CN117117777B

CN117117777B - 基于ems的电网在线继电保护定值校核预警方法、电子设备及存储介质

Info

Publication number: CN117117777B
Application number: CN202311121243.6A
Authority: CN
Inventors: 贠飞然
Original assignee: Beijing Xinya Shengchuang Electric Technology Co ltd
Current assignee: Beijing Xinya Shengchuang Electric Technology Co ltd
Priority date: 2023-09-01
Filing date: 2023-09-01
Publication date: 2024-05-17
Anticipated expiration: 2043-09-01
Also published as: CN117117777A

Abstract

本公开实施例中提供了基于EMS的电网在线继电保护定值校核预警方法、电子设备及存储介质，该方法包括：通过获取与EMS系统匹配后的多个器件的数据；依次将多个器件的数据输入至继电保护定值校核模型，以通过所述继电保护定值校核模型进行在线继电校核并输出电网系统的故障概率和故障类型；根据所述故障概率和故障类型按照预警策略进行预警。采用本公开实施例的基于EMS的电网在线继电保护定值校核预警方法将EMS系统中实时更新的状态数据巧妙的融入到继电保护定值校核预警系统中，实现了继电保护的在线定值校核计算以及预警系统的实时预警，有效的减少了继电保护工作人员的工作量，有利于保障电网在多种运行方式下的稳定性。

Description

基于EMS的电网在线继电保护定值校核预警方法、电子设备及存储介质

本公开涉及电气系统技术领域，尤其涉及基于EMS的电网在线继电保护定值校核预警方法、电子设备及存储介质。

背景技术

继电保护是保证电网安全可靠运行的第一道防线，定值校核好的继电保护设备可以有效断开电网短路线路、故障设备，避免电网故障范围扩大，对其他用户、设备造成影响。其中，继电保护装置的灵敏性与选择性尤为重要，其直接影响各保护设备之间能否有效协调配合并及时保护动作。现有继电保护定值校核采用离线方式计算获取，无法适应当下电网复杂多变的运行方式，更无法满足特殊运行方式下，电网对保护装置灵敏度和选择性的要求。EMS系统即能量管理系统，该系统能实时获取电网的运行状态参数，可以对电网实时状态信息进行远距离有效采集、传输、存储。结合EMS系统对电网数据实时采集的优势进行继电保护在线校核，可以提高继电保护装置在电网复杂多变的运行方式影响下的鲁棒性及可靠性，结合故障诊断技术可以对电网的安全隐患进行提前预警，防患于未然。目前进行继电保护装置的定值校核大多采用人工计算的方式，且目前的EMS系统采集的数据只进行单纯的能量管理；可见在继电保护定值校核领域中目前的人工计算工作量大且复杂，不能适应电网的迅速发展，可能会有出现疏漏的情况；对EMS采集的大量数据未有效利用，造成数据资源的浪费，不能对电网的故障隐患进行安全预警。

发明内容

有鉴于此，本公开实施例提供一种基于EMS的电网在线继电保护定值校核预警方法，至少部分解决现有技术中存在的问题。

第一方面，本公开实施例提供了一种基于EMS的电网在线继电保护定值校核预警方法，所述基于EMS的电网在线继电保护定值校核预警方法包括：

获取与EMS系统匹配后的多个器件的第一数据；

依次将多个器件的第一数据输入至继电保护定值校核模块，以通过所述继电保护定值校核模块进行在线继电保护定值校核；

获取继电保护校核系统中进行继电校核后的各个器件的第二数据；

将多个器件的第二数据输入至预警模块，以通过所述预警模型预测电网的故障类型和故障概率；

根据所述故障概率和故障类型按照预警策略进行预警。

根据本公开实施例的一种具体实现方式，所述获取与EMS系统匹配后的多个器件的第一数据的步骤之前还包括：

获取继电保护定值校核系统中待进行定值校核的数据；

将待进行定值校核的数据与EMS系统中的数据进行匹配，以获得待进行定值校核的数据在EMS系统中的实时数据；

生成待进行定值校核的数据与EMS系统中的数据匹配的匹配表，匹配表中更新了待进行定值校核的数据的实时数据；

从所述匹配表中获取待进行定值校核的数据的实时数据。

根据本公开实施例的一种具体实现方式，所述将待进行定值校核的所需数据与EMS系统中的数据进行匹配的步骤包括：

对继电保护定值校核系统中的数据进行编号，并采用相同的编号方式对EMS系统中的数据进行编号；

将继电保护定值校核系统中重新编号的数据遍历EMS系统中重新编号后的数据；

获取数据遍历后的反馈结果，根据反馈结果将待进行定值校核的数据与EMS系统中的数据进行匹配。

根据本公开实施例的一种具体实现方式，所述将继电保护定值校核系统中重新编号的数据遍历EMS系统中重新编号后的数据的步骤包括：

将EMS系统中的数据分为多个子块，分别为子块集合S1、S2...Sn，多个子块之前满足如下关系：

其中，；

将继电保护定值校核系统中的数据同时遍历EMS系统中的多个子块中的数据，循环执行该步骤，直至所有数据匹配成功。

根据本公开实施例的一种具体实现方式，所述将待进行定值校核的数据与EMS系统中的数据进行匹配的步骤包括：

将待进行定值校核的所需数据与EMS系统中的数据进行相似度匹配；

获取相似度匹配结果；

根据相似度匹配结果将待进行定值校核的数据与EMS系统中的数据进行匹配。

根据本公开实施例的一种具体实现方式，所述依次将多个器件的第一数据输入至继电保护定值校核模块，以通过所述继电保护定值校核模块进行在线继电保护定值校核中的第一数据包括零序电流I段保护校核需要的数据、零序电流II段保护校核需要的数据、零序电流III段保护校核需要的数据，通过继电保护定值校核模块进行校核的校核规则包括：

其中是I段整定值，/>为EMS系统中匹配得到的第一数据；

其中，K取值1.3~1.5，为EMS系统中匹配得到的第一数据，/>是II段整定值；

（1）对于零序电流III段保护，当采用近后备保护时，遵循如下规则：

其中，取值1.3~1.5，/>为EMS系统中匹配得到的第一数据，/>为III段整定值；

（2）对于零序电流III段保护，当采用远后备保护时，遵循如下规则：

其中，取值1.2，/>为EMS系统中匹配得到的第一数据，/>为III段整定值。

根据本公开实施例的一种具体实现方式，所述将多个器件的第二数据输入至预警模块，以通过所述预警模型预测电网的故障类型和故障概率的步骤中的预警模型的训练方法包括：

将待输入至预警模型中的电网数据进行特征处理，以将非数值型数据转化为数值型数据；

对特征处理后的电网数据进行过滤处理以剔除相关性数据较强的数据；

对过滤处理后的电网数据进行平衡化处理以降低数据不平衡度；

将处理后的电网数据输入至预警模型进行训练输出预测故障概率和故障类型，并循环执行训练步骤至故障概率和故障类型预测准确度达到预设值停止训练。

根据本公开实施例的一种具体实现方式，所述获取与EMS系统匹配后的多个器件的数据的步骤之后，还包括：

利用EMS系统中匹配后的数据对待校核参数进行校核以使得继电保护的灵敏性与选择性达到预设要求。

根据本公开实施例的一种具体实现方式，述利用EMS系统中匹配后的数据对待校核参数进行校核以使得继电保护的灵敏性和选择性达到预设要求的步骤之后还包括：

利用在线校核后的电网参数自适应调整所述继电保护定值校核模型的训练参数以使得所述电网故障预警模型根据校核后的电网状态提高模型预警能力。

第二方面，本公开实施例提供了一种基于EMS的电网在线继电保护定值校核预警系统，所述基于EMS的电网在线继电保护定值校核预警系统包括：

数据匹配模块，用于将继电保护校核系统中的数据与EMS系统中的数据进行匹配；

在线校核模块，用于根据与EMS系统匹配后的多个器件的数据进行电网在线继电保护定值校核；

故障预警模块，用于将与EMS系统匹配后的多个器件的数据输入至电网故障预警模型中进行故障预警。

第三方面，本公开实施例还提供了一种电子设备，该电子设备包括：

至少一个处理器；以及，

与该至少一个处理器通信连接的存储器；其中，

该存储器存储有可被该至少一个处理器执行的指令，该指令被该至少一个处理器执行，以使该至少一个处理器能够执行前述第一方面或第一方面的任一实现方式中的基于EMS的电网在线继电保护定值校核预警方法。

第四方面，本公开实施例还提供了一种非暂态计算机可读存储介质，该非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，该计算机指令用于使该计算机执行前述第一方面或第一方面的任一实现方式中的基于EMS的电网在线继电保护定值校核预警方法。

第五方面，本公开实施例还提供了一种计算机程序产品，该计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算程序，该计算机程序包括程序指令，当该程序指令被计算机执行时，使该计算机执行前述第一方面或第一方面的任一实现方式中的基于EMS的电网在线继电保护定值校核预警方法。

本公开实施例中的基于EMS的电网在线继电保护定值校核预警方法通过获取与EMS系统匹配后的多个器件的第一数据；依次将多个器件的第一数据输入至继电保护定值校核模块，以通过所述继电保护定值校核模块进行在线继电保护定值校核；获取继电保护校核系统中进行继电校核后的各个器件的第二数据；将多个器件的第二数据输入至预警模块，以通过所述预警模型预测电网的故障类型和故障概率；根据所述故障概率和故障类型按照预警策略进行预警。采用本公开实施例的基于EMS的电网在线继电保护定值校核预警方法将EMS系统中实时更新的状态数据巧妙的融入到继电保护定值校核预警系统中，实现了继电保护的在线定值校核计算以及预警系统的实时预警，有效的减少了继电保护工作人员的工作量，有利于保障电网在多种运行方式下的稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案，下面将对实施例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公开的一些实施例，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它的附图。

图1为本公开实施例提供的一种基于EMS的电网在线继电保护定值校核预警方法流程示意图；

图2为本公开实施例提供的另一种基于EMS的电网在线继电保护定值校核预警方法流程示意图；

图3为本公开实施例提供的另一种基于EMS的电网在线继电保护定值校核预警方法流程示意图；

图4为本公开实施例提供的另一种基于EMS的电网在线继电保护定值校核预警方法流程示意图；

图5为本公开实施例提供的无序数据分布式查询流程图；

图6为本公开实施例提供随机森林模型架构图；

图7为本公开实施例的在线继电保护定值校核预警系统的模块图；

图8为本公开实施例提供的电子设备示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本公开实施例进行详细描述。

以下通过特定的具体实例说明本公开的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本公开的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。本公开还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本公开的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本公开中的实施例，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，都属于本公开保护的范围。

需要说明的是，下文描述在所附权利要求书的范围内的实施例的各种方面。应显而易见，本文中所描述的方面可体现于广泛多种形式中，且本文中所描述的任何特定结构及/或功能仅为说明性的。基于本公开，所属领域的技术人员应了解，本文中所描述的一个方面可与任何其它方面独立地实施，且可以各种方式组合这些方面中的两者或两者以上。举例来说，可使用本文中所阐述的任何数目个方面来实施设备及/或实践方法。另外，可使用除了本文中所阐述的方面中的一或多者之外的其它结构及/或功能性实施此设备及/或实践此方法。

还需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本公开的基本构想，图式中仅显示与本公开中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

另外，在以下描述中，提供具体细节是为了便于透彻理解实例。然而，所属领域的技术人员将理解，可在没有这些特定细节的情况下实践所述方面。

本公开实施例提供一种基于EMS的电网在线继电保护定值校核预警方法。本实施例提供的消息发送方法可以由一计算装置来执行，该计算装置可以实现为软件，或者实现为软件和硬件的组合，该计算装置可以集成设置在服务器、终端设备等中。

参见图1，本公开实施例提供的一种基于EMS的电网在线继电保护定值校核预警方法，所述方法包括：

S101，获取与EMS系统匹配后的多个器件的数据；

由于EMS系统数据格式与继电保护校核系统格式存在较大差异，要利用EMS系统实现继电保护在线校核首先要对两系统的数据进行匹配。在继电保护在线校核系统中更新匹配后的EMS系统中的实时运行的状态数据。

S102，依次将多个器件的第一数据输入至继电保护定值校核模块，以通过所述继电保护定值校核模块进行在线继电保护定值校核；

S103，获取继电保护校核系统中进行继电校核后的各个器件的第二数据；

将得到的EMS系统中的实时运行的状态数据输入至继电保护定值校核模型中，通过继电保护定值校核模型输出继电保护定值校核系统的故障概率和故障类型。

需要说明的是，本实施例中采用的继电保护定值校核模型为随机森林预警模型。但是不排除其他实施例中采用其他模型来实现本实施例中所描述的所有功能。

S104，将多个器件的第二数据输入至预警模块，以通过所述预警模型预测电网的故障类型和故障概率；

S105，根据所述故障概率和故障类型按照预警策略进行预警。

根据随机森林模型输出的故障概率和故障类型按照预警策略进行预警。本实施例利用训练好的随机森林模型输出的处故障类型外，还包括故障概率。基于随机森林模型的特点，输出的故障概率和故障类型均用特征数据表示。例如，本实施例中的故障概率分为四个等级，分别为0.25、0.5、0.75、1。此外，本方案还给出故障类型，当概率小于0.5时，故障类型为0，大于0.5时分别用1、2表示对称故障和非对称故障，以快速实现对故障的定性处理，其中对称故障为较严重故障，需及时进行故障排查。根据故障概率和故障类型生成对应的预警策略，包括根据故障类型重要性等级情况生成“及时处理”、“需要处理”、“按需处理”等多种预警策略提醒。

本实施例通过获取与EMS系统匹配后的多个器件的数据；依次将多个器件的数据输入至继电保护定值校核模型，以通过所述继电保护定值校核模型输出继电保护定值校核系统的故障概率和故障类型；根据所述故障概率和故障类型按照预警策略进行预警。采用本公开实施例的基于EMS的电网在线继电保护定值校核预警方法将EMS系统中实时更新的状态数据巧妙的融入到继电保护定值校核预警系统中，实现了继电保护定值校核预警系统的实时预警，有效的减少了继电保护工作人员的工作量，有利于保障电网在多种运行方式下的稳定性。

基于上述实施例，本实施例中的所述获取与EMS系统匹配后的多个器件的数据的步骤之前还包括：

步骤S201，获取继电保护定值校核系统中待进行定值校核的数据；

步骤S202，将待进行定值校核的数据与EMS系统中的数据进行匹配，以获得待进行定值校核的数据在EMS系统中的实时数据；

步骤S203，生成待进行定值校核的数据与EMS系统中的数据匹配的匹配表，匹配表中更新了待进行定值校核的数据的实时数据。

由于EMS系统数据格式与继电保护校核系统格式存在较大差异，要利用EMS系统实现继电保护在线校核首先要对两系统的数据进行匹配，EMS系统定期更新数据，要在更新周期内实现定值保护在线校核，则需要快速进行数据匹配。本实施例提供一种继电保护校核系统与EMS系统数据快速匹配的方法。

数据格式的不同可以理解为同一个元件，在两个系统中的名称不一样，即两个系统中的命名会有差别：比如，长沙变电站1，长沙#变电站-1。匹配的目的是为了获取各元件的运行状态，基于元件的状态获取电网的运行状态。而EMS系统中数据会实时更新，继电校核系统中一般采用定值，数据不会变，所以无法获取电网的实时运行状态。因此本发明实施例中，通过利用EMS系统中元件的实时运行数据来实现电网的实时的故障预警和在线定值校核。

首先获取继电保护定值校核系统中待进行定值校核的数据，包括各类电流数据、电压数据、功率数据等等。需要说明的是，每个数据在继电保护定值校核系统中都存在与其唯一对应的数据标签，例如长沙变电站1元器件1#零序电流1。将此待进行定值校核的数据与EMS系统中的数据进行匹配，匹配的目的是找到此数据在EMS系统中与其唯一对应的数据标签，例如此数据在EMS系统中的编号可能为长沙#变电站-1元器件-1#零序电流-1。

通过匹配获得待进行定值校核的数据在EMS系统中的匹配数据后生成数据匹配表。此数据匹配表中包括了待进行定值校核的数据在继电保护定值校核系统中的数据标签以及数据值，还包括待进行定值校核的数据在EMS系统中的数据标签以及数据值，以及匹配结果展示。当待进行定值校核的数据未在EMS系统中匹配到对应的内容时，则在数据表中标记为“未成功匹配”。最后输入至继电保护定值校核模型中的数据为待进行定值校核的数据在EMS系统中匹配后的数据。

其中，将待进行定值校核的数据在EMS系统中的匹配方法包括利用继电保护定值校核系统中的数据在EMS系统中采用分布式计算的方式进行数据匹配；还可以利用两个系统中的数据的字段相似度进行相似度计算匹配，匹配的方法在此不受限制，能实现将待进行定值校核的数据在EMS系统中得到匹配的方法均在本实施例方法保护之列。

本实施例通过获取继电保护定值校核系统中待进行定值校核的数据；将待进行定值校核的数据与EMS系统中的数据进行匹配，以获得待进行定值校核的数据在EMS系统中的实时数据；生成待进行定值校核的数据与EMS系统中的数据匹配的匹配表，匹配表中更新了待进行定值校核的数据的实时数据。通过数据匹配实现将EMS系统中的实时数据利用到继电保护定值校核系统中，提供了整个系统数据实时性以及整个系统安全性。

基于上述实施例，本实施例进一步阐述所述将待进行定值校核的数据与EMS系统中的数据进行匹配的步骤包括：

步骤S301，对继电保护定值校核系统中的数据进行编号，并采用相同的编号方式对EMS系统中的数据进行编号；

步骤S302，将继电保护定值校核系统中重新编号的数据遍历EMS系统中重新编号后的数据；

步骤S303，获取数据遍历后的反馈结果，根据反馈结果将待进行定值校核的数据与EMS系统中的数据进行匹配。

本实施例中采用分布式计算方法对EMS系统中的数据进行匹配。具体地，本实施例按照EMS系统数据更新周期对数据库中的数据进行分类，更新时间为第一个周期的，就将第一个周期更新的数据分为周期一数据，更新时间为第二个周期的，就将第二个周期更新的数据分类为周期二数据。根据继电保护校核系统中待进行定值校核的数据字段对已分类的数据进行匹配，保证只查询EMS系统最近更新的数据，减小数据匹配查询数量；按照数据库更新的时间对数据库进行分类，比如EMS系统数据更新周期为T，查询的时候就只需要查询(现在时刻-T)这段时间内的数据，避免查询无效的数据。

对继电保护校核系统待进行定值校核的数据进行自小到大编号，对应EMS系统中数据也进行编号，由此解决两数据库系统因字段差异难匹配的问题；对不同名称的同一物体进行编号，方便后面查询。例如待进行定值校核的数据可能包括长沙变电站1电流数据、产生变电站1电压数据，自小到大编号的方法具体为将电流数据编号为继电1、电压数据编号为继电2，类似这种。然后EMS系统中比如有长沙#变电站-1电压数据、长沙#变电站-2电流数据，那么我也采用自小到大编号的方法进行编号，具体为将电流数据编号为EMS1、电压数据编号为EMS2。或者也可以采用其他的编号方式，主要目的是将两个系统相同器件的命名采用相同的命名规则命名。

在对两个系统的数据进行编号后，查询编号后的数据，查询数据主要是获取EMS系统中更新的各元件的状态值，包括电压、电流等。

在EMS系统中查询数据相当于对无序数组中的某元素进行查询，为提高查询效率，本实施例中设计针对EMS系统数据与继电保护校核系统数据的分布式查询方法，参见图5。图5中是一个查询示例，待进行定值校核的数据中的每一个都要到EMS系统中去匹配，但是因为两系统的差异，EMS系统中的数据不能与继电保护系统中的数据一一对应，相当于在无序数组中查询数据，匹配消耗的时间较多，为加快匹配速度，采用分布式查询。将EMS系统中数据分块，例如分为S1、S2....Sn块，由每个计算单元进行并行查询，这里的计算单元为继电保护校核系统将编号后的数据分裂成多个单位得到的，多个计算单元并行在EMS系统中的多个数据分块中进行查询，最后汇总得到查询结果，加快查询速度。

需要说明的是，EMS系统中的原无序数据组分块之后满足以下关系：

其中，

最后采用分布式计算的方式，对继电保护校核系统中待进行定值校核的数据依次在EMS系统数据中进行查询，各计算单元并行查询分块后的数据组，最大化利用计算机计算资源，提高数据匹配效率，提高继电保护在线校核实时性。

本实施例采用分布式计算的方式将继电保护校核系统中的数据在EMS系统中进行查询，各计算单元并行查询分块后的数据组，最大化利用计算机计算资源，提高数据匹配效率，提高继电保护在线校核实时性。

步骤S401，将待进行定值校核的数据与EMS系统中的数据进行相似度匹配；

步骤S402，获取相似度匹配结果；

步骤S403，根据相似度匹配结果将待进行定值校核的数据与EMS系统中的数据进行匹配。

进一步地，本实施例中采用相似度匹配的方法对EMS系统中的数据和继电保护校核系统中的数据进行匹配。具体地，将待进行定值校核的数据与EMS系统中的数据进行相似度匹配，相似度匹配的方法包括：

提取待进行定值校核的数据的关键词，提取关键词之前可设定关键词提取规则，一般而言，继电保护校核系统中的器件的命名有较为规范的编号规则，例如长沙变电站总阀1电流、长沙变电站总线电流等等。即每个编号会涉及到主要器件的主要参数这些关键词。可以根据这一特点设定关键词提取规则，预先统计出关键词词库。在继电保护校核系统中将待进行定值校核的数据的关键词提取出，并在EMS系统中利用提取出的关键词进行相似度匹配，得到匹配排序表。当排序表中唯一匹配出一个结果，则该匹配出的数据为待进行定值校核的数据在EMS系统中需要查询的数据。当排序表中匹配的结果不唯一，出现这种情况的原因可能由于该器件具有多个子单元，在关键词提取的过程仅未用子单元筛选，则在本实施例中，在进行相似度匹配时，优先用最大范围的关键词进行匹配，若能匹配到唯一结果，匹配结束；若匹配结果不唯一，则进一步提取下一级的关键词进一步匹配。

本实施例采用相似度匹配的方法对待进行定值校核的数据进行匹配，比较适用于电力系统元件命名规则统一的场景，提高了匹配速度。

数据匹配成功之后，对比EMS系统中元件的实时状态与数据匹配表中元件的状态，若元件的状态发生变化，则基于电网的基本运行方式，进一步计算电网的实时运行状态。

EMS系统中包含电压、电流、有功、无功、温度、压力、湿度、火灾报警、防盗报警、开关状态、刀闸位置、保护动作信号、事故跳闸总信号、预告信号等。假如某条线路断开了，则电网的拓扑结构可能会发生改变，会影响到原先状态下继电器的选择性、灵敏性，在电网发生故障的情况下会产生误动。电网中有发电机、电机、变压器等元件，元件的变化包括线路的切断、接入、电机的启停等。

首次进行电网运行状态检测时，由于匹配表为空，则直接更新数据匹配结果表，并与电网基本运行方式比较，获得电网实时运行状态以进一步进行继电保护在线校核。

EMS系统中包含电压、电流、有功、无功、温度、压力、湿度、火灾报警、防盗报警、开关状态、刀闸位置、保护动作信号、事故跳闸总信号、预告信号等。假如某条线路断开了，则电网的拓扑结构可能会发生改变，会影响到原先状态下继电器的选择性、灵敏性，产生误动等情况。

基于上述实施例，本实施例对所述依次将多个器件的数据输入至继电保护定值校核模型，以通过所述继电保护定值校核模型输出继电保护定值校核系统的故障概率和故障类型的步骤进行详细阐述。所述依次将多个器件的数据输入至继电保护定值校核模型，以通过所述继电保护定值校核模型输出继电保护定值校核系统的故障概率和故障类型的步骤包括：

对电网故障预警模型进行模型训练，将训练好的电网故障预警模型嵌入至基于EMS的电网在线继电保护定值校核预警系统中。本实施例中的电网故障预警模型进行模型采用随机森林故障预警模型。随机森林有准确率高、能够有效地在大数据集上运行、不容易过拟合、能处理很高维度的数据、训练速度快的优点，适合处理电网系统这种数据规模较大的特征。

本方法采用随机森林对电网发生故障的概率进行预测，主要特征考虑到了电网的各类运行参数、电网元器件的各类运行参数。

本实施例中的随机森林预警模型的建模和模型训练方法如下：

（1）随机森林的构建。随机森林具有调整参数少、抗噪能力强、不易发生过拟合的优点。

本方案采用的随机森林模块，主要参数设置为random_state=1，n_estimators=10，min_samples_split=2，min_samples_left=1；

（2）特征因子化。

随机森林中需要输入的特征为数值型特征，因此需要将非数值型的特征因子化。以设备类型为例，厂站、线路、变压器、发电机，直接将其值替换为1、2、3、4。

本实施例中的故障概率分为四个等级，分别为0.25、0.5、0.75、1。

此外，本方案还给出故障类型，当概率小于0.5时，故障类型为0，大于0.5时分别用1、2表示对称故障和非对称故障，以快速实现对故障的定性处理，其中对称故障为较严重故障，需及时进行故障排查。

（3）数据处理：EMS系统中含有大量数据，匹配所得的EMS数据系统中的数据之间可能存在一定相关性，为避免数据冗余带来的计算效率降低的影响，

本实施例通过皮尔逊积距系数衡量各数据之间的相关性，对冗余数据进行剔除，具体方式如下：

其中，n为变量的个数，、/>分别为变量i在属性A及属性B上的值，/>、/>分别为A的标准差和B的标准差；

电网数据为非平衡数据，设样本数据集S中样本数为|S|=m，则数据集不平衡度R为：

其中，为多数类样本，/>为少数类样本，且满足/>，。

为降低数据集不平衡度R，提升故障预测模型性能，本方案对数据集样本进行适当插值。其插值公式为：

其中，表示新增加的样本数据，对于样本中的每一个x，在其最近邻样本中选择N个样本，记为/>，r为0到1之间的随机数，/>表示x所选样本中的第i个样本。可以理解为原电网数据样本数据的平衡系数数据，用来平衡选定的样本数据。

（4）模型训练，经过筛选之后，本实施例选用A相电流有有效值、B相电流有有效值/>、C相电流有有效值/>，各相线路温度/>、/>、/>、线电流/>、/>、/>，各元件电压作为特征进行随机森林训练，并将训练后的模型部署至在线预警系统中。随机森林原理图如图6所示。

基于上述实施例，本实施例进一步阐述所述获取与EMS系统匹配后的多个器件的数据的步骤之后，还包括：

利用EMS系统中匹配后的数据对待校核参数进行校核以使得继电保护的灵敏性和选择性达到预设要求。

本实施例的校核范围主要包括零序电流保护、相间距离保护和接地距离保护的选择性和灵敏性，以零序电流保护灵敏性校核为例，需要满足以下条件：

（1）零序电流I段保护：按照本线路末端单相接地或两相接地可能出现的最大3倍零序电流进行校核，其中/>为EMS系统中匹配得到的数据，需要满足：

/>

（2）零序电流II段保护：按照被保护线路末端单相接地或两相接地时最小3倍零序电流进行校核，其中/>为EMS系统中匹配得到的数据，需要满足：

其中，K取值1.3~1.5。

（3）零序电流III段保护：

近后备保护时，按照被保护线路末端单相接地或两相接地时最小3倍零序电流进行校核，/>为EMS系统中匹配得到的数据，需要满足：

其中，取值1.3~1.5。

远后备保护时，按照相邻线路末端单相接地或两相接地时最小3倍零序电流进行校核，/>为EMS系统中匹配得到的数据，需要满足：

其中，取值1.2

上述公式中，、/>、/>分别为零序电流的I段、II段、III段整定值。选择性的校核主要判断相邻两段保护的保护范围是否满足相关规则。

除了固定的定值校核原则外，本发明实施例支持自定义校核原则建立，根据电力系统不同的需求，制定不同的校核原则，增加系统的可扩展性。

本实施例中以上述校核范围作为参考，主要考虑这几类基本覆盖了电网的主要故障类别。

零序电流保护：只反映接地故障，因为系统中的其他非接地短路故障不会产生零序电流，所以零序电流保护不受任何故障干扰。

接地距离保护：是保护线路或元件接地短路的保护，一般分四段式。保护范围：本线路或元件并做下一级的后备。相间距离保护：是保护线路或元件相间短路的保护，一般分三段式。保护范围：本线路或元件并做下一级的后备。接地距离保护是利用短路电压和电流的比值，即测量阻抗的变化来区分系统的故障与正常运行状态。而零序保护利用的是接地故障时产生的零序电流分量。这是两者在原理上的最主要区别。但是，两者从保护的配合上来看，都是属于阶段式的保护，即都需要各保护区的上下级配合。再一点，从保护的性能来分析。应该说，在不发生单相接地时，零序电流分量是不会出现的，所以零序电流保护具有较低的灵敏性。但在上下级的配合时，限时零序电流速断保护（零序II段）的灵敏性可能不满足要求，这时可采用接地距离保护。这也就是说接地距离保护的灵敏性高于零序电流保护。所以保护的配备上，一般距离保护作为了主保护，那么电流保护都是作为后备保护的，即在线路发生故障时，首先距离保护动作，零序保护作为后备可能动作。

基于上述实施例，所述利用EMS系统中匹配后的数据对待校核参数进行校核以使得继电保护的灵敏性与选择性达到预设要求的步骤之后还包括：

利用校核后的参数自适应调整所述继电保护定值校核模型的训练参数以使得所述继电保护定值校核模型根据校核后的参数提高模型预警能力。

在本实施例中，继电保护定值校核模型会随着校核后的参数进行自适应调整，也即进行自我优化。电网故障预警模型会随着在线校核后的电网拓扑结构以及参数的变化进行自适应调整，也即进行自我优化。即当继电保护定值校核系统进行在线定值校核后，电网的相关参数发生了变化，可能是因为线路切换，也可能是因为部分元器件故障。这种情况下，电网故障预警模型需要根据继电保护定值校核系统的在线校核后的电网状态来适应性的调整自身对故障预警的警觉能力。训练方法同上述所述，只是训练参数会进行调整，会筛选校核后的参数进行训练，在此前已经训练好的模型的基础上进行优化。

此外，基于上述实施例，本实施例还提出一种校核预警可视化展示方案。

基于面向用户、简洁性、重要性、适当性原则，设计校核预警可视化界面，并部署至服务器，在WEB端输入相应网址即可访问。

设定两个展示界面，包括：

电网运行状态界面，该界面展示相关电网拓扑结构，包括厂站、线路、变压器、发电机等元件，结合EMS数据系统对相关线路、元件的运行参数进行实时展示，包括电阻、电抗、电纳、相电流、线电流等；结合随机森林故障预测系统，对相关线路的故障概率、故障类型进行展示；

在线定值校核界面，该界面用于展示在线定值校核相关信息，包括保护名、一段定值、二段定值、三段定值、一段校核、二段校核、三段校核等信息。同时，该界面支持报表打印。

与上面的方法实施例相对应，本公开实施例还提供了一种基于EMS的电网在线继电保护定值校核预警系统，包括：

本公开实施例提供了一种基于EMS的电网在线继电保护定值校核预警系统，参照图7，电网在线继电保护定值校核预警系统结合了电网运行方式智能计算模块、在线校核模块、预警模块、以及可视化模块，基于此系统的运行方法如上述实施例所述，本实施例未详细描述的部分，参照上述方法实施例中记载的内容，在此不再赘述。

参见图8，本公开实施例还提供了一种电子设备50，该电子设备包括：

至少一个处理器；以及，

与该至少一个处理器通信连接的存储器；其中，

该存储器存储有可被该至少一个处理器执行的指令，该指令被该至少一个处理器执行，以使该至少一个处理器能够执行前述方法实施例中的基于EMS的电网在线继电保护定值校核预警方法。

本公开实施例还提供了一种非暂态计算机可读存储介质，该非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，该计算机指令用于使该计算机执行前述方法实施例中的基于EMS的电网在线继电保护定值校核预警方法。

本公开实施例还提供了一种计算机程序产品，该计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算程序，该计算机程序包括程序指令，当该程序指令被计算机执行时，使该计算机执行前述方法实施例中的的基于EMS的电网在线继电保护定值校核预警方法。

下面参考图8，其示出了适于用来实现本公开实施例的电子设备50的结构示意图。本公开实施例中的电子设备可以包括但不限于诸如移动电话、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。图6示出的电子设备仅仅是一个示例，不应对本公开实施例的功能和使用范围带来任何限制。

如图8所示，电子设备50可以包括处理装置（例如中央处理器、图形处理器等）501，其可以根据存储在只读存储器（ROM）502中的程序或者从存储装置508加载到随机访问存储器（RAM）503中的程序而执行各种适当的动作和处理。在RAM 503中，还存储有电子设备50操作所需的各种程序和数据。处理装置501、ROM 502以及RAM 503通过总线504彼此相连。输入/输出（I/O）接口505也连接至总线504。

通常，以下装置可以连接至I/O接口505：包括例如触摸屏、触摸板、键盘、鼠标、图像传感器、麦克风、加速度计、陀螺仪等的输入装置506；包括例如液晶显示器（LCD）、扬声器、振动器等的输出装置507；包括例如磁带、硬盘等的存储装置508；以及通信装置509。通信装置509可以允许电子设备50与其他设备进行无线或有线通信以交换数据。虽然图中示出了具有各种装置的电子设备50，但是应理解的是，并不要求实施或具备所有示出的装置。可以替代地实施或具备更多或更少的装置。

特别地，根据本公开的实施例，上文参考流程图描述的过程可以被实现为计算机软件程序。例如，本公开的实施例包括一种计算机程序产品，其包括承载在计算机可读介质上的计算机程序，该计算机程序包含用于执行流程图所示的方法的程序代码。在这样的实施例中，该计算机程序可以通过通信装置509从网络上被下载和安装，或者从存储装置508被安装，或者从ROM 502被安装。在该计算机程序被处理装置501执行时，执行本公开实施例的方法中限定的上述功能。

需要说明的是，本公开上述的计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质或者是上述两者的任意组合。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子可以包括但不限于：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、可擦式可编程只读存储器（EPROM或闪存）、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器（CD-ROM）、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本公开中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。而在本公开中，计算机可读信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读信号介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于：电线、光缆、RF（射频）等等，或者上述的任意合适的组合。

上述计算机可读介质可以是上述电子设备中所包含的；也可以是单独存在，而未装配入该电子设备中。

上述计算机可读介质承载有一个或者多个程序，当上述一个或者多个程序被该电子设备执行时，使得该电子设备：获取至少两个网际协议地址；向节点评价设备发送包括所述至少两个网际协议地址的节点评价请求，其中，所述节点评价设备从所述至少两个网际协议地址中，选取网际协议地址并返回；接收所述节点评价设备返回的网际协议地址；其中，所获取的网际协议地址指示内容分发网络中的边缘节点。

或者，上述计算机可读介质承载有一个或者多个程序，当上述一个或者多个程序被该电子设备执行时，使得该电子设备：接收包括至少两个网际协议地址的节点评价请求；从所述至少两个网际协议地址中，选取网际协议地址；返回选取出的网际协议地址；其中，接收到的网际协议地址指示内容分发网络中的边缘节点。

可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本公开的操作的计算机程序代码，上述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如Java、Smalltalk、C++，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络——包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机（例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接）。

附图中的流程图和框图，图示了按照本公开各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，该模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

描述于本公开实施例中所涉及到的单元可以通过软件的方式实现，也可以通过硬件的方式来实现。其中，单元的名称在某种情况下并不构成对该单元本身的限定，例如，第一获取单元还可以被描述为“获取至少两个网际协议地址的单元”。

应当理解，本公开的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。

以上所述，仅为本公开的具体实施方式，但本公开的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本公开揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本公开的保护范围之内。因此，本公开的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种基于EMS的电网在线继电保护定值校核预警方法，其特征在于，所述基于EMS的电网在线继电保护定值校核预警方法包括：

获取与EMS系统匹配后的多个器件的第一数据；

获取继电保护定值校核模块中进行继电校核后的各个器件的第二数据；

将多个器件的第二数据输入至预警模型，以通过所述预警模型预测电网的故障类型和故障概率；

根据所述故障概率和故障类型按照预警策略进行预警,

其中，所述将多个器件的第二数据输入至预警模型，以通过所述预警模型预测电网的故障类型和故障概率的步骤中的预警模型的训练方法包括：

2.根据权利要求1所述的基于EMS的电网在线继电保护定值校核预警方法，其特征在于，所述获取与EMS系统匹配后的多个器件的第一数据的步骤之前还包括：

获取继电保护定值校核模块中待进行定值校核的数据；

从所述匹配表中获取待进行定值校核的数据的实时数据。

3.根据权利要求2所述的基于EMS的电网在线继电保护定值校核预警方法，其特征在于，所述将待进行定值校核的数据与EMS系统中的数据进行匹配的步骤包括：

对继电保护定值校核模块中的数据进行编号，并采用相同的编号方式对EMS系统中的数据进行编号；

将继电保护定值校核模块中重新编号的数据遍历EMS系统中重新编号后的数据；

4.根据权利要求3所述的基于EMS的电网在线继电保护定值校核预警方法，其特征在于，所述将继电保护定值校核模块中重新编号的数据遍历EMS系统中重新编号后的数据的步骤包括：

S＝S₁∪S₂∪…∪S_n

其中，

将继电保护定值校核模块中的数据同时遍历EMS系统中的多个子块中的数据，循环执行此步骤，直至所有数据匹配成功。

5.根据权利要求2所述的基于EMS的电网在线继电保护定值校核预警方法，其特征在于，所述将待进行定值校核的数据与EMS系统中的数据进行匹配的步骤包括：

获取相似度匹配结果；

6.根据权利要求1所述的基于EMS的电网在线继电保护定值校核预警方法，其特征在于，所述依次将多个器件的第一数据输入至继电保护定值校核模块，以通过所述继电保护定值校核模块进行在线继电保护定值校核中的第一数据包括零序电流I段保护校核需要的数据、零序电流II段保护校核需要的数据、零序电流III段保护校核需要的数据，通过继电保护定值校核模块进行校核的校核规则包括：

其中是I段整定值，I_{0_max}为EMS系统中匹配得到的第一数据；

其中，K取值1.3～1.5，I_{0_min}为EMS系统中匹配得到的第一数据，是II段整定值；

(1)对于零序电流III段保护，当采用近后备保护时，遵循如下规则：

其中，K₂取值1.3～1.5，I_{0_min}为EMS系统中匹配得到的第一数据，为III段整定值；

(2)对于零序电流III段保护，当采用远后备保护时，遵循如下规则：

其中，K₃取值1.2，I_{next_0_min}为EMS系统中匹配得到的第一数据，为III段整定值。

7.根据权利要求1所述的基于EMS的电网在线继电保护定值校核预警方法，其特征在于，所述对过滤处理后的数据进行平衡化处理以降低数据不平衡度的步骤包括：

对过滤处理后的电网数据进行插值处理以降低数据不平衡度；所述插值处理的方法包括：

在过滤处理后的电网数据样本集中插入采用预设规则设定的新增样本数据；预设规则为：

x_n＝x+r*(z_i-x)

其中，x_n表示新增加的样本数据，对于样本中的每一个x，在其最近邻样本中选择N个样本，记为z₁,…,z_N，r为0到1之间的随机数，z_i表示x所选样本中的第i个样本；r*(z_i-x)为原电网数据样本数据的平衡系数数据，用来平衡选定的样本数据。

8.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：

至少一个处理器；以及，

与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，

所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行前述权利要求1-7中任一项所述的基于EMS的电网在线继电保护定值校核预警方法。

9.一种非暂态计算机可读存储介质，该非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，该计算机指令用于使计算机执行前述权利要求1-7中任一项所述的基于EMS的电网在线继电保护定值校核预警方法。