考虑多源数据的配网灾害预警及风险评估方法和系统与流程

1.本发明属于电力领域，尤其涉及一种考虑多源数据的配网灾害预警及风险评估方法和系统。


背景技术：

2.智能配网是智能电网的关键环节之一，通常10kv及以下的电力网络属于配电网络(部分区域有20kv)，配电网是整个电力系统与分散的用户直接相连的部分。智能配网系统是利用现代电子技术、通讯技术、计算机及网络技术，将配电网在线数据和离线数据、配电网数据和用户数据、电网结构和地理图形进行信息集成，实现配电系统正常运行及事故情况下的监测、保护、控制、用电和配电管理的智能化。
3.配电网多源数据融合是配网智能化的一部份，通过了解配网的风险情况可以帮助在电网规划过程中参考并制定合理的线路抗灾标准，尤其可以在抗灾能力较弱的农网规划时起到参考作用。
4.目前，以台风、雷电、高温、覆冰、强对流天气为代表的恶劣气象频繁出现，电力网络尤其是架空线路大部分是分布在室外环境中，长期暴露在恶劣天气的干扰之下。有鉴于此，需要提供评估配电网在面临灾害时的风险，做好电力抢修准备，提高配电网络防灾能力的方法。


技术实现要素：

5.为了解决或者改善上述问题，本发明提供了一种考虑多源数据的配网灾害预警及风险评估方法和系统，具体技术方案如下：
6.本发明提供一种考虑多源数据的配网灾害预警及风险评估方法，包括：采集用于进行风险辨识的多源信息数据；对所述多源信息数据进行预处理，得到处理后的多源信息数据；将所述处理后的多源信息数据输入配电网设备灾害受损概率预警模型，得到配电网受损预测结果。
7.优选的，所述多源信息数据包括气象环境数据、配电设备台账、配电网运行数据和gis地图数据。
8.优选的，所述配电网受损预测结果包括配电网设备损害状况；对应的，方法还包括：根据所述配电网设备损害状况，确定各个配电网设备的停运概率。
9.优选的，方法还包括：根据所述停运概率设置所述配电网设备的运行状态。
10.优选的，所述根据停运概率设置所述配电网设备的运行状态，包括：所述停运概率满足预设阈值，则停运对应的所述配电网设备，并根据应急管理预案启动备用供电设备，更新配电网的拓扑结构。
11.优选的，方法还包括：若更新后的配电网的拓扑结构为孤岛电网，则根据所述更新后的配电网的发电和负荷差额，得到所述更新后的配电网的停电负荷；若所述更新后的配电网的拓扑结构为完整结构，根据最小损失切负荷优化方法，得到满足所述更新后的配电
网保持供电所采取切负荷措施的负荷。
12.优选的，所述最小损失切负荷优化方法ming(p)，包括：
13.其约束条件为：
14.式中，pi为负荷i初始有功功率，p
i*
为采取切负荷措施后的负荷i有功功率；f为网络潮流方程，v和θ为所有节点电压和相角向量，p
*
和q
*
分别为切负荷措施后所有负荷有功和无功功率向量，vk为节点电压幅值，ω为节点集合，f
l
为支路l的传输功率，ψ为支路集合。
15.优选的，方法还包括：遍历执行所述切负荷措施后的配电网的各个负荷，计算出各个所述负荷的停电概率；根据各个所述负荷的停电概率，得到所述配电网的停电风险。
16.本发明提供一种考虑多源数据的配网灾害预警及风险评估系统，包括：第一单元，用于采集用于进行风险辨识的多源信息数据；第二单元，用于对所述多源信息数据进行预处理，得到处理后的多源信息数据；第三单元，用于将所述处理后的多源信息数据输入配电网设备灾害受损概率预警模型，得到配电网受损预测结果。
17.本发明的有益效果为：通过采集用于进行风险辨识的多源信息数据，增加配电网灾害预测结果的真实性；对所述多源信息数据进行预处理，得到处理后的多源信息数据，能提高数据处理的效率和准确度；将所述处理后的多源信息数据输入配电网设备灾害受损概率预警模型，得到配电网受损预测结果以供后续进行对应的改善和应对风险的工作。
附图说明
18.图1是根据本发明的考虑多源数据的配网灾害预警及风险评估方法的示意图；
19.图2是根据本发明的考虑多源数据的配网灾害预警及风险评估系统的示意图。
20.主要附图标记说明：
21.1-第一单元，2-第二单元，3-第三单元。
具体实施方式
22.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
23.应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
24.还应当理解，在本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
25.还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
26.为了解决或者改善融合多源数据的配电网灾害预警评估问题，提出如图1所示的一种考虑多源数据的配网灾害预警及风险评估方法，包括：
27.s1、采集用于进行风险辨识的多源信息数据；
28.s2、对所述多源信息数据进行预处理，得到处理后的多源信息数据；
29.s3、将所述处理后的多源信息数据输入配电网设备灾害受损概率预警模型，得到配电网受损预测结果。
30.配电网的结构、运行方式与其他行业有所不同；但是也会和其他行业一样，遇到本行业会发生的特殊事故和异常情况，而这些事故和尚未构成事故的异常情况就是配电网运行过程中出现的风险。配电网发生的风险，可以通过数据产生/变动的形式反应出来，即配电网的建筑结构的存续、变动和工作时产生的各种数据，配电网在输电过程中产生的各种数据，会在风险发生时出现变动；反过来，根据设置在建筑结构的传感器、专门用于测量输电过程中产生的各种数据的测量设备，其获取的配电网相关的各种数据的变动，也就可以反推配电网是否存在风险。这些采集到的数据可以用来进行配电网相关风险的辨识，而这些不同类型的数据、不同来源的数据，合称为多源信息数据。
31.数据预处理(data preprocessing)是指在主要的处理以前对数据进行的一些处理。将不规则分布的测量数据经过插值转换为规则的测量数据的处理，有利于后续将其带入配电网设备灾害受损概率预警模型进行运算，可以提高处理的效率。
32.配电网设备灾害受损概率预警模型为根据经验主义和/或者相关的理论模型，结合配电网的具体结构、运行状态设置的数学模型，以多源信息数据作为输入，以受损概率作为输出的配电网受损预测结果。配电网设备灾害受损概率预警模型的设置原理具体可以是：根据历史记录中，已发生的风险以及对应风险发生时的数据变化作为待处理数据，然后设置数学模型，并根据待处理数据进行数学模型的优化，得到配电网设备灾害受损概率预警模型；通过该配电网设备灾害受损概率预警模型，可以根据当前采集到的配电网输出的多源信息数据，预计未来时间的配电网的运行风险(包括风险发生时间、类型、发生概率等内容)。
33.所述多源信息数据包括气象环境数据、配电设备台账、配电网运行数据和gis地图数据。
34.气象环境数据包括配电网所在地的环境的数据，包括地形类型、海拔、林木分布情况、土壤属性和经纬度等内容；配电网所在地的气象数据，包括温度、湿度、风力、光照强度等内容。
35.配电设备台账包括配电网的组成中所包括电子设备、机械设备和建筑结构的型号、编号和标识等内容。
36.配电网运行数据为配电网运行过程中：电子设备产生的工作数据、传感器和测量仪器获取的测量数据和其他相关数据。
37.gis地图数据是地理信息系统(geographicinformationsystem)在地图方面的数据的简称，本实施例中主要指配电网所在位置附近的地图数据。
38.通过上述数据，能够结合历史记录/历史数据，解释配电网会遇到的各种风险，以供后续根据当前数据/实时数据预测配电网在未来的运行状态。
39.所述配电网受损预测结果包括配电网设备损害状况；对应的，方法还包括：根据所
述配电网设备损害状况，确定各个配电网设备的停运概率。
40.在实践中，配电网所包括电子设备、机械设备和其他设备，简称为配电网设备，这些配电网设备在工作时会出现/遇到各种损害。根据配电网在运行/管理中总结的历史经验，可以统计/分析配电网设备损害状况，并可以根据配电网设备损害状况，确定各个配电网设备的停运概率。例如，变电站设备，如果变电功率下降，则说明存在老化或者其他异常，根据变电功率的下降程度，可以判断老化或者其他异常的程度，即配电网设备损害状况；显然，变电功率的下降程度越大、越快则说明变电站设备的停运概率的概率越高，需要进行对应的维修或者更换。通过确定各个配电网设备的停运概率，可以判断哪一些配电网设备面临较大的风险，方便进行对应的检查、检修或者替换。
41.方法还包括：根据所述停运概率设置所述配电网设备的运行状态。
42.配电网的安全/稳定运行尤为重要，如果等到配电网出现问题才进行对应的维修，会对用电端以及发电端产生危害。因此，能够根据风险，即停运概率提前处理配电网设备可以降低事故发生的概率，提高配电网的安全/稳定运行的能力。
43.因此，可以根据停运概率设置所述配电网设备的运行状态。具体的，停运概率高则说明配电网设备面临较大的运行风险，此时，可以停止运行以进行维修和替换；停运概率中等，则说明配电网设备面临一般的运行风险，此时，可以进行检修；停运概率低，则说明配电网设备面临很低的运行风险，此时，可以仅进行检查。
44.通过根据停运概率设置所述配电网设备的运行状态，可以降低维护的成本，并通过提前排查的方式，提高配电网的运行稳定性。
45.所述根据停运概率设置所述配电网设备的运行状态，包括：所述停运概率满足预设阈值，则停运对应的所述配电网设备，并根据应急管理预案启动备用供电设备，更新配电网的拓扑结构。
46.预设阈值为根据现场的实际经验以及特殊要求设置的阈值，其目的是防止高风险的设备继续运行导致的意外。应急管理预案为根据实际经验以及特殊要求设置的对应风险的作业指引，具体可以是启动备用供电设备，更新配电网的拓扑结构。特殊要求为根据配电网的特殊应用场景设置的要求，例如军事供电、重要机关供电和重要工业供电，由于存在特殊性，供电要求也会不一样。
47.方法还包括：若更新后的配电网的拓扑结构为孤岛电网，则根据所述更新后的配电网的发电和负荷差额，得到所述更新后的配电网的停电负荷；若所述更新后的配电网的拓扑结构为完整结构，根据最小损失切负荷优化方法，得到满足所述更新后的配电网保持供电所采取切负荷措施的负荷。
48.所述最小损失切负荷优化方法ming(p)，包括：
49.其约束条件为：
50.式中，pi为负荷i初始有功功率，pi*为采取切负荷措施后的负荷i有功功率；f为网络潮流方程，v和θ为所有节点电压和相角向量，p*和q*分别为切负荷措施后所有负荷有功和无功功率向量，vk为节点电压幅值，ω为节点集合，fl为支路l的传输功率，ψ为支路集
合。
51.切负荷措施是指切换电路中具体的发电源、输电线路和用电负载的过程。通过这个过程。
52.方法还包括：遍历执行所述切负荷措施后的配电网的各个负荷，计算出各个所述负荷的停电概率；根据各个所述负荷的停电概率，得到所述配电网的停电风险。
53.配电网的服务器可以遍历执行切负荷措施后的配电网的各个负荷，计算出各个负荷的停电概率；根据各个负荷的停电概率，得到所述配电网的停电风险。
54.融合多源数据的配电网灾害预警方法，在台风、雷电、高温、覆冰、强对流天气等不同自然灾害条件下，对气象环境数据、配电设备台账、配电网运行、gis地图等数据进行融合分析，建立配网设备灾害受损概率预警模型，对灾害环境下的配电网受损情况进行预警；研究配电网灾害风险评估技术，建立配电设备停运概率模型，分析计算各设备停运后相应的停电负荷。令设备停运,并启用应急管理预案中已设计好的该设备停运后可启用的备用供电路径(或设备)，进而更新电网拓扑结构。
55.分析更新后的电网拓扑结构，如果出现孤岛电网脱离主网运行，则针对孤岛电网计算其中发电和负荷差额,进而得到其中停电负荷；如果电网保持完整，则计算最小损失切负荷优化问题,求得满足电网运行要求和设备容量约束情况下保持系统关键负荷供电所需切除的负荷。计算得到的所要切除的负荷更新其不停电概率。直到遍历所有受影响设备集合,然后计算出每一个负荷的停电概率。最后计算出突发事件情况下城市配电网停电风险。
56.其中，一般采用灾害i发生的概率pi和危害严重性ci的乘积来计算风险r，对于灾害严重性可用停电负荷来表示。具体的计算公式：其中，价值系数ci一般根据应急管理中保障供电需求而人为决定。例如日常情况下，市政府、医院、交通系统等负荷价值较大，而在重大公共活动如奥运会等期间，对相关场馆和交通设施应设置更大的价值系数。
57.本发明提供如图2所示的一种考虑多源数据的配网灾害预警及风险评估系统，包括：第一单元1，用于采集用于进行风险辨识的多源信息数据；第二单元2，用于对所述多源信息数据进行预处理，得到处理后的多源信息数据；第三单元3，用于将所述处理后的多源信息数据输入配电网设备灾害受损概率预警模型，得到配电网受损预测结果。
58.配电网的结构、运行方式与其他行业有所不同；但是也会和其他行业一样，遇到本行业会发生的特殊事故和异常情况，而这些事故和尚未构成事故的异常情况就是配电网运行过程中出现的风险。配电网发生的风险，可以通过数据产生/变动的形式反应出来，即配电网的建筑结构的存续、变动和工作时产生的各种数据，配电网在输电过程中产生的各种数据，会在风险发生时出现变动；反过来，根据设置在建筑结构的传感器、专门用于测量输电过程中产生的各种数据的测量设备，其获取的配电网相关的各种数据的变动，也就可以反推配电网是否存在风险。这些采集到的数据可以用来进行配电网相关风险的辨识，而这些不同类型的数据、不同来源的数据，合称为多源信息数据。
59.数据预处理(data preprocessing)是指在主要的处理以前对数据进行的一些处理。将不规则分布的测量数据经过插值转换为规则的测量数据的处理，有利于后续将其带入配电网设备灾害受损概率预警模型进行运算，可以提高处理的效率。
60.配电网设备灾害受损概率预警模型为根据经验主义和/或者相关的理论模型，结合配电网的具体结构、运行状态设置的数学模型，以多源信息数据作为输入，以受损概率作为输出的配电网受损预测结果。配电网设备灾害受损概率预警模型的设置原理具体可以是：根据历史记录中，已发生的风险以及对应风险发生时的数据变化作为待处理数据，然后设置数学模型，并根据待处理数据进行数学模型的优化，得到配电网设备灾害受损概率预警模型；通过该配电网设备灾害受损概率预警模型，可以根据当前采集到的配电网输出的多源信息数据，预计未来时间的配电网的运行风险(包括风险发生时间、类型、发生概率等内容)。
61.本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
62.在本技术所提供的实施例中，应该理解到，单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元可结合为一个单元，一个单元可拆分为多个单元，或一些特征可以忽略等。
63.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。