一种基于网格化的配电网规划业务管理信息系统的制作方法

本发明涉及电网规划技术领域，特别是一种基于网格化的配电网规划业务管理信息系统。

背景技术：

配电网网架结构通常由当地配电管理部门进行规划，由于配电网区域中配电设备繁多，接线复杂，因此配电网网架结构信息的数据量十分巨大。现有技术中，提出了基于网格化的配电网规划方式能够有效地提高配电区域的网架规划程度。但是，目前还没有针对网格化配电网规划信息进行高效集中管理，特别是针对新增用电需求进行电网规划管理系统。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明旨在提供一种基于网格化的配电网规划业务管理信息系统。

本发明的目的采用以下技术方案来实现：

提供一种基于网格化的配电网规划业务管理信息系统，包括：

信息采集模块，用于获取配电网区域内的网格划分信息，以及获取各网格内的经济评估基础资料；

网格内分析模块，用于网格内的网架现状进行分析，获取网架的拓扑分析结果、n-1分析结果以及供电能力分析结果；

用电需求规划管理模块，用于获取新增用电规划信息；并根据网格内的经济评估基础资料，结合网格内分析模块对网格现状的分析结果以及新增用电规划信息规划新的变电站出线方案；

管理模块，用于对新的变电站出线方案进行审核管理。

在一种实施方式中，信息采集模块包括：网格划分信息单元和基础资料单元；

网格划分信息单元与外部功能模块连接，用于从外部功能模块中获取网格划分信息，其中网格划分信息包括配电区域gis信息、网格划分信息以及网格内配电设备数据、网架数据、用户数据和电网资源数据等；

基础资料单元包括存储有网格内的经济评估基础资料，包括评估结果文档以及相关的指标数据，如项目财务指标、技术经济指标、可靠性指标、环境指标等。

在一种实施方式中，网格内分析模块包括拓扑分析单元、n-1分析单元和供电能力计算单元；

拓扑分析单元，用于通过计算上级电源站和下级负荷站直接的供电范围，分析出供电拓扑关系，从而计算电网的环开点，评估现状网架供电能力，分析网架薄弱环节；

n-1分析单元，用于对网格内的网架结构进行n-1分析，判断网格内是否满足线路n-1、主变n-1、变电站全停、母线n-1等安全校验，标记出不满足不满足n-1接线模式的网架信息；

供电能力计算单元，用于从多角度计算电网的供电能力，包括不考虑线路传输能力情况下、考虑出线端口处线路所能传输能力情况下或考虑最小线线型传输能力情况下等计算电网的供电能力。

在一种实施方式中，用电需求规划管理模块包括用电需求单元和新增出线规划单元；

用电需求单元，用于接收新增用电需求信息，其中用电需求信息包括从政府用电信息、临电报装信息以及客服新增负荷信息等；

新增出线规划单元，用于供管理人员参考网格内的经济评估基础资料、结合网格内分析模块对网格现状的分析结果以及新增用电需求信息规划新的变电站出线方案。

在一种实施方式中，管理模块，用于对新的变电站出线方案进行审核管理，包括对新的变电站出线方案进行修改、删除、审批和查询维护。

在一种实施方式中，管理模块包括审核单元和方案管理单元；

审核单元用于对新的变电站出线方案进行审核，包括对新增的配网基建变电站10(20)千伏柜出线或业扩报装10(20)千伏柜出线进行修改、删除、审批、查询维护功能，并支持电子签名审批和打印；

方案管理单元，对新的变电站出线方案的规划信息、审批信息、图纸信息等进行管理，供管理者对上述信息进行查询、查看、打印等操作。

在一种实施方式中，管理模块还包括权限管理单元，权限管理单元用于对用户的身份信息进行验证，在通过身份验证后允许用户登录管理模块；其中权限管理单元包括登录单元和验证单元；

登录单元用于获取用户的身份信息；

验证单元用于对用户的身份信息进行验证，输出身份验证结果。

本发明的有益效果为：信息采集模块可从不同的配电网信息系统中获取配电网区域内的网格划分信息，根据该网格划分信息，能够通过网格内分析模块对网格内的架构现状进行分析，获取电网规划所需的分析结果；当政府、企业或地方部门需要进行新增用电需求时，规划人员参考上述分析结果，可通过用电需求规划管理模块进行合理的新增用电规划；并且由管理人员通过管理系统对新增用电规划方案进行统一的审核管理，整个系统方便用户、规划人员、管理人员参与到针对新增用电需求的电网规划工作中，大大提高了电网规划的工作效率。

同时，在规划人员进行合理的新增用电规划时，需要考虑到电网规划与市场营销、生产技术、调度运行有关业务结合紧密，因此信息采集模块中同时还将经济评估基础资料等电网规划需要用到的参考资料进行获取并整合，方便规划人员从全方位考虑电网规划方案，提高了电网规划的效果。

附图说明

利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1为本发明的框架结构图；

图2为本发明信息采集模块的框架结构图；

图3为本发明网格内分析模块的框架结构图；

图4为本发明用电需求规划管理模块的框架结构图；

图5为本发明管理模块的框架结构图；

图6为本发明权限管理单元的框架结构图。

附图标记：

信息采集模块1、网格内分析模块2、用电需求规划管理模块3、管理模块4、网格划分信息单元11、基础资料单元12、拓扑分析单元21、n-1分析单元22、供电能力计算单元23、用电需求单元31、新增出线规划单元32、可视化单元33、审核单元41、方案管理单元42、权限管理单元43、验证单元432、登录单元431、登录信息采集单元4311、语音采集单元4312、登录信息验证单元4321、语音验证单元4322、预处理子单元4323、端点检测子单元4324、特征提取子单元4325、验证子单元4326

具体实施方式

结合以下应用场景对本发明作进一步描述。

参见图1，其示出一种基于网格化的配电网规划业务管理信息系统，包括：

信息采集模块1，用于获取配电网区域内的网格划分信息，以及获取各网格内的经济评估基础资料；

网格内分析模块2，用于网格内的网架现状进行分析，获取网架的拓扑分析结果、n-1分析结果以及供电能力分析结果；

用电需求规划管理模块3，用于获取新增用电规划信息；并根据网格内的经济评估基础资料，结合网格内分析模块2对网格现状的分析结果以及新增用电规划信息规划新的变电站出线方案；

管理模块4，用于对新的变电站出线方案进行审核管理。

本发明上述实施方式，信息采集模块可从不同的配电网信息系统中获取配电网区域内的网格划分信息，根据该网格划分信息，能够通过网格内分析模块对网格内的架构现状进行分析，获取电网规划所需的分析结果；当政府、企业或地方部门需要进行新增用电需求时，规划人员参考上述分析结果，可通过用电需求规划管理模块进行合理的新增用电规划；并且由管理人员通过管理系统对新增用电规划方案进行统一的审核管理，整个系统方便用户、规划人员、管理人员参与到针对新增用电需求的电网规划工作中，大大提高了电网规划的工作效率。

同时，在规划人员进行合理的新增用电规划时，需要考虑到电网规划与市场营销、生产技术、调度运行有关业务结合紧密，因此信息采集模块中同时还将经济评估基础资料等电网规划需要用到的参考资料进行获取并整合，方便规划人员从全方位考虑电网规划方案，提高了电网规划的效果。

在一种实施方式中，参见图2，信息采集模块1包括：网格划分信息单元11和基础资料单元12；

网格划分信息单元11与外部功能模块连接，用于从外部功能模块中获取网格划分信息，其中网格划分信息包括配电区域gis信息、网格划分信息以及网格内配电设备数据、网架数据、用户数据和电网资源数据等；

基础资料单元12包括存储有网格内的经济评估基础资料，包括评估结果文档以及相关的指标数据，如项目财务指标、技术经济指标、可靠性指标、环境指标等。

本发明上述实施方式，在配网规划过程中涉及到诸多相互关联的因素，如资源、人口、经济发展、社会活动等，因此信息采集模块同时对上述信息进行采集，供规划人员在有需要的时候进行调用参考，全方位考虑规划人员的规划需求，进一步提高电网规划效率。

在一种实施方式中，参见图3，网格内分析模块2包括拓扑分析单元21、n-1分析单元22和供电能力计算单元23；

拓扑分析单元21，用于通过计算上级电源站和下级负荷站直接的供电范围，分析出供电拓扑关系，从而计算电网的环开点，评估现状网架供电能力，分析网架薄弱环节；

n-1分析单元22，用于对网格内的网架结构进行n-1分析，判断网格内是否满足线路n-1、主变n-1、变电站全停、母线n-1等安全校验，标记出不满足不满足n-1接线模式的网架信息；

供电能力计算单元23，用于从多角度计算电网的供电能力，包括不考虑线路传输能力情况下、考虑出线端口处线路所能传输能力情况下或考虑最小线线型传输能力情况下等计算电网的供电能力。

本发明上述实施方式，网格内分析模块内置有多种不同的分析单元，能够根据现有的配网规划信息、网架信息等进行自动分析，获取准确的分析结果供在新增电网规划或出线规划时使用或参考，提高了系统的智能化水平，进一步提高了电网规划的准确性和高效性。

在一种实施方式中，用电需求规划管理模块3包括用电需求单元31和新增出线规划单元32；

用电需求单元31，用于接收新增用电需求信息，其中用电需求信息包括从政府用电信息、临电报装信息以及客服新增负荷信息等；

新增出线规划单元32，用于供管理人员参考网格内的经济评估基础资料、结合网格内分析模块2对网格现状的分析结果以及新增用电需求信息规划新的变电站出线方案。

在一种实施方式中，用电需求规划管理模块3还包括可视化单元33，用于结合配电区域gis信息、网格划分信息以及网格内配电设备数据、网架数据、用户数据和电网资源数据等进行可视化展示，方便规划人员直观、形象地查看配网规划现状信息并有效地组织电网规划。

本发明上述实施方式，本发明系统能够获取不同渠道的新增用电需求信息，由规划人员对新增用电需求信息进行统一规划，生成电网规划方案，实现了电网规划需求端和业务提供端的对接，有效地降低了传统需求-处理过程中的流程复杂性，提高了电网规划的便捷程度。

在一种实施方式中，管理模块4，用于对新的变电站出线方案进行审核管理，包括对新的变电站出线方案进行修改、删除、审批和查询维护。

在一种实施方式中，管理模块4包括审核单元41和方案管理单元42；

审核单元41用于对新的变电站出线方案进行审核，包括对新增的配网基建变电站10(20)千伏柜出线或业扩报装10(20)千伏柜出线进行修改、删除、审批、查询维护功能，并支持电子签名审批和打印；

方案管理单元42，对新的变电站出线方案的规划信息、审批信息、图纸信息等进行管理，供管理者对上述信息进行查询、查看、打印等操作。

在一种场景中，方案管理模块4还用于结合配电区域gis信息对新的变电站出线方案进行可视化展示，并同时展示网格划分信息以及网格内配电设备数据、网架数据、用户数据和电网资源数据等，供管理人员直观对出线方案进行审核。

本发明上述实施方式，在规划人员根据用电需求进行电网规划后，由管理人员通过管理模块对新的电网规划方案进行审批、修改等操作；实现了业务端与审批端的对接，有助于进一步降低流程的复杂性。同时管理模块还能够对全部的新增电网规划、历史规划信息进行统一管理，方便管理者对电网规划信息的全局把控，有助于提高了电网规划的管理程度。

在一种实施方式中，参见图5、图6，管理模块4还包括权限管理单元43，权限管理单元43用于对用户的身份信息进行验证，在通过身份验证后允许用户登录管理模块4；其中权限管理单元43包括登录单元431和验证单元432；

登录单元431用于获取用户的身份信息；

验证单元432用于对用户的身份信息进行验证，输出身份验证结果。

本发明上述实施方式中，由于新增配网规划信息涉及多行业、多地区的发展去趋势，其中可能会设计多方利益，因此通常在电网规划方案最后落实前需要对电网规划信息进行保密，以防信息泄露；因此，管理模块中设置有权限管理模块，对管理人员的登录信息进行验证。管理人员在通过身份验证后才能进入管理模块，对新增的配网规划信息进行审批和查阅，提高了系统的可靠性。

在一种实施方式中，登录单元431还包括登录信息采集单元4311和语音采集单元4312，

登录信息采集单元4311用于采集用户的登录信息，包括用户名和相应的登录密码；

语音采集单元4312用于采集用户的语音验证信号；

验证单元432还包括登录信息验证单元4321和语音验证单元4322，

登录信息验证单元4321用于对用户的登录信息进行验证，将获取的用户名对应的登录密码和数据库中预存的该用户名对应的登录密码进行比对验证，输出登录信息验证结果；

语音验证单元4322用于对采集的语音验证信号进行识别处理，获取该语音验证信号的特征参数，并将该特征参数和数据库中预存的与该用户名对应的语音验证特征参数进行比对验证，输出语音验证结果。

其中，数据库中预存的与该用户名对应的语音验证特征参数，为该用户在注册时录入的语音信号对应的特征参数。

针对传统的仅采用用户名+密码的登录方式容易存在的安全性风险(如密码被盗取等)，本发明上述实施方式中，提供一种语音验证方式对管理人员的身份进行进一步验证，进一步提高管理权限的安全性。

在一种实施方式中，语音验证单元4322进一步包括：预处理子单元4323、端点检测子单元4324、特征提取子单元4325和验证子单元4326；

预处理子单元4323，用于对接收的语音验证信号进行分帧预处理，输出预处理后的语音验证信号，其中预处理包括语音验证信号的分帧、去噪、增强处理；

端点检测子单元4324，用于对预处理后的语音验证信号进行端点检测处理，获取该语音验证信号的语音起始点和语音结束点，从而获取该语音验证信号的有声段部分；

特征提取子单元4325，用于对语音验证信号的有声段部分进行特征提取处理，获取有声段部分的特征参数；

验证子单元4326，用于将语音验证信号有声段部分的特征参数进行整合处理，并将整合得到的语音参数与数据库中预存的与该用户名对应的语音验证特征参数进行比对验证，输出语音验证结果。

其中，在一种实施方式中，验证单元432首先根据用户输入的登录信息，即用户名和登录密码进行第一步的登录信息验证，当第一步验证通过后，验证单元432进一步驱动登录单元431采集用户的语音验证信号，由验证单元432进一步对该语音验证信号进行语音验证，当第二步验证通过后，则判断该用户身份验证成功。

在管理人进行注册时，管理人员在对用户名和密码进行注册后，可自由输入包含任意内容的语音信号(如管理员读出其名字的语音信号，该语音信号的内容可由管理员自由决定)，系统对该语音信号进行处理，获取其特征参数存储到数据库中与该用户名进行绑定。当管理员需要登入管理模块时，在通过用户名和密码验证后，还需进一步输入相同内容的语音验证信号(如与上述对应的读出起名字的语音信号)，由系统对该语音验证信号进行识别，将获取的特征参数与数据库中的特征参数进行比对验证，当验证结果为一致时，通过该管理员的信息验证。通过上述语音验证的方式对管理员身份做进一步验证，首先由于注册时提供的语音内容有管理员自身决定，这种不确定的设定方式为信息安全提供第一重保障。然后通过语音验证信号的特征参数比对的方式，利用了即便是读出相同的内容，不同人由于声音的频率等特性不同，因此发出的语音验证信号的特征参数也不尽相同，从而通过语音验证信号特征参数的特点提供第二重保障。通过双重保障进一步提高本发明系统的信息安全性。

在一种实施方式中，预处理子单元4323对接收的语音验证信号进行分帧预处理，输出预处理后的语音验证信号，具体包括：

1)对语音验证信号进行小波包分解处理，其中小波包分解中采用设定的小波基和小波分解尺度进行；

2)对最大分解尺度获取的小波包系数进行阈值处理，获取阈值处理后的小波包系数；

3)根据阈值处理后的小波包系数进行重构，获取预处理后的语音验证信号；

其中，对最大分解尺度获取的小波包系数进行阈值处理，采用的阈值函数为：

式中，表示阈值处理后的第k个小波包系数，wk表示最大分解尺度获取的第k个小波包系数，sgn(·)表示符号函数，t表示设定的阈值，a表示设定的效果调节因子，其中0≤a≤1。

本发明上述实施方式，由于管理员在进行语音验证输入语音验证信号时，无法避免地会受到环境噪声的干扰。预处理子单元采用上述的方式对语音验证信号进行增强处理，首先对语音验证信号进行小波包分解，然后对小波包系数采用上述改进的阈值函数进行阈值处理，该阈值函数采用双门限阈值的方式能够适应语音验证信号中小波包系数，特别是对高频段的小波包系数的特点进行处理，提高了阈值处理函数的平滑性能，有效地避免了传统小波阈值处理中存在的“断层”情况，最大限度地保留语音验证信号的语音特征，为之后准确对语音验证信号进行识别提供了保证。

在一种实施方式中，阈值t具体由以下函数获取：

式中，t表示阈值函数中阈值，σ表示噪声的标准方差估计，med(wk)表示最大分解层数中小波包系数的中值，n表示小波包系数的长度，j表示最大分解尺度的分解层数，mean(wk)表示最大分解层数中小波包系数的均值

本发明上述实施方式，针对语音验证信号的多尺度小波包分解，采用上述阈值函数对阈值进行合理设置，能够根据分解尺度进行自适应调节，避免了传统阈值设置时采用固定阈值而带来的主观不确定性，间接提高了语音验证信号与处理的效果。

在一种实施方式中，端点检测子单元4324对预处理后的语音验证信号进行端点检测处理，获取该语音验证信号的语音起始点和语音结束点，具体包括：

1)对预处理后的语音验证信号进行分帧加窗处理；

2)根据每一帧语音信号的幅值，获取该帧语音验证信号的短时能量ed，其中ed(i)表示第i帧语音验证信号的短时能量；

3)获取各帧语音信号幅值的最大值fd(i)，其中fd(i)表示第i帧语音验证信号的幅值的最大值，将各帧语音信号幅值的最大值fd(i)从大到小排序，获取排序集合其中u＝1,2,…,i，i表示语音验证信号的总帧数，表示排序集合中第u个语音信号幅值的最大值；

4)对每一帧语音验证信号进行傅里叶变换后，再将该帧语音信号分成nb个子带；

5)获取每个子带的能量eb，其中eb(m,i)表示第i帧语音验证信号中第m个子带的子带能量；

6)基于短时能量、子带能量和峰值特征计算每帧语音信号的端点检测因子，其中采用的端点检测因子函数为：

式中，a(i)表示第i帧语音验证信号的端点检测因子，ed(i)表示第i帧语音验证信号的短时能量，表示上述排序集合中第个语音信号幅值的最大值，i表示语音验证信号的总帧数，表示向下取整函数，sd表示第i帧语音验证信号的幅值平均值，eb(m,i)表示第i帧语音验证信号中第m个子带的子带能量，pb(m,i)表示第i帧语音验证信号中第m个子带的自带能量分布密度；

7)分别将各帧语音验证信号的端点检测因子a(i)与设定的端点检测阈值z进行比较，若从某帧语音验证信号开始，连续存在4帧语音验证信号的端点检测因子a(i)均大于端点检测阈值z，则将该帧语音验证信号标记为语音起始点；并继续进行检测，若从某帧语音验证信号开始，连续存在4帧语音验证信号的端点检测因子a(i)均小于端点检测阈值z，则将该帧语音验证信号标记为语音结束点；将语音起始点和语音结束点之间的语音帧标记为有声段部分。

本发明上述实施方式，在获取语音验证信号的有声段部分时，包括采用上述方式对语音验证信号进行端点检测，通过获取语音验证信号的短时能量和子带能量，以及创造性地加入语音验证信号的峰值特征作为端点检测因子的影响参数，采用上述改进的端点检测因子函数准确描述语音验证信号中的端点特性，并根据端点检测因子准确判断语音验证信号中的语音起始点和语音结束点，提高了语音验证信号端点检测的准确性，从而准确获取语音验证信号的有声段部分，间接提高了语音验证的准确性。

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，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当分析，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。