一种基于相关性分析的电网数据透明应用方法及系统与流程

本发明属于电力系统调度控制技术领域，具体涉及一种基于相关性分析的电网数据透明应用方法及系统。

背景技术：

it和互联网技术的高速发展和技术进步推动了众多行业突破性的技术变革。在电网调度控制领域内部，围绕调度数据网络，以多级调控中心、变电站站控层、间隔层等网络节点，在安全区内部构成了与广域互联网类似的生态环境。同时由于电网的高速发展，也对数据的采集、传输和分析提出了更高的要求。

目前对于电网在运行过程中分别由主网调度系统、配网调度系统和营销系统分散调度，各个模块之间数据难以贯通，伴随着可再生能源以及柔性负荷的大面积接入，不能及时获取有效信息将为电网安全调度带来严峻挑战。文献《融合多维信息的主配一体化系统的构思与研究》(《自动化应用》，2017，兰翠芸)针对主配网网架及调度模式不同造成的数据断层问题,提出横向建立省、地、县、配一体化模型,纵向融合多源、海量信息,实现全局感知的主配一体化系统的构思,趋优控制决策。文献《江苏配用电一体化通信平台典型方案》(《电力通信系统》，2011，鲁开中)提出一种江苏配用电一体化通信平台典型方案，实现对江苏电网通信平台的统一建模。上述研究仅从通信和电网架构的角度研究电网的一体化调度，未能充分分析电网各个模块之间的相关性，不能彻底贯通主网调度系统、配网调度系统和营销系统之间的数据，对各个模块进行深度融合，因此，如何透明调度电网数据，协同电网各个模块将成为重点研究内容。

技术实现要素：

为解决当前电网各系统模块之间透明应用的问题，本发明构建了电力系统的广域透明访问框架，并提出相关性分析方法，分析各系统模块的相关性，结合相关性分析结果对各模块之间进行协同调度，实现电网信息源头可追溯。

本发明采取以下技术方案：

一种基于相关性分析的电网数据透明应用方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：采集电网模块数据；

步骤2：对步骤1所采集的数据进行归一化处理；

步骤3：构建电力系统的广域透明访问框架；

步骤4：计算模块之间的相关性；

步骤5：根据所述步骤4的计算结果，打开相关电网模块，以实现各模块之间电网数据的协同调度。

本发明进一步包括以下优选方案：

步骤1中所述电网模块包括电网主配用系统中小干扰稳定模块、输电网故障模块、配电网故障模块、计划检修模块、电压波动模块以及用户投诉业务模块，采集各模块中的业务数据，包括小干扰稳定、故障抢修、计划检修、电压越线、电网阻塞以及用户投诉数据；

其中小干扰稳定数据为电网的电压数据；

故障抢修数据为故障抢修时电网的停电时长数据；

计划检修数据为计划检修时电网的停电时长数据；

电压越线数据为电压数据；

电网阻塞数据为功率数据；

用户投诉数据为每个时间段的用户投诉件数。

步骤2中，将采集到的数据进行归一化处理的具体步骤如下所示：

其中，xi,r为模块r的原始数据，为模块r原始数据的最大的数据。

步骤2中，电力系统的广域透明访问框架为双层访问框架结构，包括管理层和调用层；

管理层包括主网调度系统、配网调度系统和营销系统；

调用层包括小干扰稳定模块、输电网故障模块、配电网故障模块、计划检修模块、电压波动模块以及用户投诉模块。

管理层之间的系统两两相互传递数据；

调用层中的小干扰稳定模块与输电网故障模块被网调度系统管理，配电网故障模块被配网调度系统管理，用户投诉模块被营销系统管理，计划检修与电压波动模块同时被主网调度系统以及配网调度系统管理；

主网调度系统和配网调度系统之间交互电压信息和功率信息；

营销系统分别与主网调度系统和配网调度系统交互用户投诉信息，其中用户投诉信息包括故障发生区域、故障类型。

步骤4中，若采集到的各模块数据服从正态分布，则采用如下相关性模型分析各模块之间的关系：

其中，x和y分别表示两个模块中的所有业务数据，xi，yi分别表示两个模块中第i个数据，n表示x中元素的个数，为x的平均值，为y的平均值。

在步骤4中，若采集到的各模块数据不服从正态分布，则采用如下相关性模型方法分析任意两个模块之间的关系：

其中，n表示x中元素的个数，di为变量rank(xi)和rank(yi)的差值，rank为秩，是各模块数据按照从大到小排序后的位次，当数据相等时，相应的秩取相等数据排序位次的算术平均值，x和y分别表示两个模块中的数据，xi，yi分别表示两个模块中第i个数据。

在步骤4中，根据任意两个个模块之间的相关性计算结果，判断两者之间的相关性强度，

当相关性的值大于0.5时，相关性定义为强；

当相关性的值等于0.5时，相关性定义为一般；

当相关性的值小于0.5时，相关性定义为弱。

步骤5包括以下步骤：

步骤501：根据当前业务模块所需执行的业务，基于步骤4的计算结果打开与当前业务模块相关性强的电网模块；

步骤502：被打开的电网模块将该电网模块的数据同步到所述主网调度系统、配网调度系统以及营销系统中，以供其他模块及时获取。

本发明同时还公开了一种基于相关性分析的电网数据透明应用方法的电网数据透明应用系统，包括数据采集模块、数据预处理模块、广域透明访问模块以及相关性分析模块，其特征在于：

数据采集模块采集电网主配用系统中小干扰稳定模块、输电网故障模块、配电网故障模块、计划检修模块、电压波动模块以及用户投诉业务模块的业务数据，这些数据包括小干扰稳定、故障抢修、计划检修、电压越线、电网阻塞以及用户投诉数据；

数据预处理模块对所采集的数据进行归一化处理；

广域透明访问框架架构模块构造双层访问框架结构，其中第一层为管理层，包括主网调度系统、配网调度系统和营销系统；第二层为调用层，包括小干扰稳定模块、输电网故障模块、配电网故障模块、计划检修模块、电压波动模块以及用户投诉模块；所述管理层之间的系统两两相互传递数据；所述调用层中的小干扰稳定模块与输电网故障模块被网调度系统管理，配电网故障模块被配网调度系统管理，用户投诉模块被营销系统管理，计划检修与电压波动模块同时被主网调度系统以及配网调度系统管理；

相关性分析模块根据数据的正态分布情况选择相关性分析模型进行模块间的相关性分析。

本发明所提一种基于相关性分析的电网数据透明应用方法及系统，构建电力系统的广域透明访问架构，通过对主配用各系统模块进行相关性分析，协同各个模块信息，实现对电网信息的源头追溯。

附图说明

图1为本发明基于相关性分析的电网数据透明应用方法流程图；

图2为本发明电力系统的广域透明访问架构图；

图3为本发明基于相关性分析的电网数据透明应用系统。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

如图1所示，本发明公开了一种基于相关性分析的电网数据透明应用方法及系统，包括如下步骤：

步骤1，准确收集电网中小干扰稳定模块、输电网故障模块、配电网故障模块、计划检修模块、电压波动模块以及用户投诉等各个业务所需涉及的数据以及模块接口的数据。其中，业务数据包括小干扰稳定、故障抢修、计划检修、电压越线、电网阻塞以及用户投诉数据；小干扰稳定数据为电网的电压数据；故障抢修数据为故障抢修时电网的停电时长数据；计划检修数据为计划检修时电网的停电时长数据；电压越线数据为电压数据；电网阻塞数据为功率数据；用户投诉数据为每个时间段的用户投诉件数。

步骤2，对步骤1所采集的数据进行归一化处理，

具体计算公式如下所示：

其中，xi,r为模块r的原始数据，为模块r原始数据的最大的数据。

步骤3，充分考虑主网调度系统、配网调度系统和营销系统之间的业务往来，构建如图2所示的电力系统广域透明访问框架。该框架为双层访问框架结构，其中第一层为管理系统，包括主网调度系统、配网调度系统和营销系统，管理系统之间实现两两相互数据传递；

第二层为调用模块，包括小干扰稳定模块、输电网故障模块、配电网故障模块、计划检修模块、电压波动模块以及用户投诉模块；其中小干扰稳定模块与输电网故障模块被网调度系统管理，配电网故障模块被配网调度系统管理，用户投诉模块被营销系统管理，计划检修与电压波动模块同时被主网调度系统以及配网调度系统管理。主网调度系统和配网调度系统之间交互电压信息和功率信息；营销系统分别与主网调度系统和配网调度系统交互用户投诉信息，其中用户投诉信息包括故障发生区域、故障类型。

通常情况下电网正常运行的时候，主网调度系统仅关注配电网的用电量，即主网调度系统和配网调度系统仅对有功功率数据进行交互，配网调度系统关注配电运行的安全性，营销系统关注用户的投诉率，因此配网调度系统与营销系统仅交互各个台区的电压和功率信息，在故障发生的时候，营销系统会向配网调度系统和主网调度系统上报具体故障区域及类型。

步骤4，根据所获取业务数据服从的分布情况来确定所采用的相关性分析方法，并分别利用相应的相关性分析方法，对各模块之间的相关性进行分析。如果数据符合正态分布，则其相关性分析方法为：

如果数据不符合正态分布，则其相关性分析方法为：

其中，x和y分别表示两个模块中的所有业务数据，xi，yi分别表示两个模块中第i个数据,n表示x中元素的个数，为x的平均值，为y的平均值。di为变量rank(xi)和rank(yi)的差值，rank为秩，是原始数据按照从大到小排序后的位次，当出现样本变量相等时，相应的秩取相等几个样本排序位次的算术平均值。当相关性的值大于0.5时，相关性定义为强；当相关性的值等于0.5时，相关性定义为一般；当相关性的值小于0.5时，相关性定义为弱。

步骤5，针对主网调度系统、配网调度系统和营销系统各个模块的相关性以及当前数据，针对不同场景根据所需目标对电网各个模块进行协同调度，使得各系统的模块可以及时获取所需数据，在执行相关操作的时候能够准确识别信息来源，实现电网信息流可追溯源头的功能，具体的，包括以下步骤：

步骤501：根据当前业务模块所需执行的业务，基于步骤4的计算结果打开与当前业务模块相关性强的电网模块；

步骤502：被打开的电网模块将该电网模块的数据同步到主网调度系统、配网调度系统以及营销系统中，以供其他模块及时获取；

在一实施例中，当配电网计划检修时，配电网制定计划检修任务，与计划检修相关性强的模块开放数据，这些数据包括电压波动、用户投诉信息，并会将数据同步于主网调度系统、配网调度系统和营销系统，使得各系统的模块可以及时获取所需数据，因此由计划检修而引发的停电会直接在营销系统中进行通知，避免用户投诉，在配电网调度系统中计划检修信息的同步可以使得电压波动模块不会因为停电而报错，在执行相关操作的时候能够准确识别信息来源，实现电网信息流可追溯源头的功能。

本发明还公开一种基于相关性分析的电网数据透明应用方法的电网数据透明应用系统，包括数据采集模块、数据预处理模块、广域透明访问模块以及相关性分析模块，其特征在于：

数据采集模块采集电网主配用系统中小干扰稳定模块、输电网故障模块、配电网故障模块、计划检修模块、电压波动模块以及用户投诉业务模块的业务数据，这些数据包括小干扰稳定、故障抢修、计划检修、电压越线、电网阻塞以及用户投诉数据；

所数据预处理模块对所采集的数据进行归一化处理；

广域透明访问框架架构模块构造双层访问框架结构，其中第一层为管理层，包括主网调度系统、配网调度系统和营销系统；第二层为调用层，包括小干扰稳定模块、输电网故障模块、配电网故障模块、计划检修模块、电压波动模块以及用户投诉模块；管理层之间的系统两两相互传递数据；调用层中的小干扰稳定模块与输电网故障模块被网调度系统管理，配电网故障模块被配网调度系统管理，用户投诉模块被营销系统管理，计划检修与电压波动模块同时被主网调度系统以及配网调度系统管理；

相关性分析模块根据数据的正态分布情况选择相关性分析模型进行模块间的相关性分析。

下面对江苏省苏州市主网调度系统、配网调度系统和营销系统之间的交互运行为例。本发明以此进行具体实施方式说明。

首先获取各个系统中的小干扰稳定、故障抢修、计划检修、电压越线、电网阻塞以及用户投诉等业务的数据，此外还需获取系统中各个模块的流量特征属性包括源地址、目的地址、ip包总长度、ip包头长度、tcp包头长度、源端口号、目的端口号、流量大小、协议标识符、长度、业务标识符、功能码、数据长度等，并对所获取的业务以及模块流量特征数据进行归一化。

之后，构建本发明所提出的电力系统广域透明访问架构，分析业务数据所服从的概率分布，根据业务数据是否服从正态分布的情况分别采取不同的相关系数分析方式分析各模块数据之间的相关性。并结合具体的相关性分析方法，实现对各模块之间相关性的获取。

最后，结合各模块之间的相关性，对模块数据之间进行融合调度，贯通主网调度系统、配网调度系统与营销系统，实现各系统之间调度的无缝衔接以及数据的透明应用。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。