一种基于多元基础信息融合的数据有效性判别方法与流程

本发明涉及电力信息技术领域，特别是一种电网多元基础信息融合的数据有效性判别方法。

背景技术：

随着电力系统规模的不断扩大，海量数据采集带来的数据质量问题亟待解决。有效的数据是进行电能预测和调控管理的前提，为调度决策和统计分析提供基础支撑。无效数据不仅影响调度人员对电网运行状态的判断，而且影响电网分析应用的收敛性。

数据质量涉及数值大小、数据存储、数据使用、数据传输等几个方面，要求数据必须准确地反映实际量测的大小，记录无重复或缺失，在需要的时间内有效，满足已存在的约束条件，相互关联的数据在逻辑上一致等。影响数据质量的因素主要有：场站端数据采集装置故障产生的数值错误、数据传输通道故障造成的数据缺失或重复、主站系统故障造成的数据跳变和人为失误造成的数据错误等。

目前电网调度自动化系统具备常规的数据采集和处理功能，最常用的检测手段包括：一是从数据通信的角度判别数据质量，如数据是否初始化、数据通道是否中断、数据是否长时间不刷新等，这种方法不能从物理意义上判别量测数据的有效性；二是通过状态估计软件对不良数据进行检测和辨识，但状态估计算法不仅对基础数据断面和模型参数要求较高，而且需要多次迭代，当前包含可再生能源在内的电网模型维度极大，状态估计程序难以收敛，计算执行效率较低，难以应对海量数据接入带来的数据质量新问题。

公布号为cn105046344a的发明专利公开了一种电网调度主站数据优化方法，通过对比主站与变电站数据cim/e文件来校验数据正确性，从而避免主站与变电站数据的不一致。

公布号为cn105279710a的发明专利公开了一种区域电网数据异常辨识方法和系统，通过检测关联节点的节点电流来辨识电流数据的异常。

公布号为cn107066500a的发明专利公开了一种基于pms模型的电网海量数据质量校验方法，该方法通过检测数据漏点、数据为空、数据为0、数据跳跃、数据毛刺和数据重复等各种情况来进行数据质量的校验。

公布号为cn107679146a的发明专利公开了一种电网数据质量的校验方法和系统，该方法通过提取原始数据中的比对数据和基准数据进行校验。

技术实现要素：

为填补现有技术中未考虑从同一设备上采集的不同类型量测数据之间的关联性的空缺，本发明提出了一种基于多元基础信息融合的数据有效性判别方法，基于同一设备的不同类型量测数据之间的关联性，进行数据有效性判别，使运行人员避免了海量数据的逐一核对，从而减少系统维护的工作量，为调度管理和应用功能的实施提供较高质量的基础信息。

本发明公开了一种基于多元基础信息融合的数据有效性判别方法，对与同一设备对象运行状态相关的不同类型量测数据之间的关联性进行逻辑关系相互验证，当多个量测数据之间的逻辑关系正确，且该多个量测数据均与某个量测数据发生矛盾时，判别该量测数据无效。

进一步的，在对同一设备对象的不同类型量测数据之间的关联性进行逻辑关系相互验证的步骤之前，采用设定的通用判据对与同一设备对象运行状态相关的不同类型量测数据进行有效性初步判别，对经过初步判别为有效的量测数据之间的关联性进行逻辑关系相互验证。

进一步的，所述量测数据包括电气量和非电气量的遥测或遥信数据。

进一步的，所述设定的通用判据包括：基于质量码的判断、基于多源数据的判断、基于网络拓扑的判断和基于电气设备物理模型的判断、基于线路首末端量测偏差的判断、基于设备容量约束的判断、基于电气功率平衡的判断。

进一步的，本发明还包括对判别为有效的量测数据进行分类统计的步骤，包括采用通用判据的数据有效率统计、根据量测数据之间的关联性进行逻辑关系相互验证的数据有效率统计和判据触发情况统计，所述判据触发情况统计包括统计各类型无效数据所触发判据的次数和所占比例。

有益效果：本发明的方法有助于快速发现无效数据，从而进一步查找数据采集和处理中存在的问题，提高错误数据的识别能力，为调度管理和应用功能的实施提供较高质量的基础信息。

附图说明

图1是设备数据关系图；

图2是可疑数据判别示意图；

图3是本发明的流程图；

图4是本实施例的风机运行信号无效判别；

图5是本实施例的风机故障信号无效判别；

图6是本实施例的风机风速量测无效判别；

图7是本实施例的风机故障信号无效判别。

具体实施方式

下面结合附图和实施例进一步阐述本发明。

如图1所示，本发明的核心思想为：电网调度监控系统从电气设备采集的量测数据可以分为电气量和非电气量，电气量和非电气量由若干遥测或遥信数据组成，这些数据反映了电气设备的运行状态，他们之间具有一定的关联性，本发明的关联性指这些数据满足已存在的约束条件，且在逻辑上一致。因此，可以通过数据之间的关联性进行相互验证，当多个数据之间的逻辑关系正确，但他们均与某个数据发生矛盾时，则可以判定该数据无效，电网运行中的无效数据可以分为坏数据和可疑数据。坏数据主要是系统故障或数据采集通道故障造成的错误数据；可疑数据是指违反相互之间关联关系的数据。

图3为基于多元基础信息融合的数据有效性判别程序处理流程，包括以下步骤：

步骤1：选择需要判别的设备对象，通过电力调度数据网采集设备对象运行状态相关电气量和非电气量的遥测和遥信数据。

步骤2：采用通用判据对步骤1的设备对象的量测数据进行判别，对判别出的无效数据打印相关信息，对判别出的有效数据执行步骤3；

其中，通用判据包括但不限于如下判据：

基于质量码的判断，当某量测质量码存在问题或数值长期不发生变化时，该量测为无效量测。这是电网调度自动化系统最基本的数据质量判据。

基于多源数据的判断，当某个量测具有多数据源，且各数据源数值偏差较大时，则该量测数据无效；当优先级最高的数据源出现质量码问题时，系统自动切换数据源。

基于网络拓扑的判断，当网络拓扑分析结果显示设备状态与运行参数存在矛盾时，则设备间连接关系或相关参数存在错误。

基于电气设备物理模型的判断，该方法主要通过状态估计软件实现，目前国内电网220kv以上量测的合格率已达99％以上，但是包括风电机组在内的低电压等级的数据质量还无法与之相比。

对于具有特定属性的量测，包括但不限于如下判据：

基于线路首末端量测偏差的判断。当某线路首端和末端分别采集的量测绝对值偏差大大超出线路损耗时，说明该线路的某端量测存在问题。

基于设备容量约束的判断，当场站(或机组)出力严重超出其装机容量(或额定容量)时，该出力量测无效。

基于电气功率平衡的判断，当电气系统(场站、母线、变压器等)输入功率和输出功率严重不平衡时，相关量测无效。

步骤3：对步骤2的其他数据采用本发明的专用判据进行判别，对判别出的无效数据打印相关信息，对判别出的有效数据执行步骤4；

该专用判据具体为：对同一设备不同量测数据之间的关联性进行相互验证，当多个数据之间的逻辑关系正确，但他们均与某个数据发生矛盾时，则可以判定该数据无效。

步骤4：对来自步骤3的有效数据并结合无效数据的相关信息进行分类统计，包括但不限于采用常规判据的数据合格率统计、采用专用判据的数据合格率和判据触发情况统计，常规判据的数据合格率等于采用常规判据识别出的有效数据与全部数据的比值，专用判据的数据合格率等于采用专用判据识别出的有效数据与全部数据的比值，判据触发情况统计为统计各类型无效数据所触发判据的次数和所占比例。

实施例：

以图2中的4个量测数据为例，数据1与其它数据之间均存在关联且逻辑矛盾，但其它相关联的数据之间逻辑合理，则可以判定数据1为无效数据。对于数据1正确而其它相关联数据全部错误的极端情况本实施例暂不予考虑。

不同场站上送的量测数据类型存在差异，但均可采用上述方法进行判别。以风电系统为例，在采集常规遥测和遥信电气量数据的同时还会采集风机状态、风速等非电气量遥测和遥信数据，这些数据之间存在关联性，根据这一特点可以帮助识别其中的无效数据。

定义：a表示风机处于运行状态，表示风机处于停运状态；b表示风机处于故障状态，表示风机处于非故障状态；c表示风机出力显示为大于0，表示风机出力显示为0；d表示风机风速显示为在正常运行范围内，表示风机风速显示为未达切入风速或已超切出风速。

上述信号之间的关系，可分为以下几种情况：

风机显示为运行状态，则风机必处于非故障状态，且风速在正常运行范围之内，但风机的出力可能为0，也可能大于0。

风机显示为停运状态，则风机的出力必为0，但风机可能处于故障状态，也可能处于非故障状态，此时风速可能在正常运行范围之内，也可能在正常运行范围之外。

风机显示为故障状态，则风机必处于停运状态，且出力为0，此时风速可能在正常运行范围之内，也可能在正常运行范围之外。

风机显示为非故障状态，则风机可能处于运行状态，也可能处于停运状态，出力可能大于0，也可能为0，风速可能在正常运行范围之内，也可能在正常运行范围之外。

风机出力大于0，则风机必处于运行状态和非故障状态，且风速在正常运行范围之内。

风机出力显示为0，则风机可能处于运行状态，也可能处于停运状态，风机可能处于故障状态，也可能处于非故障状态，风速可能在正常运行范围之内，也可能在正常运行范围之外。

根据上述方法和推论可以得出以下判据：

(1)风机的运行信号显示为停机，但风机有功出力大于0，此时若风机为非故障状态，风速在正常运行范围内时，则风机的运行状态信号为无效数据，参考图4；

(2)风机运行信号与故障状态信号存在矛盾，此情况下当信号显示风机处于运行状态，风机出力不为0，风速在正常运行范围内，若信号显示风机为故障状态时，则该故障信号为无效数据，参考图5；

(3)风机风速与风机出力之间的存在矛盾，此情况下当风机出力不为0，且信号显示风机处于运行状态和非故障状态时，若风速量测值未达到切入风速(或达到切出风速)，则该风机风速数据为无效数据；当信号显示风机处于故障状态和停机状态，且风机风速不在正常运行范围内时，若风机出力不为0，则该风机出力数据为无效数据，参考图6和图7。

需要指出的是，上述方法在某些条件下不适用，只能采用其它方法或结合其它信号进行判断。

(1)风机功率为0时，不论其它相关联数据如何变化，均无法判别该量测的有效性，因为风机功率为0时，可能处于故障状态也可能处于非故障状态，可能处于停机状态也可能处于开机待风状态。这种情况可以结合集电线功率与相关机组功率之和的偏差进行判断。

(2)信号显示风机为非故障状态时，不论其它相关联数据如何变化，均无法判别该信号的有效性，因非故障状态的风机可能处于运行状态也可能处于停机状态，风机出力和风速可能为0也可能不为0。这种情况下只能结合场站告警或其它信息来判断。

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。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。