基于大数据的主配网一体化电网风险管控平台

技术领域

本发明涉及主配网电网运行风险管控技术领域，具体而言，是基于大数据的主配网一体化电网风险管控平台。

背景技术

主配网一体化电网是指在电网运行过程中，主网和配网之间的界限逐渐消失，两者之间相互支持，形成一个整体性的电网系统。其目的是为了提高电网运行的效率、可靠性和经济性。由于主配网一体化的实现涉及到许多新技术和新系统，各种各样的风险因素可能会影响电网的稳定运行，例如供电质量、电网设备故障、热负荷过载等，这些问题的发生会给电网带来严重的安全和经济损失。因此，为了确保主配网一体化电网的稳定运行，提高电网运行的安全性和可靠性，必须对电网运行全过程中的风险进行分析和管控。

鉴于主配网一体化电网最为凸显的特点为主网与配网互联，这使得目前对主配网一体化电网的运行风险大多侧重于主网与配网的互联风险方面，忽略了主网和配网各自的运行风险，主配网一体化电网归根结底也是属于电网，其保障主配网互联安全的前提条件就是主网和配网各自正常运行，当主网和配网本身运行异常时自然会对主网与配网的互联稳定性产生影响。

另外在分析主网与配网的互联风险时一般都是整体分析，未考虑到主配网接界点状态导致的电能传递效果，主网与配网互联功能的实现是以接界点作为媒介实现的，主配网接界点的状态直接决定了主网与配网的电能传递效果，进而影响了主配网的互联稳定性。

综上可见，目前对主配网一体化电网的运行风险管理维度过于单一，考虑不周全，难以全面合理地反映主配网一体化电网的运行风险，无形之中增大了电网运行风险的误识别率和识别时机延误率，不利于主配网一体化电网运行风险的有效及时规避。

发明内容

为此，本申请实施例的一个目的在于提供基于大数据的主配网一体化电网风险管控平台，通过结合主网与配网本身运行风险、主网与配网互联风险，实现了主配网一体化电网运行风险的全面合理精准评估，有效解决了背景技术提到的问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：基于大数据的主配网一体化电网风险管控平台，包括：电网段划分模块，用于将目标电网按照电压等级划分为主网段和配网段，其中主网段和配网段通过接界点相隔。

运行监测模块，用于分别对目标电网对应主网段和配网段的运行指标进行实时监测。

电网段运行风险分析模块，用于基于目标电网对应主网段和配网段的运行指标监测结果分别分析目标电网对应主网段的运行风险系数、目标电网对应配网段的运行风险系数。

主配网互联风险监测模块，用于监测目标电网对应主网段和配网段的互联指征，以此解析目标电网对应的主配网互联风险系数。

管控数据库，用于存储各种电压等级对应的标称电压范围，存储各种电压等级对应的允许电压波动率、正常电流失真率、安全漏电电流及允许运行附加损耗，存储单位负载电流产生的线芯温度，存储各种电缆对应的隔热系数，并存储单位隔热系数对应的隔热温度。

主配网接界点电能传递效果监测模块，用于监测目标电网对应主配网接界点的状态参数，由此解析目标电网对应的主配网接界点电能传递效果系数。

电网运行风险综合评估模块，用于结合目标电网对应主网段的运行风险系数、配网段的运行风险系数、主配网互联风险系数和主配网接界点电能传递效果系数综合评估目标电网对应的运行风险系数。

预警终端，用于将目标电网对应的运行风险系数与设置的警戒运行风险系数进行对比，若大于或等于警戒运行风险系数，则进行预警。

作为上述方案的进一步优化，所述运行指标包括输电电压、电压波动率、输电电流和电流失真率。

作为上述方案的进一步优化，所述分析目标电网对应主网段的运行风险系数参见下述：获取目标电网对应主网段的标称电压，进而将目标电网对应主网段的输电电压与标称电压进行对比，计算目标电网对应主网段的输电电压符合指数

基于目标电网对应主网段的标称电压获取目标电网对应主网段的电压等级，并据此从管控数据库中提取目标电网对应主网段的允许电压波动率。

将目标电网对应主网段的电压波动率与允许电压波动率进行对比，计算目标电网对应主网段的电压波动符合指数

获取目标电网对应主网段的额定输电电流，进而将目标电网对应主网段的输电电流与相应额定输电电流进行进行对比，计算目标电网对应主网段的输电电流符合指数

基于目标电网对应主网段的电压等级从管控数据库中提取目标电网对应主网段的正常电流失真率，进而将目标电网对应主网段的电流失真率与相应正常电流失真率进行进行对比，计算目标电网对应主网段的电流质量符合指数

将η

作为上述方案的进一步优化，所述目标电网对应配网段的运行风险系数具体分析过程参见目标电网对应主网段的运行风险系数分析方式。

作为上述方案的进一步优化，所述互联指征包括主网段、配网段对应的电压波动率、频率波动率和电压波形。

作为上述方案的进一步优化，所述解析目标电网对应的主配网互联风险系数包括以下步骤：将目标电网在同一监测时刻的主网段与配网段对应的电压波动率进行相互对比，计算目标电网对应主网段与配网段的电压波动偏离度

将目标电网在同一监测时刻的主网段与配网段对应的频率波动率进行相互对比，计算目标电网对应主网段与配网段的频率波动偏离度

分别从目标电网对应主网段与配网段的电压波形中分割出各电压单波，进而将主网段与配网段对应电压波形中分离出的各电压单波进行一一配对。

分别从电压波形中标记出各电压单波对应的波峰和波谷位置，同时分别获取波峰位置、波谷位置对应时间点，记为波峰到达时间点、波谷到达时间点。

将目标电网对应主网段中各电压单波对应的波峰到达时间点与配网段中配对电压单波对应的波峰到达时间点进行对比，得到目标电网对应主网段-配网段中各电压单波对应的波峰到达时间差，记为Δt

将目标电网对应主网段中各电压单波对应的波谷到达时间点与配网段中配对电压单波对应的波谷到达时间点进行对比，得到目标电网对应主网段-配网段中各电压单波对应的波谷到达时间差，记为Δt

将Δt

将DF、FC和VS导入分析公式

作为上述方案的进一步优化，所述状态参数包括漏电电流、运行温度和运行附加损耗。

作为上述方案的进一步优化，所述目标电网对应的主配网接界点电能传递效果系数的分析公式为

作为上述方案的进一步优化，基于目标电网对应配网段的电压等级从管控数据库中提取各种电压等级对应的安全漏电电流和允许运行附加损耗进行匹配，从中匹配出目标电网对应主配网接界点的安全漏电电流和允许运行附加损耗。

目标电网对应主配网接界点的正常运行温度具体获取方式为：

采集目标电网对应主配网接界点的负载功率、电压，由此计算出目标电网对应主配网接界点的负载电流。

获取目标电网对应主配网接界点的电缆材料种类，并将其与管控数据库中各种电缆对应的隔热系数进行比对，从中获取目标电网对应主配网接界点的电缆隔热系数。

将目标电网对应主配网接界点的负载电流结合管控数据库中单位负载电流产生的线芯温度，得到目标电网对应主配网接界点的正常线芯温度。

从管控数据库中提取单位隔热系数对应的隔热温度，进而利用公式T

作为上述方案的进一步优化，所述目标电网对应的运行风险系数评估公式

与现有技术相比，本发明具有以下优点：1、本发明通过将目标电网划分为主网段和配网段，进而分别对主网段和配网段进行运行指标监测，由此依次分析目标电网对应主网段的运行风险系数、配网段的运行风险系数，与此同时分析主配网接界点的电能传递效果和主配网的互联风险系数，进而结合上述综合评估目标电网对应的运行风险系数，实现了主配网一体化电网运行风险的全面合理精准评估，相对于现有评估技术，本发明遵循了主配网一体化电网的运行特点，不仅扩展了运行风险管理维度，还将互联风险分析落到实处，大大提高了运行风险评估的准确度和及时度，有利于为主配网一体化电网运行风险的规避提高合理有效的处理措施。

2.本发明在分析目标电网对应主网段、配网段的运行风险系数、主配网接界点的电能传递效果和主配网的互联风险系数过程中都采用了多指标分析方式，相比较单指标，多指标分析方式能够规避单指标造成的单一、片面性，从而能够最大限度提高分析结果的准确度。

附图说明

利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1为本发明的系统连接示意图。

图2为本发明中目标电网对应的划段示意图。

图3为本发明中电压波形中电压单波波峰、波谷标记示意图。

附图标记：1——主网段，2——接界点，3——配网段,D——波峰，F——波谷。

具体实施方式

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。

本发明提出基于大数据的主配网一体化电网风险管控平台，包括：电网段划分模块、运行监测模块、电网段运行风险分析模块、主配网互联风险监测模块、管控数据库、主配网接界点电能传递效果监测模块、电网运行风险综合评估模块和预警终端。

参照图1所示，上述中各模块之间的连接关系为电网段划分模块分别与运行监测模块、主配网互联风险监测模块和主配网接界点电能传递效果监测模块连接，运行监测模块与电网段运行风险分析模块连接，电网段运行风险分析模块、主配网互联风险监测模块和主配网接界点电能传递效果监测模块均与电网运行风险综合评估模块连接，电网运行风险综合评估模块与预警终端连接，管控数据库分别与电网段运行风险分析模块和主配网接界点电能传递效果监测模块连接。

所述电网段划分模块用于将目标电网按照电压等级划分为主网段和配网段，其中主网段和配网段通过接界点相隔，参见图2所示。

上述中主网段和配网段的划分依据为主网段的电压等级一般为110KV-1000KV，配网段的电压等级一般为35KV、10KV、380V。

所述运行监测模块用于分别对目标电网对应主网段和配网段的运行指标进行实时监测，其中运行指标包括输电电压、电压波动率、输电电流和电流失真率。

所述电网段运行风险分析模块用于基于目标电网对应主网段和配网段的运行指标监测结果分别分析目标电网对应主网段的运行风险系数、目标电网对应配网段的运行风险系数。

在上述方案基础上分析目标电网对应主网段的运行风险系数参见下述：获取目标电网对应主网段的标称电压，进而将目标电网对应主网段的输电电压与标称电压进行对比，计算目标电网对应主网段的输电电压符合指数

将目标电网对应主网段的标称电压与管控数据库中各种电压等级对应的标称电压范围进行比对，从中识别目标电网对应主网段的电压等级，并据此从管控数据库中提取目标电网对应主网段的允许电压波动率。

将目标电网对应主网段的电压波动率与允许电压波动率进行对比，计算目标电网对应主网段的电压波动符合指数

获取目标电网对应主网段的额定输电电流，进而将目标电网对应主网段的输电电流与相应额定输电电流进行进行对比，计算目标电网对应主网段的输电电流符合指数

基于目标电网对应主网段的电压等级从管控数据库中提取目标电网对应主网段的正常电流失真率，进而将目标电网对应主网段的电流失真率与相应正常电流失真率进行进行对比，计算目标电网对应主网段的电流质量符合指数

将η

进一步地，目标电网对应配网段的运行风险系数分析过程参见目标电网对应主网段的运行风险系数分析方式，具体为获取目标电网对应配网段的标称电压，进而将目标电网对应配网段的输电电压与标称电压进行对比，计算目标电网对应配网段的输电电压符合指数

将目标电网对应配网段的标称电压与管控数据库中各种电压等级对应的标称电压范围进行比对，从中识别目标电网对应配网段的电压等级，并据此从管控数据库中提取目标电网对应配网段的允许电压波动率。

将目标电网对应配网段的电压波动率与允许电压波动率进行对比，计算目标电网对应配网段的电压波动符合指数

获取目标电网对应配网段的额定输电电流，进而将目标电网对应配网段的输电电流与相应额定输电电流进行进行对比，计算目标电网对应配网段的输电电流符合指数

基于目标电网对应配网段的电压等级从管控数据库中提取目标电网对应配网段的正常电流失真率，进而将目标电网对应配网段的电流失真率与相应正常电流失真率进行进行对比，计算目标电网对应配网段的电流质量符合指数

将η

所述主配网互联风险监测模块用于监测目标电网对应主网段和配网段的互联指征，其中互联指征包括主网段、配网段对应的电压波动率、频率波动率和电压波形，以此解析目标电网对应的主配网互联风险系数，具体实现过程包括以下步骤：将目标电网在同一监测时刻的主网段与配网段对应的电压波动率进行相互对比，计算目标电网对应主网段与配网段的电压波动偏离度

将目标电网在同一监测时刻的主网段与配网段对应的频率波动率进行相互对比，计算目标电网对应主网段与配网段的频率波动偏离度

分别从目标电网对应主网段与配网段的电压波形中分割出各电压单波，进而将主网段与配网段对应电压波形中分离出的各电压单波进行一一配对。

分别从电压波形中标记出各电压单波对应的波峰和波谷位置，参见图3所示，同时分别获取波峰位置、波谷位置对应时间点，记为波峰到达时间点、波谷到达时间点。

将目标电网对应主网段中各电压单波对应的波峰到达时间点与配网段中配对电压单波对应的波峰到达时间点进行对比，得到目标电网对应主网段-配网段中各电压单波对应的波峰到达时间差，记为Δt

将目标电网对应主网段中各电压单波对应的波谷到达时间点与配网段中配对电压单波对应的波谷到达时间点进行对比，得到目标电网对应主网段-配网段中各电压单波对应的波谷到达时间差，记为Δt

将Δt

将DF、FC和VS导入分析公式

所述管控数据库用于存储各种电压等级对应的标称电压范围，存储各种电压等级对应的允许电压波动率、正常电流失真率、安全漏电电流及允许运行附加损耗，存储单位负载电流产生的线芯温度，存储各种电缆对应的隔热系数，并存储单位隔热系数对应的隔热温度。

所述主配网接界点电能传递效果监测模块用于监测目标电网对应主配网接界点的状态参数，其中状态参数包括漏电电流、运行温度和运行附加损耗，由此解析目标电网对应的主配网接界点电能传递效果系数，具体解析公式为

上述中接界点运行附加损耗的计算方法比较复杂，需要考虑很多因素，如电缆长度、电阻大小、电磁泄漏情况、电缆热度等。总体来说，计算方法包括两个步骤：(1)计算接界点附加阻抗：接界点附加阻抗由电缆阻抗和电气接头、插头、变压器等连接器件的等效电阻组成。计算接界点附加阻抗需要进行现场测试和测量，并根据测量结果采取相应的修正措施。

(2)根据接界点附加阻抗计算损耗：有了接界点附加阻抗的数据，可以根据不同的负荷条件和运行状态，计算不同情况下的接界点损耗。其中，计算方法可能包括等效串联电路法、改进的等效串并联法和基于电力负荷特性的方法等。

在本发明的具体实施例中，目标电网对应主配网接界点的安全漏电电流、允许运行附加损耗和正常运行温度具体获取方式为：

基于目标电网对应配网段的电压等级从管控数据库中提取各种电压等级对应的安全漏电电流和允许运行附加损耗进行匹配，从中匹配出目标电网对应主配网接界点的安全漏电电流和允许运行附加损耗。

目标电网对应主配网接界点的正常运行温度具体获取方式为：

采集目标电网对应主配网接界点的负载电压和负载阻抗，由此利用公式

示例性的，线性电阻负载：如果负载是一段线性电阻，则其阻抗值可以通过欧姆定律得到：负载阻抗＝负载电阻

L-R串联电路：如果负载是由电感器和电阻器串联组成的L-R电路，则其阻抗值可以根据欧姆定律和基尔霍夫电压定律得到：

需要注意的是在负载阻抗的计算中，如果负载阻抗是复数，则需要将其进行复数幅角分离，并根据实部与虚部求出电路中的电阻和电抗。

获取目标电网对应主配网接界点的电缆材料种类，并将其与管控数据库中各种电缆对应的隔热系数进行比对，从中获取目标电网对应主配网接界点的电缆隔热系数。

将目标电网对应主配网接界点的负载电流与管控数据库中单位负载电流产生的线芯温度相乘，得到目标电网对应主配网接界点的正常线芯温度。

从管控数据库中提取单位隔热系数对应的隔热温度，进而利用公式T

所述电网运行风险综合评估模块用于结合目标电网对应主网段的运行风险系数、配网段的运行风险系数、主配网互联风险系数和主配网接界点电能传递效果系数综合评估目标电网对应的运行风险系数，评估公式为

本发明通过将目标电网划分为主网段和配网段，进而分别对主网段和配网段进行运行指标监测，由此依次分析目标电网对应主网段的运行风险系数、配网段的运行风险系数，与此同时分析主配网接界点的电能传递效果和主配网的互联风险系数，进而结合上述综合评估目标电网对应的运行风险系数，实现了主配网一体化电网运行风险的全面合理精准评估，相对于现有评估技术，本发明遵循了主配网一体化电网的运行特点，不仅扩展了运行风险管理维度，还将互联风险分析落到实处，大大提高了运行风险评估的准确度和及时度，有利于为主配网一体化电网运行风险的规避提高合理有效的处理措施。

本发明在分析目标电网对应主网段、配网段的运行风险系数、主配网接界点的电能传递效果和主配网的互联风险系数过程中都采用了多指标分析方式，相比较单指标，多指标分析方式能够规避单指标造成的单一、片面性，从而能够最大限度提高分析结果的准确度。

所述预警终端用于将目标电网对应的运行风险系数与设置的警戒运行风险系数进行对比，若大于或等于警戒运行风险系数，则进行预警，为电网运行风险的及时干预指导提供便利。

以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本发明所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。