一種基于電力地理信息系統的配電網缺陷設備可視化輔助分析方法
【專利說明】一種基于電力地理信息系統的配電網缺陷設備可視化輔助 分析方法
[0001]
技術領域本發明涉及一種電力供應系統配電網缺陷設備可視化分析方法。 技術背景
[0002] 配電網系統是一個龐大、復雜的電力供應系統，任一環節出現問題都有可能直接 影響到整個電網的安全運行電能的質量。隨著電力建設的快速發展，對電網穩定運行的要 求越來越高，特別是對保護運行、事故分析、缺陷處理等管理水平提出了越來越高的要求。 電力設備缺陷管理系統的開發正是在這樣的背景下發生的，其有利于提高電力系統的信息 化、自動化水平，實現科學高效的管理。缺陷管理一直是電力企業管理人員、生產維修人員 高度關注的工作，而在現實工作中，缺陷管理存在不規范的現象，特別是缺陷描述、處理等 的不標準、不直觀，現場狀況不明，缺乏故障分析手段、故障排查工作效率低下，影響了缺陷 管理的水平。
[0003] 配電網缺陷設備可視化分析方法即基于電力地理信息系統對缺陷設備進行可視 化分析、處理，把缺陷設備數據的特征通過圖像表示出來，可從缺陷設備空間分布、缺陷類 型、發生時間分布等多維度可視化分析。

【發明內容】

[0004] 本發明的目的正是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種基于電力地理 信息系統，根據缺陷設備的特征數據，結合技術手段，在電力設備地理沿布圖中把缺陷設備 圖形重新進行特效渲染，使用戶可以比較直觀、快速地發現缺陷設備，并可通過渲染后圖形 顏色樣式直觀分辨出缺陷類型，進行個體分析的方法；
[0005] 本發明方法是通過如下技術方案來實現的。
[0006] 本發明配電網缺陷設備可視化分析方法步驟如下：
[0007] 步驟1 :配電網設備模型生成。因為該方法的實現是基于電力地理信息系統，而系 統已提供設備模型生成的方法，這里不作詳述。
[0008] 步驟2:重繪缺陷設備。根據缺陷設備的特征數據，利用圖形引擎并使用各種各樣 的管理策略更好、更快地將缺陷設備的圖形提交給顯卡（即圖形處理器）重新繪制，目的在 于對缺陷設備的圖形按要求重新進行特效渲染（缺陷設備圖形：①以閃爍方式顯示，技術 實現為定時刷新缺陷圖形；②、不同缺陷類型對應不同顏色）。
[0009] 步驟3 :缺陷設備空間分布計算。采用空間聚類算法，根據缺陷設備空間坐標值和 用戶指定條件（如分析半徑、缺陷設備聚合數量、缺陷類型、缺陷發生時間等），對缺陷設備 的空間發布進行計算，得到滿足條件的設備簇群。
[0010] 步驟4 :圈出缺陷設備聚合區域。將滿足條件的缺陷設備簇群所在區域分別用紅 色線圈標記出來，實現方法為：①、計算出首個設備簇群的中心點，以中心點到簇群內最遠 設備距離為半徑，繪制一個線圈；②、用上述方法循環繪制其后簇群的線圈。
[0011] 步驟5:可視化分析。與地理信息系統結合起來，反映出某個時間范圍內，某一類 故障在哪個地理區塊發生的次數多，以便于開展故障的空間分析。
[0012] 其次本發明方法提供特有空間聚類算法通過對缺陷設備在電力沿布圖中的空間 分布密度進行計算，根據用戶指定分析的半徑，自動圈出缺陷設備數超過指定數量的區域。 計算方法如下：
[0013] 以k為參數，把n個對象分成k個簇，使簇內具有較高的相似度，而簇間的相似度 較低。算法的處理過程如下：首先，隨機地選擇k個對象，每個對象初始地代表了一個簇的 平均值或中心；對剩余的每個對象，根據其與各簇中心的距離，將它賦給最近的簇；然后重 新計算每個簇的平均值。這個過程不斷重復，直到準則函數收斂。通常，采用平方誤差準則， 其定義如下：
[0014]
[0015] 這里E是數據庫中所有對象的平方誤差的總和，p是空間中的點，mi是簇Ci的平 均值[9]。該目標函數使生成的簇盡可能緊湊獨立，使用的距離度量是歐幾里得距離，當然 也可以用其他距離度量。算法流程如下：
[0016] 輸入：包含n個對象的數據庫和簇的數目k;
[0017] 輸出：k個簇，使平方誤差準則最小。
[0018] 步驟：
[0019] (1)任意選擇k個對象作為初始的簇中心；
[0020](2)repeat；
[0021] (3)根據簇中對象的平均值，將每個對象（重新）賦予最類似的簇；
[0022] (4)更新簇的平均值，即計算每個簇中對象的平均值；
[0023] (5)until不再發生變化。
[0024] 本發明的優點或有益之處：
[0025] 基于電力地理信息系統的配電網缺陷設備可視化分析方法的優點是可將缺陷設 備直觀展現在地理沿布圖上，有針對性地進行與空間地理有關系的特定故障、缺陷的分析， 從而對這類故障、缺陷的多發區進行有針對性地線路設備特巡或升級改造，提高防御能力。 同時，通過系統的應用降低了對運行檢修人員經驗的依賴程度，提高生產力。
【附圖說明】
[0026] 圖1為本發明配電網運行評估步驟框圖：
【具體實施方式】
[0027] 見圖1，一種配電網缺陷設備可視化分析方法，本發明步驟如下：
[0028] 步驟1 :配電網設備模型生成。因為該方法的實現是基于電力地理信息系統，而系 統已提供設備模型生成的方法，這里不作詳述。
[0029] 步驟2 :重繪缺陷設備。根據缺陷設備的特征數據，利用圖形引擎并使用各種各樣 的管理策略更好、更快地將缺陷設備的圖形提交給顯卡（即圖形處理器）重新繪制，目的在 于對缺陷設備的圖形按要求重新進行特效渲染（缺陷設備圖形：①以閃爍方式顯示，技術 實現為定時刷新缺陷圖形；②、不同缺陷類型對應不同顏色）。
[0030] 步驟3 :缺陷設備空間分布計算。采用空間聚類算法，根據缺陷設備空間坐標值和 用戶指定條件（如分析半徑、缺陷設備聚合數量、缺陷類型、缺陷發生時間等），對缺陷設備 的空間發布進行計算，得到滿足條件的設備簇群。
[0031] 步驟4:圈出缺陷設備聚合區域。將滿足條件的缺陷設備簇群所在區域分別用紅 色線圈標記出來，實現方法為：①、計算出首個設備簇群的中心點，以中心點到簇群內最遠 設備距離為半徑，繪制一個線圈；②、用上述方法循環繪制其后簇群的線圈。
[0032] 步驟5 :可視化分析。與地理信息系統結合起來，反映出某個時間范圍內，某一類 故障在哪個地理區塊發生的次數多，以便于開展故障的空間分析。其次本發明方法提供特 有空間聚類算法通過對缺陷設備在電力沿布圖中的空間分布密度進行計算，根據用戶指定 分析的半徑，自動圈出缺陷設備數超過指定數量的區域。計算方法如下：
[0033] 以k為參數，把n個對象分成k個簇，使簇內具有較高的相似度，而簇間的相似度 較低。算法的處理過程如下：首先，隨機地選擇k個對象，每個對象初始地代表了一個簇的 平均值或中心；對剩余的每個對象，根據其與各簇中心的距離，將它賦給最近的簇；然后重 新計算每個簇的平均值。這個過程不斷重復，直到準則函數收斂。通常，采用平方誤差準則， 其定義如下：
[0034]
[0035] 這里E是數據庫中所有對象的平方誤差的總和，p是空間中的點，mi是簇Ci的平 均值[9]。該目標函數使生成的簇盡可能緊湊獨立，使用的距離度量是歐幾里得距離，當然 也可以用其他距離度量。算法流程如下：
[0036] 輸入：包含n個對象的數據庫和簇的數目k;
[0037] 輸出：k個簇，使平方誤差準則最小。
[0038]步驟：
[0039] (1)任意選擇k個對象作為初始的簇中心；
[0040] (2)repeat；
[0041] (3)根據簇中對象的平均值，將每個對象（重新）賦予最類似的簇；
[0042] (4)更新簇的平均值，即計算每個簇中對象的平均值；
[0043] (5)until不再發生變化。
【主權項】
1. 一種配電網缺陷設備可視化分析方法，其特征是，步驟如下： 步驟1:配電網設備模型生成因為該方法的實現是基于電力地理信息系統，而系統已 提供設備模型生成的方法； 步驟2 :重繪缺陷設備根據缺陷設備的特征數據，利用圖形引擎并使用各種各樣的管 理策略更好、更快地將缺陷設備的圖形提交給顯卡即圖形處理器重新繪制，使其能夠對缺 陷設備的圖形按要求重新進行特效渲染； 步驟3 :缺陷設備空間分布計算采用空間聚類算法，根據缺陷設備空間坐標值和用戶 指定條件，對缺陷設備的空間發布進行計算，得到滿足條件的設備簇群； 步驟4:圈出缺陷設備聚合區域將滿足條件的缺陷設備簇群所在區域分別用紅色線圈 標記出來，實現方法為：①、計算出首個設備簇群的中心點，以中心點到簇群內最遠設備距 離為半徑，繪制一個線圈；②、用上述方法循環繪制其后簇群的線圈； 步驟5 :可視化分析與地理信息系統結合起來，反映出某個時間范圍內，某一類故障在 哪個地理區塊發生的次數多，以便于開展故障的空間分析。2. 根據權利要求1所述的一種配電網缺陷設備可視化分析方法，其特征是，缺陷設備 空間分布計算采用空間聚類算法通過對缺陷設備在電力沿布圖中的空間分布密度進行計 算，根據用戶指定分析的半徑，自動圈出缺陷設備數超過指定數量的區域；其計算方法如 下： 以k為參數，把n個對象分成k個簇，使簇內具有較高的相似度，而簇間的相似度較低。 算法的處理過程如下：首先，隨機地選擇k個對象，每個對象初始地代表了一個簇的平均 值或中心；對剩余的每個對象，根據其與各簇中心的距離，將它賦給最近的簇；然后重新計 算每個簇的平均值；這個過程不斷重復，直到準則函數收斂；采用平方誤差準則，其定義如 下：這里E是數據庫中所有對象的平方誤差的總和，p是空間中的點，mi是簇Ci的平均值 [9];該目標函數使生成的簇盡可能緊湊獨立，使用的距離度量是歐幾里得距離，當然也可 以用其他距離度量；算法流程如下： 輸入：包含n個對象的數據庫和簇的數目k; 輸出：k個簇，使平方誤差準則最小。 步驟： (1) 任意選擇k個對象作為初始的簇中心； (2)repeat； (3) 根據簇中對象的平均值，將每個對象（重新）賦予最類似的簇； (4) 更新簇的平均值，即計算每個簇中對象的平均值； (5)until不再發生變化。
【專利摘要】一種配電網缺陷設備可視化分析方法，其特征是：步驟1：配電網設備模型生成；步驟2：重繪缺陷設備；步驟3：缺陷設備空間分布計算；步驟4：圈出缺陷設備聚合區域步驟5：可視化分析。本發明的優點或有益之處：基于電力地理信息系統的配電網缺陷設備可視化分析方法的優點是可將缺陷設備直觀展現在地理沿布圖上，有針對性地進行與空間地理有關系的特定故障、缺陷的分析，從而對這類故障、缺陷的多發區進行有針對性地線路設備特巡或升級改造，提高防御能力。同時，通過系統的應用降低了對運行檢修人員經驗的依賴程度，提高生產力。
【IPC分類】G06Q50/06
【公開號】CN104992380
【申請號】CN201510405033
【發明人】孫亞洲, 宣磊, 莫海峰, 胡軍, 趙涓, 張 浩, 張學華
【申請人】云南電網有限責任公司, 昆明能訊科技有限責任公司
【公開日】2015年10月21日
【申請日】2015年7月10日