一种电力生产的大数据应用系统的制作方法

1.本发明属于电力系统领域，具体涉及一种电力生产的大数据应用系统。


背景技术：

2.电力生产的主要环节有发电、输电、配电、变电和用电5个环节。发电的作用是把各种一次能源转换成电能。输电的作用是，从发电厂或发电中心输送到电力用户或电力负荷中心，并要求它能够远距离输送和大功率输送。配电的作用是，从输电环节接受电能，分配电能到各行各业的用户，并要求它满足各类用户的不同需求，向用户提供连续可靠质量合格且价格合理的电能。变电作用是指电力生产中不同电压等级的变换,或交流和直流的变换。用电是指工业用电、农业用电、生活用电等。
3.而在电力生产完成后，由于各行各业的各类用户的需求不同，如果采用统一标准进行发电、输电、配电和用电，除了容易导致用户需求不能得到很好的满足以外，还容易导致电力的浪费。
4.因此，如何能够针对用户的用电数据、电力生产中的数据和电力配送中的数据进行大数据分析，以此来进行电力生产，将能够显著提升电力生产效率，避免电力资源的浪费。
5.申请号为cn201410579501.x的专利文献公开了一种基于大数据的电力设备综合监测与预警系统及其分析方法，系统包括传感器组、监测装置组和电力设备综合诊断平台，其中：传感器组，包括用于耦合变压器、电力电缆、gis的监测参数的多个传感器；监测装置组，包括监测耦合变压器、电力电缆、gis的监测参数的监测装置，每个监测装置分别与对应的传感器连接；电力设备综合诊断平台，连接监测装置组，用于实现基于hdfs的多目标电力设备监测数据的存储与管理，实现基于mapreduce技术和故障样本库的诊断和实现基于nosql数据库技术的监测指标量和诊断结果的实时存储。其虽然实现了电力设备的数据的获取和监测，能够对电力生产进行一定的优化和指导，但缺乏对用户数据的分析和监测，同时也没有对电力生产全流程的优化，依然存在电力资源浪费和用户体验差的问题。


技术实现要素：

6.本发明的主要目的在于提供一种电力生产的大数据应用系统，其通过数据构建数据闭环，再通过闭环上的节点来来分析关联数据的合理性，以次实现电力生产中的分配问题，提升了电力的分配效率，降低了能源消耗。
7.为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
8.一种电力生产的大数据应用系统，所述系统包括：数据获取装置，配置用于实时采集电力生产过程中的发电、输电、配电、变电和用电中的数据，同时将发电数据和输电数据进行数据整合，组成第一数据，将变电和用电数据进行数据整合，组成第二数据，将用电数据作为第三数据；数据闭环构建装置，配置用于对第一数据、第二数据和第三数据进行关联分析，将第一数据、第二数据和第三数据中相关联的数据筛选出来，组成数据闭环，所述数
据闭环中关联的第一数据、第二数据和第三数据均作为数据闭环中的一个节点；数据闭环优化分析装置，配置用于对数据闭环中相关联的三个节点使用预设的用电效率分析模型进行分析，以判断关联的三个节点是否偏离，若偏离，则记录关联的三个节点为偏离节点组，然后将记录的偏离节点组中的任一节点与数据闭环中的与其种类相同的其他节点进行置换，再使用用电效率分析模型进行分析，循环执行直到关联的三个节点不偏离，得到优化数据闭环；电力优化装置，配置用于基于优化数据闭环，对发电、输电、配电、变电和用电进行优化，完成电力生产的优化。
9.进一步的，所述数据获取装置，将发电数据和输电数据进行数据整合，组成第一数据，将变电和用电数据进行数据整合，组成第二数据的方法执行以下步骤：将发电数据和输电数据中相对应的数据进行一对一匹配，匹配完成后，作为第一数据；将变电数据和用电数据中相对应的数据进行一对一匹配，匹配完成后，作为第二数据。
10.进一步的，所述数据获取装置在获取数据时，将发电、输电、配电、变电和用电中的数据进行分类存储。
11.进一步的，所述数据闭环优化分析装置对数据闭环中相关联的三个节点使用预设的用电效率分析模型进行分析，以判断关联的三个节点是否偏离的方法执行以下步骤：将数据闭环的中每个节点的依照其数据值转换为一个数据集，每个数据集为一个数据集；再对相关联的三个节点对应的三个数据集使用基于数据集处理的关联分析。
12.进一步的，所述对相关联的三个节点对应的三个数据集使用基于数据集处理的关联分析的方法包括：对基于三个数据集进行线性网络构建；完成网络构建后，将三个数据集进行数据集预处理；再将数据集预处理后的结果输入线性网络，以判断三个数据集是否关联。
13.进一步的，所述线性网络构建的方法执行以下步骤：该线性网络主要框架由一个数据集线性模型、一个二次数据集线性模型及一个关联分析模型组成；其中数据集线性模型有数据集特征提取模型与数据集线性网络结合组成，二次数据集线性模型由二次特征提取模型与数据集线性网络结合组成，数据集特征提取模型选用预训练的线性网络，二次特征提取模型选用预训练的模型；关联分析模型的两路输入部分各接一个空间金字塔池化层与一个全连接层，全连接层后面接激活函数；最后连接到典型关联分析范式层，包括典型关联分析函数与损失函数，选用的损失函数为排序损失。
14.进一步的，所述关联分析模型使用如下公式进行表示：
15.其中，n为三个数据集中数据的个数据的最大值，i为三个数据集中数据的序号，ai、bi和ci分别表示三个数据集中的数据，α为调整系数，取值范围为：5～9，f为计算出来的偏离值，若偏离值超过设定的阈值范围，则视为偏离。
16.进一步的，所述将三个数据集进行数据集预处理的方法包括：将用于三个数据集分别进行数据清洗和数据异常值处理，完成数据预处理。
17.进一步的，所述将记录的偏离节点组中的任一节点与数据闭环中的与其种类相同的其他节点进行置换时，从偏离节点组中的任一一点在数据闭环上按照逆时针的顺序，与其他节点进行置换。
18.进一步的，所述将记录的偏离节点组中的任一节点与数据闭环中的与其种类相同的其他节点进行置换时，从偏离节点组中的任一一点在数据闭环上按照顺时针的顺序，与其他节点进行置换。
19.本发明的一种电力生产的大数据应用系统，其通过数据构建数据闭环，再通过闭环上的节点来来分析关联数据的合理性，以次实现电力生产中的分配问题，提升了电力的分配效率，降低了能源消耗。
20.1.基于数据闭环的数据结构：本发明通过构建数据闭环，将关联的电力数据在闭环上显示，而不是直接将关联的数据进行存储，这是因为在数据闭环上的数据将能够反映数据的关联关系，同时数据闭环将能够所有的数据构成一个循环，这样在后续进行节点置换的时候可以以圆周路径完成，而不是需要遍历整个数据库；提升了数据偏离判定的效率；
21.2.基于数据偏离来优化电力生产：因为在现有技术中电力生产出的电如果直接进行输电和配电，很容易导致电力资源的浪费，因为如果电力资源不能很好的配合用户需求，导致电力资源的浪费；而通过数据关联可以很好发现电力生产和使用过程中是否协调，以此来规划电力生产，因为电力在生产出后往往需要配送，基于判断出的这种协调的关系，可以在配送过程中进行优化，以此来进行电力生产的优化，提升电力生产的效率。
附图说明
22.图1为本发明实施例提供的一种电力生产的大数据应用系统的系统结构示意图；
23.图2为本发明实施例提供的一种电力生产的大数据应用系统的数据闭环的结构示意图；
24.图3为本发明实施例提供的一种电力生产的大数据应用系统的数据偏离判断的原理示意图；
具体实施方式
25.下面结合附数据集及本发明的实施例对本发明的方法作进一步详细的说明。
26.实施例1
27.如图1所示，一种电力生产的大数据应用系统，所述系统包括：数据获取装置，配置用于实时采集电力生产过程中的发电、输电、配电、变电和用电中的数据，同时将发电数据和输电数据进行数据整合，组成第一数据，将变电和用电数据进行数据整合，组成第二数据，将用电数据作为第三数据；数据闭环构建装置，配置用于对第一数据、第二数据和第三数据进行关联分析，将第一数据、第二数据和第三数据中相关联的数据筛选出来，组成数据闭环，所述数据闭环中关联的第一数据、第二数据和第三数据均作为数据闭环中的一个节点；数据闭环优化分析装置，配置用于对数据闭环中相关联的三个节点使用预设的用电效率分析模型进行分析，以判断关联的三个节点是否偏离，若偏离，则记录关联的三个节点为偏离节点组，然后将记录的偏离节点组中的任一节点与数据闭环中的与其种类相同的其他节点进行置换，再使用用电效率分析模型进行分析，循环执行直到关联的三个节点不偏离，得到优化数据闭环；电力优化装置，配置用于基于优化数据闭环，对发电、输电、配电、变电和用电进行优化，完成电力生产的优化。
28.具体的，参考图2，数据闭环的构建可以很好将关联的数据以一种更科学，更有效
率的数据结构，如果使用传统的数据结构则需要对整个数据库进行遍历，从而导致效率降低。
29.参考图3，数据偏离可以通过一个函数来表示，以此来判断三个关联的点是否满足关联关系，从而识别判断数据是否关联，以此来判断电力生产过程中的生产与使用是否匹配，以此提升电力生产的效率和提升用户体验。
30.实施例2
31.在上一实施例的基础上，所述数据获取装置，将发电数据和输电数据进行数据整合，组成第一数据，将变电和用电数据进行数据整合，组成第二数据的方法执行以下步骤：将发电数据和输电数据中相对应的数据进行一对一匹配，匹配完成后，作为第一数据；将变电数据和用电数据中相对应的数据进行一对一匹配，匹配完成后，作为第二数据。
32.实施例3
33.在上一实施例的基础上，所述数据获取装置在获取数据时，将发电、输电、配电、变电和用电中的数据进行分类存储。
34.实施例4
35.在上一实施例的基础上，所述数据闭环优化分析装置对数据闭环中相关联的三个节点使用预设的用电效率分析模型进行分析，以判断关联的三个节点是否偏离的方法执行以下步骤：将数据闭环的中每个节点的依照其数据值转换为一个数据集，每个数据集为一个数据集；再对相关联的三个节点对应的三个数据集使用基于数据集处理的关联分析。
36.实施例5
37.在上一实施例的基础上，所述对相关联的三个节点对应的三个数据集使用基于数据集处理的关联分析的方法包括：对基于三个数据集进行线性网络构建；完成网络构建后，将三个数据集进行数据集预处理；再将数据集预处理后的结果输入线性网络，以判断三个数据集是否关联。
38.具体的，电能的生产、输送、分配以及转换为其它形态能量的过程是同时进行的。电能是不能大量储存的。电力系统中瞬间生产的电力必须等于同一瞬间取用的电力。电力生产发电、供电、用电在同一时间完成的特点决定了发电、供电、用电时刻要保持平衡发供电随用电的瞬时增减而增减。任何其它产品的生产、运输、销售使用都是既有联系又独立存在。任何产品在生产该产品的工厂完成之后它的生产过程就完结了。产品要被社会所使用则要通过运输环节即流动过程扩散出去，扩散到使用人手中，通过使用表现它的价值。生产、运输、使用三个环节都是独立存在的而且其中有一个较长的周转期。电力则不同，停止了用电，供电就随之停止，发电也随之停止。这就是说它的生产、运输、销售使用是十分紧密地联系在一起的，三个环节只能共同存在，共同发生作用，任何一个环节都不能孤立存在，而且在时间上它是瞬时的，没有周转期和间歇期。发电、供电都是电力部门生产的组成部分，它的建设、管理都是电力部门的内部工作。这是一个方面。用电则是在电力部门之外，是电力的使用者，是另一个方面。因此发、供、用电是三个环节。
39.实施例6
40.在上一实施例的基础上，所述线性网络构建的方法执行以下步骤：该线性网络主要框架由一个数据集线性模型、一个二次数据集线性模型及一个关联分析模型组成；其中数据集线性模型有数据集特征提取模型与数据集线性网络结合组成，二次数据集线性模型
由二次特征提取模型与数据集线性网络结合组成，数据集特征提取模型选用预训练的线性网络，二次特征提取模型选用预训练的模型；关联分析模型的两路输入部分各接一个空间金字塔池化层与一个全连接层，全连接层后面接激活函数；最后连接到典型关联分析范式层，包括典型关联分析函数与损失函数，选用的损失函数为排序损失。
41.具体的，变电是指电力系统中，通过一定设备将电压由低等级转变为高等级(升压)或由高等级转变为低等级(降压)的过程。电力系统中发电机的额定电压一般为(15～20)千伏以下。常用的输电电压等级有765千伏、500千伏、220～110千伏、35～60千伏等；配电电压等级有35～60千伏、3～10千伏等；用电部门的用电器具有额定电压为3～15千伏的高压用电设备和110伏、220伏、380伏等低压用电设备。所以，电力系统就是通过变电把各不同电压等级部分联接起来形成一个整体。实现变电的场所为变电所。在强制性国家标准gb 50053-94《10kv及以下变电所设计规范》里面规定的术语定义是“10千伏及以下交流电源经电力变压器变压后对用电设备供电”，符合这个原理的就是变电所。
42.具体的，配电(power distribution)是在电力系统中直接与用户相连并向用户分配电能的环节。配电系统由配电变电所、高压配电线路、配电变压器、低压配电线路以及相应的控制保护设备组成。
43.实施例7
44.在上一实施例的基础上，所述关联分析模型使用如下公式进行表示：其中，n为三个数据集中数据的个数据的最大值，i为三个数据集中数据的序号，ai、bi和ci分别表示三个数据集中的数据，α为调整系数，取值范围为：5～9，f为计算出来的偏离值，若偏离值超过设定的阈值范围，则视为偏离。
45.实施例8
46.在上一实施例的基础上，所述将三个数据集进行数据集预处理的方法包括：将用于三个数据集分别进行数据清洗和数据异常值处理，完成数据预处理。
47.实施例9
48.在上一实施例的基础上，所述将记录的偏离节点组中的任一节点与数据闭环中的与其种类相同的其他节点进行置换时，从偏离节点组中的任一一点在数据闭环上按照逆时针的顺序，与其他节点进行置换。
49.具体的，一次配电网络是从配电变电所引出线到配电变电所(或配电所)入口之间的网络。在中国又称高压配电网络。电压通常为6～10千伏，城市多使用10千伏配电。随着城市负荷密度加大，已开始采用20千伏配电方案。由配电变电所引出的一次配电线路的主干部分称为干线。由干线分出的部分称为支线。支线上接有配电变压器。一次配电网络的接线方式有放射式与环式两种。
50.二次配电网络是由配电变压器次级引出线到用户入户线之间的线路、元件所组成的系统，又称低压配电网络。接线方式除放射式和环式外，城市的重要用户可用双回线接线。用电负荷密度高的市区则采用网格式接线。这种网络由多条一次配电干线供电，通过配电变压器降压后，经低压熔断器与二次配电网相连。由于二次系统中相邻的配电变电器初级接到不同的一次配电干线，可避免因一次配电线故障而导致市中心区停电。
51.实施例10
52.在上一实施例的基础上，所述将记录的偏离节点组中的任一节点与数据闭环中的与其种类相同的其他节点进行置换时，从偏离节点组中的任一一点在数据闭环上按照顺时针的顺序，与其他节点进行置换。
53.虽然本发明中已提供若干实施例，但应理解，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，本发明所公开的系统和方法可以以许多其他特定形式来体现。
54.本发明的实例应被视为说明性而非限制性的，且本发明并不限于本二次所给出的细节。例如，各种元件或部件可以在另一系统中组合或合并，或者某些特征可以省略或不实施。
55.此外，在不脱离本发明的范围的情况下，各种实施例中描述和说明为离散或单独的技术、系统、子系统和方法可以与其它系统、模块、技术或方法进行组合或合并。展示或论述为彼此耦合或直接耦合或通信的其它项也可以采用电方式、机械方式或其它方式通过某一接口、设备或中间部件间接地耦合或通信。其他变化、替代和改变的示例可以由本领域的技术人员在不脱离本文精神和所公开的范围的情况下确定。