基于電網(wǎng)運(yùn)行大數(shù)據(jù)的在線分布式安全特征選擇

閆旭斌

【摘 要】隨著特高壓電網(wǎng)和能源互聯(lián)網(wǎng)的不斷發(fā)展，電網(wǎng)特性日趨復(fù)雜，認(rèn)知難度越來越大。新形態(tài)下的電網(wǎng)交、直流相互影響，送受端相互作用不斷加劇，各區(qū)域電網(wǎng)呈現(xiàn)出不同特性，電網(wǎng)調(diào)度不斷面臨新的問題，因此亟需構(gòu)建一套科學(xué)、合理、全面的評估體系，即電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行綜合評估體系，對電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行工作水平進(jìn)行客觀、準(zhǔn)確評價(jià)，以促進(jìn)調(diào)度運(yùn)行工作水平進(jìn)一步提升。

【關(guān)鍵詞】大數(shù)據(jù)；電網(wǎng)調(diào)度；運(yùn)行綜合評估體系

引言

智能電網(wǎng)與傳統(tǒng)電網(wǎng)相比，具有更高的設(shè)備利用率，能實(shí)現(xiàn)更高的運(yùn)營效率和資源的更優(yōu)配置。然而，在向智能電網(wǎng)的轉(zhuǎn)變過程中，面對空前的數(shù)據(jù)洪水，電力行業(yè)的整個(gè)采集系統(tǒng)，存儲(chǔ)，分析和檢索的措施，必須被重新思考。為充分利用智能電表為智能電網(wǎng)創(chuàng)造的數(shù)據(jù)及其所蘊(yùn)含的潛在的商業(yè)機(jī)會(huì)，電力運(yùn)營公司不得不重新考慮自己的信息系統(tǒng)，以充分吸收這種海量的數(shù)據(jù)。同時(shí)在他們的信息系統(tǒng)里引入新的基因：“大數(shù)據(jù)”和“云計(jì)算”。

智能電網(wǎng)可以肯定的一點(diǎn)是，它會(huì)創(chuàng)建，收集，轉(zhuǎn)化和利用豐富的信息，它能夠幫助運(yùn)營者更加熟知電網(wǎng)系統(tǒng)的情況。然而，更高容量的可用信息和數(shù)據(jù)量卻在一定程度上掩蓋了有用的信息，并且讓傳統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)方法和技術(shù)陷入僵局，從而無法將這些大量的數(shù)據(jù)用于研究電力系統(tǒng)的全局最優(yōu)化/或提高挖掘終端用戶價(jià)值的能力，這個(gè)問題在數(shù)據(jù)信息爆炸式發(fā)展的現(xiàn)在即棘手又充滿了諸多挑戰(zhàn)。隨著大數(shù)據(jù)時(shí)代的來臨，這些“雜亂無章”的電力行業(yè)數(shù)據(jù)有了新的處理技術(shù)和方法，在分析和理解大量數(shù)據(jù)的同時(shí)，技術(shù)壁壘也即將被拆除。但同時(shí)我們也應(yīng)該關(guān)注大數(shù)據(jù)的來源、數(shù)據(jù)資源的存儲(chǔ)和處理器資源整合及數(shù)據(jù)安全等諸類問題。

1大數(shù)據(jù)技術(shù)在配電網(wǎng)中的應(yīng)用意義

電網(wǎng)運(yùn)行安全可靠性至關(guān)重要，同時(shí)需要有足夠的提供優(yōu)質(zhì)電能的能力，配電網(wǎng)整體運(yùn)行管理高效經(jīng)濟(jì)，且有足夠消納分布式能源的能力，這些是配電網(wǎng)發(fā)展的趨勢所在。電網(wǎng)運(yùn)行的各方面相互獨(dú)立卻又互相矛盾，比如運(yùn)行可靠性和經(jīng)濟(jì)性，需在運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性和運(yùn)行可靠性之間尋找一個(gè)平衡點(diǎn)以保證配電網(wǎng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。所以，從電網(wǎng)角度，為達(dá)到安全、可靠、經(jīng)濟(jì)、綠色等方面運(yùn)行性能最佳，各方面因素都需要有自身獨(dú)立的決策方案，這些方案的提出依賴于數(shù)據(jù)的支撐；同時(shí)，為了保證電網(wǎng)整體效益最大化，各決策方案還需要有機(jī)的結(jié)合，這也需要大量的數(shù)據(jù)支撐，通過數(shù)據(jù)指導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行管理中的焦點(diǎn)，在各個(gè)性能方面追求平衡；甚至，可以根據(jù)電網(wǎng)運(yùn)行的不同階段或時(shí)期，動(dòng)態(tài)調(diào)整電網(wǎng)運(yùn)行管理目標(biāo)。

2大數(shù)據(jù)的電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行綜合評估體系設(shè)計(jì)原則

2.1設(shè)計(jì)原則

（1）系統(tǒng)性原則。指標(biāo)體系的建立應(yīng)將電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行管理看作一個(gè)整體，力求能完整、準(zhǔn)確、客觀地反映電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行管理水平和工作績效。（2）科學(xué)性原則。指標(biāo)的科學(xué)性是指所設(shè)置的指標(biāo)既要符合其所屬領(lǐng)域的專業(yè)理論和數(shù)學(xué)原理，又要符合其反映現(xiàn)象的實(shí)際情況。（3）可比性原則。指標(biāo)體系主要用于評價(jià)和比較，客觀要求各指標(biāo)應(yīng)具備可比性，不僅要量化，而且應(yīng)多采用相對數(shù)形式，涵義明確，確保公正、客觀。可比性是指標(biāo)體系縱向、橫向比較的基礎(chǔ)。

3基礎(chǔ)指標(biāo)挖掘與綜合評價(jià)方法

3.1基礎(chǔ)指標(biāo)挖掘

按照綜合評估關(guān)鍵指標(biāo)體系設(shè)計(jì)原則，全面規(guī)范和整合省（市）調(diào)、地（縣）調(diào)的I、II、III區(qū)業(yè)務(wù)系統(tǒng)海量數(shù)據(jù)信息，將數(shù)據(jù)類型為極大型、極小型、區(qū)間型、數(shù)量級懸殊、量綱各異的生數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換消除量綱，框定指標(biāo)取值范圍，通過歸一化處理轉(zhuǎn)換為熟數(shù)據(jù)，形成一系列基礎(chǔ)指標(biāo)。轉(zhuǎn)換過程需要進(jìn)行數(shù)據(jù)診斷，規(guī)避不良數(shù)據(jù)，使有用信息的損失達(dá)到最小。龐大的調(diào)度運(yùn)行基礎(chǔ)指標(biāo)集可全面、完整、細(xì)致地對電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行各方面情況進(jìn)行評估分析，但單一基礎(chǔ)指標(biāo)存在先天的視覺局限性，無法準(zhǔn)確、全面、客觀反映一個(gè)物理問題。同一個(gè)基礎(chǔ)指標(biāo)，不同的分析組合能反映不同的物理問題；不同指標(biāo)之間的有效組合能對一個(gè)物理問題進(jìn)行更為全面的表征和闡述。

為此，不能簡單孤立地展示基礎(chǔ)指標(biāo)本身，而應(yīng)結(jié)合實(shí)際需要和指標(biāo)的內(nèi)在規(guī)律，進(jìn)一步深入挖掘基礎(chǔ)指標(biāo)的內(nèi)在含義和相互聯(lián)系，通過篩選和有效組合形成一系列能表征某個(gè)特定物理問題的KPI關(guān)鍵指標(biāo)。這是指標(biāo)體系建設(shè)的一項(xiàng)重要工作，也是電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行綜合評估體系設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容。

3.2關(guān)鍵指標(biāo)設(shè)計(jì)

通過以上海量信息挖掘后，得到整齊劃一的基礎(chǔ)指標(biāo)集，在此基礎(chǔ)上結(jié)合實(shí)際需要和指標(biāo)的內(nèi)在規(guī)律，可得到一系列KPI關(guān)鍵指標(biāo)。本文根據(jù)電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行管理實(shí)際，從安全生產(chǎn)、運(yùn)行質(zhì)量、專業(yè)管理、隊(duì)伍建設(shè)、工作任務(wù)等方面入手，共設(shè)計(jì)了21項(xiàng)KPI關(guān)鍵指標(biāo)。（1）安全生產(chǎn)類指標(biāo)：從確保電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行和突發(fā)事件下的應(yīng)急處置入手，充分挖掘電網(wǎng)運(yùn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和專業(yè)核心業(yè)務(wù)管理數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)關(guān)系，歸納提煉了6項(xiàng)關(guān)鍵指標(biāo)，量化評價(jià)電網(wǎng)安全生產(chǎn)情況。（2）運(yùn)行質(zhì)量類指標(biāo)：從電壓質(zhì)量、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)質(zhì)量、電網(wǎng)設(shè)備運(yùn)行質(zhì)量等方面入手，選取基于全網(wǎng)圖模庫和分區(qū)狀態(tài)估計(jì)下的基礎(chǔ)指標(biāo)，歸納提煉了8項(xiàng)關(guān)鍵指標(biāo)，準(zhǔn)確表征和量化評價(jià)電網(wǎng)運(yùn)行質(zhì)量。（3）專業(yè)管理類指標(biāo)：充分整合來自于調(diào)度I、II、III區(qū)業(yè)務(wù)系統(tǒng)生成的基礎(chǔ)指標(biāo)，結(jié)合調(diào)度各專業(yè)管理重點(diǎn)、難點(diǎn)和核心業(yè)務(wù)流程，歸納提煉了5項(xiàng)關(guān)鍵指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)對調(diào)度專業(yè)管理成效的量化評價(jià)。（4）隊(duì)伍建設(shè)類指標(biāo)：從調(diào)度管理系統(tǒng)（OMS）中的人員臺賬類基礎(chǔ)指標(biāo)入手，充分整合網(wǎng)絡(luò)大學(xué)平臺應(yīng)用數(shù)據(jù)，歸納提煉了1項(xiàng)關(guān)鍵指標(biāo)，量化評價(jià)調(diào)控機(jī)構(gòu)人員崗位能力和素質(zhì)提升情況。（5）工作任務(wù)類指標(biāo)：基于調(diào)度管理系統(tǒng)（OMS），以流程化形式實(shí)現(xiàn)重點(diǎn)工作任務(wù)的過程化管控，通過分析業(yè)務(wù)流程環(huán)節(jié)，歸納提煉了1項(xiàng)關(guān)鍵指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)對工作任務(wù)的過程化管理，而不是簡單的結(jié)果評價(jià)。

3.2綜合評價(jià)方法

目前，在綜合評價(jià)指標(biāo)的研究中，國內(nèi)外學(xué)者提出的綜合評價(jià)方法主要分為主觀賦權(quán)法和客觀賦權(quán)法。主觀賦權(quán)法主要包括專家法、層次分析法和模糊評價(jià)法等，這類方法中權(quán)重系數(shù)的確定很大程度上依賴于人工經(jīng)驗(yàn)決策，在實(shí)際應(yīng)用中更容易被“拍腦袋”所取代。客觀賦權(quán)法包括變異系數(shù)法、多目標(biāo)優(yōu)化法、復(fù)相關(guān)系數(shù)法、主成分分析法和熵權(quán)法等，這些方法分別采用數(shù)理統(tǒng)計(jì)、多目標(biāo)優(yōu)化、線性變換、概率論及多元統(tǒng)計(jì)等，區(qū)分各指標(biāo)的差異性、獨(dú)立性、評價(jià)能力、信息量等特征，以確定各指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)。其中，源自信息論的熵權(quán)法具有深厚的理論基礎(chǔ)與應(yīng)用背景，因而得對于本文的電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行綜合評估體系，海量的歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)為該方法的應(yīng)用提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。該方法對信息量的科學(xué)度量、所蘊(yùn)含的物理意義，將賦予評價(jià)指標(biāo)新的內(nèi)涵。但是熵權(quán)本身并不是表示指標(biāo)的重要性系數(shù)，而是表示在該指標(biāo)下對評價(jià)對象的區(qū)分度（即指標(biāo)值的變異程度），因此采用單一熵權(quán)作為指標(biāo)權(quán)重系數(shù)無法體現(xiàn)指標(biāo)的重要性。

結(jié)語

本文根據(jù)新時(shí)期調(diào)控一體化管控要求的變化，結(jié)合電網(wǎng)調(diào)度工作的實(shí)際需求設(shè)計(jì)了一套涵蓋安全生產(chǎn)、運(yùn)行質(zhì)量、專業(yè)管理、隊(duì)伍建設(shè)和工作任務(wù)的綜合評估體系，具有較好的實(shí)用性。

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（作者單位：國網(wǎng)太原供電公司）