一种配电网用户故障停电影响分析方法和系统与流程

1.本发明涉及配电网数据分析技术领域，尤其涉及一种配电网用户故障停电影响分析方法和系统。


背景技术：

2.配电网故障停电是影响配电网供电可靠性的主要因素，故障停电管控需要关注故障停电事件的影响范围、造成故障停电影响的用户停电次数、停电时长等。随着用户对供电可靠性要求的日益提高，对进一步加强故障停电管控的科学性、精准性提出了更大的挑战。通过深入挖掘故障停电影响过程指标和结果性指标之间存在的内在联系，建立指标关系模型，能够定量地发现各过程指标对结果性指标的作用规律和贡献程度，可有效地对配电网故障停电管控水平进行评价、指导优化可靠性管理策略、有效减少配网故障停电影响、提高故障复电效率。
3.现阶段的配电网故障停电影响分析方法采用层次分析法和熵权法确定权重的灰色关联分析方法，在分析配网故障停电影响时，对多元化过程指标的协同性考虑不足、对过程指标贡献度相关的历史数据使用程度不足，较难获得有针对性、足够客观的分析模型，难以为配电网可靠性重点提升方向提供指导。


技术实现要素：

4.本发明提供了一种配电网用户故障停电影响分析方法和系统，用以解决现有的配电网故障停电影响分析方法采用层次分析法和熵权法确定权重的灰色关联分析方法，在分析配网故障停电影响时，对多元化过程指标的协同性考虑不足、对过程指标贡献度相关的历史数据使用程度不足，较难获得有针对性、足够客观的分析模型，难以为配电网可靠性重点提升方向提供指导的技术问题。
5.有鉴于此，本发明第一方面提供了一种配电网用户故障停电影响分析方法，包括：采集电力企业的反映配电网故障停电影响特征的过程指标和结果性指标的历史数据；根据过程指标和结果性指标的历史数据构建岭回归关联模型，构建的岭回归关联模型为：，其中，y为结果性指标，为所选的全体过程指标，为反映数据来源的配电网自身所具有的基准结果性指标，为不可观测项过程指标数据，为第j个过程指标对结果性指标影响的关联系数， ；对岭回归关联模型进行求解，得到各过程指标的关联系数；根据各过程指标的关联系数计算各过程指标的贡献度。
6.可选地，对岭回归关联模型进行求解，得到各过程指标的关联系数，包括：
对岭回归关联模型求平均并消去不可观测项过程指标数据，得到平均岭回归关联模型；根据过程指标和结果性指标的历史数据分别构建样本资料矩阵和结果性指标向量；建立约束条件：其中，为事先给定的调节系数，为结果性指标的第i个历史数据值，为第d个过程指标的第i个历史数据值，n为结果性指标的数据值数量；根据样本资料矩阵、结果性指标向量和约束条件求解平均岭回归关联模型，平均岭回归关联模型的解公式为：其中，为 ~的故障停电影响过程指标对结果性指标影响的关联系数的回归估计值矩阵，i为的单位矩阵，c为样本资料矩阵，为c的转置，y为结果性指标矩阵。
7.可选地，根据各过程指标的关联系数计算各过程指标的贡献度的计算公式为：其中，为第j个过程指标的贡献度。
8.可选地，在根据过程指标和结果性指标的历史数据构建岭回归关联模型之前，还包括：对过程指标和结果性指标的历史数据进行标准化处理，标准化处理公式为：
其中，为对标准化后的数据值，为指标x第m年的数据值，为指标x的若干年数据的平均值，为指标x的若干年数据的标准差，。
9.可选地，过程指标包括：故障停电平均持续时间、故障停电平均用户数、故障停电用户平均停电次数和故障停电用户平均每次停电时间，结果性指标为：用户平均故障停电时间。
10.可选地，对岭回归关联模型进行拟合优度评估，拟合优度评估公式为：其中，是基于岭回归关联模型的结果性指标的模型值，为结果性指标的样本平均值。
11.本发明第二方面还提供了一种配电网用户故障停电影响分析系统，包括：数据采集单元，用于采集电力企业的反映配电网故障停电影响特征的过程指标和结果性指标的历史数据；模型构建单元，用于根据过程指标和结果性指标的历史数据构建岭回归关联模型，构建的岭回归关联模型为：，其中，y为结果性指标，为所选的全体过程指标，为反映数据来源的配电网自身所具有的基准结果性指标，为不可观测项过程指标数据，为第j个过程指标对结果性指标影响的关联系数， ；模型求解单元，用于对岭回归关联模型进行求解，得到各过程指标的关联系数；贡献度计算单元，用于根据各过程指标的关联系数计算各过程指标的贡献度。
12.可选地，模型求解单元具体用于：对岭回归关联模型求平均并消去不可观测项过程指标数据，得到平均岭回归关联模型；根据过程指标和结果性指标的历史数据分别构建样本资料矩阵和结果性指标向量；建立约束条件：
其中，为事先给定的调节系数，为结果性指标的第i个历史数据值，为第d个过程指标的第i个历史数据值，n为结果性指标的数据值数量；根据样本资料矩阵、结果性指标向量和约束条件求解平均岭回归关联模型，平均岭回归关联模型的解公式为：其中，为 ~的故障停电影响过程指标对结果性指标影响的关联系数的回归估计值矩阵，i为的单位矩阵，c为样本资料矩阵，为c的转置，y为结果性指标矩阵。
13.可选地，根据各过程指标的关联系数计算各过程指标的贡献度的计算公式为：其中，为第j个过程指标的贡献度。
14.可选地，过程指标包括：故障停电平均持续时间、故障停电平均用户数、故障停电用户平均停电次数和故障停电用户平均每次停电时间，结果性指标为：用户平均故障停电时间。
15.从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：本发明提供的配电网用户故障停电影响分析方法，选取反映配电网故障停电影响特征的过程指标和结果性指标，收集电力企业的过程指标和结果性指标的历史数据，建立过程指标和结果性指标的岭回归关联模型，可以同时处理历史数据量较少或充分的情形，摆脱对历史数据量有较高要求的限制，通过求解岭回归关联模型，得到各过程指标的关联系数，进一步可计算各过程指标的贡献度，从而分析故障停电过程指标对结果性指标的影响，能够定量的发现各过程指标对结果性指标的作用规律和贡献程度，提高了配电网故障停电影响分析模型的客观性及稳健性，解决了现有的配电网故障停电影响分析方法采用层次分析法和熵权法确定权重的灰色关联分析方法，在分析配网故障停电影响时，对多元化
过程指标的协同性考虑不足、对过程指标贡献度相关的历史数据使用程度不足，较难获得有针对性、足够客观的分析模型，难以为配电网可靠性重点提升方向提供指导的技术问题。
附图说明
16.图1为本发明实施例中提供的一种配电网用户故障停电影响分析方法的流程示意图；图2为本发明实施例中提供的一种配电网用户故障停电影响分析系统的结构示意图。
具体实施方式
17.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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，所描述的实施例仅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。
18.为了便于理解，请参阅图1，本发明中提供了一种配电网用户故障停电影响分析方法的实施例，包括：步骤101、采集电力企业的反映配电网故障停电影响特征的过程指标和结果性指标的历史数据。
19.本发明实施例中，首先选取出能够反映配电网故障停电影响特征的过程指标和结果性指标，然后采集电力企业的过程指标和结果性指标的历史数据。过程指标包括：故障停电平均持续时间、故障停电平均用户数、故障停电用户平均停电次数和故障停电用户平均每次停电时间，结果性指标为：用户平均故障停电时间。
20.在一个实施例中，为降低数据处理复杂度，可以对历史数据进行零一标准化处理。标准化处理公式为：其中，为对标准化后的数据值，为指标x第m年的数据值，为指标x的若干年数据的平均值，为指标x的若干年数据的标准差，。
21.在一个实施例中，对历史数据进行标准化的方式也可以采用极差标准化处理：其中，为对标准化后的数据值，为选定指标x第m年的数据值，表示指标x的若干年数据的最大值，表示指标x的若干年数据的最小值。
22.步骤102、根据过程指标和结果性指标的历史数据构建岭回归关联模型。
23.本发明实施例中，构建的岭回归关联模型为：其中，y为结果性指标（即用户平均故障停电时间），为所选的全体过程指标，为反映数据来源的配电网自身所具有的基准结果性指标，为不可观测项过程指标数据（即其它未被纳入过程指标但对结果性指标y有潜在影响的指标及误差），为第j个过程指标对结果性指标影响的关联系数，。
24.步骤103、对岭回归关联模型进行求解，得到各过程指标的关联系数。
25.构建好岭回归关联模型之后，利用过程指标和结果性指标的历史数据可求解各过程指标的关联系数，即计算出岭回归关联模型的故障停电影响过程指标对结果性指标影响的关联系数的回归估计值。回归估计值如果为0，则表明对应的故障停电影响过程指标对结果性指标（即用户平均故障停电时间）无影响，如果回归估计值为负数，则表明对应的故障停电影响过程指标对结果性指标的大小有反向效果，如果回归估计值为正数，则表明对应的故障停电影响过程指标对结果性指标的大小有正向效果。
26.步骤104、根据各过程指标的关联系数计算各过程指标的贡献度。
27.采用单位自变量指标变化对因变量指标变化的加权平均值作为贡献度指标，因而，在得到各过程指标的关联系数之后，可以计算各过程指标的贡献度：其中，为第j个过程指标的贡献度。的大小代表第j个过程指标对结果性指标的影响程度大小，取值越大，说明对结果性指标的影响程度越大。
28.本发明实施例提供的配电网用户故障停电影响分析方法，选取反映配电网故障停电影响特征的过程指标和结果性指标，收集电力企业的过程指标和结果性指标的历史数据，建立过程指标和结果性指标的岭回归关联模型，可以同时处理历史数据量较少或充分的情形，摆脱对历史数据量有较高要求的限制，通过求解岭回归关联模型，得到各过程指标的关联系数，进一步可计算各过程指标的贡献度，从而分析故障停电过程指标对结果性指标的影响，能够定量的发现各过程指标对结果性指标的作用规律和贡献程度，提高了配电网故障停电影响分析模型的客观性及稳健性，解决了现有的配电网故障停电影响分析方法采用层次分析法和熵权法确定权重的灰色关联分析方法，在分析配网故障停电影响时，对多元化过程指标的协同性考虑不足、对过程指标贡献度相关的历史数据使用程度不足，较
难获得有针对性、足够客观的分析模型，难以为配电网可靠性重点提升方向提供指导的技术问题。
29.在一个实施例中，对岭回归关联模型进行求解，得到各过程指标的关联系数的具体过程可以表示为：对岭回归关联模型求平均并消去不可观测项过程指标数据，得到平均岭回归关联模型：其中，为结果性指标的平均值，反映配电网运行的平均可靠性状态。
30.根据过程指标和结果性指标的历史数据分别构建样本资料矩阵和结果性指标向量：由d个过程指标的n个数据值构成样本资料矩阵c：其中，为第j个过程指标的第i个历史数据值，i=(1,2,...,n)，j=(1,2,...,d)。
31.对应岭回归关联模型中结果性指标的n个数据值构成结果性指标向量：其中，表示结果性指标的第i个历史数据值。
32.建立约束条件：其中，为事先给定的调节系数，为结果性指标的第i个历史数据值，为第d个过程指标的第i个历史数据值，n为结果性指标的数据值数量；根据样本资料矩阵、结果性指标向量和约束条件求解平均岭回归关联模型，平均岭回归关联模型的解公式为：
其中，为 ~的故障停电影响过程指标对结果性指标影响的关联系数的回归估计值矩阵，i为的单位矩阵，c为样本资料矩阵，为c的转置，y为结果性指标矩阵。
33.在一个实施例中，还可以对岭回归关联模型进行拟合优度评估，拟合优度评估公式为：其中，是基于岭回归关联模型的结果性指标的模型值，为结果性指标的样本平均值。当时即可认为关联模型刻画达到所需精度，其中，阈值0.6可根据实际数量结合专家意见进行调整。
34.与现有技术相比，本发明具有以下优点：利用岭回归算法构建关联模型可避免历史数据量较少等数据质量问题所带来的关联模型的欠精准性，在提高配电网故障停电影响结果性指标分解的客观性和可靠性的同时，也可以及时地反馈故障停电影响过程指标对结果性指标的贡献度。
35.融合了配电网故障停电影响结果性指标和过程指标的历史记录以及正则化回归算法理论，可全面挖掘故障停电影响指标之间的作用关系。通过关联模型的构建，定量反映配电网故障停电过程管控水平，可为电网公司了解故障停电影响过程指标对配电网故障复电成效的贡献度提供客观精准的关联模型，为明确故障快速复电重点提升方向提供决策依据。
36.为了便于理解，请参阅图2，本发明中提供了一种配电网用户故障停电影响分析系统的实施例，包括：数据采集单元201，用于采集电力企业的反映配电网故障停电影响特征的过程指标和结果性指标的历史数据；模型构建单元202，用于根据过程指标和结果性指标的历史数据构建岭回归关联
模型，构建的岭回归关联模型为：，其中，y为结果性指标，为所选的全体过程指标，为反映数据来源的配电网自身所具有的基准结果性指标，为不可观测项过程指标数据，为第j个过程指标对结果性指标影响的关联系数， ；模型求解单元203，用于对岭回归关联模型进行求解，得到各过程指标的关联系数；贡献度计算单元204，用于根据各过程指标的关联系数计算各过程指标的贡献度。
37.模型求解单元203具体用于：对岭回归关联模型求平均并消去不可观测项过程指标数据，得到平均岭回归关联模型；根据过程指标和结果性指标的历史数据分别构建样本资料矩阵和结果性指标向量；建立约束条件：其中，为事先给定的调节系数，为结果性指标的第i个历史数据值，为第d个过程指标的第i个历史数据值，n为结果性指标的数据值数量；根据样本资料矩阵、结果性指标向量和约束条件求解平均岭回归关联模型，平均岭回归关联模型的解公式为：其中，为 ~的故障停电影响过程指标对结果性指标影响的关联系数的回归估计值矩阵，i为的单位矩阵，c为样本资料矩阵，为c的转置，y为结果性指标矩阵。
38.根据各过程指标的关联系数计算各过程指标的贡献度的计算公式为：
其中，为第j个过程指标的贡献度。
39.过程指标包括：故障停电平均持续时间、故障停电平均用户数、故障停电用户平均停电次数和故障停电用户平均每次停电时间，结果性指标为：用户平均故障停电时间。
40.本发明实施例中提供的配电网用户故障停电影响分析系统，用于执行前述实施例中的配电网用户故障停电影响分析方法，其工作原理与前述实施例中的配电网用户故障停电影响分析方法相同，可取得相同的技术效果，在此不再进行赘述。
41.以上所述，以上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精神和范围。