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CN113612229B - 一种多节点故障测试的电力自愈方法 - Google Patents

一种多节点故障测试的电力自愈方法 Download PDF

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CN113612229B CN202111173918.2A CN202111173918A CN113612229B CN 113612229 B CN113612229 B CN 113612229B CN 202111173918 A CN202111173918 A CN 202111173918A CN 113612229 B CN113612229 B CN 113612229B
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Abstract

本发明涉及电力自愈技术领域，具体地说，涉及一种多节点故障测试的电力自愈方法。其包括以下步骤：构建多个故障测试节点在电力电网上；采用多节点故障诊断算法对多个故障测试节点进行检测，提取电力电网状态结果；对有故障的节点采用GPS定位技术进行定位，确定电网故障节点的位置；采用混合故障自愈算法对电力电网进行自愈控制执行；将自愈控制执行成功的电网发布预防自愈控制信号，将自愈控制执行失败的电网报警提醒工作人员，本发明可以准确的得到电力电网故障的节点位置，提高恢复的效率，自愈效果佳，且在自愈控制执行电网恢复失败时及时报警提醒工作人员，根据故障节点定位位置排查维修，提高电网使用的安全性，实用性更强。

Description

一种多节点故障测试的电力自愈方法
技术领域
本发明涉及电力自愈技术领域，具体地说，涉及一种多节点故障测试的电力自愈方法。
背景技术
随着全球气候变暖、自然灾害频发、环境污染严重、传统能源不足等生态问题日益突出，同时，满足经济和社会的发展，人类对能源使用、能源效率、能源安全的需求增加，给电网的发展和运行安全提出了更高的要求， 配电网作为一个与用户直接相连的系统，其发生故障将会影响人们的日常生活和经济生产，在此背景下，依靠现代信息、通信和控制技术，积极发展智能配电网，己成为电力工业面对未来挑战的共同选择，智能配电网的发展必须被给予足够的重视；
目前的智能配电网为了减少电网大面积级联故障和停电的发生，人们把自愈的概念引入电网中，但是目前的电力电网自愈方法准确性能不好，不能准确的排查故障节点，在进行自愈控制执行时不能有效的对故障节点处进行自愈控制执行，导致故障自愈的效率低，影响正常的使用，并且不能对恢复不成功的故障节点处进行定位，不利于工作人员的及时维修，进一步影响电力电网的使用，实用性欠缺，鉴于此，我们提出一种多节点故障测试的电力自愈方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种多节点故障测试的电力自愈方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供一种多节点故障测试的电力自愈方法，包括以下步骤：
S1、构建多个故障测试节点在电力电网上；
S2、采用多节点故障诊断算法对多个故障测试节点进行检测，提取电力电网状态结果；
S3、对有故障的节点采用GPS定位技术进行定位，确定电网故障节点的位置，方便工作人员后续的维修；
S4、接收到电网故障节点的位置的信号后，采用混合故障自愈算法对电力电网进行自愈控制执行，实现电力电网从故障状态回到正常状态，提高恢复的效率，自愈效果佳；
S5、将自愈控制执行成功的电网发布预防自愈控制信号，将自愈控制执行失败的电网报警提醒工作人员，工作人员可以根据前期的故障节点位置进行排查维修，提高电网使用的安全性。
作为本技术方案的进一步改进，所述多节点故障诊断算法包括以下步骤：
采集各个节点电网的微机保护信息和故障滤波器记录的暂态电气量，通过数据通道将采集记录的数据传输，对数据诊断故障，其故障识别值计算公式如下：
Figure 56083DEST_PATH_IMAGE001
其中，K为故障识别值，Esi为正常运行时即没有故障时各故障对应的适应度，Ei为某个故障发生后故障对应的适应度，某种故障所对应的故障识别值越大，则发生该故障的可能性越大，从而可以准确的诊断电网故障；
通过小波能谱熵技术反应故障时刻；
根据电流相关性原理记性计算找出故障区域。
作为本技术方案的进一步改进，所述采集记录的数据包括保护动作信息、保护动作报文和滤波器当中记录的波形数据。
作为本技术方案的进一步改进，所述小波能谱熵技术其计算公式如下：
Figure DEST_PATH_IMAGE002
其中，W为小波能谱熵，pj为有限值的概率，j为随机变量的有限值，E为信号总功率，Ej为分量功率，随着时间窗的滑动，经过计算得到小波能谱熵随着时间发生变化，尺度空间和频率空间上相对应，上式中定义的小波能谱熵反映了电流、电压在时域以及频域上的能量分布情况，小波能量谱熵能够在整体上反映出信号的复杂性或不确定性程度，是因为在不同尺度下的信号分布发生了变化，所以小波能谱熵值产生改变，它可以检测信号是否发生突变以及发生突变的时刻。
作为本技术方案的进一步改进，所述GPS定位技术采用码伪距法，其计算公式如下：
Figure 486059DEST_PATH_IMAGE003
其中，p为伪距，（x,y,z）为卫星坐标，（X,Y,Z）为故障节点坐标。
作为本技术方案的进一步改进，所述混合故障自愈算法包括以下步骤：
输入网络参数及故障线路的相关信息，并将故障线路上的相应开关状态置零；
对智能配电网的网络拓扑结构进行简化；
查找失电区是否存在故障节点，如果存在则按照之前提出的故障节点孤岛划分方法对故障节点进行孤岛划分，恢复重要负荷，否则直接使用二进制量子粒子群算法对失电区进行负荷恢复；
初始化二进制量子粒子群算法的相关参数，并执行算法，对失电区负荷进行恢复；
输出最优解，即最优供电恢复方案。
作为本技术方案的进一步改进，所述二进制量子粒子群算法计算公式如下：
Figure 245067DEST_PATH_IMAGE004
其中，S为电网节点的每维分量的位置取值，vi为电网节点的速度，i为其中一个故障节点。
作为本技术方案的进一步改进，所述预防自愈控制采用电网脆弱评估算法，实现电网从比较脆弱的状态转化为正常状态的控制。
作为本技术方案的进一步改进，所述电网脆弱评估算法计算公式如下：
Figure 328561DEST_PATH_IMAGE005
其中，i为电力电网节点，Ni为节点综合脆弱性指标，W为各指标的权重，D为节点度数，B为节点介数，N为节点注入功率比，NR为节点电压越线风险指标。
作为本技术方案的进一步改进，所述报警提醒采用红外线报警器，红外发射机驱动红外发光二极管发射出一吵调制的红外光束，与之放置一个红外接收机，它通过光敏晶体管接收发射商发现的红外辐射能量，并经过光电转抽象将其转变为电信号，此电信号经适当的处理再送往报警控制器电路，从而报警提醒工作人员及时维修，避免影响正常工作。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
1、该多节点故障测试的电力自愈方法中，通过多节点故障诊断算法对多个故障测试节点进行检测，提取电力电网状态结果，有利于准确的得到电力电网故障的节点位置，然后采用混合故障自愈算法对电力电网进行自愈控制执行，实现电力电网从故障状态回到正常状态，提高恢复的效率，自愈效果佳。
2、该多节点故障测试的电力自愈方法中，通过对有故障的节点采用GPS定位技术进行定位，确定电网故障节点的位置，在自愈控制执行电网恢复失败时及时报警提醒工作人员，工作人员可以根据前期的故障节点位置进行排查维修，提高电网使用的安全性，实用性更强。
附图说明
图1为实施例1的整体流程图；
图2为实施例1的整体算法框图；
图3为实施例1的多节点故障诊断算法流程图；
图4为实施例1的混合故障自愈算法流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
请参阅图1-图4所示，本实施例提供一种多节点故障测试的电力自愈方法，包括以下步骤：
S1、构建多个故障测试节点在电力电网上；
S2、采用多节点故障诊断算法对多个故障测试节点进行检测，提取电力电网状态结果；
本实施例中的，所述多节点故障诊断算法包括以下步骤：
采集各个节点电网的微机保护信息和故障滤波器记录的暂态电气量，通过数据通道将采集记录的数据传输，对数据诊断故障，其故障识别值计算公式如下：
Figure 173020DEST_PATH_IMAGE006
其中，K为故障识别值，Esi为正常运行时即没有故障时各故障对应的适应度，Ei为某个故障发生后故障对应的适应度，某种故障所对应的故障识别值越大，则发生该故障的可能性越大，从而可以准确的诊断电网故障；
通过小波能谱熵技术反应故障时刻；
根据电流相关性原理记性计算找出故障区域。
具体的，所述采集记录的数据包括保护动作信息、保护动作报文和滤波器当中记录的波形数据。
具体的，所述小波能谱熵技术其计算公式如下：
Figure DEST_PATH_IMAGE008A
其中，W为小波能谱熵，pj为有限值的概率，j为随机变量的有限值，E为信号总功率，Ej为分量功率，随着时间窗的滑动，经过计算得到小波能谱熵随着时间发生变化，尺度空间和频率空间上相对应，上式中定义的小波能谱熵反映了电流、电压在时域以及频域上的能量分布情况，小波能量谱熵能够在整体上反映出信号的复杂性或不确定性程度，是因为在不同尺度下的信号分布发生了变化，所以小波能谱熵值产生改变，它可以检测信号是否发生突变以及发生突变的时刻。
S3、对有故障的节点采用GPS定位技术进行定位，确定电网故障节点的位置，方便工作人员后续的维修；
进一步的，所述GPS定位技术采用码伪距法，其计算公式如下：
Figure 344370DEST_PATH_IMAGE003
其中，p为伪距，（x,y,z）为卫星坐标，（X,Y,Z）为故障节点坐标。
S4、接收到电网故障节点的位置的信号后，采用混合故障自愈算法对电力电网进行自愈控制执行，实现电力电网从故障状态回到正常状态，提高恢复的效率，自愈效果佳；
值得说明的，所述混合故障自愈算法包括以下步骤：
输入网络参数及故障线路的相关信息，并将故障线路上的相应开关状态置零；
对智能配电网的网络拓扑结构进行简化；
查找失电区是否存在故障节点，如果存在则按照之前提出的故障节点孤岛划分方法对故障节点进行孤岛划分，恢复重要负荷，否则直接使用二进制量子粒子群算法对失电区进行负荷恢复；
初始化二进制量子粒子群算法的相关参数，并执行算法，对失电区负荷进行恢复；
输出最优解，即最优供电恢复方案。
具体的，所述二进制量子粒子群算法计算公式如下：
Figure 489043DEST_PATH_IMAGE004
其中，S为电网节点的每维分量的位置取值，vi为电网节点的速度，i为其中一个故障节点。
更进一步的，所述预防自愈控制采用电网脆弱评估算法，实现电网从比较脆弱的状态转化为正常状态的控制。
具体的，所述电网脆弱评估算法计算公式如下：
Figure 9017DEST_PATH_IMAGE005
其中，i为电力电网节点，Ni为节点综合脆弱性指标，W为各指标的权重，D为节点度数，B为节点介数，N为节点注入功率比，NR为节点电压越线风险指标。
S5、将自愈控制执行成功的电网发布预防自愈控制信号，将自愈控制执行失败的电网报警提醒工作人员，工作人员可以根据前期的故障节点位置进行排查维修，提高电网使用的安全性。
除此之外的，所述报警提醒采用红外线报警器，红外发射机驱动红外发光二极管发射出一吵调制的红外光束，与之放置一个红外接收机，它通过光敏晶体管接收发射商发现的红外辐射能量，并经过光电转抽象将其转变为电信号，此电信号经适当的处理再送往报警控制器电路，从而报警提醒工作人员及时维修，避免影响正常工作。
综上，本发明通过构建多个故障测试节点在电力电网上，采用多节点故障诊断算法对多个故障测试节点进行检测，提取电力电网状态结果，然后对有故障的节点采用GPS定位技术进行定位，确定电网故障节点的位置，方便工作人员后续的维修，在接收到电网故障节点的位置的信号后，采用混合故障自愈算法对电力电网进行自愈控制执行，实现电力电网从故障状态回到正常状态，提高恢复的效率，自愈效果佳，将自愈控制执行成功的电网发布预防自愈控制信号，将自愈控制执行失败的电网报警提醒工作人员，工作人员可以根据前期的故障节点位置进行排查维修，提高电网使用的安全性；
具体的，假设在电力电网上设有1、2、...m个故障测试节点，在n处的故障测试节点提取到电力电网异常状态时，对n处的位置进行定位，传输位置信号进行自愈控制，自愈控制包括以下情况：
情况一、n处的电力电网从故障状态回到正常状态，表示自愈控制执行成功，电网发布预防自愈控制信号，防止下次再次出现故障；
情况二、n处的电力电网依然处于故障状态，表示自愈控制执行失败，电网发布报警提醒，使工作人员接收到报警信号，前往n处位置进行排查维修。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.一种多节点故障测试的电力自愈方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、构建多个故障测试节点在电力电网上；
S2、采用多节点故障诊断算法对多个故障测试节点进行检测，提取电力电网状态结果；
S3、对有故障的节点采用GPS定位技术进行定位，确定电网故障节点的位置；
S4、接收到电网故障节点的位置的信号后，采用混合故障自愈算法对电力电网进行自愈控制执行，实现电力电网从故障状态回到正常状态；
S5、将自愈控制执行成功的电网发布预防自愈控制信号，将自愈控制执行失败的电网报警提醒工作人员；
所述多节点故障诊断算法包括以下步骤：
采集各个节点电网的微机保护信息和故障滤波器记录的暂态电气量，通过数据通道将采集记录的数据传输，对数据诊断故障，其故障识别值计算公式如下：
Figure 895672DEST_PATH_IMAGE002
其中，K为故障识别值，Esi为正常运行时即没有故障时各故障对应的适应度，Ei为某个故障发生后故障对应的适应度；
通过小波能谱熵技术反应故障时刻；
根据电流相关性原理记性计算找出故障区域；
所述采集记录的数据包括保护动作信息、保护动作报文和滤波器当中记录的波形数据；
所述小波能谱熵技术其计算公式如下：
Figure 157020DEST_PATH_IMAGE004
其中，W为小波能谱熵，pj为有限值的概率，j为随机变量的有限值，E为信号总功率，Ej为分量功率。
2.根据权利要求1所述的多节点故障测试的电力自愈方法，其特征在于：所述GPS定位技术采用码伪距法，其计算公式如下：
Figure 405599DEST_PATH_IMAGE006
其中，p为伪距，（x,y,z）为卫星坐标，（X,Y,Z）为故障节点坐标。
3.根据权利要求1所述的多节点故障测试的电力自愈方法，其特征在于：所述混合故障自愈算法包括以下步骤：
输入网络参数及故障线路的相关信息，并将故障线路上的相应开关状态置零；
对智能配电网的网络拓扑结构进行简化；
查找失电区是否存在故障节点，如果存在则对有故障的节点采用GPS定位技术进行定位，确定电网故障节点的位置，进行孤岛划分，恢复重要负荷，否则直接使用二进制量子粒子群算法对失电区进行负荷恢复；
初始化二进制量子粒子群算法的相关参数，并执行算法，对失电区负荷进行恢复；
输出最优解，即最优供电恢复方案。
4.根据权利要求3所述的多节点故障测试的电力自愈方法，其特征在于：所述二进制量子粒子群算法计算公式如下：
Figure 659863DEST_PATH_IMAGE008
其中，S为电网节点的每维分量的位置取值，vi为电网节点的速度，i为其中一个故障节点。
5.根据权利要求1所述的多节点故障测试的电力自愈方法，其特征在于：所述预防自愈控制采用电网脆弱评估算法，使电网从比较脆弱的状态转化为正常状态的控制。
6.根据权利要求5所述的多节点故障测试的电力自愈方法，其特征在于：所述电网脆弱评估算法计算公式如下：
Figure 943077DEST_PATH_IMAGE010
其中，i为电力电网节点，Ni为节点综合脆弱性指标，w为各指标的权重，D为节点度数，B为节点介数，N为节点注入功率比，NR为节点电压越线风险指标。
7.根据权利要求1所述的多节点故障测试的电力自愈方法，其特征在于：所述报警提醒采用红外线报警器。
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