较小，提高了电网运行风险预警的准确性和可靠性；
2、本发明采用目标区域内各个节点的历史平均负荷数据进行区域趋势变化分析，以较为简单的分析过程实现整体趋势的分析，实现难度小；
3、本发明分别对目标区域内在不同时刻的负荷等级变化进行分析，最后将不同负荷等级的预测结果融合变换处理，既考虑了负荷等级的趋势性变化，又考虑了整体负荷数据的变化，使得预测分析得到的区域趋势变化率的准确性更高；
4、本发明在预测风险值计算过程中，综合考虑了负荷极限和趋势变化两个维度的影响，通过对负荷突变和超限的综合分析，实现了非极限情况下的风险预警分析；
5、本发明在预测风险值计算过程中，综合考虑了负荷极限的变化时间和趋势变化两个维度的影响，通过对负荷突变和超限的综合分析，实现了非极限情况下的风险预警分析。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1是本发明实施例中的流程图；
图2是本发明实施例中的系统框图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例1：一种电网运行风险预警分析方法，如图1所示，包括以下步骤：
S1：依据各个负荷节点的供电路径和分布位置建立电网运行节点模型；
S2：从电网运行节点模型中提取供电中心至目标节点之间的支路路径，并依据支路路径在历史周期内的总负荷数据分析得到支路路径在下一时刻的支路趋势变化率；
S3：从电网运行节点模型中提取与目标节点之间距离小于预设距离值的邻近节点，并依据所有邻近节点和目标节点在历史周期内的负荷分布密度分析得到目标节点所属目标区域在下一时刻的区域趋势变化率；
S4：依据目标节点在历史周期内的节点负荷数据分析得到目标节点在下一时刻的节点趋势变化率；
S5：对支路趋势变化率、区域趋势变化率和节点趋势变化率进行趋势率去重处理后得到目标节点的综合趋势变化率；
S6：根据目标节点在当前时刻的负荷数据和综合趋势变化率计算目标节点的预测风险值，并在预测风险值大于风险阈值时对目标节点进行风险预警。
为以较为简单的分析过程实现整体趋势的分析，降低实现难度，区域趋势变化率的分析过程具体为：计算目标区域内各个节点在历史周期内不同时刻的历史平均负荷数据；采用最小二乘法对不同时刻的平均负荷数据进行预测分析，得到下一时刻的预测平均负荷数据；依据下一时刻的预测平均负荷数据和当前时刻的历史平均负荷数据确定目标区域在下一时刻的区域趋势变化率。
本发明分别对目标区域内在不同时刻的负荷等级变化进行分析，最后将不同负荷等级的预测结果融合变换处理，既考虑了负荷等级的趋势性变化，又考虑了整体负荷数据的变化，使得预测分析得到的区域趋势变化率的准确性更高；
为了提高区域趋势变化率的准确性，同时考虑了考虑了负荷等级的趋势性变化和整体负荷数据的变化，区域趋势变化率的分析过程具体为：分析目标区域中各个节点在历史周期内单一时刻不同负荷等级的历史占比；采用最小二乘法对同一负荷等级在历史周期内不同时刻的历史占比进行预测分析，得到对应负荷等级在下一时刻的预测占比；依据所有预测占比之和为1对所有的预测占比进行等比变换，得到不同负荷等级的变换占比；依据负荷等级的变换占比与当前时刻的实时占比确定对应负荷等级的趋势变化率，并以所有负荷等级的趋势变化率均值作为目标区域在下一时刻的区域趋势变化率。
作为一种可选的实施方式，综合趋势变化率的获得过程具体为：以区域趋势变化率与节点趋势变化率的比值确定第一因子；以支路趋势变化率与节点趋势变化率的比值确定第二因子；以第一因子、第二因子和节点趋势变化率的乘积确定目标节点的综合趋势变化率。
作为另一种可选的实施方式，综合趋势变化率的获得过程具体为：以区域趋势变化率与节点趋势变化率的比值确定第一因子；以支路趋势变化率与节点趋势变化率的比值确定第二因子；计算第一因子和第二因子的因子均值，并以因子均值和节点趋势变化率的乘积确定目标节点的综合趋势变化率。
作为一种可选的实施方式，综合考虑了负荷极限和趋势变化两个维度的影响，通过对负荷突变和超限的综合分析，实现了非极限情况下的风险预警分析。预测风险值的计算公式具体为：
Figure BDA0003820298700000061
其中，Y表示预测风险值；BS表示目标节点在当前时刻的负荷数据；B0表示目标节点的标准负荷数据；K1表示负荷数据的权重系数；φZ表示目标节点的综合趋势变化率；φ0表示目标节点的标准变化率；K2表示趋势变化率的权重系数。
作为另一种可选的实施方式，综合考虑了负荷极限的变化时间和趋势变化两个维度的影响，通过对负荷突变和超限的综合分析，实现了非极限情况下的风险预警分析。预测风险值的计算公式具体为：
Figure BDA0003820298700000062
其中，Y表示预测风险值；BS表示目标节点在当前时刻的负荷数据；Bmax表示目标节点的负荷数据上限值；t0表示标准变化时间；K3表示变化时间的权重系数；φZ表示目标节点的综合趋势变化率；φ0表示目标节点的标准变化率；K2表示趋势变化率的权重系数。
实施例2：一种电网运行风险预警分析系统，该系统用于实现实施例1中所记载的一种电网运行风险预警分析，如图2所示，包括模型构建模块、支路分析模块、区域分析模块、节点分析模块、综合分析模块和风险预警模块。
其中，模型构建模块，用于依据各个负荷节点的供电路径和分布位置建立电网运行节点模型；支路分析模块，用于从电网运行节点模型中提取供电中心至目标节点之间的支路路径，并依据支路路径在历史周期内的总负荷数据分析得到支路路径在下一时刻的支路趋势变化率；区域分析模块，用于从电网运行节点模型中提取与目标节点之间距离小于预设距离值的邻近节点，并依据所有邻近节点和目标节点在历史周期内的负荷分布密度分析得到目标节点所属目标区域在下一时刻的区域趋势变化率；节点分析模块，用于依据目标节点在历史周期内的节点负荷数据分析得到目标节点在下一时刻的节点趋势变化率；综合分析模块，用于对支路趋势变化率、区域趋势变化率和节点趋势变化率进行趋势率去重处理后得到目标节点的综合趋势变化率；风险预警模块，用于根据目标节点在当前时刻的负荷数据和综合趋势变化率计算目标节点的预测风险值，并在预测风险值大于风险阈值时对目标节点进行风险预警。
工作原理：本发明通过分别对目标节点的节点趋势变化率、支路趋势变化率和区域趋势变化率进行分析，实现了点、线、面的趋势变化分析，在一定程度上能够预测突发事件所引起负荷变化情况，又能降低单个节点异常的负荷数据对预测结果的影响，使得最终预测结果与真实产生的负荷数据波动性较小，提高了电网运行风险预警的准确性和可靠性。
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。
以上的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，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，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电网运行风险预警分析方法，其特征是，包括以下步骤：
依据各个负荷节点的供电路径和分布位置建立电网运行节点模型；
从电网运行节点模型中提取供电中心至目标节点之间的支路路径，并依据支路路径在历史周期内的总负荷数据分析得到支路路径在下一时刻的支路趋势变化率；
从电网运行节点模型中提取与目标节点之间距离小于预设距离值的邻近节点，并依据所有邻近节点和目标节点在历史周期内的负荷分布密度分析得到目标节点所属目标区域在下一时刻的区域趋势变化率；
依据目标节点在历史周期内的节点负荷数据分析得到目标节点在下一时刻的节点趋势变化率；
对支路趋势变化率、区域趋势变化率和节点趋势变化率进行趋势率去重处理后得到目标节点的综合趋势变化率；
根据目标节点在当前时刻的负荷数据和综合趋势变化率计算目标节点的预测风险值，并在预测风险值大于风险阈值时对目标节点进行风险预警。
2.根据权利要求1所述的一种电网运行风险预警分析方法，其特征是，所述区域趋势变化率的分析过程具体为：
计算目标区域内各个节点在历史周期内不同时刻的历史平均负荷数据；
采用最小二乘法对不同时刻的平均负荷数据进行预测分析，得到下一时刻的预测平均负荷数据；
依据下一时刻的预测平均负荷数据和当前时刻的历史平均负荷数据确定目标区域在下一时刻的区域趋势变化率。
3.根据权利要求1所述的一种电网运行风险预警分析方法，其特征是，所述区域趋势变化率的分析过程具体为：
分析目标区域中各个节点在历史周期内单一时刻不同负荷等级的历史占比；
采用最小二乘法对同一负荷等级在历史周期内不同时刻的历史占比进行预测分析，得到对应负荷等级在下一时刻的预测占比；
依据所有预测占比之和为1对所有的预测占比进行等比变换，得到不同负荷等级的变换占比；
依据负荷等级的变换占比与当前时刻的实时占比确定对应负荷等级的趋势变化率，并以所有负荷等级的趋势变化率均值作为目标区域在下一时刻的区域趋势变化率。
4.根据权利要求1所述的一种电网运行风险预警分析方法，其特征是，所述综合趋势变化率的获得过程具体为：
以区域趋势变化率与节点趋势变化率的比值确定第一因子；
以支路趋势变化率与节点趋势变化率的比值确定第二因子；
以第一因子、第二因子和节点趋势变化率的乘积确定目标节点的综合趋势变化率。
5.根据权利要求1所述的一种电网运行风险预警分析方法，其特征是，所述综合趋势变化率的获得过程具体为：
以区域趋势变化率与节点趋势变化率的比值确定第一因子；
以支路趋势变化率与节点趋势变化率的比值确定第二因子；
计算第一因子和第二因子的因子均值，并以因子均值和节点趋势变化率的乘积确定目标节点的综合趋势变化率。
6.根据权利要求1所述的一种电网运行风险预警分析方法，其特征是，所述预测风险值的计算公式具体为：
Figure FDA0003820298690000021
其中，Y表示预测风险值；BS表示目标节点在当前时刻的负荷数据；B0表示目标节点的标准负荷数据；K1表示负荷数据的权重系数；φZ表示目标节点的综合趋势变化率；φ0表示目标节点的标准变化率；K2表示趋势变化率的权重系数。
7.根据权利要求1所述的一种电网运行风险预警分析方法，其特征是，所述预测风险值的计算公式具体为：
Figure FDA0003820298690000022
其中，Y表示预测风险值；BS表示目标节点在当前时刻的负荷数据；Bmax表示目标节点的负荷数据上限值；t0表示标准变化时间；K3表示变化时间的权重系数；φZ表示目标节点的综合趋势变化率；φ0表示目标节点的标准变化率；K2表示趋势变化率的权重系数。
8.一种电网运行风险预警分析系统，其特征是，包括：
模型构建模块，用于依据各个负荷节点的供电路径和分布位置建立电网运行节点模型；
支路分析模块，用于从电网运行节点模型中提取供电中心至目标节点之间的支路路径，并依据支路路径在历史周期内的总负荷数据分析得到支路路径在下一时刻的支路趋势变化率；
区域分析模块，用于从电网运行节点模型中提取与目标节点之间距离小于预设距离值的邻近节点，并依据所有邻近节点和目标节点在历史周期内的负荷分布密度分析得到目标节点所属目标区域在下一时刻的区域趋势变化率；
节点分析模块，用于依据目标节点在历史周期内的节点负荷数据分析得到目标节点在下一时刻的节点趋势变化率；
综合分析模块，用于对支路趋势变化率、区域趋势变化率和节点趋势变化率进行趋势率去重处理后得到目标节点的综合趋势变化率；
风险预警模块，用于根据目标节点在当前时刻的负荷数据和综合趋势变化率计算目标节点的预测风险值，并在预测风险值大于风险阈值时对目标节点进行风险预警。
9.一种计算机终端，包含存储器、处理器及存储在存储器并可在处理器上运行的计算机程序，其特征是，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1-7中任意一项所述的一种电网运行风险预警分析方法。
10.一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，其特征是，所述计算机程序被处理器执行可实现如权利要求1-7中任意一项所述的一种电网运行风险预警分析方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117556963A (zh) * 2023-12-05 2024-02-13 广东欣顿电源科技有限公司 用于电能计量设备的运行数据智能预测系统

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