一种电力调度设备运行状态评估方法及系统与流程

1.本发明涉及电力调度系统运行状态评估技术领域，具体涉及一种电力调度设备运行状态评估方法及系统。


背景技术：

2.当前我国电网已处于大电网、特高压、远跨距、交直流并联输电阶段，其结构复杂性和运行控制的难度是难以比拟的。调度系统不但要负责电网调度运行工作，还需要负责变电站的三遥任务。因此，保障电网安全稳定的一个因素便是调度系统的安全运行。
3.在近年来的调度系统故障诊断研究中，常用的方法有专家系统、神经网络、petri网络等。专家系统通过将运行逻辑与工作人员诊断经验信息以规则表示，组成专家诊断库，但由于需要整合的信息过多，只适合中小型网络结构。神经网络通过海量的数据信息，采用非线性拟合出诊断结果，但所需训练数据集庞大，难以构造支撑整个调度系统的训练集。petri网络用于分析离散事件及建模极为合适，许多研究采用petri算法对电力系统故障进行分析诊断，袁川来等人提出了一种时间约束的改进分层模糊petri网的配电网故障诊断方法，利用正反向时序检查，对置信度进行修正；孙铁军等人提出了信息优化的动态建模模糊petri网的故障诊断方法，增加了故障诊断过程的层次性。
4.采用模糊petri网的故障诊断方法，仅通过一个公式对电力调度设备的运行状态进行评估，导致评估结果不尽准确。同时，由于调度系统结构复杂，网络拓扑结构硕大，且会发生未出现过的故障，传统petri网难以解决，存在运行状态不稳、诊断结果偏差等情况，


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种电力调度设备运行状态评估方法及系统，以至少解决现有技术采用模糊petri网的故障诊断方法进行电力调度设备运行状态评估时，仅通过一个公式对电力调度设备的运行状态进行评估，导致评估结果不尽准确的技术问题。
6.本发明通过下述技术方案实现：
7.本发明提供一种电力调度设备运行状态评估方法，包括：
8.将解析后的电力调度系统的报文对应到petri网的库所节点、变迁节点和托肯上；
9.根据所述petri网，获取发生在所述电力调度设备的故障事件对应的电力调度系统的网络运行态势值nsv、规约传输态势值psv和控制业务态势值bsv，取网络运行态势值nsv、规约传输态势值psv和控制业务态势值bsv的最大值作为与所述故障事件对应的电力调度系统态势值ssv；
10.判断所述电力调度系统态势值ssv是否满足预设的阈值条件；
11.若满足预设的阈值条件，则判定所述故障事件发生；
12.建立评估导则，所述评估导则包括故障事件和与故障事件对应的权重；
13.在预设分数的基础上减去发生的故障事件对应的权重得到该电力调度设备运行状态的评分。
14.进一步，将解析后的电力调度系统的报文对应到petri网的库所节点、变迁节点和托肯上之前，还包括：
15.获取电力调度系统的原始报文；
16.对所述原始报文进行解析，得到解析后的报文。
17.进一步，所述网络运行态势值nsv为电力调度系统的网络运行安全态势值nssv和通道运行态势值ncsv中的较大值。
18.进一步，所述网络运行安全态势值nssv为网络异常ip访问态势值和异常端口访问态势值之和，网络异常ip访问态势值
[0019][0020]
异常端口访问态势值
[0021][0022][0023]
进一步，通道运行态势值
[0024][0025]
进一步，所述规约传输态势值为协议应用层通道状态值和协议传输故障值之和，即
[0026]
psv(k+1)＝α1psv
channel
(k+1)+α2psv
transfer
(k+1)。
[0027]
进一步，所述petri网为d维空间petri网。
[0028]
本发明还提供一种电力调度设备运行状态评估系统，包括：
[0029]
对应模块，用于将解析后的电力调度系统的报文对应到petri网的库所节点、变迁节点和托肯上；
[0030]
第一获取模块，用于根据所述petri网，获取发生在所述电力调度设备的故障事件对应的电力调度系统的网络运行态势值nsv、规约传输态势值psv和控制业务态势值bsv，取网络运行态势值nsv、规约传输态势值psv和控制业务态势值bsv的最大值作为与所述故障事件对应的电力调度系统态势值ssv；
[0031]
判断模块，用于判断所述电力调度系统态势值ssv是否满足预设的阈值条件；若满足预设的阈值条件，则判定所述故障事件发生；
[0032]
评估导则建立模块，用于建立评估导则，所述评估导则包括故障事件和与故障事
件对应的权重；
[0033]
评估模块，用于在预设分数的基础上减去发生的故障事件对应的权重得到该电力调度设备运行状态的评分。
[0034]
进一步，还包括：
[0035]
第二获取模块，用于获取电力调度系统的原始报文；
[0036]
解析模块，用于对所述原始报文进行解析，得到解析后的报文。
[0037]
进一步，所述网络运行态势值nsv为电力调度系统的网络运行安全态势值nssv和通道运行态势值ncsv中的较大值。
[0038]
进一步，所述网络运行安全态势值nssv为网络异常ip访问态势值和异常端口访问态势值之和，网络异常ip访问态势值
[0039][0040]
异常端口访问态势值
[0041][0042][0043]
进一步，通道运行态势值
[0044][0045]
进一步，所述规约传输态势值为协议应用层通道状态值和协议传输故障值之和，即
[0046]
psv(k+1)＝α1psv
channel
(k+1)+α2psv
transfer
(k+1)。
[0047]
进一步，所述petri网为d维空间petri网。
[0048]
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
[0049]
本发明提供的一种电力调度设备运行状态评估方法及系统，构建多维度分析评估体系，分别从“网络数据流量”、“自动化规约通信状态”以及“电网控制过程”三个维度对电力实时信息流(电力调度系统的报文)进行分析，至少解决了现有技术采用模糊petri网的故障诊断方法进行电力调度设备运行状态评估时，仅通过一个公式对电力调度设备的运行状态进行评估，导致评估结果不尽准确的技术问题。
[0050]
本发明提供的一种电力调度设备运行状态评估方法及系统，所述petri网为d维空间petri网，采用d维空间petri网对调度系统进行电力调度设备运行状态评估与故障诊断，
能及时发现运行故障并快速定位，消除传统petri网的不确定性，有效提高了调度系统的运行稳定性。
附图说明
[0051]
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本技术的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
[0052]
图1为本发明一种电力调度设备运行状态评估方法的流程图；
[0053]
图2为本发明一种电力调度设备运行状态评估系统的原理结构示意图；
[0054]
图3为本发明一种电力调度设备运行状态评估方法中d维空间petri网d＝2的单元示例图；
[0055]
图4为本发明一种电力调度设备运行状态评估方法中d维空间petri网模型；
[0056]
图5为本发明一种电力调度设备运行状态评估方法中多维度指标体系结构示意图；
[0057]
图6为本发明一种电力调度设备运行状态评估方法中电网控制时序过程表和电网调度关联业务表；
[0058]
图7为本发明一种电力调度设备运行状态评估方法中评估检修策略流程图；
[0059]
图8为本发明一种电力调度设备运行状态评估方法中变电站实时监测示意图；
[0060]
图9为本发明一种电力调度设备运行状态评估方法中故障定位示意图。
具体实施方式
[0061]
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
[0062]
petri网表示一个包含位置和节点两种类型且弧并不同类的双边有向图。动态元素称为令牌，位于位置内部，petri网的标识是每个位置的令牌数量。变迁触发的结果表现为令牌的消费和产生，并以此表示网络的行为。
[0063]
对于没有闭环的网，传统上用矩阵(b，d)或c来表示petri网模型。当矩阵c是稀疏矩阵时，还需要对指定稀疏矩阵采用方法处理，一个稀疏矩阵可以通过指定单独的非零元素或指定其行来描述。考虑到一行有一些非零元素，最好通过行进行规范。矩阵c的一行对应一个转换，一列对应一个位置。矩阵c的稀疏行描述为：
[0064]
[ti：]nc
i，1
*x
i，1
，..nc
i，n
*x
i，n
→
pc
i，1
*y
i，1
，..pc
i，m
*y
i，m
ꢀꢀꢀ
(1)
[0065]
括号内为代表一次变迁，本质上是互补的纯信息。对于一个petri网标记描述，利用其非零分量的枚举来指定一个稀疏向量。
[0066]
当petri网元形成一定规则的空间结构时，其节点的补充索引可以反映其在空间中的相互位置。考虑一个由单元划分的离散空间，并利用在d维空间中采用自然数的d元组表示单元补充索引。从空间指标、指标范围和辅助函数中收集的稀疏向量构成参数表达式。
[0067]
考虑d维空间中单位大小的超立方体作为小格的空间模型，从概念上看，其代表一种广义的通信策略，它的原理是基于存储和变迁的分组交换。有2d个端口位于超立方体的各个平面上，端口在全双工模式下，具有独立的接收和发送通道。策略模型如式2所示，命名
为hd；该模型只有一个外部参数维数，记为d。
[0068][0069]
其中，p表示一个位置；t表示一个变迁；b指定一个缓冲区；1规定了限制；i指定一个输入；o指定输出。超立方体的一个面是用一对索引(j，n)指定的，其中j表示各面垂直的维度数，n表示面也就是方向数。例如，1对应于靠近网格原点的平面(方向为原点)，2对应于远离网格原点的平面(方向为无穷大)。d＝2的示例请参考图3：
[0070]
一个端口(j，n)的输入通道为pi
j，n
，pil
j，n
，ti
j，n，j’，n’。输入缓冲区放置与pi
j，n
的端口，pil
j，n
限制缓冲区大小。ti
j，n，j’，n’决定了传输方向，从输入端(j，n)传输到输出端口(j’，n’)，(j’，n’)≠(j，n)。
[0071]
式(2)包含两行：一行描述所有to
j，n
，另一行描述所有ti
j，n，j’，n’。输入输出弧描述了变迁路径，并在{po
j，n
，pol
j，n
}，{pi
j，n
，pil
j，n
}，{pb
j，n
，pbl}的互补位置集合内保持令牌的平衡，将po
j，n
，pol
j，n
，pi
j，n
，和pil
j，n
作为网格内单元进一步连接的接触点。
[0072]
式(2)中的模型可由图4表示：
[0073]
实施例一
[0074]
本发明通过下述技术方案实现：
[0075]
请参考图1、5和6，本发明提供一种电力调度设备运行状态评估方法，包括：
[0076]
s101、将解析后的电力调度系统的报文对应到petri网的库所节点、变迁节点和托肯上；
[0077]
s102、根据所述petri网，获取发生在所述电力调度设备的故障事件对应的电力调度系统的网络运行态势值nsv、规约传输态势值psv和控制业务态势值bsv，取网络运行态势值nsv、规约传输态势值psv和控制业务态势值bsv的最大值作为与所述故障事件对应的电力调度系统态势值ssv；
[0078]
s103、判断所述电力调度系统态势值ssv是否满足预设的阈值条件；
[0079]
s104、若满足预设的阈值条件，则判定所述故障事件发生；
[0080]
s105、建立评估导则，所述评估导则包括故障事件和与故障事件对应的权重；
[0081]
s106、在预设分数的基础上减去发生的故障事件对应的权重得到该电力调度设备运行状态的评分。
[0082]
作为具体实施方式，将解析后的电力调度系统的报文对应到petri网的库所节点、变迁节点和托肯上之前，还包括：
[0083]
获取电力调度系统的原始报文；
[0084]
对所述原始报文进行解析，得到解析后的报文。
[0085]
本发明中，网络运行态势值nsv、规约传输态势值psv和控制业务态势值bsv均为0-100无量纲数据。其中0-45为正常，45-80为黄色预警，80-100为红色报警。取网络运行态势值nsv、规约传输态势值psv和控制业务态势值bsv的最大值，即受故障事件影响最大的态势值作为电力调度系统态势值ssv。
[0086]
阈值条件可以为判断对象在一个范围内，例如阈值条件为大于80，若电力调度系统态势值ssv为70，则不满足预设的阈值条件，所述故障事件不发生；若电力调度系统态势值ssv为85，则满足预设的阈值条件，所述故障事件发生。故障事件可以是电力调度设备的短路或断路。
[0087]
设该电力调度设备的评估方案为p1，含有评估导则r1，r2，r3，分别对应故障事件e1，e2，e3，对应权重分别为w1，w2，w3，其中事件e2，e3评估时可以需要考虑频率存在这一现象，因此导则与事件的关系可以通过权重设置，如下表所示。
[0088][0089]
当导则、事件与频率有关时，三者之间形成一定的关联关系，如下表所示，而事件e1只要存在便扣分w1，且只扣一次分。
[0090][0091]
其中，上述频率范围标准设定为一小时内发生事件数；且根据帕雷托原则，设w1+w2+w3≤80。假定评估对象为s1，其方案p1，包含导则r1，r2，r3，分别对应事件e1，e2，e3，对应权重分别为10，40，30，在24小时内发生事件数对应为20，37，101，则事件e1的扣分应为10，事件e2的扣分因为1≤37/24＜4，扣8分，事件e3的扣分因为4≤101/24＜9，扣8分，最后总扣分为10+8+8＝26分，得分为100-26＝74分。得分越高，该电力调度设备的运行状态越好，得分越低，该电力调度设备的运行状态越差。
[0092]
本发明提供的一种电力调度设备运行状态评估方法及系统，构建多维度分析评估体系，分别从“网络数据流量”、“自动化规约通信状态”以及“电网控制过程”三个维度对电力实时信息流(电力调度系统的报文)进行分析，至少解决了现有技术采用模糊petri网的故障诊断方法时，仅通过一个公式对电力调度设备的运行状态进行评估，导致评估结果不尽准确的技术问题。
[0093]
本发明通过面向电力实时控制信息流的态势感知技术体系，构建调度信息多层聚类信息融合算法，给出了运行状态评估导则。
[0094]
本发明对遥控遥调异常的在线研判、实时信息流的态势评估、数据回溯分析等方面都具有一定的帮助，对电力调度系统进一步智能化奠定了基础。本发明采用java平台实现了基于电力调度业务的应用数据分析与在线校核，变电站实时状态得分请参考图8，诊断
结果请参考图9，其中深黑色箭头部分表示故障位置。采用6组实验数据进行对比实验，本发明以90％的综合正确率，明显优于对照方法。
[0095]
本发明针对调度数据网传输的典型业务涉及的海量数据，分析提取关键模式，通过多数据、多模式特征的信息融合技术，进行模式识别。对异常业务流量信息、异常业务操作信息、异常业务状态信息进行实时在线智能分析并告警，同时为运行系统的隐患排查提供技术依据。
[0096]
本发明对电力调度设备的运行状态进行评估，对故障诊断有着参考作用，根据评价标准对各个电站运行状态进行评估，可以优化诊断结果。因此，建立调度自动化系统健康模型库，管理自动化系统各类设备健康模型；完成信息分类和状态评估，建立一个评估导则；并将总结提取信息模型中的事件，形成通信过程的特征点和判断依据，罗列故障产生的原因并实现与检修策略的关联，在此基础上实现调度自动化系统运行状态评估。评估检修策略流程请参考图7。以通信的角度确定项目对象，根据实际运行情况的计算方法和状态评估体系，建立变电站或通信线路的评估模型。变电站由通道和子网组成，通道和子网由它们自己的设备组成，因此变电站内的所有事件都由变电站和子网的中心组成。基于该评估方法，依照评估指标对变电站进行自动评估，并将结果自动提交给设备状况。
[0097]
作为具体实施方式，所述网络运行态势值nsv为电力调度系统的网络运行安全态势值nssv和通道运行态势值ncsv中的较大值。
[0098]
作为具体实施方式，所述网络运行安全态势值nssv为网络异常ip访问态势值和异常端口访问态势值之和，网络异常ip访问态势值
[0099][0100]
异常端口访问态势值
[0101][0102][0103]
网络运行安全态势值nssv主要描述调度数据网安全i/ii区的网络访问安全特征，安全态势目前包含网络发生异常ip访问和异常端口访问评判。异常ip访问按照每天相关，每5分钟计算。
[0104]
考虑调度数据网i/ii区运行特点，对于异常ip访问评价，原则是在评测周期内只出现一次，态势值最大，若周期出现，理论讲该ip为合法ip，需要用户增加配置，系统主要作为预警提醒。对于每个nssv
ip
∈(nssv
min
，nssv
max
)异常ip，计算公式为
[0105][0106]
nssv
ip
＝max(nssv
ip(1)
，nssv
ip(2)
，......，nssv
ip(m)
)
[0107]
异常端口访问安全评判考虑对监视ip的非指定端口进行访问监视。
[0108]
作为具体实施方式，通道运行态势值
[0109][0110]
作为具体实施方式，所述规约传输态势值为协议应用层通道状态值和协议传输故障值之和，即
[0111]
psv(k+1)＝α1psv
channel
(k+1)+α2psv
transfer
(k+1)。
[0112]
电网控制过程维度按照电网控制时序表及电网调度关联业务表来决定，具体请参考图6。
[0113]
作为具体实施方式，所述petri网为d维空间petri网。
[0114]
本发明提供的一种电力调度设备运行状态评估方法及系统，所述petri网为d维空间petri网，d维分布更符合电力调度系统报文的分布，两者比较匹配。通过d维空间petri网结合态势感知对故障进行诊断，能及时发现运行故障并快速定位，消除传统petri网的不确定性。与效果最接近的方法相比，综合正确率提高了8.3％，有效的提高了稳定性与准确性。
[0115]
实施例二
[0116]
请参考图2，本发明还提供一种电力调度设备运行状态评估系统，包括：
[0117]
对应模块，用于将解析后的电力调度系统的报文对应到petri网的库所节点、变迁节点和托肯上；
[0118]
第一获取模块，用于根据所述petri网，获取发生在所述电力调度设备的故障事件对应的电力调度系统的网络运行态势值nsv、规约传输态势值psv和控制业务态势值bsv，取网络运行态势值nsv、规约传输态势值psv和控制业务态势值bsv的最大值作为与所述故障事件对应的电力调度系统态势值ssv；
[0119]
判断模块，用于判断所述电力调度系统态势值ssv是否满足预设的阈值条件；若满足预设的阈值条件，则判定所述故障事件发生；
[0120]
评估导则建立模块，用于建立评估导则，所述评估导则包括故障事件和与故障事件对应的权重；
[0121]
评估模块，用于在预设分数的基础上减去发生的故障事件对应的权重得到该电力调度设备运行状态的评分。
[0122]
作为具体实施方式，还包括：
[0123]
第二获取模块，用于获取电力调度系统的原始报文；
[0124]
解析模块，用于对所述原始报文进行解析，得到解析后的报文。
[0125]
作为具体实施方式，所述网络运行态势值nsv为电力调度系统的网络运行安全态
势值nssv和通道运行态势值ncsv中的较大值。
[0126]
作为具体实施方式，所述网络运行安全态势值nssv为网络异常ip访问态势值和异常端口访问态势值之和，网络异常ip访问态势值
[0127][0128]
异常端口访问态势值
[0129][0130][0131]
作为具体实施方式，通道运行态势值
[0132][0133]
作为具体实施方式，所述规约传输态势值为协议应用层通道状态值和协议传输故障值之和，即
[0134]
psv(k+1)＝α1psv
chanel
(k+1)+α2psv
transfer
(k+1)。
[0135]
作为具体实施方式，所述petri网为d维空间petri网。
[0136]
对于实施例二的具体实现过程，由于实施例一的方法中已有详细说明，故此处不再赘述。
[0137]
本领域普通技术人员可以理解实现上述事实和方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，涉及的程序或者所述的程序可以存储于一计算机所可读取存储介质中，该程序在执行时，包括如下步骤：此时引出相应的方法步骤，所述的存储介质可以是rom/ram、磁碟、光盘等等
[0138]
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。