專利名稱：一種電網量測數據和電網模型糾錯方法及裝置的制作方法
技術領域：
本申請涉及電網技術領域，特別涉及一種電網量測數據和CIM模型糾錯方法及其對應的裝置。
背景技術：
為適應電力技術的發展和滿足新形勢下的越來越高的用電需求，智能電網建設已在大范圍內開展。智能電網的關鍵在于智能調度。所謂智能調度是指通過狀態估計、最優潮流計算、無功優化、穩定分析及故障計算等手段實現對電網的主動、智能化監視、分析、預警、輔助決策和自愈控制。進行智能調度的基礎是通過網絡拓撲結構提供電網量測數據和電網模型，在此基礎上通過網絡拓撲分析實現。目前，通常通過0PEN3000系統獲取電網量測數據和電網模型，但是0PEN3000提供的量測數據和模型信息存在一些問題，這些問題將影響電網調度軟件分析的準確性。為此，電網量測數據和模型信息的準確性至關重要。為提高準確性，需要借助CM模型文件、SVG圖形進行關聯探查，工作量龐大、繁瑣，而且需要有工作經驗的管理人員才能勝任。這種方式給電網量測數據和電網模型數據的糾錯制造了障礙。
發明內容
為解決上述技術問題，本申請實施例提供了一種電網量測數據和電網模型糾錯方法及其相應的裝置，以快速定位到錯誤并實現糾錯，提高電網量測數據和電網模型的準確性。本申請實施例提供的電網量測數據和電網模型糾錯方法包括:從數據采集與監視控制系統獲取電網量測數據和電網模型數據；根據電網量測數據和電網模型數據進行電網實際運行狀態的狀態估計；將狀態估計的結果與預設條件進行匹配，依據匹配情況定位電網量測數據和電網模型數據存在的錯誤；根據預設規則對定位的錯誤進行糾正。優選地，所述根據電網量測數據和電網模型數據進行電網實際運行狀態的狀態估計具體包括:根據電網量測數據和電網模型數據采用加權最小二乘法、正交變換法或基于分塊Givens旋轉的正變換法進行電網實際運行狀態的狀態估計；所述基于分塊Givens旋轉的正變換法為:進行Givens正交變換處理,利用電力系統狀態估計問題的分塊特征對量測雅可比矩陣進行分塊，根據信息矩陣的分塊稀疏結構進行列編號的優化，采用變轉軸逐列消元策略，基于最小度原則動態選擇轉軸元素，根據非零注入元素最少的原則選擇旋轉元素。優選地，所述預設條件包括狀態估計結果出現超過預設閥值的環流，如果狀態估計后的結果出現超過預設閥值的環流，則依據匹配情況定位的電網量測數據和電網模型數據存在的錯誤為電網中存在并列運行的設備。優選地，所述預設條件包括狀態估計結果與設備采樣值存在差異，如果狀態估計后的結果與設備采樣值存在差異，則依據匹配情況定位的電網量測數據和電網模型數據存在的錯誤為模型參數錯誤。優選地，在狀態估計不收斂時，所述方法還包括對狀態估計過程按照如下方式進行修正:將狀態估計每一次迭代的誤差最大偏差設備輸出，如果誤差最大偏差值在不斷變小，則記錄該誤差最大偏差設備，如果誤差最大偏差值不斷擴大，則記錄該誤差最大偏差設備以便輸出告警信息進行錯誤糾正。優選地，在狀態估計不收斂時，所述方法還包括對狀態估計過程按照如下方式進行修正:減小進行狀態估計的電網的網絡范圍，所述根據電網量測數據和電網模型數據進行電網實際運行狀態的狀態估計具體為根據電網量測數據和電網模型數據對減小電網的網絡范圍后的電網進行實際運行狀態的狀態估計。進一步優選地:所述減小進行狀態軌跡的電網的網絡范圍包括:通過選擇不同的電壓等級減小網絡范圍；或，通過不檢測非帶電島減小網絡范圍；或，通過開關的分合和設備的投入、退出減小網絡范圍。本申請實施例還提供了一種電網量測數據和電網模型糾錯裝置。該裝置包括:數據獲取單元、狀態估計單元、錯誤定位單元和錯誤糾正單元，其中:所述數據獲取單元，用于從數據采集與監視控制系統獲取電網量測數據和電網模型數據； 所述狀態估計單元，用于根據電網量測數據和電網模型數據進行電網實際運行狀態的狀態估計；所述錯誤定位單元，用于將狀態估計的結果與預設條件進行匹配，依據匹配情況定位電網量測數據和電網模型數據存在的錯誤；所述錯誤糾正單元，用于根據預設規則對定位的錯誤進行糾正。優選地，在狀態估計不收斂時，所述裝置還包括第一狀態修正單元，用于將狀態估計每一次迭代的誤差最大偏差設備輸出，如果誤差最大偏差值在不斷變小，則不記錄該誤差最大偏差設備，如果誤差最大偏差值不斷擴大，則記錄該誤差最大偏差設備以便輸出告警信息進行錯誤糾正。優選地，在狀態估計不收斂時，所述裝置還包括第二狀態修正單元，用于減小進行狀態估計的電網的網絡范圍，所述狀態估計單元具體用于根據電網量測數據和電網模型數據對減小電網的網絡范圍后的電網進行實際運行狀態的狀態估計。本申請實施例從數據采集與監視系統獲取電網量測數據和電網模型，然后根據這兩類數據進行電網實際運行狀態的估計，再依據狀態估計與預設條件的匹配結果來定位量測數據和模型數據中存在的錯誤，進而對其進行糾正。與現有技術相比，本申請實施例不需再進行關聯探查，而僅需要進行狀態估計即可定位到錯誤并糾正，減少了工作量，提高了電網量測數據和電網模型的準確性，從而為基于網絡拓撲分析平臺的高級軟件的運行提高了保障。
為了更清楚地說明本申請實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本申請中記載的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本申請電網量測數據和電網模型糾錯方法的一個實施例的流程圖；圖2為本申請電網量測數據和電網模型糾錯裝置的一個實施例組成框圖；圖3(a)為電網量測數據和電網模型糾錯裝置設計時的硬件系統架構圖；圖3(b)為電網量測數據和電網模型糾錯裝置設計時的軟件系統層級圖。
具體實施例方式為了使本技術領域的人員更好地理解本申請中的技術方案，下面將結合本申請實施例中的附圖，對本申請實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本申請一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本申請中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都應當屬于本申請保護的范圍。在詳細介紹本申請的各種實施例之前，先對本申請涉及到的個別概念予以簡要解釋:1、CIM 模型:CIM 模型(Common Information Model,公共信息模型)是一個與具體實現無關的、用于描述管理信息的概念性模型。CIM模型分為兩部分:CIM規范(CIMSpecification)和CM模式(CM Schema)。CM規范提供了模型的正式定義，描述了語言、命名、元模式和到其他管理模型(如SNMP MIB)的映射技術；CIM模式則給出了實際模型的描述。CIM模型由核心模型、公共模型和擴展模型三層構成。核心模型是一系列類、連接和屬性的集合，該對象組提供了所有管理域通用的基本信息模型；公共模型提供特定管理域的通用信息模型，這些特定的管理域，如系統、應用程序、網絡和設備等；擴展模型代表通用模型的特定技術擴展。通過CM建模，能夠得到管理域中實體的抽象和表示，包括它們的屬性、操作和關系。這樣的模型獨立于任何具體的數據庫、應用、協議以及平臺。因此，CIM模型要求不同開發商所提供的基于不同平臺的應用都采用一種標準的格式來描述管理數據，以使數據能夠在多種應用間共享。CIM采用面向對象的方式構建了一種新的適用于管理系統、網絡的結構和概念模型。CIM建模是一種通用方法。特定管理域的CIM建模是在核心模型和公共模型的基礎上進行擴展。總的來說公共信息模型(CIM)是一個標準，定義了一個前后一致的模型，依據這個模型，網絡設備、系統和應用程序能顯示有關它們自己的信息，并使這些信息能被管理工具利用CIM能描述諸如桌面軟件和硬件配置、CPU封裝塊的序列號以及某個特殊路由器端口上的流量水平等信息。2、SVG:SVG可縮放矢量圖形(Scalable Vector Graphics)是基于可擴展標記語言(XML)，用于描述二維矢量圖形的一種圖形格式。SVG是W3C(World Wide WebConSor-tium國際互聯網標準組織)在2000年8月制定的一種新的二維矢量圖形格式，也是規范中的網絡矢量圖形標準。SVG嚴格遵從XML語法，并用文本格式的描述性語言來描述圖像內容，因此是一種和圖像分辨率無關的矢量圖形格式。3> SCADA:SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)系統，即數據米集與監視控制系統。SCADA系統的應用領域很廣，它可以應用于電力系統、給水系統、石油、化工等領域的數據采集與監視控制以及過程控制等諸多領域。在電力系統以及電氣化鐵道上又稱遠動系統。SCADA系統是以計算機為基礎的生產過程控制與調度自動化系統。它可以對現場的運行設備進行監視和控制，以實現數據采集、設備控制、測量、參數調節以及各類信號報警等各項功能。由于各個應用領域對SCADA的要求不同，所以不同應用領域的SCADA系統發展也不完全相同。參見圖1，該圖示出了本申請的電網量測數據和電網模型糾錯方法的一個實施例的流程。該實施例包括:步驟SlOl:從數據采集與監視控制系統獲取電網量測數據和電網模型；步驟S102:根據電網量測數據和電網模型數據進行電網實際運行狀態的狀態估計；狀態估計是電力系統分析的基礎應用，其目的是根據電網的量測信息估計電網的實際運行狀態。為了使狀態估計的結果更準確，可以對從SCADA庫中提取的數據進行不良數據的辨識操作。辨識的具體方法可以采用殘差搜索法，也可以采用基于逐次型估計辨識法，后者是對前者的一次回歸，但它在排除一個可疑數據時不再進行總體迭代修正，而是利用殘差靈敏度和雅可比矩陣直接修正殘差和狀態，使計算技術由總體矩陣操作水平提高到只對少數相關元素操作的水平，使殘差搜索法的辨識時間縮短了幾個數量級，使其嚴密的搜索邏輯得以實用。采用逐次型估計辨識法進行不良數據辨識，不良數據的辨識過程既可靠又快速。此外，為了使狀態估計的結果更準確，還可以對電網數據和模型數據進行數據去毛刺處理。該功能主要在實時運行下使用，同時當實時退出時，可以通過讀歷史數據來補糾錯。其原理為:(I)內存中永遠保存10個連續斷面(5分鐘一個斷面)；(2)做10個斷面的縱向遙測、遙信判斷，如果出現異常波動，則記錄該狀態與所在斷面(遙信:跳變，遙測:非零值的巨大變化)；(3)對于每個斷面做狀態估計和遙信錯誤辨識，如果狀態估計不收斂，則將該斷面的毛刺描述為警告；(4)如果狀態估計收斂，而且判斷出該遙測、遙信為壞數據，則將該斷面的毛刺描述為錯誤；(5)如果狀態估計收斂，并且判斷出該遙測、遙信為合格數據，則將該斷面的毛刺描述為提示。對于狀態估計的具體方法，可以采用加權最小二乘法，這種方法的優點是不需要隨機變量的統計特性，而以量測值的殘差平方和最小為目標準則。該方法假定量測量按照理想的正態分布，對理想正態分布的量測量，估計具有最優一致且無偏等優良傳統特性。但當正態分布的數據中含有壞數據時，WLS的估計結果會偏離真值較遠。而且，在實際情況下，量測數據并不完全嚴格服從正態分布，導致壞數據很難完成檢測與辨識。加權最小二乘法的具體步驟包括:建立如下目標函數:J⑷=[z - Hx tR1 z - Hx min采用迭代法求其狀態量，迭代修正公式為:
權利要求
1.一種電網量測數據和電網模型糾錯方法，其特征在于，所述方法包括: 從數據采集與監視控制系統獲取電網量測數據和電網模型數據； 根據電網量測數據和電網模型數據進行電網實際運行狀態的狀態估計； 將狀態估計的結果與預設條件進行匹配，依據匹配情況定位電網量測數據和電網模型數據存在的錯誤； 根據預設規則對定位的錯誤進行糾正。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據電網量測數據和電網模型數據進行電網實際運行狀態的狀態估計具體包括: 根據電網量測數據和電網模型數據采用加權最小二乘法、正交變換法或基于分塊Givens旋轉的正變換法進行電網實際運行狀態的狀態估計； 所述基于分塊Givens旋轉的正變換法為:進行Givens正交變換處理，利用電力系統狀態估計問題的分塊特征對量測雅可比矩陣進行分塊，根據信息矩陣的分塊稀疏結構進行列編號的優化，采用變轉軸逐列消元策略，基于最小度原則動態選擇轉軸元素，根據非零注入元素最少的原則選擇旋轉元素。
3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述預設條件包括狀態估計結果出現超過預設閥值的環流，如果狀態估計后的結果出現超過預設閥值的環流，則依據匹配情況定位的電網量測數據和電網模型數據存在的錯誤為電網中存在并列運行的設備。
4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述預設條件包括狀態估計結果與設備采樣值存在差異，如果狀態估計后的結果與設備采樣值存在差異，則依據匹配情況定位的電網電網量測數據和電網模型數據存在的錯誤為電網模型數據錯誤。
5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，在狀態估計不收斂時，所述方法還包括對狀態估計過程按照如下方式進行修正:將狀態估計每一次迭代的誤差最大偏差設備輸出，如果誤差最大偏差值不斷變小，則不記錄該誤差最大偏差設備，如果誤差最大偏差值不斷擴大，則記錄該誤差最大偏差設備以便輸出告警信息進行錯誤糾正。
6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，在狀態估計不收斂時，所述方法還包括對狀態估計過程按照如下方式進行修正:減小進行狀態估計的電網的網絡范圍，所述根據電網量測數據和電網模型數據進行電網實際運行狀態的狀態估計具體為根據電網量測數據和電網模型數據對減少電網的網絡范圍后的電網進行實際運行狀態的狀態估計。
7.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，所述減小進行狀態估計的電網的網絡范圍包括: 通過選擇不同的電壓等級減小網絡范圍；或，通過不檢測非帶電島減小網絡范圍；或，通過開關的分合和設備的投入、退出減小網絡范圍。
8.—種電網量測數據和電網模型糾錯裝置，其特征在于，該裝置包括:數據獲取單元、狀態估計單元、錯誤定位單元和錯誤糾正單元，其中: 所述數據獲取單元，用于從數據采集與監視控制系統獲取電網量測數據和電網模型數據； 所述狀態估計單元，用于根據電網量測數據和電網模型數據進行電網實際運行狀態的狀態估計； 所述錯誤定位單元，用于將狀態估計的結果與預設條件進行匹配，依據匹配情況定位電網量測數據和電網模型數據存在的錯誤； 所述錯誤糾正單元，用于根據預設規則對定位的錯誤進行糾正。
9.根據權利要求8所述的裝置，其特征在于，在狀態估計不收斂時，所述裝置還包括第一狀態修正單元，用于將狀態估計每一次迭代的誤差最大偏差設備輸出，如果誤差最大偏差值在不斷變小，則不記錄該誤差最大偏差設備，如果誤差最大偏差值不斷擴大，則記錄該誤差最大偏差設備以便輸出告警信息進行錯誤糾正。
10.根據權利要求9所述的裝置，其特征在于，在狀態估計不收斂時，所述裝置還包括第二狀態修正單元，用于減小進行狀態估計的電網的網絡范圍，所述狀態估計單元具體用于根據電網量測數據和電網模型數據對減小電網的網絡范圍后的電網進行實際運行狀態的狀態 估計。
全文摘要
本申請實施例公開了一種電網量測數據和電網模型糾錯方法。所述方法包括從數據采集與監視控制系統獲取電網量測數據和電網模型數據；根據電網量測數據和電網模型數據進行電網實際運行狀態的狀態估計；將狀態估計的結果與預設條件進行匹配，依據匹配情況定位電網量測數據和電網模型數據存在的錯誤；根據預設規則對定位的錯誤進行糾正。本申請還公開了一種電網量測數據和電網模型糾錯裝置。本申請實施例可以提高電網量測數據和電網模型數據的準確性，為基于這些數據進行的高級應用提供保障。
文檔編號G06Q50/06GK103198437SQ20131013635
公開日2013年7月10日 申請日期2013年4月18日 優先權日2013年4月18日
發明者顧偉, 李豐偉, 謝宇哲, 羅軼, 胡勤, 黃蕾, 何小堅, 王波, 蔡振華, 任雷 申請人:國家電網公司, 浙江省電力公司, 寧波電業局