研究電網(wǎng)運(yùn)行仿真大數(shù)據(jù)的知識(shí)管理和安全預(yù)警

黃藝　丁德藍(lán)　趙闊

摘 要：電是人們生活和生產(chǎn)中不可或缺的一種能源。隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們對(duì)電力資源的需求量日益增大，這也對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行提出了更高的要求。重點(diǎn)分析了電網(wǎng)運(yùn)行仿真大數(shù)據(jù)的知識(shí)管理和安全預(yù)警的內(nèi)容，以期為相關(guān)工作人員提供必要的幫助。

關(guān)鍵詞：電網(wǎng)運(yùn)行；安全預(yù)警；知識(shí)管理；仿真大數(shù)據(jù)

中圖分類號(hào)：TM732 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.16.057

在電力系統(tǒng)運(yùn)行的過程中涉及到了許多數(shù)據(jù)，它們不只來自實(shí)際測(cè)量，而且多是通過仿真計(jì)算獲得的。例如，在分析電力系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性的過程中，在實(shí)測(cè)情況下，電網(wǎng)是能夠安全、穩(wěn)定運(yùn)行的，只有少數(shù)電網(wǎng)無法安全、穩(wěn)定運(yùn)行。為了獲得足夠多的數(shù)據(jù)用于分析電網(wǎng)，工作人員需要通過相關(guān)實(shí)驗(yàn)判斷電網(wǎng)的運(yùn)行情況。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，電網(wǎng)運(yùn)行成本太高，因此，需要采用仿真的方法分析電網(wǎng)的運(yùn)行情況，確保電網(wǎng)能夠安全運(yùn)行。

1 電網(wǎng)知識(shí)庫(kù)的生成

在電網(wǎng)運(yùn)行的過程中，會(huì)應(yīng)用到許多知識(shí)。其中，知識(shí)庫(kù)的生產(chǎn)對(duì)保證電網(wǎng)運(yùn)行的安全性有非常重要的作用。知識(shí)庫(kù)的生成過程如下。

1.1 知識(shí)生成

以在線電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)為基礎(chǔ)，有針對(duì)性地分析在線電網(wǎng)運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性，同時(shí)，還要明確需要重點(diǎn)對(duì)待的關(guān)鍵斷面。運(yùn)用蒙特卡羅法獲得仿真電網(wǎng)運(yùn)行下的大數(shù)據(jù)，計(jì)算仿真電網(wǎng)關(guān)鍵斷面獲得的極限傳輸量，并利用大數(shù)挖掘方法獲取計(jì)算關(guān)鍵斷面容量的準(zhǔn)確規(guī)則。精細(xì)規(guī)則和電網(wǎng)關(guān)鍵斷面都是電網(wǎng)運(yùn)行過程中的主要關(guān)鍵知識(shí)，在電網(wǎng)運(yùn)行的過程中，可以此為基礎(chǔ)構(gòu)建安全知識(shí)庫(kù)。

1.2 知識(shí)分層

經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)，不同的電網(wǎng)在具體運(yùn)行過程中選取的在線運(yùn)行方式會(huì)有所差異，并且所呈現(xiàn)出的關(guān)鍵斷面也不同。因此，在分析上，可以將知識(shí)分為n個(gè)知識(shí)層面，每個(gè)層面都表示一個(gè)拓?fù)鋽嗝妗Ｒ驗(yàn)殡娋W(wǎng)的運(yùn)行方式不同，所以，關(guān)鍵面會(huì)消失或出現(xiàn)。在具體分析過程中，將關(guān)鍵面是否出現(xiàn)作為主要標(biāo)簽。對(duì)于電網(wǎng)運(yùn)行方式的學(xué)習(xí)、分類，應(yīng)當(dāng)利用支持向量機(jī)分層存儲(chǔ)電網(wǎng)安全運(yùn)行知識(shí)。在分析電網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，可以合理應(yīng)用存儲(chǔ)的知識(shí)。

1.3 知識(shí)類聚

在不同電網(wǎng)的運(yùn)行方式下，斷面極限傳輸量的計(jì)算應(yīng)當(dāng)采取不同的形式完成。在對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行具體分析過程中，依據(jù)電網(wǎng)在運(yùn)行過程中所選取的方式的差異，每個(gè)層面都會(huì)被細(xì)分成不同的類別，形成不同的規(guī)劃準(zhǔn)則，完成對(duì)關(guān)鍵斷面下不同電網(wǎng)安全運(yùn)行知識(shí)的極限存儲(chǔ)，最終實(shí)現(xiàn)安全知識(shí)的存儲(chǔ)。

2 電網(wǎng)安全運(yùn)行知識(shí)管理

2.1 知識(shí)分層模型

電網(wǎng)運(yùn)行的方式有很多，在電網(wǎng)運(yùn)行的過程中，斷面的消失與出現(xiàn)會(huì)經(jīng)過一段時(shí)間的積累，從大量的電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)資料中分析相關(guān)問題。對(duì)于電網(wǎng)運(yùn)行過程中的某個(gè)斷面h，當(dāng)部分電網(wǎng)處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，在具體的調(diào)度過程中，需要高度關(guān)注關(guān)鍵斷面的情況。由此可見，在分析電網(wǎng)的過程中，需要將大量的電網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)作為判斷依據(jù)，將是否出現(xiàn)關(guān)鍵斷面作為標(biāo)簽，以此建立判別模型。在分析電網(wǎng)的過程中，通過模型能夠準(zhǔn)確分析電網(wǎng)運(yùn)行時(shí)各個(gè)斷面是否需要被關(guān)注。

電力系統(tǒng)是人工系統(tǒng)的一種，它呈非線性，而在電網(wǎng)運(yùn)行的過程中，存在的大量數(shù)據(jù)中都具有較高的非線性。在分析問題的過程中，單純地利用線性分類模型是無法滿足在對(duì)精準(zhǔn)度的要求的。因此，需要將其與非線性支持向量機(jī)有機(jī)結(jié)合在一起，構(gòu)成知識(shí)分層模型。支持向量機(jī)之間是相互獨(dú)立的，在匹配和訓(xùn)練的過程中，可以依據(jù)實(shí)際情況分布到不同的計(jì)算節(jié)點(diǎn)上，最終完成分析工作。

2.2 安全知識(shí)聚類

在獲取電網(wǎng)運(yùn)行過程中的關(guān)鍵斷面后，在不同的電網(wǎng)運(yùn)行模型下，斷面極限傳輸容量計(jì)算應(yīng)當(dāng)采取不同的精細(xì)化規(guī)則，以確保結(jié)果的合理性和科學(xué)性。因此，將大量仿真電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)下的數(shù)據(jù)作為分析基礎(chǔ)，使同一層面下的知識(shí)能夠聚集成不同的類別，從而構(gòu)成不同類型的斷面規(guī)則。

利用聚類分析完成對(duì)知識(shí)聚類模型的分析。所謂“聚類分析”，就是將數(shù)據(jù)類型劃分為多個(gè)不同的類，同一類自檢對(duì)象的相似度比較高，而不同類之間的對(duì)象有較大的區(qū)別。下面，采取聚層次聚類算法完成對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的聚類，具體步驟如下：①將不同的電網(wǎng)運(yùn)行作為一類。②將距離靠近的類合并。③類別數(shù)達(dá)到終止條件后結(jié)束處理。在處理過程中，在選擇終止條件時(shí)，應(yīng)當(dāng)繪制距離與類別數(shù)曲線。在具體分析的過程中，應(yīng)當(dāng)尋找曲線中的“拐點(diǎn)”處，確保分析結(jié)果的合理性。

3 電網(wǎng)運(yùn)行超前預(yù)警

在對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行超前預(yù)警分析的過程中，為了確保分析結(jié)果的準(zhǔn)確性，知識(shí)發(fā)現(xiàn)與知識(shí)匹配周期如圖1所示。

在線自動(dòng)發(fā)現(xiàn)方法作為發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)安全運(yùn)行的方法之一，通過圖1不難發(fā)現(xiàn)，其生成周期T2的時(shí)間比較短，通常時(shí)間在0.25～1 h之間，匹配時(shí)間相對(duì)比較多，多以秒為記時(shí)單位。由此可見，知識(shí)發(fā)現(xiàn)周期T2遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于知識(shí)匹配周期T1。

電網(wǎng)安全運(yùn)行知識(shí)具有時(shí)效性，隨著時(shí)間的推移，應(yīng)用的知識(shí)的精準(zhǔn)度將會(huì)不斷降低，因此，需要通過相關(guān)分析確定知識(shí)發(fā)現(xiàn)或知識(shí)匹配的運(yùn)行狀態(tài)知識(shí)。但是，由于T2遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于T1，知識(shí)匹配方法的時(shí)效性則更強(qiáng)?？傮w來說，知識(shí)發(fā)現(xiàn)方法不如知識(shí)匹配方法優(yōu)秀。所以，針對(duì)電網(wǎng)復(fù)雜的運(yùn)行方式，在短時(shí)間內(nèi)，電網(wǎng)運(yùn)行會(huì)發(fā)生劇烈的變化，這一優(yōu)勢(shì)會(huì)變得更加明顯。

因此，在電網(wǎng)運(yùn)行過程中，歷史數(shù)據(jù)和運(yùn)行數(shù)據(jù)要進(jìn)行“分層-分類”匹配。在處理方面，要從知識(shí)庫(kù)中選擇最適合電網(wǎng)安全運(yùn)行的方法，從而準(zhǔn)確、快速地完成對(duì)電網(wǎng)的預(yù)警處理，確保電網(wǎng)運(yùn)行的安全性和可靠性。

4 結(jié)束語(yǔ)

隨著電子信息技術(shù)的快速發(fā)展，在電力系統(tǒng)運(yùn)行管理的過程中融入了互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。經(jīng)過分析不難發(fā)現(xiàn)，在電網(wǎng)運(yùn)行過程中，知識(shí)管理方法速度快、準(zhǔn)確性高，并且具有較強(qiáng)的可解釋性，安全預(yù)警可以完成對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行過程中存在的問題的預(yù)警。因此，應(yīng)當(dāng)從知識(shí)管理和安全預(yù)警方面入手，以確保電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和高效性。

參考文獻(xiàn)

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〔編輯：白潔〕