一种应用数据分析技术的电能使用控制管理系统及方法与流程

本发明涉及电能监管，具体为一种应用数据分析技术的电能使用控制管理系统及方法。

背景技术：

1、随着经济的发展和人民生活水平的提高，电力需求长期保持较快增长，并且对供电可靠性和稳定的要求也越来越高，传统电网不能完全满足日益增长的电力需求；需要一个能够在传统电网已有的发电、输电和配电设备设施的基础上，集合智能化、信息化和自动化等新技术，实现安全、可靠、经济、高效运行的智能电网；

2、在现有的技术下，在利用配电自动化设备对配电网进行监控，能够迅速定位故障点并且发出警报通知维修人员处理；但是由于配电网节点之间是存在关联的，当一处节点发生故障时，当维修人员没有及时维修时其他的节点会故障点不同程度的影响从而发生异常或者故障；无法在人员到达现场维修之前将故障区域进行隔离，会导致配电网故障范围扩大从而影响整个配电网的正常运行。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种应用数据分析技术的电能使用控制管理系统及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种应用数据分析技术的电能使用控制管理方法，所述电能使用控制管理方法具体包括以下步骤：

3、s100、获取配电网的历史数据信息，通过所述配电网的历史数据信息分析判断配电网节点之间的影响程度；

4、s200、通过配电自动化设备对配电网中的故障点进行分析获取得到配电网的故障点；

5、s300、当配电网中存在故障点时，当故障点与其他节点之间的影响程度较高时，故障会迅速扩散到其他地方导致更大的影响范围，所以需要通过配电网节点之间的影响程度分析得到故障点影响的节点位置形成故障区域，并利用分合闸对配电网的故障区域进行隔离；

6、s400、依据大数据获取配电网节点的电力数据信息，通过所述电力数据信息对配电网的电力供应方案进行调整以满足供电系统中的供电需求，所述电力数据信息包括配电网节点的电力负荷和供电需求。

7、进一步的，所述s100中依据配电网的历史数据信息分析判断配电网节点之间的影响程度的具体方法包括：

8、s101、通过系统日志获取正常运行的配电网的历史数据信息，依据所述配电网的历史数据信息获取得到配电网中节点的数量为m，以及配电网节点的电流历史数据信息；依据所述电流历史数据信息生成集合im，im＝{im1、im2、im3...imj}，m＝1、2、3...m，m表示为配电网中节点的数量，j＝1、2、3...j，j表示为配电网节点电流值的测量次数，imj表示为第m个配电网节点在第j个时间点的测量电流值；

9、s102、通过对配电网节点检测到的电流时间进行分析，能够获得节点之间的关联性，因为电流的传输速度是有限的，当一个节点的电流发生变化时，这个变化会通过线路传输到与其相连的其他节点，由于线路的阻抗和电感的存在，这种变化会以波的形式在配电网中传播，当这个波到达其他节点时，会导致其他节点的电流也发生变化；通过检测这些节点的电流变化情况，能够判断出它们与原始节点之间的连接关系和相互影响程度；依据配电网的历史数据信息获取配电网中任意一个电流值发生变化的节点km，km为电流发生变化的原始节点，对除原始节点以外节点的电流值进行检测，当存在|im’j’-im’j”|＞0时，说明在得到原始节点电流值发生变化的时间点j’之后的第j”个时间点存在第m’个配电网节点的电流值发生变化，判定配电网节点km’与原始节点km存在关联关系且两者之间的影响值：p(km，km’)＝a/(j”-j’)；其中j’＝1、2、3...j’,j’＜j，j”＝1、2、3...j”，j’＜j”≤j，a表示为两个配电网节点之间影响程度的权重比；当配电网节点km’与原始节点km之间存在的节点数量越多时，两者之间的影响值越小；

10、s103、对配电网节点的关联关系以及影响值进行遍历，生成节点关联关系km→km”以及影响值p(km，km”)；其中，m”∈{{1、2、3...m}-{m}}。

11、进一步的，所述s200中依据配电网的实时数据信息分析配电网的故障点的具体方法包括：

12、s201、利用配电自动化设备实时获取节点的状态参数，基于所述节点的状态参数生成特征向量smz，根据相似度公式：cos(θ)＝[smz·sm(z-1)]/[||smz||*||sm(z-1)||]，计算得到在两个相邻时间点的配电网节点状态参数的差异值，其中smz表示为第m个配电网节点在第z个时间点的状态参数特征向量，z＝1、2、3...z，z表示为配电自动化设备实时获取节点状态参数时间点的总次数，cos(θ)∈[0,1]，当cos(θ)越大时说明两个相邻时间点获取的节点状态参数越相似，当cos(θ)越小时说明两个相邻时间点获取的节点状态参数差异越大；所述节点的状态参数包括节点电压、电流和功率；

13、s202、当cos(θ)≤α时，说明该节点的状态参数发生变化存在异常情况，判定配电网节点为故障点，对配电网节点进行标记，记为kv；其中，v∈{1、2、3...m}，α为预设的差异阈值。

14、进一步的，所述s300中通过配电网节点之间的影响程度分析故障区域的具体方法包括：

15、s301、通过配电自动化设备检测得到配电网节点故障的时间间隔为t，t＝tz-t(z-1)，tz表示为第z个时间点的时间，t(z-1)表示为第z-1个时间点的时间；依据节点关联关系获取被配电网故障点kv指向的配电网节点，即受故障点kv影响的配电网节点，依据节点关联关系得到被配电网故障点kv指向的配电网节点为kv’，基于影响值计算得到因故障点kv指向的配电网的节点kv’发生故障的时间间隔为tv’＝a/p(kv，kv’)+b，其中，v’∈{{1、2、3...m}-{v}}，b为误差项；

16、s302、当tv’-t＞0时，说明在配电网节点kv发生故障到配电网自动化设备发现故障的时间间隔内，tv’没有受到故障点的影响，所以不需要利用分合闸对配电网节点tv’进行故障隔离；当tv’-t≤0时，说明在配电网节点kv发生故障到配电网自动化设备发现故障的时间间隔内，tv’受到故障点的影响，为了避免tv’的影响波动范围扩大所以利用分合闸对配电网节点tv’进行故障隔离，生成故障隔离区域集合k，k＝{k1、k2、k3...ku’}，ku’表示为故障隔离区域中的第u’个配电网节点u’＝1、2、3...u’，u’表示为故障隔离区域中配电网节点的数量。

17、进一步的，所述s400中通过电力数据信息对配电网的电力供应方案进行调整的具体方法包括：

18、s401、基于节点关联关系获取与故障隔离区域中配电网节点存在关联关系的节点，生成集合w，w＝{w1、w2、w3...wu}，wu表示为第u个能够正常运行且与故障隔离区域中配电网节点存在关联关系的节点；u＝1、2、3...u，u表示为能够正常运行且与故障隔离区域中配电网节点存在关联关系的节点数量；依据大数据获取集合k和集合w中配电网节点的电力数据信息，分别为qu、qu’以及gu、gu’；其中qu、qu’分别表示集合k和u中第u、u’个配电网节点的电力负荷，gu、gu’分别表示为集合k和w中第u、u’个配电网节点的供电需求；当∑uu”＝1gu’＞∑uu＝1qu-∑uu＝1gu时，说明正常运行的配电网关联节点无法分配完隔离区域中配电网节点需要提供的电力量，即无法实现调整配电网的电力供应方案以满足供电系统中的供电需求，进行告警提醒；当∑uu”＝1gu’＜∑uu＝1qu-∑uu＝1gu时，说明正常运行的配电网关联节点存在分配完隔离区域中配电网节点需要提供电力量的可能性，对配电网的电力供应方案进行分析；

19、s402、从故障隔离区域中选取任意一个配电网节点ke’，获取与所述任意一个配电网节点存在关联关系的节点为ke，所述任意一个配电网节点和与任意一个配电网节点存在关联关系的节点需要满足公式：ge’≤∑uu＝1qe-∑uu＝1ge，否则说明存在任意配电网节点无法完成对电力正常供给，从而进行告警提醒；其中，e＝1、2、3...e，e表示为与所述任意一个配电网节点存在关联关系的节点数量，ge’表示为第e’个配电网节点的供电需求，qe和ge表示为第e个配电网节点的电力负荷和供电需求；根据公式：fe＝(qe-ge)*p(ke’，ke)*ge’，fe≤qe-ge，计算得到配电网关联节点需要被分配的供给电量，为了能够确保供给的电力能够及时到达，所以依据所述配电网关联节点需要被分配的供给电量完成对配电网的电力供应方案的调整。

20、一种应用数据分析技术的电能使用控制管理系统，所述电能使用控制管理系统包括数据采集模块、数据分析模块、电能监管模块和告警提醒模块；所述数据采集模块的输出端与数据分析模块的输入端连接，所述数据分析模块的输出端与电能监管模块的输入端连接，所述电能监管模块的输出端与告警提醒模块的输入端连接；所述数据采集模块是用于采集配电网历史数据信息和配电网节点状态参数以及电力数据；所述数据分析模块是用于对配电网中的故障点进行分析以及分析配电网中节点的关联关系；所述电能监管模块是用于对故障区域进行划分以及电力供给平衡进行监管；所述告警提醒模块是当无法完成对故障区域中电力分配时进行告警提醒，当能够完成对故障区域中电力分配时对故障区域中需要分配的电力进调度。

21、进一步的，所述数据采集模块包括配电网历史数据信息采集单元、状态参数采集单元和电力数据采集单元；所述配电网历史数据信息采集单元是配电网中节点的数量以及配电网节点的电流历史数据信息，通过所述配电网的历史数据信息分析判断配电网节点之间的影响程度；所述状态参数采集单元是采集配电网节点的状态参数，所述状态参数包括配电网节点电压、电流和功率，利用两个相邻时间点的配电网节点状态参数的差异值分析判断配电网是否存在故障点；所述电力数据采集单元是采集配电网节点的电力负荷和供电需求，通过所述电力数据信息能够实现对配电网的电力供应方案进行调整以满足供电系统中的供电需求。

22、进一步的，所述数据分析模块包括故障点分析单元和关联关系分析单元；所述故障点分析单元是用于分析配电网中存在异常的节点，当配电网中存在异常节点且不及时处理时会影响配电网的正常运行；所述关联关系分析单元是用于分析判断配电网中节点之间的关联关系。

23、进一步的，所述电能监管模块包括故障区域划分单元和电力供给平衡监管单元；所述故障区域划分单元是用于对配电网中故障区域进行划分隔离避免故障区域扩大，由于节点与节点之间存在关联性配电网中的故障范围会扩大；所述电力供给平衡监管单元是对配电网的供电进行监管。

24、进一步的，所述告警提醒模块包括告警提醒单元和电力调配单元；所述告警提醒单元是无法完成对故障区域中电力分配时进行告警提醒；所述电力调配单元是依据配电网关联节点需要被分配的供给电量完成对配电网的电力供应方案的调整。

25、与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明是通过对配电网中节点之间的关联关系，在获取得到配电网中故障点后，依据节点关联关系对故障区域进行划分隔离，避免由于维修不及时导致配电网故障范围扩大从而影响整个配电网的正常运行；本发明通过对故障区域中配电网节点需要提供的电量调配给其他正常运行的配电网节点，满足供电系统中正常供电需求；当无法满足正常供电时，进行告警提醒。