基于电网运行大数据的在线分布式安全特征选择

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  【摘 要】随着特高压电网和能源互联网的不断发展,电网特性日趋复杂,认知难度越来越大。新形态下的电网交、直流相互影响,送受端相互作用不断加剧,各区域电网呈现出不同特性,电网调度不断面临新的问题,因此亟需构建一套科学、合理、全面的评估体系,即电网调度运行综合评估体系,对电网调度运行工作水平进行客观、准确评价,以促进调度运行工作水平进一步提升。
  【关键词】大数据;电网调度;运行综合评估体系
  引言
  智能电网与传统电网相比,具有更高的设备利用率,能实现更高的运营效率和资源的更优配置。然而,在向智能电网的转变过程中,面对空前的数据洪水,电力行业的整个采集系统,存储,分析和检索的措施,必须被重新思考。为充分利用智能电表为智能电网创造的数据及其所蕴含的潜在的商业机会,电力运营公司不得不重新考虑自己的信息系统,以充分吸收这种海量的数据。同时在他们的信息系统里引入新的基因:“大数据”和“云计算”。
  智能电网可以肯定的一点是,它会创建,收集,转化和利用丰富的信息,它能够帮助运营者更加熟知电网系统的情况。然而,更高容量的可用信息和数据量却在一定程度上掩盖了有用的信息,并且让传统的统计方法和技术陷入僵局,从而无法将这些大量的数据用于研究电力系统的全局最优化/或提高挖掘终端用户价值的能力,这个问题在数据信息爆炸式发展的现在即棘手又充满了诸多挑战。随着大数据时代的来临,这些“杂乱无章”的电力行业数据有了新的处理技术和方法,在分析和理解大量数据的同时,技术壁垒也即将被拆除。但同时我们也应该关注大数据的来源、数据资源的存储和处理器资源整合及数据安全等诸类问题。
  1大数据技术在配电网中的应用意义
  电网运行安全可靠性至关重要,同时需要有足够的提供优质电能的能力,配电网整体运行管理高效经济,且有足够消纳分布式能源的能力,这些是配电网发展的趋势所在。电网运行的各方面相互独立却又互相矛盾,比如运行可靠性和经济性,需在运行经济性和运行可靠性之间寻找一个平衡点以保证配电网安全经济运行。所以,从电网角度,为达到安全、可靠、经济、绿色等方面运行性能最佳,各方面因素都需要有自身独立的决策方案,这些方案的提出依赖于数据的支撑;同时,为了保证电网整体效益最大化,各决策方案还需要有机的结合,这也需要大量的数据支撑,通过数据指导网络运行管理中的焦点,在各个性能方面追求平衡;甚至,可以根据电网运行的不同阶段或时期,动态调整电网运行管理目标。
  2大数据的电网调度运行综合评估体系设计原则
  2.1设计原则
  (1)系统性原则。指标体系的建立应将电网调度运行管理看作一个整体,力求能完整、准确、客观地反映电网调度运行管理水平和工作绩效。(2)科学性原则。指标的科学性是指所设置的指标既要符合其所属领域的专业理论和数学原理,又要符合其反映现象的实际情况。(3)可比性原则。指标体系主要用于评价和比较,客观要求各指标应具备可比性,不仅要量化,而且应多采用相对数形式,涵义明确,确保公正、客观。可比性是指标体系纵向、横向比较的基础。
  3基础指标挖掘与综合评价方法
  3.1基础指标挖掘
  按照综合评估关键指标体系设计原则,全面规范和整合省(市)调、地(县)调的I、II、III区业务系统海量数据信息,将数据类型为极大型、极小型、区间型、数量级悬殊、量纲各异的生数据,通过数据转换消除量纲,框定指标取值范围,通过归一化处理转换为熟数据,形成一系列基础指标。转换过程需要进行数据诊断,规避不良数据,使有用信息的损失达到最小。庞大的调度运行基础指标集可全面、完整、细致地对电网调度运行各方面情况进行评估分析,但单一基础指标存在先天的视觉局限性,无法准确、全面、客观反映一个物理问题。同一个基础指标,不同的分析组合能反映不同的物理问题;不同指标之间的有效组合能对一个物理问题进行更为全面的表征和阐述。
  为此,不能简单孤立地展示基础指标本身,而应结合实际需要和指标的内在规律,进一步深入挖掘基础指标的内在含义和相互联系,通过筛选和有效组合形成一系列能表征某个特定物理问题的KPI关键指标。这是指标体系建设的一项重要工作,也是电网调度运行综合评估体系设计的核心内容。
  3.2关键指标设计
  通过以上海量信息挖掘后,得到整齐划一的基础指标集,在此基础上结合实际需要和指标的内在规律,可得到一系列KPI关键指标。本文根据电网调度运行管理实际,从安全生产、运行质量、专业管理、队伍建设、工作任务等方面入手,共设计了21项KPI关键指标。(1)安全生产类指标:从确保电网安全稳定运行和突发事件下的应急处置入手,充分挖掘电网运行实时数据和专业核心业务管理数据的关联关系,归纳提炼了6项关键指标,量化评价电网安全生产情况。(2)运行质量类指标:从电压质量、基础数据质量、电网设备运行质量等方面入手,选取基于全网图模库和分区状态估计下的基础指标,归纳提炼了8项关键指标,准确表征和量化评价电网运行质量。(3)专业管理类指标:充分整合来自于调度I、II、III区业务系统生成的基础指标,结合调度各专业管理重点、难点和核心业务流程,归纳提炼了5项关键指标,实现对调度专业管理成效的量化评价。(4)队伍建设类指标:从调度管理系统(OMS)中的人员台账类基础指标入手,充分整合网络大学平台应用数据,归纳提炼了1项关键指标,量化评价调控机构人员岗位能力和素质提升情况。(5)工作任务类指标:基于调度管理系统(OMS),以流程化形式实现重点工作任务的过程化管控,通过分析业务流程环节,归纳提炼了1项关键指标,实现对工作任务的过程化管理,而不是简单的结果评价。
  3.2综合评价方法
  目前,在综合评价指标的研究中,国内外学者提出的综合评价方法主要分为主观赋权法和客观赋权法。主观赋权法主要包括专家法、层次分析法和模糊评价法等,这类方法中权重系数的确定很大程度上依赖于人工经验决策,在实际应用中更容易被“拍脑袋”所取代。客观赋权法包括变异系数法、多目标优化法、复相关系数法、主成分分析法和熵权法等,这些方法分别采用数理统计、多目标优化、线性变换、概率论及多元统计等,区分各指标的差异性、独立性、评价能力、信息量等特征,以确定各指标的权重系数。其中,源自信息论的熵权法具有深厚的理论基础与应用背景,因而得对于本文的电网调度运行综合评估体系,海量的历史运行数据为该方法的应用提供了数据基础。该方法对信息量的科学度量、所蕴含的物理意义,将赋予评价指标新的内涵。但是熵权本身并不是表示指标的重要性系数,而是表示在该指标下对评价对象的区分度(即指标值的变异程度),因此采用单一熵权作为指标权重系数无法体现指标的重要性。
  结语
  本文根据新时期调控一体化管控要求的变化,结合电网调度工作的实际需求设计了一套涵盖安全生产、运行质量、专业管理、队伍建设和工作任务的综合评估体系,具有较好的实用性。
  参考文献:
  [1]王智冬,李晖,李隽,等.智能电网的评估指标体系[J].电网技术,2016.
  [2]王彬,何光宇,梅生偉,等.智能电网评估指标体系的构建方法[J].电力系统自动化,2016.
  [3]杨建林,陈龙,郭明星,等.考虑预安排停电的配电网可靠性评估方法[J].高电压技术,2017.
  (作者单位:国网太原供电公司)
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