李艷，楊麗芝，張磊，張萬杰，李宏梅

（云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司德宏供電局，云南德宏 678400）

時(shí)間序列數(shù)據(jù)庫是一種特殊的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用結(jié)構(gòu)，能夠同時(shí)處理多項(xiàng)帶有時(shí)間標(biāo)簽的數(shù)據(jù)信息參量，在實(shí)際應(yīng)用過程中，帶有時(shí)間標(biāo)簽的數(shù)據(jù)信息也被直接稱為時(shí)間序列數(shù)據(jù)。對(duì)于電網(wǎng)應(yīng)用體系來說，時(shí)間序列數(shù)據(jù)庫往往采用按需存儲(chǔ)的方式，對(duì)已產(chǎn)生的電量信息進(jìn)行處理，隨著指令執(zhí)行時(shí)間的延長(zhǎng)，所有電量信息數(shù)據(jù)都可以從原始存在位置被轉(zhuǎn)移到數(shù)據(jù)庫主機(jī)之中，這也是時(shí)間序列數(shù)據(jù)庫體系始終具備較強(qiáng)運(yùn)行活力的主要原因[1-2]。時(shí)序大數(shù)據(jù)不會(huì)對(duì)信息參量的存儲(chǔ)行為作出任何限制，只要一個(gè)數(shù)據(jù)參量具有明顯的位置信息，那么它就有可能作為數(shù)據(jù)庫體系的存儲(chǔ)對(duì)象，因此該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用，大大提升了電網(wǎng)信息的查詢與傳輸速率。

隨著電信號(hào)傳輸量的增大，電網(wǎng)訪問服務(wù)端主機(jī)對(duì)這些信息參量的承載能力會(huì)出現(xiàn)明顯下降的變化趨勢(shì)，此時(shí)各種風(fēng)險(xiǎn)訪問行為頻繁發(fā)生，從而使得電網(wǎng)體系的運(yùn)行安全性受到嚴(yán)重影響。傳統(tǒng)多態(tài)不確定性評(píng)估方法通過度量電量信息實(shí)時(shí)存儲(chǔ)位置的方式，確定電信號(hào)數(shù)據(jù)之間的交流頻率，再通過按需篩查的方式，將這些信號(hào)參量分別存儲(chǔ)于既定的訪問空間之中，以供電網(wǎng)主機(jī)的直接調(diào)取與利用[3]。然而該方法的適用能力相對(duì)有限，當(dāng)訪問數(shù)據(jù)量過大時(shí)，電網(wǎng)服務(wù)端對(duì)于電量信號(hào)的承載能力并不能得到有效保障。為解決上述問題，引入時(shí)間序列數(shù)據(jù)庫，并以此為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)一種新型的電網(wǎng)訪問服務(wù)端風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警模型。

1 基于時(shí)間序列數(shù)據(jù)庫的電網(wǎng)負(fù)荷分析

在時(shí)間序列數(shù)據(jù)庫的作用下，電網(wǎng)負(fù)荷分析主要由時(shí)間序列數(shù)據(jù)庫構(gòu)建、電量挖掘深度確定、電網(wǎng)負(fù)荷量計(jì)算幾部分組成，具體研究方法如下。

1.1 時(shí)間序列數(shù)據(jù)庫構(gòu)建

在電網(wǎng)環(huán)境中，時(shí)間序列數(shù)據(jù)庫作為信號(hào)過渡裝置，負(fù)責(zé)將電網(wǎng)數(shù)據(jù)反饋至電網(wǎng)訪問服務(wù)端設(shè)備之中，且在執(zhí)行處理指令的同時(shí)，能夠?qū)﹄妷盒盘?hào)、電流信號(hào)進(jìn)行準(zhǔn)確區(qū)分，對(duì)于電網(wǎng)訪問服務(wù)端而言，電壓信號(hào)、電流信號(hào)是兩種完全不同的數(shù)據(jù)信息參量，前者反映了越限電壓的數(shù)值水平，后者的數(shù)值水平則與過載電流指標(biāo)直接相關(guān)[4-5]。在實(shí)施風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警執(zhí)行時(shí)，與時(shí)間序列數(shù)據(jù)庫相關(guān)的電網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸行為包含直接反饋、間接反饋兩種模式。其中，直接反饋是指電網(wǎng)數(shù)據(jù)可由原始存儲(chǔ)位置直接進(jìn)入電網(wǎng)訪問服務(wù)端設(shè)備中，且此過程中，電量信號(hào)不會(huì)被消耗；間接反饋是指電網(wǎng)數(shù)據(jù)會(huì)經(jīng)過數(shù)據(jù)庫體系的暫時(shí)存儲(chǔ)，然后再經(jīng)由信道組織，進(jìn)入電網(wǎng)訪問服務(wù)端設(shè)備中。時(shí)間序列數(shù)據(jù)庫是具有包容性的應(yīng)用結(jié)構(gòu)，其對(duì)于電壓信號(hào)與電流信號(hào)的存儲(chǔ)方式并沒有明顯區(qū)別。

1.2 電量挖掘深度確定

電量挖掘深度是指電量信號(hào)在電網(wǎng)訪問服務(wù)端中的實(shí)際傳輸距離，對(duì)于電網(wǎng)體系來說，電量挖掘深度的物理取值越大，則表示時(shí)間序列數(shù)據(jù)庫對(duì)于電量信號(hào)的轉(zhuǎn)存能力越強(qiáng)，反之則越弱[6-7]。設(shè)w表示電量信號(hào)的傳輸標(biāo)度值，i′表示w指標(biāo)的最大取值結(jié)果，在實(shí)際應(yīng)用過程中，i′-w>1 的不等式條件恒成立。Y表示數(shù)據(jù)庫主機(jī)中電量信號(hào)的序列指征，表示電網(wǎng)訪問服務(wù)端中的信號(hào)量傳輸均值，χ表示電量信號(hào)挖掘權(quán)限，r表示與電網(wǎng)訪問服務(wù)端相關(guān)的時(shí)間序列標(biāo)準(zhǔn)，p表示電量信號(hào)在時(shí)間序列數(shù)據(jù)庫中的轉(zhuǎn)存系數(shù)，表示待轉(zhuǎn)存的電量信號(hào)特征值。聯(lián)立上述物理量，可將電量挖掘深度表達(dá)式定義為：

為使電網(wǎng)訪問服務(wù)端的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警能力得到有效促進(jìn)，電量挖掘深度的計(jì)算必須參考時(shí)間序列數(shù)據(jù)庫體系的當(dāng)前運(yùn)行能力。

1.3 電網(wǎng)負(fù)荷量計(jì)算

電網(wǎng)負(fù)荷量也稱電網(wǎng)訪問服務(wù)端所承擔(dān)的電信號(hào)風(fēng)險(xiǎn)行為量，若參考時(shí)間序列數(shù)據(jù)庫的實(shí)際作用能力，則可認(rèn)為待處理的電量信號(hào)越多，訪問服務(wù)端設(shè)備所承擔(dān)的行為風(fēng)險(xiǎn)也就越大[8]。在不考慮其他干擾條件的情況下，電網(wǎng)負(fù)荷量指標(biāo)的計(jì)算結(jié)果受到電信號(hào)風(fēng)險(xiǎn)行為強(qiáng)度、信號(hào)序列指標(biāo)兩項(xiàng)物理系數(shù)的直接影響。電信號(hào)風(fēng)險(xiǎn)行為強(qiáng)度可表示為β，由于電網(wǎng)訪問服務(wù)端并不能保持完全穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)，所以該項(xiàng)指標(biāo)參量的取值結(jié)果必須具有較強(qiáng)的適應(yīng)性。信號(hào)序列指標(biāo)可表示為，在單位負(fù)荷時(shí)間ΔT內(nèi)，該項(xiàng)物理系數(shù)的取值結(jié)果越大，電網(wǎng)負(fù)荷量指標(biāo)的計(jì)算值結(jié)果也就越小。在上述物理量的支持下，聯(lián)立式（1），可將電網(wǎng)負(fù)荷量計(jì)算表達(dá)式定義為：

式中，?表示電量信號(hào)在電網(wǎng)訪問服務(wù)端中的迭代傳輸次數(shù)，s表示最小的電量信號(hào)篩查系數(shù)，u表示電量信號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)負(fù)荷條件。在時(shí)間序列數(shù)據(jù)庫連接行為不發(fā)生變化的情況下，電網(wǎng)負(fù)荷量計(jì)算結(jié)果將直接影響電網(wǎng)訪問服務(wù)端對(duì)于風(fēng)險(xiǎn)性行為的承載能力[9-10]。

2 電網(wǎng)訪問服務(wù)端風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警模型

在時(shí)間序列數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)的作用下，按照預(yù)警對(duì)象選擇、越限電壓計(jì)算、過載電流計(jì)算的處理流程，實(shí)現(xiàn)新型電網(wǎng)訪問服務(wù)端風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警模型的設(shè)計(jì)與應(yīng)用。

2.1 預(yù)警對(duì)象選擇

電網(wǎng)訪問服務(wù)端組織的預(yù)警對(duì)象由電壓信號(hào)、電流信號(hào)兩部分組成，其具體行為方式及表現(xiàn)能力如下：

1）電壓信號(hào)：電壓信號(hào)決定了越限電壓的數(shù)值計(jì)算結(jié)果，如果將時(shí)間序列數(shù)據(jù)庫連接行為作為已知條件，則可將電壓信號(hào)作為預(yù)警模型制定的核心參考指標(biāo)[11]。在電網(wǎng)訪問服務(wù)端中，電壓信號(hào)不但決定了輸出電壓的基本數(shù)值，也可約束風(fēng)險(xiǎn)行為的表現(xiàn)能力，一般來說，電壓信號(hào)的物理取值越小，則表示風(fēng)險(xiǎn)行為的表現(xiàn)強(qiáng)度越低，反之則越強(qiáng)。

2）電流信號(hào)：電流信號(hào)決定了過載電流的數(shù)值計(jì)算結(jié)果，在時(shí)間序列數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)連接行為強(qiáng)度保持不變的情況下，電流信號(hào)可同時(shí)對(duì)傳輸電流與傳輸電壓的數(shù)值水平進(jìn)行約束[12]。簡(jiǎn)單來說，與電壓信號(hào)相比，電流信號(hào)的實(shí)用性能力更強(qiáng)，其能夠?qū)﹄娋W(wǎng)訪問服務(wù)端風(fēng)險(xiǎn)行為表現(xiàn)特征進(jìn)行更為適度的調(diào)節(jié)。

2.2 越限電壓

越限電壓也叫電網(wǎng)訪問服務(wù)端的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警電壓，該項(xiàng)物理指標(biāo)的計(jì)算必須同時(shí)參考接入電阻、行為風(fēng)險(xiǎn)度量值兩項(xiàng)物理系數(shù)的影響[13-14]。在電網(wǎng)訪問服務(wù)端中，接入電阻R在特定越限條件ε下的取值結(jié)果為Rε，一般來說，Rε>R的不等式條件恒成立。作為接入電阻R的平均值，其數(shù)值結(jié)果并不受到Rε指標(biāo)的影響。行為風(fēng)險(xiǎn)度量值可表示為ξ，對(duì)于電網(wǎng)訪問服務(wù)端設(shè)備來說，該項(xiàng)指標(biāo)參量的取值結(jié)果受到時(shí)間序列數(shù)據(jù)庫體系執(zhí)行能力的直接影響。在上述物理量的支持下，聯(lián)立式（2），可將越限電壓表達(dá)式定義為：

其中，f表示風(fēng)險(xiǎn)行為標(biāo)記系數(shù)，h1、h2表示兩個(gè)不同的風(fēng)險(xiǎn)行為定義項(xiàng)。在電壓信號(hào)傳輸行為保持不變的情況下，h1≠h2的不等式條件恒成立。

2.3 過載電流

過載電流也叫電網(wǎng)訪問服務(wù)端的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警電流，受到時(shí)間序列數(shù)據(jù)庫模型的影響，該項(xiàng)指標(biāo)參量的取值結(jié)果越大，服務(wù)端設(shè)備所承擔(dān)預(yù)警行為的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)也就越高。規(guī)定m表示電網(wǎng)訪問服務(wù)端中的電流信號(hào)輸出系數(shù)，從風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警行為有效性的角度來考慮，該項(xiàng)指標(biāo)參量的取值結(jié)果越大，則表示過載電流計(jì)算結(jié)果越具有參考價(jià)值[15-16]。設(shè)表示電流信號(hào)在單位時(shí)間內(nèi)的輸出均值，c表示電流信號(hào)輸出權(quán)限，xc表示c權(quán)限下的電流信號(hào)特征值，z表示既定的電流信號(hào)的過載權(quán)限指標(biāo)。在上述物理量的支持下，聯(lián)立式（3），可將過載電流表達(dá)式定義為：

在時(shí)間序列數(shù)據(jù)庫的支持下，為實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)訪問服務(wù)端風(fēng)險(xiǎn)的準(zhǔn)確預(yù)警，應(yīng)同時(shí)參考越限電壓、過載電流的數(shù)值計(jì)算結(jié)果。

3 實(shí)例分析

為突出說明基于時(shí)間序列數(shù)據(jù)庫的電網(wǎng)訪問服務(wù)端風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警模型、多態(tài)不確定性評(píng)估方法的實(shí)用性價(jià)值，設(shè)計(jì)對(duì)比實(shí)驗(yàn)。通過人工調(diào)試的方式，對(duì)電網(wǎng)訪問服務(wù)器進(jìn)行設(shè)置。首先，采用基于時(shí)間序列數(shù)據(jù)庫的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警模型對(duì)服務(wù)器設(shè)備進(jìn)行控制，將所得數(shù)據(jù)信息作為實(shí)驗(yàn)組變量；然后，將所有服務(wù)器系數(shù)全部歸零；其次，采用多態(tài)不確定性評(píng)估方法對(duì)服務(wù)器設(shè)備進(jìn)行控制，將所得數(shù)據(jù)信息作為對(duì)照組變量；最后，對(duì)比實(shí)驗(yàn)組、對(duì)照組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，分析兩個(gè)模型的實(shí)際應(yīng)用能力。電網(wǎng)訪問服務(wù)器對(duì)于電量信號(hào)的承載能力，能夠反映服務(wù)器設(shè)備對(duì)于風(fēng)險(xiǎn)訪問行為的預(yù)警能力。一般來說，電網(wǎng)訪問服務(wù)器對(duì)于電量信號(hào)的承載能力越強(qiáng)，服務(wù)器設(shè)備對(duì)于風(fēng)險(xiǎn)訪問行為的預(yù)警能力也就越強(qiáng)，反之則越弱。

電網(wǎng)訪問服務(wù)器對(duì)于電量信號(hào)的承載能力可以從電壓、電流兩方面來衡量，若承載電壓、承載電流的實(shí)驗(yàn)數(shù)值明顯高于其理想數(shù)值水平，則表示電網(wǎng)訪問服務(wù)器對(duì)于電量信號(hào)的承載能力較強(qiáng)。

表1 記錄了電網(wǎng)訪問服務(wù)端承載電壓與承載電流的理想數(shù)值。

表1 承載電壓與承載電流的理想數(shù)值

分析表1 可知，在理想狀態(tài)下，電網(wǎng)訪問服務(wù)端承載電壓數(shù)值保持先上升、再穩(wěn)定的變化趨勢(shì)，全局極大值249 V 與全局極小值225 V 相比，上升了24 V；電網(wǎng)訪問服務(wù)端承載電流數(shù)值則保持先上升、再小幅穩(wěn)定波動(dòng)的變化趨勢(shì)，全局極大值5.68 A 與全局極小值5.43 A 相比，上升了0.25 A。

圖1 反映了電網(wǎng)訪問服務(wù)端負(fù)載電壓的實(shí)驗(yàn)數(shù)值曲線。

分析圖1 可知，隨著實(shí)驗(yàn)時(shí)間的延長(zhǎng)，實(shí)驗(yàn)組承載電壓始終保持不斷上升的數(shù)值變化趨勢(shì)，但其后期上升幅度明顯小于前期，當(dāng)實(shí)驗(yàn)時(shí)間等于10 min時(shí)，實(shí)驗(yàn)組電壓數(shù)值與理想數(shù)值完全相等，但其均值水平高于理想數(shù)值。對(duì)照組承載電壓則保持先上升、再下降的數(shù)值變化趨勢(shì)，整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中，其均值水平低于理想數(shù)值與實(shí)驗(yàn)組數(shù)值。

圖2 反映了電網(wǎng)訪問服務(wù)端負(fù)載電流的實(shí)驗(yàn)數(shù)值曲線。

圖2 承載電流的實(shí)驗(yàn)數(shù)值曲線

分析圖2 可知，實(shí)驗(yàn)組承載電流基本能夠保持不斷上升的數(shù)值變化狀態(tài)，當(dāng)實(shí)驗(yàn)時(shí)間等于10 min時(shí)，實(shí)驗(yàn)組承載電流數(shù)值略小于理想數(shù)值，但整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中，實(shí)驗(yàn)組承載電流均值始終高于理想數(shù)值。對(duì)照組承載電流則始終保持上升、下降交替出現(xiàn)的數(shù)值變化狀態(tài)，整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中，對(duì)照組最大值僅能達(dá)到5.31 A，遠(yuǎn)低于實(shí)驗(yàn)組最大值。

4 結(jié)束語

在時(shí)間序列數(shù)據(jù)庫的作用下，新型電網(wǎng)訪問服務(wù)端風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警模型在傳統(tǒng)多態(tài)不確定性評(píng)估方法的基礎(chǔ)上，通過確定電量挖掘深度的方式，計(jì)算電網(wǎng)負(fù)荷量的實(shí)際數(shù)值結(jié)果，再根據(jù)所選預(yù)警對(duì)象的不同，對(duì)越限電壓、過載電流的物理數(shù)值進(jìn)行準(zhǔn)確統(tǒng)計(jì)。從實(shí)用性角度來看，在這種新型預(yù)警模型的作用下，電網(wǎng)訪問服務(wù)端設(shè)備對(duì)于電量信號(hào)的承載能力出現(xiàn)了明顯增強(qiáng)的變化趨勢(shì)，不但能夠避免風(fēng)險(xiǎn)訪問行為的發(fā)生，還能適度促進(jìn)電網(wǎng)主機(jī)對(duì)于風(fēng)險(xiǎn)訪問行為的預(yù)警能力，具備較強(qiáng)的實(shí)用性價(jià)值。