一种基于多源信息融合的配电网风险预警方法与流程

1.本发明属于配电网运行控制技术领域，具体涉及一种基于多源信息融合的配电网风险预警方法。


背景技术：

2.配电网位于电力系统末端，其安全运行是整个电网安全运行的重要环节。有数据表明，大约80％的停电事故是由配电网故障引起的，因此，对配电网的潜在风险进行准确预警，及时消除安全隐患，对于配电网安全可靠运行至关重要。
3.智能电网及电网信息化的发展为配电网风险预警提供了多维、多源信息，采用多维多特征的方法进行配电网风险识别可提高风险辨识的可靠性和准确性。一方面配电网运行特征与配电网风险的关系往往是一因多果和一果多因，仅仅根据一个运行特征对可能出现的风险进行判断，会出现多个结果或结果可信度不高的问题，甚至发生误判，而从多个特征进行电网风险预警有助于提高预警结果的准确性、减少误判的概率；另一方面，一项电网运行特征的出现是否会导致电网风险与该特征的严重程度、持续时间及空间有较大关系，因而也需要从程度、时间、空间等维度进行风险识别。
4.智能监测终端、营销系统、scada/ems(数据采集与监视控制)系统、生产管理系统等多个实时或非实时信息源为智能配电网风险预警提供了更丰富的信息，可以从中抽取到多种运行特征及反映各特征量值、时间、空间的多维信息。对来自多源信息系统的信息和数据进行冗余检测、关联、相关、估计和综合等多方面的处理，可以提高配电网风险预警的效率和准确性。


技术实现要素：

5.本发明提供了一种基于多源信息融合的配电网风险预警方法，通过有效整合配电网各类信息系统的数据、信息，实现配电网风险隐患挖掘和准确预警，有效降低配电网风险水平，减少配电网风险损失，为配电网由“被动防御”向“主动防御”转变提供技术支撑。
6.为实现上述目的，本发明提供的一种基于多源信息融合的配电网风险预警方法，其特征在于，包含以下步骤：
7.s1：数据层的信息融合，包含对获取的各类原始数据进行预处理；
8.s2：特征层的信息特征提取，基于数据层的信息融合结果提取与配电网风险密切相关的特征信息，再对特征信息进行综合分析与处理；
9.s3：决策层利用数据层的原始数据和特征层融合所提取的各类特征信息进行信息融合，根据信息融合结果判断配电网风险辨识和进行预警。
10.优选地，所述s2步骤中与配电网风险密切相关的特征信息包含配电网系统中的电气量特征信息、非电气量特征。
11.优选地，电气量特征信息包含：变压器高压侧电压、线路输送的有功功率、线路输送的无功功率、负荷用电量、线路电流、线路的电阻/电感/电抗/电容/电导/电纳、配电网系
统频率、负荷的功率因数其中的一种或多种；
12.优选地，非电气量特征信息包含：温度、湿度、压力、液位、液流、流量、差压、转速其中的一种或多种。
13.优选地，预处理包含对缺失数据补齐，对冗余数据剔除，对错误数据修正。
14.优选地，各类原始数据获取来源包含变电站自动化系统、配电自动化系统、数据采集与监视控制系统、生产管理系统、用户用电信息采集系统、地理信息系统及天气信息系统。
15.本发明通过有效整合配电网各类信息系统的数据、信息，实现配电网风险隐患挖掘和准确预警，有效降低配电网风险水平，减少配电网风险损失，为配电网由“被动防御”向“主动防御”转变提供技术支撑。
附图说明
16.图1为本发明基于多源信息融合的配电网风险预警流程。
具体实施方式
17.如图1所示，为本发明提出的一种基于多源信息融合的配电网风险预警方法，通过有效整合配电网各类信息系统的数据、信息，实现配电网风险隐患挖掘和准确预警。
18.配电网风险预警的信息源主要包括：变电站自动化系统、配电自动化系统、scada/ems系统、生产管理系统、用户用电信息采集系统、地理信息系统及天气信息系统等。
19.基于多源信息融合的配电网风险预警，按照数据抽象的3个层次，由下至上可划分为数据层、特征层和决策层。包含以下步骤：
20.s1、数据层
21.首先进行数据层的信息融合，它是直接在原始数据上进行融合，包含对原始数据的分析与综合。数据层的融合包括两个方面：一是缺失数据的补齐，二是异常数据的处理，异常数据处理又包括冗余数据的剔除和错误数据的修正。对于缺失数据可采用拉格朗日内插值法补齐，对于冗余数据直接剔除，错误数据可用拉格朗日内插值法进行修正。
22.s2、特征层
23.特征层融合属于中间层次，它的任务是从数据层融合后的信息中提取特征信息，再对特征信息进行综合分析与处理。它既需要利用数据层的融合结果，也需要有关对象描述的知识的融合结果。知识既包括先验的各种知识，如基于规则的知识，基于动态模型的知识，基于故障树的知识，基于神经网络的知识等，也包括配电网运行的新知识，如规则、分类、序列匹配等。特征层融合最大限度地为决策层提供所需要的特征信息，进一步提高决策层的判断和分析能力。
24.为了提高配电网风险预警的效率和准确性，必须先从大量数据中识别和提取与配电网安全运行密切相关的特征信息。
25.配电网风险类型多样，不同类型的风险，其风险表征特征不尽相同。在此，以配电网电压特征为例，阐述特征层的信息融合过程。
26.对电压特征量进行如下处理：通过配电数据采集与监视控制系统获得的电压特征量是线电压，利用三相潮流计算或者对称分量法计算得出三相电压和零序电压。
27.跟配电网电压特征有关的知识、规则包括但不限于以下内容：
28.配电网电压异常通常有以下几方面的原因：
29.1)配电线路发生单相接地故障；
30.2)配电线路发生断线故障；
31.3)电压互感器高/低压熔丝熔断；
32.4)人为操作不当等。
33.不同原因导致的配电网电压异常，其电压变化幅度和变化规律不尽相同。
34.1)配电线路单相接地：一相电压降低为零或接近于零，另外两相电压升高至线电压或接近线电压，电压降低相为接地相；
35.2)配电线路发生断线故障：一相电压升高，另外两相电压降低，电压升高相为断线相；
36.3)电压互感器高/低压熔丝熔断：熔断相电压降低接近于零，非熔断相电压不变；
37.4)人为操作不当：操作过电压持续时间较短，但电压幅值较高，可达正常相电压的4倍以上。
38.基于上述知识、规则可以对配电网电压异常时，电网的风险类型进行初步判断，为决策层做出准确的判别结果提供依据。
39.配电网风险特征按照其反映特性的不同，可分为电气量特征和非电气量特征。
40.电气量特征是指电力系统中各种与电有直接关系的参数，常见电气量特征如：电压、电流、功率、电量、频率、电阻、电感、电抗、电容等。
41.1)按照所描述的物理特性，电气量包括：电压、电流、有功/无功功率、电量、电感、电容、电阻、电抗、电导、电纳、频率、功率因数等；
42.如：变压器高压侧电压、线路电流、线路输送的有功和无功功率、负荷用电量、线路的电感/电容/电阻/电抗/电导/电纳、系统频率、负荷的功率因数。
43.系统和元件的电压、电流、有功/无功功率、功率因数可通过scada(数据采集与监视控制)系统或者潮流计算等简单的电气计算获得；电量可通过用户用电信息采集系统获得；电感、电容、电阻、电抗、电导、电纳为线路本身的参数，根据线路参数和长度、架设方式等进行等效计算即可。
44.2)运行状态：稳态特征量(系统稳定状态的电气量)、暂态特征量(系统瞬态过程的电气量，随时间推移电气量发生变化)；
45.稳态特征量如系统正常运行时的线电压、线电流以及相电压、相电流、零序电压、零序电流等；暂态特征量如系统发生单相接地故障时的暂态接地电流、暂态电容电流、暂态电感电流等。
46.稳态特征量通过电力系统的潮流计算即可获得，暂态特征量通过电力系统暂态稳定分析计算获得。
47.3)相量分量：线/相/正序/负序/零序电压、线/相/正序/负序/零序电流。
48.相量分量通过三相潮流计算或者对称分量法计算获得。
49.非电气量特征，包括机械类信号和化学类信号，如：温度、湿度、液柱高度(油位)、声响、绝缘分解物等。
50.如：电缆线路温度、设备外壳温度、设备运行环境温度和湿度、变压器油温和油位、
变压器运行时的异常声响、线路接头松动或接触面过热产生的异味等。
51.1)温度与温升：如电缆线路接头温度过高、配电变压器油温升高、铁芯过热等；
52.电缆线路接头温度、铁芯温度可用红外测温仪进行测量，配电变压器油温可通过自变压器外壳顶部安装的插入变压器油内部的测温槽进行测量。
53.2)振动与声响：如变压器的异常振动、电压互感器的“噼啪”声音、电流互感器的“嗡嗡”声，绝缘表面放电的声音等；
54.系统或设备的异常振动与声响可通过声音传感器进行监测，提取监测到的设备声音的特征频率，与正常状态下声音的特征频率进行比较，即可确定设备是否发生异常，也可依靠人员经验，通过运维人员的感官进行判断。
55.3)压力、位置变化：变压器绝缘油油位过低；绝缘子漏油等。
56.变压器绝缘油油位可用液位测量仪表或超声波测距技术进行测量，绝缘子漏油的监测采用直接观测法，通过观察油面位置及检查套管安装部位四周的情况即可发现是否存在漏油现象。
57.4)分解物：焊接不良或者绝缘老化，热分解产生烃类气体、发出异味，过热烧毁产生的焦臭味等。
58.分解物的监测可采用气相色谱分析、液相色谱分析、铁谱分析、离子电流法等，也可依靠人员经验，通过运维人员的感官进行判断。
59.s3、决策层
60.决策层融合是一种高层次的融合，必须具体问题具体分析，针对具体问题，充分利用数据层的原始数据和特征层融合所提取的测量对象的各类特征信息，采用适当的融合技术来实现信息融合。它既需要来自特征层的融合结果，也需要相关决策知识的融合结果。决策层融合直接针对具体的决策目标，为控制决策提供依据，并直接影响决策水平。
61.最后，基于特征层的特征信息，对配电网风险判别依据进行融合，做出关于配电网风险类型、风险等级及风险后果的判断，并发出告警，为运行维护人员采取风险预防控制措施提供决策依据。
62.本发明通过有效整合配电网各类信息系统的数据、信息，实现配电网风险隐患挖掘和准确预警，有效降低配电网风险水平，减少配电网风险损失，为配电网由“被动防御”向“主动防御”转变提供技术支撑。
63.尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。