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专利号: 2019113965087
申请人: 河南工程学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-02-29
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种复杂有源配电网容错性在线故障定位的概率评估方法,其特征在于,其步骤如下:

步骤一:对复杂有源配电网进行分区解耦,以供电电源为标志将其划分为简单有源配电网和含T型耦合节点单电源辐射状配电网两个区域划分;

步骤二:基于控制主站接收到的告警信息,对馈线故障概率进行量化;

步骤三:针对含T型耦合节点的辐射状配电网,依据其独立区域和耦合区域划分理论,建立自动化开关设备的因果设备及其故障概率描述;

步骤四:针对简单有源配电网将其解裂为多个单电源辐射状配电网,并基于所有解裂后单电源辐射状配电网建立自动化开关设备的因果设备及其故障概率描述;

步骤五:针对含T型耦合节点的辐射状配电网,依据配电网电气特性、拓扑连通性和独立区域及耦合区域的因果设备馈线故障概率间的耦合特性,基于代数建模和并联叠加特性,建立独立区域及耦合区域以馈线故障概率为内生变量的馈线故障概率累加特性计算函数;

步骤六:针对简单有源配电网,依据配电网电气特性、拓扑连通性及因果设备馈线故障概率间的耦合特性,基于代数建模,针对隶属于简单配电网的每个辐射状配电网建立以馈线故障概率为内生变量的馈线故障概率累加特性计算函数,并基于叠加原理建立多供电电源作用下的简单有源配电网馈线故障概率累加特性计算函数;

步骤七:针对含T型耦合节点的辐射状配电网,收集电流告警信息并建立概率逼近的开关函数集:利用控制主站收集齐配电网各馈线开关的过电流告警信息,若某一开关上传过电流告警信息,则定义至该分段开关的馈线故障概率累加期望值为1,反之,则定义至该分段开关的馈线故障概率累加期望值为0,并基于因果设备的关联关系和顺序进行存储;以馈线故障概率累加期望值和馈线故障概率累加特性计算函数值间的偏差为基础,建立概率逼近的开关函数集;

步骤八:针对简单有源配电网,收集电流告警信息并建立概率逼近的开关函数集:以其中一个电源为主电源,给定一个故障电流参考方向,利用控制主站收集齐配电网各馈线开关的过电流告警信息,若某一分段开关上传过电流告警信息,且其方向和参考方向相同,则定义至该开关的馈线故障概率累加期望值为1,若某一开关上传过电流告警信息,且其方向和参考方向相反,则定义至该分段开关的馈线故障概率累加期望值为-1,若某一分段开关没有过电流告警信息,则定义至该分段开关的馈线故障概率累加期望值为0;以馈线故障概率累加期望值和馈线故障概率累加特性计算函数值间的偏差为基础,建立概率逼近的开关函数集;

步骤九:以馈线故障概率为约束条件和以概率逼近的开关函数集偏差平方和最小为优化目标,建立与馈线故障区段故障概率等价的配电网馈线故障定位的概率评估优化模型;

步骤十:基于绝对值等价转换理论建立连续空间的配电网馈线故障定位的概率评估优化模型,根据馈线开关上传的过电流告警信息,通过非线性规划内点法对馈线区段的故障概率进行计算量化;

步骤十一:控制主站依据步骤十计算的馈线故障概率向可能故障馈线区段的紧邻自动化开关发送分闸命令,从而实现馈线故障区段的隔离。

2.根据权利要求1所述的复杂有源配电网容错性在线故障定位的概率评估方法,其特征在于,所述步骤一中分区解耦的基本方法为:若与i段馈线有电气耦合关系的最上游馈线和最下游馈线都与供电电源直接相连,则第i段馈线划分到有源配电网,其它馈线划分到辐射状配电网。

3.根据权利要求1或2所述的复杂有源配电网容错性在线故障定位的概率评估方法,其特征在于,所述步骤二中馈线故障概率量化的方法为:基于告警信息的畸变与非畸变情况,提出馈线故障概率量化评估的直接计算模型:p(i)=Di/max(Di+di,1),其中,p(i)表示第i段馈线发生故障的概率,di和Di分别表示第i段馈线关联的告警信息相对于其它馈线告警信息的畸变数与非畸变数。

4.根据权利要求3所述的复杂有源配电网容错性在线故障定位的概率评估方法,其特征在于,所述步骤三中建立自动化开关设备的因果设备的方法为:以独立区域和耦合区域内的自动化开关及馈线为对象,依据配电网网络拓扑连通性和功率流的输送机制,若独立区域和耦合区域内某一自动化开关L出现故障过电流和馈线区段i发生短路故障直接相关,则馈线区段i为独立区域和耦合区域内自动化开关L的因果设备;所述独立区域的划分方法为:以配电网T型耦合节点为标志,若馈线支路另一端与电源直接相连,则T型耦合节点与电源间所有支路构成独立区域;若支路另一端直接与T型耦合节点相连,两个T型耦合节点间所有馈线构成独立区域;若支路另一端无电源点或T型耦合节点,则T型耦合节点与支路末端节点间所有馈线支路构成独立区域;所述耦合区域的划分方法:配电网独立区域下游存在不少于两个功率流耦合的独立区域,则为耦合区域;所述步骤四中基于所有解裂后单电源辐射状配电网建立自动化开关设备的因果设备的方法为:以辐射状配电网内的自动化开关及馈线为对象,依据配电网网络拓扑连通性、功率流的输送机制,若辐射状配电网图内某一自动化开关L出现故障过电流和馈线区段i发生短路故障直接相关,则馈线区段i为辐射状配电网内自动化开关L的因果设备。

5.根据权利要求3所述的复杂有源配电网容错性在线故障定位的概率评估方法,其特征在于,所述步骤三中故障概率描述方法为:独立区域和耦合区域内馈线区段i的故障概率为p(i),0≤p(i)≤1,且p(i)=0表示无故障,p(i)=1表示故障;所述步骤四中故障概率描述方法为:简单有源配电网内馈线区段i的故障概率为p(i),0≤p(i)≤1,且p(i)=0表示无故障,p(i)=1表示故障。

6.根据权利要求4或5所述的复杂有源配电网容错性在线故障定位的概率评估方法,其特征在于,所述步骤五中独立区域馈线故障概率累加特性计算函数的构建方法为:独立区域内的配电网上游馈线是否故障对其下游馈线故障累加概率无影响,而下游馈线是否故障会影响到上游馈线的故障累加概率,利用代数加法运算来反映独立区域下游馈线对上游馈线的故障概率累加特性,每个独立区域基于概率描述的馈线故障概率累加特性计算函数为:其中,nK,i为独立区域K的馈线i下游因果馈线数,NK为独立区域K的馈线总数,PK表示独立区域K配电网单一馈线故障概率组成的馈线故障概率集,p(l)为编号l的馈线故障概率,FK,i(PK)为独立区域K的第i个馈线分段开关对应的馈线故障概率累加特性计算函;

所述步骤五中耦合区域的馈线故障概率累加特性计算函数的构建方法为:耦合区域内的配电网上游馈线是否故障对其下游馈线故障累加概率无影响,而下游馈线是否故障会影响到上游馈线的故障累加概率,同时反映了其下游功率耦合独立区域内所有馈线的故障概率并联叠加特性,利用代数加法运算来反映耦合区域内下游馈线对上游馈线的故障概率累加特性,利用代数加法运算和故障概率并联累加的极值1取值特性来描述独立区域对耦合区域的并联叠加特性,采用并联叠加特性极值比较理论,耦合区域基于概率描述的馈线故障概率累加特性计算函数FM,j(P)为:其中,KZ为与耦合区域耦合的独立区域总数,mM,j为耦合区域M的馈线i下游因果馈线数,MM为独立区域馈线总数,PM表示耦合区域M配电网单一馈线故障概率组成的馈线故障概率集,FK,1(P)表示独立区域K内最上游馈线分段开关的馈线故障概率累加特性计算函数,K表示独立区域编号,M表示耦合区域编号,FM,j(PM)为耦合区域M的第j个馈线分段开关对应的馈线故障概率累加特性计算函数。

7.根据权利要求6所述的复杂有源配电网容错性在线故障定位的概率评估方法,其特征在于,所述步骤六中简单配电网的每个辐射状配电网的馈线故障概率累加特性计算函数的建立方法为:单电源辐射状配电网上游馈线是否故障对其下游馈线故障累加概率无影响,而下游馈线是否故障会影响到上游馈线的故障累加概率,利用代数加法运算来反映解裂后单电源辐射状配电网下游馈线对上游馈线的故障概率累加特性,每个解裂后单电源辐射状配电网基于概率描述的馈线故障概率累加特性计算函数FD,x,y(PD)为其中,FD,x,y(PD)表示解裂后单电源辐射状配电网x中馈线y对应的故障概率累加分布函数,nD,y为解裂后单电源辐射状配电网x的馈线y下游因果馈线数,ND为解裂后单电源辐射状配电网馈线总数,p(h)表示馈线h的故障概率描述,PD表示简单有源配电网对应的解裂后单电源配电网单一馈线故障概率组成的馈线故障概率集;

所述步骤六中基于叠加原理建立多供电电源作用下的简单有源配电网馈线故障概率累加特性计算函数的数学模型为:

FD,y(PD)=FD,1,y(PD)(1-FD,2,y(PD))-(1-FD,1,y(PD))FD,2,y(PD)y=1,2,…,ND,其中,FD,1,y(PD)表示解裂后单电源辐射状配电网1中馈线y对应的故障概率累加分布函数,FD,2,y(PD)解裂后单电源辐射状配电网2中馈线y对应的故障概率累加分布函数。

8.根据权利要求7所述的复杂有源配电网容错性在线故障定位的概率评估方法,其特征在于,所述步骤七和步骤八中建立概率逼近的开关函数集的方法为:在无告警信息畸变场景下,确定出最有可能发生故障的馈线故障概率时,故障概率累加值FK,i(PK)、FM,j(PM)和FD,y(PD)分别与自动化终端设备上传的告警信息故障概率累加期望值Ii、Ij、Iy应完全逼近,即差异化为0,当馈线总数为N=NK+MM+ND时,带约束的代数建模的概率描述开关函数Mj、Ki和Dy的解析模型为:

9.根据权利要求8所述的复杂有源配电网容错性在线故障定位的概率评估方法,其特征在于,所述步骤九中概率评估优化模型的建立方法为:依据故障诊断最小集理论和总体最佳一致逼近原理,基于概率逼近的开关函数Mj、Ki、Kl和Dy,采用偏差平方和最小化衡量概率累加特性的总体逼近程度,当馈线总数为NK+MM时,配电网馈线故障定位的概率评估优化模型表示为:其中,f(P)表示告警信息故障概率累加期望值与馈线分段开关因果馈线故障概率累加特性计算函数间残差平方和;

所述耦合区域基于概率描述的馈线故障概率累加特性计算函数FM,j(P)基于绝对值等价转换理论建立的等价数学模型为:

所述步骤十中基于绝对值等价转换理论建立连续空间的配电网馈线故障定位的概率评估优化模型为:

10.根据权利要求9所述的复杂有源配电网容错性在线故障定位的概率评估方法,其特征在于,所述连续空间的配电网馈线故障定位的概率评估优化模型具有凸优化特性,直接采用非线性规划内点法决策求解计算出所有馈线的故障概率;所述步骤十一中按照馈线故障概率由大到小的顺序进行馈线故障馈线切除,直到未监测到过电流告警信息时表示成功实现故障馈线的隔离。