[发明专利]一种基于大数据的电网多维感知与安全评估系统及方法

摘要

本发明公开了一种基于大数据的电网多维感知与安全评估系统及方法，系统包括电网大数据存储平台、电网大数据安全特征提取平台、电网安全运行知识库分析平台和结果展示平台五部分。系统采用Hadoop文件分布式管理体系，对EMS采集大数据实现快速存储和查询；在此基础上，利用特征提取平台提取电网安全主特征、辅助特征和数值特征，对电网大数据实施降维；提取的安全特征进入电网安全运行知识库，在库中与相关安全规则比对，最终得出当前电网的安全状况评估。与一般方法相比，本发明有益的效果为：设计了一种适用于大数据的评估系统，对电网大数据进行合理的降维，实现对电网的安全状况全面、合理的评估。

主权项

1.一种基于大数据的电网多维感知与安全评估方法，采用基于大数据的电网多维感知与安全评估系统；其特征在于：所述系统包括电网大数据存储平台、电网安全特征提取平台、电网安全运行知识库分析平台和结果展示平台；所述电网大数据存储平台与智能电网PMU测量模块相连，用于存储电网实时大数据；所述电网安全特征提取平台与电网大数据存储平台相连，采用主特征、辅助特征和数值特征相结合的方法全面提取当前电网的运行特征，实现数据降维；所述电网安全运行知识库分析平台通过获取所述电网安全特征提取平台提取的当前电网运行特征，将当前电网的运行特征与不断更新知识规则进行比对，最终给出表征当前电网的安全状态的相关参数，对电网安全特征进行进一步的总结归纳，建立完备的电网安全运行知识库，评估当前电网的运行状态；所述结果展示平台用于将当前电网运行状态评估结果展示给调度人员；所述大数据存储平台是以Hadoop分布式文件管理系统为基础构架，接收并存储分布式的WAMS实时数据，并将其与发电及负荷数据、设备参数数据和历史数据传给MapReduce管理模块以备调用；所述方法包括以下步骤：步骤1：WAMS采集当前电网的实时数据信息，并将其分布式的存储到电网大数据存储平台中；步骤2：电网大数据存储平台将WAMS电网实时数据、设备参数数据、发电及负荷数据和历史数据纳入Hadoop分布式文件管理体系中，利用MapReduce技术实现对电网大数据的存储和管理；步骤3：电网安全特征提取平台以电网大数据存储平台的海量数据为基础，结合当前电力系统的拓扑结构、运行状态和历史数据确定关键断面，采用主特征、辅助特征和数值特征相结合的方法全面提取当前电网的运行特征，实现数据降维；步骤3的具体实现包括以下子步骤：步骤3.1：以图论为基础，结合潮流方向选取的一组当前系统中安全裕度小于20％的一簇输电支路共同构成关键断面；步骤3.2：在关键断面上提取电力系统在线安全的主特征P₀(jk)：其中：l_n＝(l_j,l₂,…l_k)，表征关键断面j到k上所有输电线路集合；步骤3.3：选取与主特征P₀(jk)最相关的电网特征量：发电机出力、节点电压、潮流数据作为辅助特征Δa_n；步骤3.4：利用电网大数据确定各个辅助特征对主特征的影响力大小b_n；步骤3.5：最终提取的电网运行特征由主特征、辅助特征和数值特征共同构成：步骤4：电网安全运行知识库分析平台对电网安全特征做进一步的分析、挖掘和归纳，得到可以指导电网智能化和精细化运行的电网安全运行知识规则，并将其存储到电网安全运行知识库中；步骤4中所述电网安全运行知识库分析平台对电网安全特征做进一步的分析、挖掘和归纳，归纳方法包括以下4种：(1)基于实时数据，主特征与当前电网实际安全状况的比较分析；(2)基于历史数据，主特征时间周期的规律分析；(3)基于历史数据，主特征趋势分析；(4)基于历史数据，主特征与非电气量的相关性分析；步骤4中电网安全运行知识规则F_jk，来自于不断修正的电网安全运行知识库，是电力系统安全运行知识的数据部分；其中：P_max(jk)表征关键断面jk的极限传输容量，由电网安全运行知识库结合相关知识规则、电网相关规律综合给出；P(jk)表征当前电网的运行特征；F_jk表征当前jk断面的安全度，数值越小，安全度越低；步骤5：电网安全运行知识库分析平台将当前电网的运行特征与不断更新知识规则进行比对，最终给出表征当前电网的安全状态的相关参数，对电网安全特征进行进一步的总结归纳，建立完备的电网安全运行知识库，评估当前电网的运行状态；并将结果传送至结果展示平台；步骤5中所述建立完备的电网安全运行知识库，是根据最新的潮流状态和拓扑结构对原有知识库进行更新；这一过程包括电网安全运行知识的添加、删除、分裂及合并过程，根据对知识库不同层次结构的影响，分为知识库层次更新、知识库类别更新和知识库整体拓扑更新；步骤5中所述将当前电网的运行特征与不断更新知识规则进行比对，若符合电网安全运行知识库中的安全规则，则系统安全，将当前电网状态更新到电网安全运行知识库中；若不符合电网安全运行知识库中的安全规则，则通过结果展示平台向调度人员发出预警信息。