一种对配电网异常数据的修复方法及系统与流程

1.本发明涉及数据修复处理领域，具体涉及一种对配电网异常数据的修复方法及系统。


背景技术：

2.随着电力市场化发展和整个社会的电气化发展，电网建设逐步加强，尤其在配电网处，网络结构愈加庞大复杂，一旦发生故障，会引起用户停电，降低用户的用电体验，对配电网的线损管理工作非常重要。
3.配电网的运维工作，尤其是线损管理工作基本是通过对配电网中的系统数据进行分析，通过分析结果及时发现配电网的运行异常，而配电网中的系统数据质量受设备、环境和运行状态等因素影响，当利用存在异常的系统数据进行计算、分析及预测时会产生不同程度的误差，最终导致基于分析结果制定的运行策略存在偏差。


技术实现要素：

4.为了解决现有技术中所存在的上述不足，本发明提供了一种对配电网异常数据的修复方法，包括：
5.从配电网的各系统中获取电网线路的相关数据，并按类型将所述数据进行融合；
6.针对融合后的每一类数据，利用异常规则进行识别得到异常数据；
7.利用灰色系统理论分别得到每一类数据的预测值，并利用预测值修复所述每一类数据中的异常数据。
8.优选的，所述从配电网的各系统中获取电网线路的相关数据，并按类型将所述数据进行融合，包括：
9.将从配电网的各系统中获取的电网线路的相关数据，按线路名称和id将不同系统下属于同一线路的不同类型的数据分别进行融合；
10.其中所述系统包括scada系统、用电信息采集系统、营销业务应用系统、pms系统和gis系统；
11.所述类型包括：档案数据、拓扑数据和运行数据。
12.优选的，所述按线路名称和id将不同系统下属于同一线路的不同类型的数据分别进行融合，包括：
13.通过线路名称与id，将不同系统下属于同一线路的档案数据进行融合；
14.通过线路名称与id，将不同系统下属于同一线路的拓扑数据进行融合；
15.通过线路名称与id，将不同系统下属于同一线路的运行数据进行融合；
16.其中，所述线路的档案数据包括：所述线路下的元件和元件的参数，所述元件包括导线和变压器，所述导线的参数包括型号、长度、运行年限和单位阻抗，所述变压器的参数包括型号、容量、铁损和铜损；
17.所述线路的拓扑数据包括：所述线路下节点、节点类型、分段开关、隔离开关、环网
柜和所属变压器；
18.所述线路的运行数据包括：所述线路的出线电压、有功功率和无功功率，所属变压器的有功功率、无功功率和电流。
19.优选的，所述针对融合后的每一类数据，利用异常规则进行识别得到异常数据之前，还包括：
20.通过lagrange插值法对每一类数据中的缺失数据进行修复。
21.优选的，所述利用灰色系统理论分别得到每一类数据的预测值，并利用预测值修复所述每一类数据中的异常数据，包括：
22.利用灰色系统理论分别构建档案数据、拓扑数据和运行数据的微分方程；
23.分别将所述档案数据、拓扑数据和运行数据代入对应的微分方程，进行白化处理得到预测值；
24.利用预测值修复所述档案数据、拓扑数据和运行数据中的异常数据。
25.优选的，所述利用灰色系统理论分别构建档案数据、拓扑数据和运行数据的微分方程，包括：
26.按设置条件分别选择档案数据、拓扑数据和运行数据，并对选择出的档案数据、拓扑数据和运行数据分别进行级比校验；
27.当选择出的档案数据、拓扑数据和运行数据的级比落在设定区间时，则分别构建档案数据、拓扑数据和运行数据的微分方程；否则对档案数据、拓扑数据和运行数据进行平移处理，使得档案数据、拓扑数据和运行数据的级比落在设定区间内，再分别构建档案数据、拓扑数据和运行数据的微分方程。
28.基于同一发明构思，本发明还提供了一种对配电网异常数据的修复系统，包括：
29.获取模块，用于从配电网的各系统中获取电网线路的相关数据，并按类型将所述数据进行融合；
30.识别模块，用于针对融合后的每一类数据，利用异常规则进行识别得到异常数据；
31.修复模块，用于利用灰色系统理论分别得到每一类数据的预测值，并利用预测值修复所述每一类数据中的异常数据。
32.优选的，所述获取模块，具体用于：
33.将从配电网的各系统中获取的电网线路的相关数据，按线路名称和id将不同系统下属于同一线路的不同类型的数据分别进行融合；
34.其中所述系统包括scada系统、用电信息采集系统、营销业务应用系统、pms系统和gis系统；
35.所述类型包括：档案数据、拓扑数据和运行数据。
36.优选的，所述修复模块，包括：
37.构建微分方程单元，用于利用灰色系统理论分别构建档案数据、拓扑数据和运行数据的微分方程；
38.白化处理单元，用于分别将所述档案数据、拓扑数据和运行数据代入对应的微分方程，进行白化处理得到预测值；
39.修复单元，用于利用预测值修复所述档案数据、拓扑数据和运行数据中的异常数据。
40.优选的，所述构建微分方程单元具体用于：
41.按设置条件分别选择档案数据、拓扑数据和运行数据，并对选择出的档案数据、拓扑数据和运行数据分别进行级比校验；
42.当选择出的档案数据、拓扑数据和运行数据的级比落在设定区间时，则分别构建档案数据、拓扑数据和运行数据的微分方程；否则对档案数据、拓扑数据和运行数据进行平移处理，使得档案数据、拓扑数据和运行数据的级比落在设定区间内，再分别构建档案数据、拓扑数据和运行数据的微分方程。
43.与现有技术相比，本发明的有益效果为：
44.本发明提供的技术方案，从配电网的各系统中获取电网线路的相关数据，并按类型将所述数据进行融合；针对融合后的每一类数据，利用异常规则进行识别得到异常数据；利用灰色系统理论分别得到每一类数据的预测值，并利用预测值修复所述每一类数据中的异常数据，本发明先对异常数据进行定位，然后利用灰色系统理论快速修复异常数据，实现了精准修复，可有效提高配电网数据质量，为配电网的运维管理，尤其是线损管理工作的开展提供数据支撑，提升线损管理水平。
附图说明
45.图1为本发明提供的一种对配电网异常数据的修复方法流程图；
46.图2为本发明实施例中一种对配电网异常数据的修复方法的具体流程示意图。
具体实施方式
47.为了更好地理解本发明，下面结合说明书附图和实例对本发明的内容做进一步的说明。
48.实施例1：如图1所示，本发明提供的一种对配电网异常数据的修复方法，包括：
49.s1从配电网的各系统中获取电网线路的相关数据，并按类型将所述数据进行融合；
50.s2针对融合后的每一类数据，利用异常规则进行识别得到异常数据；
51.s3利用灰色系统理论分别得到每一类数据的预测值，并利用预测值修复所述每一类数据中的异常数据。
52.本发明先对异常数据进行定位，然后利用灰色系统理论快速修复异常数据，实现了精准修复，可有效提高配电网数据质量，为配电网的运维管理，尤其是线损管理工作的开展提供数据支撑，提升线损管理水平，辅助节能降损工作开展，有力支撑智能配电网的运维管理和正确决策。
53.如图2所示，本实施例中一种对配电网异常数据的修复方法包括：
54.s1从配电网的各系统中获取电网线路的相关数据，并按类型将所述数据进行融合，包括：
55.s101配电网多源数据接入，针对配电网海量数据需求，结合营销、采集、调度等系统特点，制定行之有效的集成规范和接口标准，利用数据中心、web接口、etl等资源完成对pms系统、gis系统、scada系统、用电信息采集系统、电能量采集系统等系统数据的接入工作。
56.①
pms系统：pms系统通过etl方式将配电部分、低压部分推送至省级数据中心，再通过etl方式抽取线损系统所需的中低压配电设备台帐信息。
57.②
营销业务应用系统：营销业务应用数据通过ogg方式复制到营销基础数据平台，数据共享平台通过jdbc方式访问省营销基础数据平台，抽取用户\计量点\表计等档案信息、95598服务工单、发行电费等明细数据到数据治理数据共享平台中。
58.③
用电信息采集系统：用电信息采集系统通过海量平台标准接口方式将电能表底示数、电量数据等信息写入海量数据平台，再采用海量平台标准接口方式抽取表底示数进行计算。
59.④
scada系统：由调控中心生成cim/e或xml格式文件(优先采用cim/e格式)提供共享，遥测遥信数据通过cim/e文件解析后推送到海量数据平台，省级数据中心通过电网结构解析服务，将解析后的数据通过jdbc连接方式写入数据中心的结构化数据区。
60.当电网结构模型有新增时，调控中心生成对应的cim/e或xml电网结构模型文件。数据中心定时启动电网结构数据接入服务，并调用cim/e或xml电网结构模型解析服务，开始数据解析操作。在解析电网结构数据时，首先扫描文件共享区，对于新增cim/e或xml模型文件开始解析，然后通过jdbc方式把解析结果数据写入到数据中心结构化数据区的buffer区，处理完成后，原有的cim/e或xml电网结构模型文件将被移动到已处理区，最后数据中心每日定时将buffer区数据写入cim区。
61.当电网结构模型发生变更时，调控中心重新生成对应的cim/e或xml电网结构模型文件提供共享。在写入buffer区之前与新增处理操作一致，只是在写入cim区时按表关键字段进行数据更新。
62.s102将融合后的数据分档案数据、拓扑数据、运行数据等分类存储，在s101中已经将不同源端系统数据集中在一起，接下来需要将融合后的数据按档案数据、拓扑数据、运行数据进行分类。具体包括：
63.1)档案数据。通过线路名称与id，将不同系统下属于同一线路的档案信息集中在一起。某一线路的档案信息包括该线路下的导线/电缆段、公用变压器、专用变压器等元件，元件参数包括导线段/电缆段型号、长度、运行年限、单位阻抗等，变压器的型号、容量、铁损、铜损等。
64.2)拓扑数据。拓扑指的是设备电气连接关系，通过线路名称与id，将不同系统下属于同一线路的拓扑信息集中在一起。拓扑信息包括该线路下节点、节点类型、分段开关、隔离开关、环网柜、所属变压器等。
65.3)运行数据。通过线路名称与id，将不同系统下属于同一线路的运行数据信息集中在一起。某一线路的运行数据信息包括该线路的96点出线电压、有功功率、无功功率，所属变压器的96点有功功率、无功功率、96点电流等数据，其中96点为根据实际需要设置每隔15min为一个点，一天为96个点，本实施例仅以96点为例，并不仅限于96点的电流电压等数据。
66.s2针对融合后的每一类数据，利用异常规则进行识别得到异常数据，包括：
67.s201对获取的档案数据、拓扑数据和运行数据中的缺失数据进行补充。配电网多源数据接入后由于电气设备检修停运、采集设备或者传输通道故障及收到随机干扰造成存在大量空值与缺失数据，通过lagrange插值法对缺失数据进行修复，实现数据预处理，步骤
如下：
68.假设x＝{x0,x1,x2...,xn}是差值样本集，y＝{y0,y1,y2...,yn}是对应于x的函数值，n表示节点的维数，x表示插值节点，即数据缺失点，算法步骤如下：
69.1)输入n 1个插值样本点x0,x1,x2...,xn和对应的函数值y0,y1,y2...,yn；
70.2)计算n阶lagrange插值算法的基函数li(x)，其中i＝0,1,2...,n；基函数计算公式如下：
[0071][0072]
3)计算n阶lagrange插值函数ln(x)，计算公式如下：
[0073][0074]
其中，ω
n 1
(x)＝(x-x0)(x-x1)
…
(x-xn)，ω’n 1
(xi)为ω
n 1
(x)的导数在xk点的值；
[0075]
4)输入插值点x，输出函数ln(x)相应的计算结果。
[0076]
本实施例中的异常数据分为零值与阈值超限两种类型，需要分别在档案数据、拓扑数据和运行数据中定位异常数据。
[0077]
s202定位档案数据中的异常数据，包括：
[0078]
导线段/电缆段/变压器型号不存在阈值超限的情况，如果数据为零值，即为异常数据；导线段/电缆段长度范围为[1,5000m]，运行年限不超过30年，单位阻抗值范围为(0,100]，变压器铁损范围为[50,3000]。大部分档案数据有自己的参数范围，不在正常范围内都属于异常数据。
[0079]
s203定位拓扑数据中的异常数据，包括：
[0080]
节点、节点类型、线路下挂接变压器不存在阈值超限的情况，如果数据为零值，即为异常数据；隔离开关、环网柜等数量范围为[1,10]，不在正常范围内都属于异常数据。
[0081]
s203定位运行数据中的异常数据，包括：
[0082]
线路与所属变压器的异常数据为两类：一是零值，二为阈值超限。根据电压、有功功率、无功功率的阈值区间，判断是否阈值超限，设置偏差上下限分别为7％，-7％。
[0083][0084]
10kv：上限＝10*偏差上限 10＝10.7kv，下限＝10*偏差下限 10＝9.3kv。
[0085]
超出电压上下限的数据即为电压异常数据，功率异常数据辨识与电压原理一样。
[0086]
s3利用灰色系统理论分别得到每一类数据的预测值，并利用预测值修复所述每一类数据中的异常数据，包括：
[0087]
异常数据定位后，对于不同的数据类型分别利用灰色系统理论构建微分方程，并对微分方程进行白化处理得出预测值，实现配电网异常数据的修复，具体步骤如下：
[0088]
①
择数据平台中采集的档案/拓扑/运行数据(x
(1)
(1),x
(1)
(2),
…
x
(1)
(n))，并对档案/拓扑/运行数据进行级比校验，级比校验公式如下：
[0089]
[0090]
其中，λ(k)为级比，级比落在以下区间，则可进行灰色预测与白化处理。否则对数据进行平移处理，取一合理的常数m，h0＝x1 m，使得数据列的级比都可以落在以下区间内。x
(1)
(k)表示采集得到的原始数据，修复的数据可以是档案或拓扑或运行数据，修复档案或拓扑或运行数据的步骤是一样的，所以就用“/”表示或的意思。
[0091]
本实施例中设定的区间如下：
[0092][0093]
其中，ρ为级比区间范围。
[0094]
②
档案/拓扑/运行数据的级比都落在级比区间范围内后，构建档案/拓扑/运行数据的灰色微分方程,如下：
[0095]
b＝x
(1)
(k) az
(1)
(k)
[0096]
其中，b为灰色作用量，a为发展系数，z为紧邻均值生成序列。
[0097]
z的计算公式如下：
[0098][0099]
③
档案/拓扑/运行数据灰色微分方程的白化处理，白化处理的方程如下：
[0100][0101]
根据以上公式得出白化方程的解如下：
[0102][0103]
相应的灰色微分方程的时间响应序列如下：
[0104][0105]
对以上公式做累减还原，得以下公式：
[0106][0107]
其中，表示根据以上方程得到预测的档案/拓扑/运行数据，完成异常数据修复功能。
[0108]
本实施例实现了配电网异常数据的识别与修复，提升配电网数据质量，提高线损管理水平，辅助节能降损工作开展，有力支撑智能配电网的运维管理和正确决策。
[0109]
实施例2：基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种对配电网异常数据的修复系统，包括：
[0110]
获取模块，用于从配电网的各系统中获取电网线路的相关数据，并按类型将所述数据进行融合；
[0111]
识别模块，用于针对融合后的每一类数据，利用异常规则进行识别得到异常数据；
[0112]
修复模块，用于利用灰色系统理论分别得到每一类数据的预测值，并利用预测值修复所述每一类数据中的异常数据。
[0113]
实施例中，所述获取模块，具体用于：
[0114]
将从配电网的各系统中获取的电网线路的相关数据，按线路名称和id将不同系统下属于同一线路的不同类型的数据分别进行融合；
[0115]
其中所述系统包括scada系统、用电信息采集系统、营销业务应用系统、pms系统和gis系统；
[0116]
所述类型包括：档案数据、拓扑数据和运行数据。
[0117]
实施例中，所述修复模块，包括：
[0118]
构建微分方程单元，用于利用灰色系统理论分别构建档案数据、拓扑数据和运行数据的微分方程；
[0119]
白化处理单元，用于分别将所述档案数据、拓扑数据和运行数据代入对应的微分方程，进行白化处理得到预测值；
[0120]
修复单元，用于利用预测值修复所述档案数据、拓扑数据和运行数据中的异常数据。
[0121]
实施例中，所述构建微分方程单元具体用于：
[0122]
按设置条件分别选择档案数据、拓扑数据和运行数据，并对选择出的档案数据、拓扑数据和运行数据分别进行级比校验；
[0123]
当选择出的档案数据、拓扑数据和运行数据的级比落在设定区间时，则分别构建档案数据、拓扑数据和运行数据的微分方程；否则对档案数据、拓扑数据和运行数据进行平移处理，使得档案数据、拓扑数据和运行数据的级比落在设定区间内，再分别构建档案数据、拓扑数据和运行数据的微分方程。
[0124]
本领域内的技术人员应明白，本技术的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本技术可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本技术可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
[0125]
本技术是参照根据本技术实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
[0126]
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
[0127]
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
[0128]
以上仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则
之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在申请待批的本发明的权利要求范围之内。