本发明涉及电网风险安全评估的技术领域，更具体地，涉及一种电网设备及断面超短期负荷预测、告警及稳控方法。
背景技术：
随着电力系统规模的日益扩大，电网的安全性和稳定性不断受到了挑战，传统的短期、中期电网负荷预测已不能满足电力调度部门对电网风险的安全评估工作要求，而对电网设备与断面超短期负荷预测结果的准确性提出了越来越高的要求。超短期电网负荷预测是指对未来24小时的电力负荷进行预测，准确的负荷预测结果有助于及时发现电网可能存在的安全风险，提前向电力调度部门发出预警，采取相关稳定控制措施，从而提高电网安全及稳定性。
技术实现要素：
本发明为克服上述现有技术所述的至少一种缺陷，提供一种电网设备及断面超短期负荷预测、告警及稳控方法，该方法能够准确预测电网超短期负荷结果，发出设备或断面告警，提出相关稳定控制措施，从而提高电网的安全及稳定性。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：一种电网设备及断面超短期负荷预测、告警及稳控方法，包括如下步骤：S01：系统初始化，从EMS(电能量管理系统)系统获取电网结构模型、电网实时运行状态、历史负荷及历史温度数据，根据电网拓扑结构及运行方式进行设备及断面的拓扑分析；解析24小时天气数据；S02：BP神经网络模型样本数据处理；S03：基于BP神经网络模型的电网负荷预测；S04：电网设备或断面整点负荷计算；S05：电网设备或断面负荷预警；S06：电网设备或断面稳控方式分析；S07：综合统计及查询负荷越限情况。
进一步的，步骤S01所述的电网结构包括变电站、设备、测量点、设备端子点间的连接关系；还包括10kV出线开关历史量测电流值或者其转化成负荷值及历史环境温度值。
进一步的，步骤S02中可以具体包括：具体包括获取每个10kV出线开关的电流值；获取实时温度；获取此开关近24小时内的最大电流值和最小电流值；获取此开关最近1-2小时的电流值信息；获取当天法定假日及工作日信息；获取昨日最大电流发生时间或最小电流发生时间与当前时间的间隔；将电流值转为负荷值；影响因素的确认与删除。
进一步的，步骤S04可以具体包括：获得需要计算的设备或断面设备信息；通过拓扑及潮流分析得到设备所有挂载的10kV出线开关；汇总预测的出线开关负荷作为设备或断面的预测负荷。
进一步的，步骤S05可以具体包括：获取设备的负荷或电流操作上限，当预测值超过负荷额定值则预警；获取断面的控制值，当预测值超过负荷控制值进行预警。
进一步的，步骤S06可以具体包括如下步骤：
当设备为110kV主变时，通过拓扑及潮流分析查找是否存在热备用的主变变低开关，可将此主变的负荷转移到其他主变；是否存在10kV母线母联热备用开关，可以将此负荷转移到其他主变上；如果存在以上任意一种情况，则判断为负荷超载时存在稳控切负荷措施，且不造成失压，否则，判断为负荷超载时会导致安稳切除线路或造成设备失压等风险；
当设备为110kV线路开关时，通过拓扑及潮流分析查找是否存在热备用的线路开关且线路开关挂载在主电网上；是否存在110kV母线分段开关，可以将线路挂载负荷转移到另一段110kV母线上；是否存在主变变低开关将负荷转移到非此线路路径上的主变；是否存在10kV母线母联开关，将此线路挂载的10kV线路负荷转移到非此线路路径上的其他10kV母线上；如果存在上述任意一种情况，则判断为负荷超载时存在稳控切负荷措施，且不造成失压，否则，判断为负荷超载时会导致安稳切除线路或造成设备失压等风险；
当设备为220kV主变时，找到此主变对应的安置措施，逐条线路进行切除，直至预测负荷值降至主变限制值以内，默认切除线路存在失压风险；拓扑及潮流分析切除线路挂载的所有用电设备；
当监视对象为断面时，通过系统断面稳控措施分析，按照稳控措施造成影响较小的顺序逐个变电站进行稳控操作；当不存在稳控措施则判断为负荷超载时会导致安稳切除线路或造成设备失压等风险，当存在稳控措施则判断为负荷超载时会导致安稳切除线路或造成设备失压等风险。
进一步的，当判定为负荷超载时会导致安稳切除线路或造成设备失压等风险时，进行如下操作：计算可能造成的失压负荷；通过拓扑及客户线路关系等，计算出影响的重要用户信息；统计造成失压设备；根据《中国南方电网有限责任公司电力事故事件调查规程》判定事件风险等级。
附图说明
图1是本发明整体流程示意图。
图2是本发明系统结构示意图。
图3是本发明正向传播模型示意图。
图4是本发明反向传播模型示意图。
图5是本发明正向修正权值模型示意图。
具体实施方式
附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。
如图1-5所示，以下结合说明书附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明。
S1读取EMS系统电网结构模型：首先从EMS系统获取电网的结构模型，此处的电网结构包括变电站、设备、量测点、设备端子点及端子点间连接关系；其次读取EMS系统中10kV出线开关历史量测电流值(转化成负荷值)及历史环境温度值。
S2BP神经网络模型样本数据处理：整理2016年内所有10kV出线开关电流数据：电网发展规模日益扩大，较久远的数据不能够代表目前的规模，且系统为17年建设，所以样本数据采用16～17年间的数据能够代表或接近目前电网规模，且每个电流日数据96条一年3.5万，2年就7万，数据容量较大。
1)获取每个10kV出线开关的电流值；
2)获取此时温度数据；
3)获取此开关最近24小时内的最大电流值；
4)获取此开关最近24小时内的最小电流值；
5)获取此开关最近1小时电流值；
6)获取此开关最近2小时电流值；
7)获取当天法定假日及工作日信息；
8)获取昨日最大电流发生时间距当前时间间隔；
9)获取昨日最小电流发生时间距当前时间间隔；
10)将电流值转为负荷值负荷值＝电流值/58.5*0.92；
11)影响因素的确认与删除。
S3根据步骤S01、S02准备样本数据及准备预测负荷所需的数据进行基于
BP神经网络模型的负荷预测：
1)正向传播，如图3：
其中Wij代表输入层X至隐藏层Y间权重；
Y1＝θ(W11X1+W21X2+W31X3)；
其中Sij代表隐藏至输出层Z间权重；
Z1＝θ(S11Y1+S11Y2)；
δ＝U-Z1。
2)反向传播，如图4：
其中y1＝δ*S11；
x1＝y1*W11+y2＊W12；
3)正向修正权值，如图5：
其中
η为学习速率：0.4；在经典的BP算法中，训练速率是由经验确定的，学习率越小学习越精细。
4)当相邻两次误差小于0.4或完成全部学习时结束方法。
S4电网设备或断面整点负荷计算。
1)获得需要计算的电网设备或断面设备信息；
2)通过拓扑及潮流分析得到设备所有挂载的10kV出线开关；
3)统计有关的出线开关负荷作为设备或断面的预测负荷
S5电网设备或断面负荷预警。
获取设备的负荷或电流操作上线，当预测值超过负荷额定值预警；
获取断面的控制值，当预测值超过控制值进行预警。
S6电网设备或断面稳控方式分析。
当设备为110kV主变时，通过拓扑及潮流分析查找是否存在热备用的主变变低开关(开关断开且非检修且两侧刀闸或小车处于闭合)，可将此主变的负荷转移到其他主变；是否存在10kV母线母联热备用开关，可以将此负荷转移到其他主变上；如果存在任意一种情况则负荷超载时存在稳控切负荷措施，且不造成失压，否则负荷超载时会导致安稳切除线路或造成设备失压等风险。
当设备为110kV线路开关时，通过拓扑及潮流分析查找是否存在热备用的线路开关且线路开关挂载在主电网上；是否存在110kV母线分段开关，可以将线路挂载负荷转移到另一段110kV母线上；
是否存在主变变低开关将负荷转移到非此线路路径上的主变；是否存在10kV母线母联开关，将此线路挂载的10kV线路负荷转移到非此线路路径上的其他10kV母线上；如果存在上述任意一种情况则负荷超载时存在稳控切负荷措施，且不造成失压，否则负荷超载时会导致安稳切除线路或造成设备失压等风险；
当设备为220kV主变时，找到此主变对应的安自措施，逐条线路进行切除，直至预测负荷值降至主变限制值以内，默认切除线路存在失压风险；拓扑及潮流分析切除线路挂载的所有用电设备；
当监视对象为断面时，通过系统断面稳控措施分析，按照稳控措施造成影响较小的顺序逐个变电站进行稳控操作；当不存在稳控措施则会导致安稳切除线路或造成设备失压等风险，存在稳控措施则无负荷损失。
B负荷超载时会导致安稳切除线路或造成设备失压等风险的情况具体包括以下步骤：
(a)计算可能造成的失压负荷；
(b)通过拓扑及客户线路关系等，计算出影响的重要用户信息；
(c)统计造成失压设备
(d)根据《中国南方电网有限责任公司电力事故事件调查规程》(2014年版)判定事件风险等级
S7综合统计及查询负荷越限情况
1)统计设备或断面近一年内负荷超过额定值出现次数；
2)统计任意时间段内出现负荷超过额定值的设备数量。
与之相对应的基于神经网络的电网电网设备及断面超短期负荷预测、预警及稳控的系统，如图所示，至少包含以下功能：
1)系统初始化，从EMS系统获取电网结构模型、电网实时运行状态、历史负荷及历史温度等数据，根据电网拓扑结构及运行方式进行设备及断面的拓扑分析；解析雅虎24小时天气预报；
2)准备及汇总模型算法所需要的数据；
3)以图表的形式展示设备或断面的超短期负荷预测数据；
4)以表形式展示超短期负荷过载设备或断面；
5)以表形式展示过载设备或断面的稳控措施。
上述系统具体包括以下各功能模块，如图2：
数据接口模块：系统初始化，从EMS系统获取电网结构模型、电网实时运行状态、历史负荷及历史温度等数据，根据电网拓扑结构及运行方式进行设备及断面的拓扑分析；解析雅虎24小时天气预报；
神经网络预测模型参数配置：可供选择影响因子，修正预测模型；
电网设备或断面超短期负荷预测：展示任意电网设备或断面整点负荷预测结果，并以曲线的形式展示；
电网设备或断面超短期负荷预测告警：展示预测未来24小时内存在负荷过载的设备或断面；
超短期电网负荷过载稳控模块：提供负荷过载时，可选择的稳控措施。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。