CN117332673A - 一种电网调度仿真方法、系统、电子设备及存储介质 - Google Patents

一种电网调度仿真方法、系统、电子设备及存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种电网调度仿真方法、系统、电子设备及存储介质，涉及电网调度领域，方法包括将所述设备信息添加到电网本体知识图谱中；根据所述历史故障信息和所述历史调度处置方式构建调度语义知识图谱；根据所述历史故障信息从所述调度语义知识图谱中提取故障后运行方式子图；将所述故障后运行方式子图在所述电网本体知识图谱中进行子图匹配，得到结果子图；根据所述故障后运行方式子图和所述结果子图确定节点属性及节点属性的变化；根据电网物理设备实时状态、所述节点属性及所述节点属性的变化确定调度仿真结果。本发明能快速实现电力故障下的电网调度。

Description

一种电网调度仿真方法、系统、电子设备及存储介质
技术领域
本发明涉及电网调度领域，特别是涉及一种电网调度仿真方法、系统、电子设备及存储介质。
背景技术
随着电力系统的规模不断扩大，其不确定性不断增加，维持电力系统稳定的难度也越来越大。传统电力系统和新型电力系统之间发电、输电、变电、配电、用电等多结构互相耦合，形成了庞大的知识体系。调度是维持电力系统稳定的重要手段，传统依靠人力实现对电力系统知识的认知已无法满足电网调度要求。而通过传统的加大对调度运行人员的培训实现对电力系统知识的认知和应用需要大量的时间和经济成本，并且认知和应用的效果有限。
虽然人工智能技术发展迅速，但是目前仍然缺乏基于知识图谱子图匹配的电网调度仿真方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种电网调度仿真方法、系统、电子设备及存储介质，可快速实现电力故障下的电网调度。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种电网调度仿真方法，包括：
获取电网物理设备的设备信息、电力故障处置预案中电网物理设备的历史故障信息和历史调度处置方式；
将所述设备信息添加到电网本体知识图谱中；
根据所述历史故障信息和所述历史调度处置方式构建调度语义知识图谱；
根据所述历史故障信息从所述调度语义知识图谱中提取故障后运行方式子图；
将所述故障后运行方式子图在所述电网本体知识图谱中进行子图匹配，得到结果子图；
根据所述故障后运行方式子图和所述结果子图确定节点属性及节点属性的变化；
根据电网物理设备实时状态、所述节点属性及所述节点属性的变化确定调度仿真结果。
可选地，将所述设备信息添加到电网本体知识图谱中，具体包括：
根据所述设备信息进行实体类型和关系类型划分，得到设备信息划分结果；
根据所述划分结果构建电网物理设备三元组；
将所述电网物理设备三元组添加到电网本体知识图谱中。
可选地，根据所述历史故障信息和所述历史调度处置方式构建调度语义知识图谱，具体包括：
将所述历史故障信息和所述历史调度处置方式按照实体类型和关系类型进行划分，得到电力故障处置预案划分结果；
根据所述电力故障处置预案划分结果构建调度三元组；
将所述调度三元组的实体类型作为知识图谱的节点，将所述调度三元组的关系类型作为知识图谱的边，构建调度语义知识图谱。
可选地，根据所述历史故障信息从所述调度语义知识图谱中提取故障后运行方式子图，具体包括：
根据所述历史故障信息匹配在所述调度语义知识图谱中对应的节点；
获取与所述节点直接相连的节点信息；
将所述节点和与所述节点直接相连的节点信息作为故障后运行方式子图。
可选地，将所述故障后运行方式子图在所述电网本体知识图谱中进行子图匹配，得到结果子图，具体包括：
计算所述故障后运行方式子图的节点和所述电网本体知识图谱的节点之间的相似度；
根据所述相似度进行筛选，得到筛选结果；
将所述筛选结果对应的子图作为结果子图。
可选地，所述相似度为余弦相似度。
可选地，所述子图匹配为节点优先的子图匹配或者边优先的子图匹配。
本发明还提供一种电网调度仿真系统，包括：
获取模块，用于获取电网物理设备的设备信息、电力故障处置预案中电网物理设备的历史故障信息和历史调度处置方式；
添加模块，用于将所述设备信息添加到电网本体知识图谱中；
构建模块，用于根据所述历史故障信息和所述历史调度处置方式构建调度语义知识图谱；
提取模块，用于根据所述历史故障信息从所述调度语义知识图谱中提取故障后运行方式子图；
子图匹配模块，用于将所述故障后运行方式子图在所述电网本体知识图谱中进行子图匹配，得到结果子图；
节点属性及节点属性的变化确定模块，用于根据所述故障后运行方式子图和所述结果子图确定节点属性及节点属性的变化；
调度仿真结果确定模块，用于根据电网物理设备实时状态、所述节点属性及所述节点属性的变化确定调度仿真结果。
本发明还提供一种电子设备，包括：
一个或多个处理器；
存储装置，其上存储有一个或多个程序；
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器实现如所述的方法。
本发明还提供一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被处理器执行时实现如所述的方法。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
本发明获取电网物理设备的设备信息、电力故障处置预案中电网物理设备的历史故障信息和历史调度处置方式；将所述设备信息添加到电网本体知识图谱中；根据所述历史故障信息和所述历史调度处置方式构建调度语义知识图谱；根据所述历史故障信息从所述调度语义知识图谱中提取故障后运行方式子图；将所述故障后运行方式子图在所述电网本体知识图谱中进行子图匹配，得到结果子图；根据所述故障后运行方式子图和所述结果子图确定节点属性及节点属性的变化；根据电网物理设备实时状态、所述节点属性及所述节点属性的变化确定调度仿真结果。利用电力故障处置预案中的调度信息在调度语义知识图谱中查找子图，然后用子图匹配方法在电网本体知识图谱中查找匹配的结果子图，根据查找结果对电网物理设备的参数及状态进行仿真，可以根据电力故障处置预案中历史故障对现有电网物理设备仿真，通过回顾历史故障提高调度员的处置能力，在电网物理设备发生类似故障时能够及时根据仿真结果对电网物理设备进行调度处置，提升电网故障调度处置的数字化和智能化水平，从而快速实现电力故障下的电网调度，为电网物理设备的稳定运行提供技术支持。
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为电网本体知识图谱示意图；
图2为调度语义知识图谱示意图；
图3为基于子图匹配的调度仿真方法示意图；
图4为整体流程图；
图5为本发明提供的电网调度仿真方法流程图。
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做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。
本发明的目的是提供一种电网调度仿真方法、系统、电子设备及存储介质，可快速实现电力故障下的电网调度。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图4和图5所示，本发明提供了一种电网调度仿真方法，包括：
步骤101：获取电网物理设备的设备信息、电力故障处置预案中电网物理设备的历史故障信息和历史调度处置方式。
步骤102：将所述设备信息添加到电网本体知识图谱中。
步骤102，具体包括：根据所述设备信息进行实体类型和关系类型划分，得到设备信息划分结果；根据所述划分结果构建电网物理设备三元组；将所述电网物理设备三元组添加到电网本体知识图谱中。
获取电网物理设备的设备信息并添加到电网本体知识图谱中。如图1所示，所述电网本体知识图谱具体包括：电网物理设备运行的实时状态、时间、当前物理量等信息，所述电网物理设备的设备信息具体包括：变压器名、运行编号、所属变电站、潮流、刀闸等信息，所述电网物理设备信息从电网物理设备获取，将所述电网物理设备的设备信息按实体定义和关系定义进行划分，并构建{头实体，关系，尾实体}的电网物理设备三元组，例如{变压器，潮流，刀闸}三元组。头实体和尾实体就是知识图谱的实体，即节点，可以直接写为{实体，关系，实体}。关系是实体之间的关系，即边。把得到的电网物理设备三元组添加到电网本体知识图谱中进行存储，得到载有所述电网物理设备的设备信息的电网本体知识图谱。电网本体知识图谱中存储的电网物理设备的设备信息如图1所示，其中“变压器”和“刀闸”表示一个实体作为知识图谱的节点，“潮流”表示“变压器”和“刀闸”之间的关系作为知识图谱的边，“运行编号”和“所属变电站”表示变压器的属性。
步骤103：根据所述历史故障信息和所述历史调度处置方式构建调度语义知识图谱。
步骤103，具体包括：将所述历史故障信息和所述历史调度处置方式按照实体类型和关系类型进行划分，得到电力故障处置预案划分结果；根据所述电力故障处置预案划分结果构建调度三元组；将所述调度三元组的实体类型作为知识图谱的节点，将所述调度三元组的关系类型作为知识图谱的边，构建调度语义知识图谱。
根据电力故障处置预案中电网物理设备的历史故障信息和历史调度处置方式构建调度语义知识图谱。如图2所示，所述电力故障处置预案具体包括：电网物理设备故障名、稳定要求、故障后运行方式和处置要点等，将所述电力故障处置预案按实体类型和关系类型进行划分。可得到实体类型包括“电网物理设备故障名”、“故障等级”、“故障影响”、“潮流变化”、“潮流转移”、“电压变化”、“设备状态”、“出力损失”、“潮流控制”、“电压控制”、“负荷调整”、“出力调整”和“运行方式调整”等，其中“故障影响”、“潮流变化”、“潮流转移”、“电压变化”、“设备状态”和“出力损失”的实体属于故障后运行方式，在调度语义知识图谱中可以作为故障后运行方式子图提取出来。可得到关系类型包括“对应”、“包含”、“细化”、“变化状态”、“调整对象”和“电力指标”等。
电力故障处置预案比较简短且有相应的固定结构，如故障影响及等级的结构一般为：<故障设备名>：<故障影响>，故障等级确定为<故障等级>。因此本实施例采用规则匹配的方式获取实体及实体间对应的关系，将获取到的信息保存为{头实体，关系，尾实体}的调度三元组，例如{XXX线故障、对应、一级故障}、{XXX变电站故障、包含、电压下降}三元组。
以所述调度三元组的头实体和尾实体分别作为知识图谱的两个节点，以所述调度三元组的关系作为知识图谱中联系所述两个节点的边，建立调度语义知识图谱如图2所示，其中“XXX线故障”和“一级故障”表示一个实体作为知识图谱的节点，“包含”表示“XXX线故障”和“一级故障”之间的关系作为知识图谱的边。调度语义知识图谱和电网本体知识图谱是两个单独的知识图谱。其中电网本体知识图谱预先存在，第102步里补充了设备信息；调度语义知识图谱原先没有，它在第103步根据电力故障处置预案进行构建。
步骤104：根据所述历史故障信息从所述调度语义知识图谱中提取故障后运行方式子图。
步骤104，具体包括：根据所述历史故障信息匹配在所述调度语义知识图谱中对应的节点；获取与所述节点直接相连的节点信息；将所述节点和与所述节点直接相连的节点信息作为故障后运行方式子图。
步骤105：将所述故障后运行方式子图在所述电网本体知识图谱中进行子图匹配，得到结果子图。所述子图匹配为节点优先的子图匹配或者边优先的子图匹配。
步骤105，具体包括：计算所述故障后运行方式子图的节点和所述电网本体知识图谱的节点之间的相似度；根据所述相似度进行筛选，得到筛选结果；将所述筛选结果对应的子图作为结果子图。所述相似度为余弦相似度。
步骤106：根据所述故障后运行方式子图和所述结果子图确定节点属性及节点属性的变化。
根据电网本体知识图谱和调度语义知识图谱设计基于子图匹配的调度仿真方法。基于子图匹配的调度仿真方法包括三个步骤如图3所示。
第一步从调度语义知识图谱中提取所述的故障后运行方式子图。子图提取方式如下：首先，根据电网物理设备故障名匹配其在调度语义知识图谱中对应的节点；其次，获取与此节点直接相连的节点信息；最后，此节点以及直接相连的节点即故障后运行方式子图。
第二步将第一步得到的故障后运行方式子图在电网本体知识图谱中进行节点优先的子图匹配，所述子图匹配指首先计算故障后运行方式子图的节点和电网本体知识图谱的节点之间的余弦相似度，其次计算所述节点之间边的余弦相似度，最后筛选出边的余弦相似度大于50％且节点的余弦相似度最大的子图作为结果子图；所述节点优先的子图匹配指在子图匹配中优先匹配和当前节点有边连接的下一节点，当节点没有新的边连接时，匹配上一节点未匹配过的相邻节点。分别计算节点间和边间的余弦相似度，余弦相似度计算方式可以用其他相似度计算方式替代，节点和边的选取标准可以根据需求作出修改。“节点优先的子图匹配”实现方式可以是“边优先的子图匹配”，即优先匹配和当前节点有边连接的相邻节点，当前节点没有新的边连接时，匹配下一节点。
第三步首先提取第一步所述故障后运行方式子图的节点和第二步所述结果子图的节点，然后分别获取上述节点的属性，最后将属性及属性的变化作为仿真参数存储。属性指知识图谱的实体包含的特征，例如第102步的图1所示的运行编号，所属电站等是变压器的属性，第103步的调度语义知识图谱中电压下降的数值是电压下降的属性。
步骤107：根据电网物理设备实时状态、所述节点属性及所述节点属性的变化确定调度仿真结果。根据调度语义知识图谱中历史故障信息在电网本体知识图谱中应用所述的基于子图匹配的调度仿真方法。从电力故障处置预案选取需要调度仿真的历史故障，把历史故障的电网物理设备故障名输入基于子图匹配的调度仿真方法，经过所述的三步，输出存储的仿真参数。根据仿真参数对电网物理设备进行调度仿真并保存。根据得到的电网物理设备调度仿真的参数，修改此电网物理设备实时状态和当前物理量，给出修改后的电网物理设备运行状态和物理量作为调度仿真结果保存。仿真参数即属性和属性的变化，修改即根据当前属性做出相应变化。例如某变电站的电压下降XXX伏，则读取该变电站的当前电压(属性)，根据电压下降的数值(属性的变化)计算得到该变电站故障后电压。调度仿真即根据故障后电压(属性)和调度操作恢复的电压(属性的变化)得到该变电站调度操作的仿真结果。故障仿真后的调度仿真结果可以作为实际调度的参考。
本发明还提供一种电网调度仿真系统，包括：
获取模块，用于获取电网物理设备的设备信息、电力故障处置预案中电网物理设备的历史故障信息和历史调度处置方式。
添加模块，用于将所述设备信息添加到电网本体知识图谱中。
构建模块，用于根据所述历史故障信息和所述历史调度处置方式构建调度语义知识图谱。
提取模块，用于根据所述历史故障信息从所述调度语义知识图谱中提取故障后运行方式子图。
子图匹配模块，用于将所述故障后运行方式子图在所述电网本体知识图谱中进行子图匹配，得到结果子图。
节点属性及节点属性的变化确定模块，用于根据所述故障后运行方式子图和所述结果子图确定节点属性及节点属性的变化。
调度仿真结果确定模块，用于根据电网物理设备实时状态、所述节点属性及所述节点属性的变化确定调度仿真结果。
本发明还提供一种电子设备，包括：一个或多个处理器；存储装置，其上存储有一个或多个程序；当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器实现如所述的方法。
本发明还提供一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被处理器执行时实现如所述的方法。
为了提升调度运行人员对电网物理设备的故障处置能力，帮助调度运行人员快速有效的针对电网物理设备出现的类似问题进行调度，本发明提出了一种基于基于子图匹配的调度仿真方法，和现有技术相比，提出方法利用电力故障处置预案中的调度信息在调度语义知识图谱中查找子图，然后子图匹配方法在电网本体知识图谱中查找匹配的电网物理设备子图，根据查找结果对电网物理设备的参数及状态进行仿真，可以根据电力故障处置预案中历史故障对现有电网物理设备仿真，通过回顾历史故障提高调度员的处置能力，在电网物理设备发生类似故障时能够及时根据仿真结果对电网物理设备进行调度处置，提升电网故障调度处置的数字化和智能化水平，为电网物理设备的稳定运行提供技术支持，能解决电力系统的调度运行人员难以利用电力故障处置预案进行调度仿真来提升调度能力的问题。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种电网调度仿真方法，其特征在于，包括：
获取电网物理设备的设备信息、电力故障处置预案中电网物理设备的历史故障信息和历史调度处置方式；
将所述设备信息添加到电网本体知识图谱中；
根据所述历史故障信息和所述历史调度处置方式构建调度语义知识图谱；
根据所述历史故障信息从所述调度语义知识图谱中提取故障后运行方式子图；
将所述故障后运行方式子图在所述电网本体知识图谱中进行子图匹配，得到结果子图；
根据所述故障后运行方式子图和所述结果子图确定节点属性及节点属性的变化；
根据电网物理设备实时状态、所述节点属性及所述节点属性的变化确定调度仿真结果。
2.根据权利要求1所述的电网调度仿真方法，其特征在于，将所述设备信息添加到电网本体知识图谱中，具体包括：
根据所述设备信息进行实体类型和关系类型划分，得到设备信息划分结果；
根据所述划分结果构建电网物理设备三元组；
将所述电网物理设备三元组添加到电网本体知识图谱中。
3.根据权利要求1所述的电网调度仿真方法，其特征在于，根据所述历史故障信息和所述历史调度处置方式构建调度语义知识图谱，具体包括：
将所述历史故障信息和所述历史调度处置方式按照实体类型和关系类型进行划分，得到电力故障处置预案划分结果；
根据所述电力故障处置预案划分结果构建调度三元组；
将所述调度三元组的实体类型作为知识图谱的节点，将所述调度三元组的关系类型作为知识图谱的边，构建调度语义知识图谱。
4.根据权利要求1所述的电网调度仿真方法，其特征在于，根据所述历史故障信息从所述调度语义知识图谱中提取故障后运行方式子图，具体包括：
根据所述历史故障信息匹配在所述调度语义知识图谱中对应的节点；
获取与所述节点直接相连的节点信息；
将所述节点和与所述节点直接相连的节点信息作为故障后运行方式子图。
5.根据权利要求1所述的电网调度仿真方法，其特征在于，将所述故障后运行方式子图在所述电网本体知识图谱中进行子图匹配，得到结果子图，具体包括：
计算所述故障后运行方式子图的节点和所述电网本体知识图谱的节点之间的相似度；
根据所述相似度进行筛选，得到筛选结果；
将所述筛选结果对应的子图作为结果子图。
6.根据权利要求5所述的电网调度仿真方法，其特征在于，所述相似度为余弦相似度。
7.根据权利要求1所述的电网调度仿真方法，其特征在于，所述子图匹配为节点优先的子图匹配或者边优先的子图匹配。
8.一种电网调度仿真系统，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取电网物理设备的设备信息、电力故障处置预案中电网物理设备的历史故障信息和历史调度处置方式；
添加模块，用于将所述设备信息添加到电网本体知识图谱中；
构建模块，用于根据所述历史故障信息和所述历史调度处置方式构建调度语义知识图谱；
提取模块，用于根据所述历史故障信息从所述调度语义知识图谱中提取故障后运行方式子图；
子图匹配模块，用于将所述故障后运行方式子图在所述电网本体知识图谱中进行子图匹配，得到结果子图；
节点属性及节点属性的变化确定模块，用于根据所述故障后运行方式子图和所述结果子图确定节点属性及节点属性的变化；
调度仿真结果确定模块，用于根据电网物理设备实时状态、所述节点属性及所述节点属性的变化确定调度仿真结果。
9.一种电子设备，其特征在于，包括：
一个或多个处理器；
存储装置，其上存储有一个或多个程序；
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器实现如权利要求1至7中任意一项所述的方法。
10.一种计算机存储介质，其特征在于，其上存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7中任意一项所述的方法。
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