一種面向電網(wǎng)運(yùn)行事件的監(jiān)控預(yù)判分析系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化技術(shù)領(lǐng)域，針對(duì)智能電網(wǎng)大數(shù)據(jù)帶來(lái)的電網(wǎng)故障 預(yù)警困難問(wèn)題，提供一種基于大數(shù)據(jù)技術(shù)面向電網(wǎng)運(yùn)行事件的監(jiān)控預(yù)判分析系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著全球能源問(wèn)題日益嚴(yán)峻，智能電網(wǎng)成為各國(guó)的熱門研究課題。智能電網(wǎng)是將 現(xiàn)代先進(jìn)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、傳感測(cè)量技術(shù)、通信技術(shù)、計(jì)算技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)與智能 控制技術(shù)等融入進(jìn)當(dāng)前的物理電網(wǎng)，形成新的智能電網(wǎng)。智能電網(wǎng)建立起一個(gè)完全覆蓋電 力系統(tǒng)發(fā)電、輸電、變電、配電、用電及調(diào)度等多個(gè)環(huán)節(jié)的全景感知網(wǎng)絡(luò)，因此電網(wǎng)運(yùn)行和設(shè) 備檢測(cè)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)呈指數(shù)增長(zhǎng)，逐漸構(gòu)成了大數(shù)據(jù)。
[0003] 大數(shù)據(jù)是當(dāng)今信息界所關(guān)注的熱門話題，其定義為數(shù)據(jù)量的規(guī)模大到無(wú)法通過(guò)目 前主流軟件工具，在合理時(shí)間內(nèi)達(dá)到獲取、管理、處理并整理成為幫助企業(yè)經(jīng)營(yíng)決策更積極 目的的信息。大數(shù)據(jù)在智能電網(wǎng)中的業(yè)務(wù)分為三類:一是電網(wǎng)運(yùn)行和設(shè)備檢測(cè)或監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)； 二是電力企業(yè)營(yíng)銷數(shù)據(jù);三是電力企業(yè)管理數(shù)據(jù)。本算法主要研究電網(wǎng)運(yùn)行和設(shè)備檢測(cè)或 監(jiān)測(cè)產(chǎn)生的大數(shù)據(jù)，電網(wǎng)運(yùn)行和設(shè)備檢測(cè)或監(jiān)測(cè)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)主要有遙測(cè)和遙信等數(shù)據(jù)形 式。2012年至今的遙測(cè)、遙信歷史數(shù)據(jù)已達(dá)到14T，到2021年，數(shù)據(jù)總量可達(dá)25T。
[0004] 分析、挖掘這些龐大的數(shù)據(jù)存在諸多問(wèn)題，如數(shù)據(jù)量大、種類多、關(guān)聯(lián)關(guān)系復(fù)雜、在 分析上存在技術(shù)瓶頸、數(shù)據(jù)價(jià)值沒(méi)有充分利用，特別是難以通過(guò)數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)即時(shí)預(yù)警等等?；?于此，提出一種連鎖故障預(yù)測(cè)方法，在事故發(fā)生后計(jì)算系統(tǒng)潮流以判斷節(jié)點(diǎn)電壓波動(dòng)及線 路的過(guò)負(fù)荷情況并依判據(jù)切除相應(yīng)元件;提出用兩個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，其中一個(gè)用于診斷正常、過(guò) 熱、局放和電弧故障，另一個(gè)用于診斷涉及纖維素降解的故障。國(guó)內(nèi)外諸如此類的方法還有 一些，但是這些方法都沒(méi)有考慮大數(shù)據(jù)時(shí)代下智能電網(wǎng)數(shù)據(jù)的自我學(xué)習(xí)，其預(yù)判能力也有 待提高?；谝陨显?，研究大數(shù)據(jù)下的智能電網(wǎng)數(shù)據(jù)監(jiān)控與設(shè)備故障、事件預(yù)判，并提出 電網(wǎng)事件監(jiān)控預(yù)判分析算法，建立自我學(xué)習(xí)智能專家?guī)?，進(jìn)行智能電網(wǎng)事件預(yù)判及調(diào)度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種基于大數(shù)據(jù)電網(wǎng)事件監(jiān)控預(yù)判智能分 析方法。該分析方法針對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行和設(shè)備檢測(cè)或監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，有效的分析并預(yù)測(cè)電 網(wǎng)各種事故狀態(tài)，很好的滿足實(shí)際電網(wǎng)業(yè)務(wù)中的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)分析需求。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)上述的發(fā)明目的，本發(fā)明采用下述的技術(shù)方案：
[0007] 1、基于大數(shù)據(jù)電網(wǎng)事件監(jiān)控預(yù)判智能分析系統(tǒng)，包括電網(wǎng)數(shù)據(jù)分析及專家?guī)觳?分;專家?guī)觳糠重?fù)責(zé)存儲(chǔ)設(shè)備故障發(fā)生和電網(wǎng)事件發(fā)生時(shí)的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，電網(wǎng)數(shù)據(jù)分析部分 對(duì)大數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。包含兩個(gè)子問(wèn)題：
[0008] (1)電網(wǎng)數(shù)據(jù)分析分層規(guī)則:依據(jù)監(jiān)控監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的關(guān)聯(lián)關(guān)系，將電 網(wǎng)數(shù)據(jù)分析部分分為輸入層，設(shè)備層，事件層。輸入層采集電網(wǎng)中的設(shè)備檢測(cè)或監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)； 設(shè)備層根據(jù)來(lái)自輸入層的數(shù)據(jù)和專家?guī)鞌?shù)據(jù)，預(yù)測(cè)各設(shè)備狀態(tài)，并向事件層輸出設(shè)備狀態(tài) 信息;事件層根據(jù)設(shè)備層輸出的數(shù)據(jù)，預(yù)測(cè)事件狀態(tài)。
[0009] (2)連接權(quán)值和閾值設(shè)置規(guī)則：依據(jù)輸入層、設(shè)備層、時(shí)間層之間各節(jié)點(diǎn)的相互影 響大小關(guān)系，設(shè)置相應(yīng)的連接權(quán)值，對(duì)處理節(jié)點(diǎn)和輸出節(jié)點(diǎn)設(shè)置閾值。
[0010] 2、電網(wǎng)數(shù)據(jù)分析方法：
[0011] 電網(wǎng)數(shù)據(jù)分析方法包括設(shè)備異常分析預(yù)判、電網(wǎng)運(yùn)行事件分析預(yù)判兩個(gè)方面。設(shè) 備異常分析預(yù)判部分根據(jù)當(dāng)前時(shí)間輸入值，輸入層與設(shè)備層之間的連接權(quán)值，以及設(shè)備層 的閾值三個(gè)條件，通過(guò)相應(yīng)的算法可以得出設(shè)備層的預(yù)測(cè)輸出值，即設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)預(yù)測(cè)值。 電網(wǎng)運(yùn)行時(shí)間分析預(yù)判部分根據(jù)之前所計(jì)算出的預(yù)測(cè)輸出值，設(shè)備層與時(shí)間層的連接權(quán) 值，以及事件層閾值，通過(guò)相應(yīng)的算法可以得出電網(wǎng)事件狀態(tài)的預(yù)測(cè)輸出值。包含兩個(gè)子問(wèn) 題：
[0012] (1)計(jì)算預(yù)測(cè)值與實(shí)際值的誤差:根據(jù)實(shí)際輸出值與預(yù)測(cè)輸出值，采用相應(yīng)的算 法，能夠計(jì)算出即時(shí)誤差。
[0013] (2)權(quán)值、閾值的處理:根據(jù)即時(shí)誤差，輸入層的輸入值，設(shè)備層的輸出值，以及歷 史連接權(quán)值，采用相應(yīng)的算法來(lái)更新下一時(shí)刻的連接權(quán)值。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的即時(shí)誤差、輸入層的 輸入值、設(shè)備層的輸出值以及歷史閾值，采用相應(yīng)的算法來(lái)更新設(shè)備層和事件層的閾值。 [0014] 3、智能分析專家?guī)鞓?gòu)建：
[0015] 智能分析專家?guī)炜梢宰詣?dòng)記錄設(shè)備故障和電網(wǎng)出現(xiàn)事故時(shí)的各項(xiàng)主要影響因素， 當(dāng)再次預(yù)測(cè)到設(shè)備故障或電網(wǎng)事故時(shí)，將各項(xiàng)數(shù)據(jù)與專家?guī)熘械臄?shù)據(jù)對(duì)比，若相吻合則發(fā) 出此種設(shè)備故障或電網(wǎng)事故預(yù)判告警，若專家?guī)熘袥](méi)有相吻合的數(shù)據(jù)，則存入數(shù)據(jù)，并告 警。通過(guò)此過(guò)程逐漸建立自我學(xué)習(xí)專家?guī)臁?br>[0016] 本發(fā)明的有益效果在于：
[0017] (1)在大數(shù)據(jù)時(shí)代下創(chuàng)建智能電網(wǎng)自我學(xué)習(xí)的專家?guī)鞂?duì)電力設(shè)備和電網(wǎng)事故的監(jiān) 控預(yù)警起到了關(guān)鍵作用，極大提高了監(jiān)控預(yù)判的準(zhǔn)確度和速度，輔助電力企業(yè)更好的完成 監(jiān)控預(yù)警工作，具有積極的現(xiàn)實(shí)意義。
[0018] (2)通過(guò)及時(shí)更新各節(jié)點(diǎn)的權(quán)值和閾值，做到全面準(zhǔn)確考慮各監(jiān)測(cè)監(jiān)控量對(duì)設(shè)備 運(yùn)行狀態(tài)及電網(wǎng)事件狀態(tài)的影響，并實(shí)現(xiàn)及時(shí)預(yù)警功能，對(duì)未來(lái)智能電網(wǎng)研究具有實(shí)際應(yīng) 用價(jià)值。
【附圖說(shuō)明】
[0019] 圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
[0020] 圖2不同溫度下變壓器1狀態(tài)及冰災(zāi)事故狀態(tài)隨濕度變化圖。
[0021 ]圖3不同溫度下各權(quán)值隨濕度變化圖。
[0022]圖4不同濕度下各閾值變化圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作詳細(xì)闡述。
[0024] 1、構(gòu)建系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型
[0025]系統(tǒng)分為兩個(gè)部分，專家?guī)觳糠趾碗娋W(wǎng)數(shù)據(jù)分析部分。專家?guī)觳糠重?fù)責(zé)存儲(chǔ)設(shè)備 故障發(fā)生和電網(wǎng)事件發(fā)生時(shí)的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，電網(wǎng)數(shù)據(jù)分析部分對(duì)大數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，具體結(jié)構(gòu) 如圖1所示。
[0026] 以下詳述電網(wǎng)數(shù)據(jù)分析部分：
[0027] 分布在智能電網(wǎng)中的各種檢測(cè)設(shè)備向數(shù)據(jù)中心發(fā)送數(shù)量巨大的電網(wǎng)運(yùn)行和設(shè)備 檢測(cè)或監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)作為輸入信號(hào)X，經(jīng)過(guò)對(duì)這些數(shù)據(jù)的分析，可預(yù)測(cè)電網(wǎng)各種事故 狀態(tài)，這些狀態(tài)為輸出信號(hào)Y。電網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，不同的電網(wǎng)事件是由不同的設(shè)備故障產(chǎn)生，而不 同的設(shè)備故障是由各種不同監(jiān)控檢測(cè)數(shù)據(jù)的變化引起，即輸入的各種監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的變化首先 影響設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的改變會(huì)產(chǎn)生不同事件，根據(jù)上述關(guān)聯(lián)關(guān)系及電網(wǎng)運(yùn)行 多年的經(jīng)驗(yàn)，將數(shù)據(jù)進(jìn)行如下處理。電網(wǎng)數(shù)據(jù)分析部分分為三層:一是輸入層，二是設(shè)備層， 三是事件層。節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)分別為η個(gè)節(jié)點(diǎn)、1個(gè)節(jié)點(diǎn)、m個(gè)節(jié)點(diǎn)。η即為輸入信號(hào)的個(gè)數(shù)，1為設(shè)備 個(gè)數(shù)，m為電網(wǎng)事件的個(gè)數(shù)。輸入層進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，采集電網(wǎng)中的設(shè)備檢測(cè)或監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù);設(shè)備 層根據(jù)來(lái)自輸入層的數(shù)據(jù)和專家?guī)鞌?shù)據(jù)，預(yù)測(cè)各設(shè)備狀態(tài)，并向事件層輸出設(shè)備狀態(tài)信息； 事件層根據(jù)設(shè)備層輸出的數(shù)據(jù)，預(yù)測(cè)事件狀態(tài)。
[0028]其中XI，X2, ... ,Χη為輸入節(jié)點(diǎn)，表示電網(wǎng)中各種監(jiān)控信號(hào);hi, h2, ...，hj為處理節(jié) 點(diǎn)，hi，h2, . . .，hj為電網(wǎng)各種設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài);yi，y2, . . .，yrn為輸出節(jié)點(diǎn)，表示電網(wǎng)不同事件 的狀態(tài)。設(shè)置輸入層、設(shè)備層之間各節(jié)點(diǎn)的連接權(quán)值為，設(shè)備層和事件層之間各節(jié)點(diǎn)的 5 連接權(quán)值為設(shè)備層和事件層各節(jié)點(diǎn)的閾值分別為<和<，1為取樣時(shí)間。各節(jié)點(diǎn)的連 接指向表示前向節(jié)點(diǎn)對(duì)后向節(jié)點(diǎn)的影響，影響的大小由連接權(quán)值確定，權(quán)值越大，前向節(jié)點(diǎn) 對(duì)后向節(jié)點(diǎn)的影響越大。閾值表示處理節(jié)點(diǎn)和輸出節(jié)點(diǎn)的門限值。
[0029] 2、電網(wǎng)數(shù)據(jù)分析方法
[0030] 在電網(wǎng)設(shè)備監(jiān)控運(yùn)行分析部分提出電網(wǎng)事件監(jiān)控預(yù)判分析算法，該算法可實(shí)現(xiàn)設(shè) 備異常分析預(yù)判、電網(wǎng)運(yùn)行事件分析預(yù)判功能，具體如下。
[0031] 2.1設(shè)備異常分析預(yù)判
[0032] 根據(jù)智能電網(wǎng)大數(shù)據(jù)的當(dāng)前時(shí)間輸入值#s輸入層與設(shè)備層之間的連接權(quán)值 以及設(shè)備層的閾值4可以得出設(shè)備層的預(yù)測(cè)輸出即設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)預(yù)測(cè)值： ，+ > - y
[0034]上式中，1為設(shè)備層的設(shè)備個(gè)數(shù)，即」=1，2，...，14(1)為設(shè)備層的激勵(lì)函數(shù)，其作 用是將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為無(wú)綱量的信號(hào)：
[0036]輸入層與設(shè)備層之間的連接權(quán)值私為以及設(shè)備層的閾值4的定義在3.4節(jié)中詳 ? - 細(xì)描述。
[0037] 2.2電網(wǎng)運(yùn)行事件分析預(yù)判
[0038]根據(jù)2.1計(jì)算出設(shè)備層的預(yù)測(cè)輸出￥,，設(shè)備層與事件層的連接權(quán)值，以及事 件層閾值^可以得出電網(wǎng)事件狀態(tài)的預(yù)測(cè)輸出 ? .?
[0040]其中k=l，2, . . .，m。設(shè)備層和事件層之間的連接權(quán)值為<1(-以及事件層的閾值 %的定義在2.4節(jié)中詳細(xì)描述。
[0041 ] 2.3計(jì)算預(yù)測(cè)值與實(shí)際值的誤差
[0042]根據(jù)實(shí)際的輸出.以及2.2得出的預(yù)測(cè)輸出我們能夠計(jì)算即時(shí)誤差
[0044] 2.4權(quán)值、閾值的處理
[0045] 權(quán)值和閾值是根據(jù)歷史數(shù)據(jù)產(chǎn)生的預(yù)測(cè)值，權(quán)值表示各輸入對(duì)輸出的影響大小， 閾值表不輸出的變化門限值。
[0046] 根據(jù)即時(shí)誤差 <、輸入層的輸入值、設(shè)備層的輸出值以及歷史連接權(quán)值對(duì)下一時(shí) 刻連接權(quán)值<+和進(jìn)行更新：