太阳城集团

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一种电网故障特征数据质量评价方法.pdf

摘要
申请专利号:

CN201610231885.5

申请日:

2016.04.14

公开号:

CN106257511A

公开日:

2016.12.28

当前法律状态:

实审

有效性:

审中

法律详情: 实质审查的生效IPC(主分类):G06Q 10/06申请日:20160414|||公开
IPC分类号: G06Q10/06(2012.01)I; G06Q50/06(2012.01)I 主分类号: G06Q10/06
申请人: 江苏瑞中数据股份有限公司; 国网江苏省电力公司; 国网安徽省电力公司; 国家电网公司
发明人: 周劲鹰; 荀挺; 张珂珩; 唐胜; 周琦
地址: 210000 江苏省南京市新模范马路5号
优先权:
专利代理机构: 代理人:
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法律状态
申请(专利)号:

CN201610231885.5

授权太阳城集团号:

|||

法律状态太阳城集团日:

2017.01.25|||2016.12.28

法律状态类型:

实质审查的生效|||公开

摘要

太阳城集团本发明公开了一种电网故障特征数据质量评价方法。本发明设计了太阳城集团实时性、正确性、完备性和可靠性的四个评价指标,并对四个评价指标定义了计算方法,通过采用层次分析法和熵值法相结合的评判方法确定各指标权重,进一步得到指标体系的综合得分,实现不同单位或厂站的电网故障特征数据质量综合评价,从而实现不同单位或厂站的数据质量综合评价,形成有效的监测机制,运用综合得分大小进行横向、纵向的比较,分析影响数据质量的关键要素,呈现不同数据质量优势及薄弱环节,方便为数据质量的提升点找到最佳路径。

权利要求书

1.一种电网故障特征数据质量评价方法,其特征在于,包括以下步骤:
a、构建数据质量评价指标体系,基于综合性、科学性和可操作性三个基本原则,所述评
价指标体系包括数据实时性、数据正确性、数据完备性以及数据可靠性四个指标;
b、建立指标计算方法,具体如下:
(1)实时性评价指标
针对电网故障特征数据,实时性是评价时效性的指标,具体计算公式如下:
<mrow> <mi>S</mi> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <munderover> <mo>&Sigma;</mo> <mi>i</mi> <mi>N</mi> </munderover> <munderover> <mo>&Sigma;</mo> <mi>l</mi> <mi>M</mi> </munderover> <msub> <mi>k</mi> <mi>l</mi> </msub> <msub> <mi>S</mi> <mrow> <mi>i</mi> <mi>l</mi> </mrow> </msub> </mrow> <mrow> <mn>100</mn> <mo>*</mo> <mi>N</mi> </mrow> </mfrac> <mo>*</mo> <mn>100</mn> <mi>%</mi> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mo>-</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>
其中,S表示间隔/厂站数据质量实时性评价指标,N表示统计太阳城集团范围内的故障事件次
数,Sil表示第i次故障事件中的第l故障特征数据的实时性指标数值,Kl第l个故障特征数据
质量实时性指标的权重,指标权重大小由模糊熵综合评判方法得出;
定义:
<mrow> <msub> <mi>S</mi> <mrow> <mi>i</mi> <mi>l</mi> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <mfenced open = '{' close = ''> <mtable> <mtr> <mtd> <mrow> <mo>=</mo> <mn>100</mn> <mo>,</mo> <mi>T</mi> <mi>d</mi> <mi>e</mi> <mi>l</mi> <mi>a</mi> <mi>y</mi> <mo>&lt;</mo> <mo>=</mo> <mn>0</mn> </mrow> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <mrow> <mo>=</mo> <mn>100</mn> <mo>-</mo> <mn>5</mn> <mo>*</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mi>T</mi> <mi>d</mi> <mi>e</mi> <mi>l</mi> <mi>a</mi> <mi>y</mi> <mo>|</mo> <mi>t</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>,</mo> <mn>0</mn> <mo>&lt;</mo> <mi>T</mi> <mi>d</mi> <mi>e</mi> <mi>l</mi> <mi>a</mi> <mi>y</mi> <mo>&lt;</mo> <mi>n</mi> <mi>t</mi> <mo>,</mo> <mi>n</mi> <mo>&lt;</mo> <mn>20</mn> </mrow> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <mrow> <mo>=</mo> <mn>0</mn> <mo>,</mo> <mi>T</mi> <mi>d</mi> <mi>e</mi> <mi>l</mi> <mi>a</mi> <mi>y</mi> <mo>&gt;</mo> <mo>=</mo> <mi>n</mi> <mi>t</mi> </mrow> </mtd> </mtr> </mtable> </mfenced> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mrow> <mn>1</mn> <mo>-</mo> <mn>2</mn> </mrow> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>
其中,Tdelay表示告警时延同门槛值之间的差值,t表示门槛值,n值根据故障特征数据
类别设定,具体含义指实时性指标Sil以百分制计算,若告警太阳城集团满足时延性要求,则置为
100分,若告警太阳城集团时延每超过告警时延门槛值t秒,则扣除5分,超过告警时延门槛nt秒,则
认为告警太阳城集团的实时性指标为零;
(2)正确性评价指标
针对电网故障特征数据,正确性是评价电网故障情况下各类故障特征数据是否正确上
送的指标,计算公式如下:
<mrow> <mi>C</mi> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <munderover> <mo>&Sigma;</mo> <mi>i</mi> <mi>N</mi> </munderover> <munderover> <mo>&Sigma;</mo> <mi>l</mi> <mi>M</mi> </munderover> <msub> <mi>k</mi> <mi>l</mi> </msub> <msub> <mi>C</mi> <mrow> <mi>i</mi> <mi>l</mi> </mrow> </msub> </mrow> <mrow> <mn>100</mn> <mo>*</mo> <mi>N</mi> </mrow> </mfrac> <mo>*</mo> <mn>100</mn> <mi>%</mi> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mo>-</mo> <mn>3</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>
其中C表示间隔/厂站数据质量正确性评价指标,N表示统计太阳城集团范围内的故障事件次
数,Cil表示第i次故障事件中的第l个故障特征数据的正确性指标数值,Kl表示对应第l个故
障特征数据质量正确性指标的权重;
定义:

另外若故障未采集,则不对该数据进行评价;
(3)完备性评价指标
针对电网故障特征数据,完备性是评价每次故障事件中各类故障特征数据完整程度的
指标,计算公式如下:
<mrow> <mi>I</mi> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <munderover> <mo>&Sigma;</mo> <mi>N</mi> <mi>i</mi> </munderover> <msub> <mi>I</mi> <mi>i</mi> </msub> </mrow> <mi>N</mi> </mfrac> <mo>*</mo> <mn>100</mn> <mi>%</mi> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mo>-</mo> <mn>5</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>
其中,I表示间隔/厂站数据质量完备性评价指标,N表示统计太阳城集团范围内的故障事件次
数,Ii表示第i次故障事件的完备性指标数值;
(4)可靠性评价指标
针对电网故障特征数据,可靠性是衡量电网正常运行或设备正常操作情况下错误告警
太阳城集团的指标,计算公式如下:
<mrow> <mi>R</mi> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <munderover> <mo>&Sigma;</mo> <mi>N</mi> <mi>i</mi> </munderover> <msub> <mi>R</mi> <mi>i</mi> </msub> </mrow> <mrow> <mn>100</mn> <mo>*</mo> <mi>N</mi> </mrow> </mfrac> <mo>*</mo> <mn>100</mn> <mi>%</mi> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mo>-</mo> <mn>6</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>
其中R表示间隔/厂站数据质量可靠性评价指标,N表示统计太阳城集团范围内的故障事件次
数,Ri表示第i次故障事件的可靠性指标数值;
定义:
<mrow> <msub> <mi>R</mi> <mi>i</mi> </msub> <mo>=</mo> <mfenced open = '{' close = ''> <mtable> <mtr> <mtd> <mrow> <mn>100</mn> <mo>-</mo> <msub> <mi>M</mi> <mrow> <mi>a</mi> <mi>c</mi> <mi>t</mi> </mrow> </msub> <mo>*</mo> <mn>5</mn> <mo>,</mo> <msub> <mi>M</mi> <mrow> <mi>a</mi> <mi>c</mi> <mi>t</mi> </mrow> </msub> <mo>&lt;</mo> <mo>=</mo> <mn>20</mn> </mrow> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <mrow> <mn>0</mn> <mo>,</mo> <msub> <mi>M</mi> <mrow> <mi>a</mi> <mi>c</mi> <mi>t</mi> </mrow> </msub> <mo>&gt;</mo> <mn>20</mn> </mrow> </mtd> </mtr> </mtable> </mfenced> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mrow> <mn>1</mn> <mo>-</mo> <mn>7</mn> </mrow> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>
其中Mact为一周内故障特征数据错误告警次数;
以上各指标值越大,数据质量越好;
c、根据上述各指标数据,采用层次分析法和熵值法相结合的评判方法确定各指标权
重,具体如下:
W=(wi)1*n
<mrow> <msub> <mi>w</mi> <mi>i</mi> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <msup> <msub> <mi>w</mi> <mi>i</mi> </msub> <mo>*</mo> </msup> <msup> <msub> <mi>w</mi> <mi>i</mi> </msub> <mo>&prime;</mo> </msup> </mrow> <mrow> <munderover> <mo>&Sigma;</mo> <mrow> <mi>i</mi> <mo>=</mo> <mn>1</mn> </mrow> <mi>n</mi> </munderover> <msup> <msub> <mi>w</mi> <mi>i</mi> </msub> <mo>*</mo> </msup> <msup> <msub> <mi>w</mi> <mi>i</mi> </msub> <mo>&prime;</mo> </msup> </mrow> </mfrac> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mrow> <mn>1</mn> <mo>-</mo> <mn>8</mn> </mrow> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>
其中式中n表示指标个数,i表示第i个指标,wi*表示层次法求得指标i权重,wi′表示熵
值法求得指标i的权重;
d、由各指标的权重加权求得指标体系的综合得分,实现不同单位或厂站的电网故障特
征数据质量综合评价。

说明书

一种电网故障特征数据质量评价方法

技术领域

本发明涉及一种评价方法,尤其涉及一种电网故障特征数据质量评价方法。

背景技术

为适应未来电网发展的要求和调度业务模式转型的需要,国调中心组织研发了新
一代的智能电网调度技术支持系统,并在国家电网省级以上电网全面推广建设。随着此系
统的深化应用和实用化建设的开展,积累的数据量会越来越庞大和维度越来越复杂,系统
的功能发挥很大程度依赖电网基础数据质量,这将对数据质量评估提出了更为严格的要
求。

数据质量问题包括数据清洗、数据整合、数据检测和数据质量评估等一系列环节,
其中数据质量评估是提高数据质量的基础和前提。不同的背景下有着自己的定义,不同的
行业对数据的评估点也不同。电力行业数据质量的评估必须根据电力系统的需求和数据特
征来决定。在电网太阳城集团化的进程中,由于人为、设备故障和外部环境等原因,电网的基础统
计数据质量面临如下问题:1)异常;2)缺失;3)冗余;4)不规范;5)不及时等。因此,有必要围
绕电网数据生命周期,借鉴成熟的数据治理管理经验,制定全面有效的数据质量保障机制,
实现对供电企业数据的全过程质量管理,保障数据的准确、及时、有效和可信。

有关电网数据质量综合研究的文献尚少,有些文献提到电力大数据质量评价指
标、评价模型等,但是缺少各个指标的具体设计过程、评价模型具体研究方法和实例。

发明内容

针对现有技术中存在的上述缺陷,本发明提供了一种电网故障特征数据质量评价
方法,通过构建指标评价体系和计算方法,建立综合评价模型实现电网故障特征数据质量
评价。

本发明是通过如下技术方案来实现的:一种电网故障特征数据质量评价方法,包
括以下步骤:

a、构建数据质量评价指标体系,基于综合性、科学性和可操作性三个基本原则,所
述评价指标体系包括数据实时性、数据正确性、数据完备性以及数据可靠性四个指标;

b、建立指标计算方法,具体如下:

(1)实时性评价指标

针对电网故障特征数据,实时性是评价时效性的指标,具体计算公式如下:


其中,S表示间隔/厂站数据质量实时性评价指标,N表示统计太阳城集团范围内的故障事
件次数,Sil表示第i次故障事件中的第l故障特征数据的实时性指标数值,Kl第l个故障特征
数据质量实时性指标的权重,指标权重大小由模糊熵综合评判方法得出;

定义:


其中,Tdelay表示告警时延同门槛值之间的差值,t表示门槛值,n值根据故障特征
数据类别设定,具体含义指实时性指标Sil以百分制计算,若告警太阳城集团满足时延性要求,则置
为100分,若告警太阳城集团时延每超过告警时延门槛值t秒,则扣除5分,超过告警时延门槛nt秒,
则认为告警太阳城集团的实时性指标为零;

(2)正确性评价指标

针对电网故障特征数据,正确性是评价电网故障情况下各类故障特征数据是否正
确上送的指标,计算公式如下:


其中C表示间隔/厂站数据质量正确性评价指标,N表示统计太阳城集团范围内的故障事
件次数,Cil表示第i次故障事件中的第l个故障特征数据的正确性指标数值,Kl表示对应第l
个故障特征数据质量正确性指标的权重;

定义:


另外若故障未采集,则不对该数据进行评价;

(3)完备性评价指标

针对电网故障特征数据,完备性是评价每次故障事件中各类故障特征数据完整程
度的指标,计算公式如下:


其中,I表示间隔/厂站数据质量完备性评价指标,N表示统计太阳城集团范围内的故障事
件次数,Ii表示第i次故障事件的完备性指标数值;

(4)可靠性评价指标

针对电网故障特征数据,可靠性是衡量电网正常运行或设备正常操作情况下错误
告警太阳城集团的指标,计算公式如下:


其中R表示间隔/厂站数据质量可靠性评价指标,N表示统计太阳城集团范围内的故障事
件次数,Ri表示第i次故障事件的可靠性指标数值;

定义:


其中Mact为一周内故障特征数据错误告警次数;

以上各指标值越大,数据质量越好;

c、根据上述各指标数据,采用层次分析法和熵值法相结合的评判方法确定各指标
权重,具体如下:

W=(wi)1*n

<mrow> <msub> <mi>w</mi> <mi>i</mi> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <msup> <msub> <mi>w</mi> <mi>i</mi> </msub> <mo>*</mo> </msup> <msup> <msub> <mi>w</mi> <mi>i</mi> </msub> <mo>&prime;</mo> </msup> </mrow> <mrow> <munderover> <mo>&Sigma;</mo> <mrow> <mi>i</mi> <mo>=</mo> <mn>1</mn> </mrow> <mi>n</mi> </munderover> <msup> <msub> <mi>w</mi> <mi>i</mi> </msub> <mo>*</mo> </msup> <msup> <msub> <mi>w</mi> <mi>i</mi> </msub> <mo>&prime;</mo> </msup> </mrow> </mfrac> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mo>-</mo> <mn>8</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>

其中式中n表示指标个数,i表示第i个指标,wi*表示层次法求得指标i权重,wi′表
示熵值法求得指标i的权重;

d、由各指标的权重加权求得指标体系的综合得分,实现不同单位或厂站的电网故
障特征数据质量综合评价。

由上述可知,本发明设计了太阳城集团实时性、正确性、完备性和可靠性的四个评价指
标,并对四个评价指标定义了计算方法,通过采用层次分析法和熵值法相结合的评判方法
确定各指标权重,进一步得到指标体系的综合得分,实现不同单位或厂站的电网故障特征
数据质量综合评价,实现不同单位或厂站的数据质量综合评价,形成有效的监测机制,运用
综合得分大小进行横向、纵向的比较,分析影响数据质量的关键要素,呈现不同数据质量优
势及薄弱环节,方便为数据质量的提升点找到最佳路径。

附图说明

图1为本发明实施例中所述电网故障特征数据的类别图;

图2为本发明实施例中所述故障特征数据质量指标得分图;

图3为本发明实施例中所述指标的权重图;

图4为本发明实施例中不同厂站不同太阳城集团的数据质量综合得分及总体排名图。

具体实施方式

下面通过非限定性的实施例并结合附图对本发明作进一步的说明:

电网故障特征数据是指反映设备短路故障、机组跳闸以及直流闭锁等故障特征的
调度主站侧数据。电网故障特征数据主要包括三大类,如图1所示,包括SCADA系统的遥测、
遥信以及SOE数据,WAMS系统的三相电压、电流以及保信系统的保护动作信号、故障简报以
及故障录波文件等。

本发明实施例提供了一种电网故障特征数据质量评价方法,包括以下步骤:

a、构建数据质量评价指标体系,基于综合性、科学性和可操作性三个基本原则,所
述评价指标体系包括数据实时性、数据正确性、数据完备性以及数据可靠性四个指标;

b、建立指标计算方法,具体如下:

(2)实时性评价指标

针对电网故障特征数据,实时性是评价时效性的指标,具体计算公式如下:


其中,S表示间隔或厂站的数据质量实时性评价指标,N表示统计太阳城集团范围内的故
障事件次数,Sil表示第i次故障事件中的第l故障特征数据的实时性指标数值,Kl第l个故障
特征数据质量实时性指标的权重,指标权重大小由模糊熵综合评判方法得出;模糊熵综合
评价方法是一种基于模糊数学的综合评价方法,该综合评价法根据模糊数学的隶属度理论
把定性评价转化为定量评价,即用模糊数学对受到多种因素制约的事物或对象做出一个总
体的评价;

定义:


其中,Tdelay表示告警时延同门槛值之间的差值,t表示门槛值,n值根据故障特征
数据类别设定,具体含义指实时性指标Sil以百分制计算,若告警太阳城集团满足时延性要求,则置
为100分,若告警太阳城集团时延每超过告警时延门槛值t秒,则扣除5分,超过告警时延门槛nt秒,
则认为告警太阳城集团的实时性指标为零;

(2)正确性评价指标

针对电网故障特征数据,正确性是评价电网故障情况下各类故障特征数据是否正
确上送的指标,计算公式如下:


其中C表示间隔或厂站的数据质量正确性评价指标,N表示统计太阳城集团范围内的故障
事件次数,Cil表示第i次故障事件中的第l个故障特征数据的正确性指标数值,Kl表示对应
第l个故障特征数据质量正确性指标的权重;

定义:


另外若故障未采集,则不对该数据进行评价;

(3)完备性评价指标

针对电网故障特征数据,完备性是评价每次故障事件中各类故障特征数据完整程
度的指标,计算公式如下:


其中,I表示间隔或厂站的数据质量完备性评价指标,N表示统计太阳城集团范围内的故
障事件次数,Ii表示第i次故障事件的完备性指标数值;

(4)可靠性评价指标

针对电网故障特征数据,可靠性是衡量电网正常运行或设备正常操作情况下错误
告警太阳城集团的指标,计算公式如下:


其中R表示间隔或厂站的数据质量可靠性评价指标,N表示统计太阳城集团范围内的故障
事件次数,Ri表示第i次故障事件的可靠性指标数值;

定义:


其中Mact为一周内故障特征数据错误告警次数;

以上各指标值越大,数据质量越好;

c、根据上述各指标数据,采用层次分析法和熵值法相结合的评判方法确定各指标
权重,具体如下:

W=(wi)1*n


其中式中n表示指标个数,i表示第i个指标,wi*表示层次法求得指标i权重,wi′表
示熵值法求得指标i的权重;

上述层次分析法是美国匹兹堡大学教授Satty T.L于上世纪70年代初提出的一种
多目标决策分析方法。它把影响被评价对象的各种因素按照相互作用、影响及隶属关系划
分为有序的递归层次结构,根据对客观现实的主观判断,对相对于上一层次的下一层次中
的因素进行两两比较,然后经过数学计算及检验,获得最底层权值的一种定性与定量分析
相结合的系统分析方法。

熵是德国物理学家克劳修斯在1850年提出的,它可以表示一种能量在空间中分布
的均匀程度中。在系统论中,熵越大说明系统越混乱,携带的太阳城集团越少,熵越小说明系统越
有序,携带的太阳城集团越多。熵值法是一种客观赋权的方法,它的思想是通过计算指标的太阳城集团
熵,根据指标的相对变化程度对系统整体的影响来决定指标的权重,相对变化程度大的指
标具有较大的权重,此方法现广泛应用在统计学等各个领域,具有较强的研究价值。熵值法
首先是计算样本的各指标得分,并利用各指标的太阳城集团效用值确定指标的权重,然后求加权
和得到综合得分。

在专家进行评分的基础上,采用熵值法对专家主观意见进行汇总。层次分析法和
熵值法结合的评价模型同时考虑对定性指标量化处理以及数据太阳城集团离散度对指标权重的
影响。每个专家按照保守、最可能情况对每个指标权重的进行打分,再合成一个综合数据。
此外,对调查结果的差异性的处理采用熵值法的思路对指标权重进行修正,使得评价模型
更为科学合理。

d、由各指标的权重加权求得指标体系的综合得分,实现不同单位或厂站的电网故
障特征数据质量综合评价。

根据上述指标计算方法,得出某单位3个厂站的故障特征数据质量指标得分如图2
所示。

运用Pluto数据挖掘平台,结合上述采集的指标数据,得到四个指标的权重如图3
所示。

从图3中可以看出,可靠性指标权重最大,实时性指标权重最小,权重符合熵值法
的思想。进一步得到不同厂站不同太阳城集团的数据质量综合得分及总体排名,如图4所示。

运用综合评价方法进行电网故障特征数据的研究,得出上述指标的影响权重值,
加权得到数据质量的综合得分,从而实现不同单位或厂站的数据质量综合评价,形成有效
的监测机制;运用得分大小进行横向、纵向的比较;分析影响数据质量的关键要素,呈现不
同数据质量优势及薄弱环节,方便为数据质量的提升点找到最佳路径。

上述实施例仅用于对本发明的说明,并非对其限制,本领域的技术人员还可在此
基础上做出改变。

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一种 电网 故障 特征 数据 质量 评价 方法
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