【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于配电网电压暂降，具体涉及配电网电压暂降分析评估与治理方法及在线监测系统。
技术介绍
1、“电压暂降”是指电力系统中某点工频电压有效值暂时降低至额定电压的10％-90％，并持续10ms-1min，然后又恢复到正常水平的现象，所谓“电压暂降”就是电压暂时降低，俗称“晃电”、“闪跳”、“闪断”；电压暂降的起因主要有以下几种：①架空的输配电线路发生瞬时性故障，在发生瞬时性故障的过程中，会引起电压暂降；②在自动重合闸装置或自动切换装置的动作过程中，也会引起电压暂降；③在落雷较多的地区，雷击时会造成的绝缘子闪络或对地放电，从而导致电压暂降；④大功率电动机全电压启动时，会引起电压突然下降；⑤在投切变压器和电容器组的过程中，也会引起电压暂降；随着科学技术的不断进步，现代化生产设备对电压质量的要求越来越高，一旦发生电压暂降，就会引起工业流程控制器、可编程序控制器、调速电机的变频器、芯片生产线、精密仪器、精密加工、计算机和机器人等(统称“敏感性负荷”)停机，给电力用户带来巨大的经济损失，其中包括直接经济损失和间接经济损失；随着配电网中敏感性负荷的不断增加，电压暂降所造成的影响和危害日益突出，因此，分析电压暂降的特征并进行故障定位、研究有效的治理方案对于提高供电公司的服务质量和供电可靠性都是很有必要的；因此，提供一种基于电压暂降数据定位故障、对电压暂降进行评估、制定电压暂降治理方案、提高供电可靠性的配电网电压暂降分析评估与治理方法及在线监测系统是非常有必要的。
技术实现思路
1、本专利技术
2、本专利技术的目的是这样实现的：配电网电压暂降分析评估与治理方法，所述方法包括以下步骤：
3、步骤1：采用基于电压暂降监测数据分析的配电网故障定位方法实现配电网电压暂降分析及故障定位；
4、步骤2：采用基于蒙特卡洛的电压暂降评估方法实现配电网电压暂降评估；
5、步骤3：依据评估及治理技术构建用户生产中断次数模型；
6、步骤4：构建面向配电网电压暂降治理的线路改造优化模型实现配电网电压暂降治理；
7、步骤5：采用基于人工蜂群算法进行模型求解。
8、所述步骤1中的基于电压暂降监测数据分析的配电网故障定位方法，具体包括以下步骤：
9、步骤1.1：故障定位反向传播神经网络bpnn结构：设配电网中电能质量监测装置的数量为p，则定义输人量为：x＝(x1,x2,...,xp)t(1)，其中，xi(i＝1,2,...,p)为故障发生时，第i个监测装置测量到的残余电压幅值，即三相残余电压有效值中的最小值；设配电网中线路的数量为q，则定义输出量为：y＝(y1,y2,...,yq)t(2)，其中，yk(k＝1,2,...,q)为对应第k线路的输出量；隐藏层神经元数为h，输入层到隐藏层的权值和阈值分别为wij和θj，隐藏层到输出层的权值和阈值分别为w′jk和θ′k，则隐藏层和输出层的输出量计算公式为：式中，x′j为隐藏层神经元的输出量；yk为输出层的实际输出量；f、g分别为隐藏层和输出层的激活函数；
10、步骤1.2：训练方法：取n次故障时p个电能质量监测装置记录的残余电压幅值构成bpnn的输入样本矩阵x，即：式中，xij为第i次故障发生时第j个暂降监测装置记录的残余电压幅值；相应地，实际故障位置作为神经网络的期望输出矩阵y*为：矩阵中元素为布尔量，当为1时表示第i次故障位于线路j，为0表示故障不在该线路上；利用x和y*对bpnn进行训练，采用最小均方误差值e来评价逼近程度，即：e值越小说明bpnn对电压暂降监测值与故位置之间关联关系的拟合情况越好；设定e值的阈值，当e值小于阈值时，认为训练完成；
11、步骤1.3：故障位置判别方法：训练完成后，另取m次故障时的电压暂降监测数据为输入，bpnn的实际输出矩阵y为：假设输出层的激活函数采用logsig函数，则矩阵中元素为介于0到1之间的实数；引入一个节点故障概率用于区分节点故障和线路故障，并认为发生在距离该节点附近的故障均为节点故障，定义节点故障概率ξ为：式中，yi,2nd-max、yi,max分别为输出矩阵y中第i次故障行向量(y1,y2,...,yq)的次大值和最大值。
12、所述步骤2中的基于蒙特卡洛的电压暂降评估方法，具体包括以下步骤：
13、步骤2.1：建立配电网电磁暂态仿真模型；
14、步骤2.2：设置抽样仿真次数；
15、步骤2.3：根据故障的概率模型产生故障随机信息；
16、步骤2.4：根据故障信息模拟某次短路故障，进行电磁暂态仿真，记录并保存电压暂降的特征量；
17、步骤2.5：重复步骤2.3和步骤2.4，直到抽样次数达到给定值；
18、步骤2.6：抽样结束后对仿真结果进行统计分析，计算电压暂降指标。
19、所述步骤2.3中的根据故障的概率模型包括故障类型、故障线路、故障位置、故障发生时刻、故障持续时间和故障阻抗。
20、所述步骤3中的依据评估及治理技术构建用户生产中断次数模型，具体为：结合该故障点的故障发生频率，确定敏感用户u每年遭受电压暂降的次数，如下式所示：其中，ndip_u为敏感用户u每年遭受的暂降幅值在[vmin,vmax]范围内、持续时间在[tmin,tmax]范围内的电压暂降事件总数；np为每条线路上导致上述暂降特征的故障点总数；ndip_p为故障点p每年导致电压暂降的次数；γp为故障点p所在线路分段内每年发生短路故障的概率；对故障点p所在线路分段采取m种电压暂降治理技术后，故障点p每年导致电压暂降的次数n′dip_p为：
21、所述步骤4中的构建面向配电网电压暂降治理的线路改造优化模型，具体包括以下步骤：
22、步骤4.1：目标函数：定义电压暂降总支出为电压暂降治理投资成本与用户因电压暂降导致的经济损失之和，电网侧治理的最佳投资点应以年均电压暂降总支出最小为目标，如下式所示：minc＝closs_all+ccost(17)，其中，ccost为电压暂降治理技术的年均投资成本；m1为实施电压暂降治理技术的线路总数；cl_m为线路l采取第m种电压暂降治理技术的单位投资成本；βl_m为0-1变量，当线路l采取第m种电压暂降治理技术时，βl_m＝1，否则βl_m＝0；ym为第m种电压暂降治理技术的寿命周期；
23、步骤4.2：约束条件：包括技术约束、经济约束、治理范围约束以及风险域约束。
24、所述步骤4.2中的技术约束为：对于线路l上所采取的电压暂降治理技术而言，应有：其中，m＝1表示线路l采取电缆化改造技术；m≠1表示线路l采取除电缆化外的其他电压暂降治理技术；经济约束为：电压暂降总支出应小于不采取治理技术时用户的经济损失总和，则治理方案投资的经济本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.配电网电压暂降分析评估与治理方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的配电网电压暂降分析评估与治理方法，其特征在于：所述步骤1中的基于电压暂降监测数据分析的配电网故障定位方法，具体包括以下步骤：
3.如权利要求1所述的配电网电压暂降分析评估与治理方法，其特征在于：所述步骤2中的基于蒙特卡洛的电压暂降评估方法，具体包括以下步骤：
4.如权利要求3所述的配电网电压暂降分析评估与治理方法，其特征在于：所述步骤2.3中的根据故障的概率模型包括故障类型、故障线路、故障位置、故障发生时刻、故障持续时间和故障阻抗。
5.如权利要求1所述的配电网电压暂降分析评估与治理方法，其特征在于：所述步骤3中的依据评估及治理技术构建用户生产中断次数模型，具体为：结合该故障点的故障发生频率，确定敏感用户u每年遭受电压暂降的次数，如下式所示：其中，Ndip_u为敏感用户u每年遭受的暂降幅值在[Vmin,Vmax]范围内、持续时间在[Tmin,Tmax]范围内的电压暂降事件总数；Np为每条线路上导致上述暂降特征的故障点总数；Ndip_p为故
6.如权利要求1所述的配电网电压暂降分析评估与治理方法，其特征在于：所述步骤4中的构建面向配电网电压暂降治理的线路改造优化模型，具体包括以下步骤：
7.如权利要求6所述的配电网电压暂降分析评估与治理方法，其特征在于：所述步骤4.2中的技术约束为：对于线路l上所采取的电压暂降治理技术而言，应有：其中，m＝1表示线路l采取电缆化改造技术；m≠1表示线路l采取除电缆化外的其他电压暂降治理技术；经济约束为：电压暂降总支出应小于不采取治理技术时用户的经济损失总和，则治理方案投资的经济约束如下：Closs_all+Ccost＜Closs_all0(20)，其中，Closs_all0为电网侧不采取任何电压暂降治理技术时，电网所有敏感用户每年遭受电压暂降造成的总损失；治理范围约束为：以敏感用户u电压耐受曲线fVTC_u(Td)的最大值作为暂降域的电压阈值，在暂降域内任意一点f发生故障时应满足：其中，Sdip_u为敏感用户u的暂降域；Vu_f为故障点f发生故障时敏感用户u的电压；Vth_u为敏感用户u的电压阈值；计算并合并所有敏感用户的暂降域，则治理线路l应在所有暂降域的并集S内，即：风险域约束为：R为风险等级为时的风险域，风险等级为该区域多个敏感用户暂降域的重合个数，可根据下式计算：其中，ηR_u为判别系数，用于判断风险域R是否属于敏感用户u的暂降域Sdip_u，若属于则取值为1，否则取值为0；当以暂降域S为治理范围，最优治理方案的投资成本Ccost_best超出其投资限值Ccost_lim时，先根据下式通过Ccost_lim计算临界风险等级选择治理风险等级高于的所有线路优先治理：其中，为在风险域内进行治理的投资成本；为风险等级的最大值；优先治理风险等级高于的所有风险域内的待改造线路l，如下式所示：
8.如权利要求1所述的配电网电压暂降分析评估与治理方法，其特征在于：所述步骤5中的采用基于人工蜂群算法进行模型求解，具体为：该模型的决策变量包括线路编号及其治理技术：minC＝f(xline,xmethod)(26)，其中，xline为治理线路编号变量，xmethod为治理技术变量，Mm为备选治理技术及其组合方案总数；设共有N种治理技术，根据式(19)所示的技术约束条件可得：采用ABC算法进行优化模型求解，以备选治理线路总数M1作为变量维数，对算法中的个体进行编码，x为维度是M1的个体，x的每一列元素与xline的元素一一对应，代表备选治理线路，x每一列中的元素为该列对应备选治理线路所采取的电压暂降治理技术xmethod，考虑到xmethod为整数变量，元素的取值范围为[0,Mm]，在使用ABC算法进行求解时通过下式将其转换为[0，1]范围内的实数变量ymethod：xmethod＝R{[(Mm+1)ymethod],Mm}(27)，其中，[(Mm+1)ymethod]表示取不大于(Mm+1)ymethod的最大整数；R{[(Mm+1)ymethod],Mm}表示将向量[(Mm+1)ymethod]中所有大于Mm的元素替换为Mm；完成对ABC算法中个体的编码，并由多个个体构建初始种群，进行模型的迭代求解。
9.配电网电压暂降在线监测系统，其特征在于：包括电压暂降监测仪、云端服务器、后台终端、通信服务模块、系统管理员模块、系统操作员模块和WE...
【技术特征摘要】
1.配电网电压暂降分析评估与治理方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的配电网电压暂降分析评估与治理方法，其特征在于：所述步骤1中的基于电压暂降监测数据分析的配电网故障定位方法，具体包括以下步骤：
3.如权利要求1所述的配电网电压暂降分析评估与治理方法，其特征在于：所述步骤2中的基于蒙特卡洛的电压暂降评估方法，具体包括以下步骤：
4.如权利要求3所述的配电网电压暂降分析评估与治理方法，其特征在于：所述步骤2.3中的根据故障的概率模型包括故障类型、故障线路、故障位置、故障发生时刻、故障持续时间和故障阻抗。
5.如权利要求1所述的配电网电压暂降分析评估与治理方法，其特征在于：所述步骤3中的依据评估及治理技术构建用户生产中断次数模型，具体为：结合该故障点的故障发生频率，确定敏感用户u每年遭受电压暂降的次数，如下式所示：其中，ndip_u为敏感用户u每年遭受的暂降幅值在[vmin,vmax]范围内、持续时间在[tmin,tmax]范围内的电压暂降事件总数；np为每条线路上导致上述暂降特征的故障点总数；ndip_p为故障点p每年导致电压暂降的次数；γp为故障点p所在线路分段内每年发生短路故障的概率；对故障点p所在线路分段采取m种电压暂降治理技术后，故障点p每年导致电压暂降的次数n′dip_p为：
6.如权利要求1所述的配电网电压暂降分析评估与治理方法，其特征在于：所述步骤4中的构建面向配电网电压暂降治理的线路改造优化模型，具体包括以下步骤：
7.如权利要求6所述的配电网电压暂降分析评估与治理方法，其特征在于：所述步骤4.2中的技术约束为：对于线路l上所采取的电压暂降治理技术而言，应有：其中，m＝1表示线路l采取电缆化改造技术；m≠1表示线路l采取除电缆化外的其他电压暂降治理技术；经济约束为：电压暂降总支出应小于不采取治理技术时用户的经济损失总和，则治理方案投资的经济约束如下：closs_all+ccost＜closs_all0(20)，其中，closs_all0为电网侧不采取任何电压暂降治理技术时，电网所有敏感用户每年遭受电压暂降造成的总损失；治理范围约束为：以敏感用户u电压耐受曲线fvtc_u(td)的最大值作为暂降域的电压阈值，在暂降域内任意一点f发生故障时应满足：其中，sdip_u为敏感用户u的暂降域；vu_f为故障点f发生故障时敏感用户u的电压；vth_u为敏感用户u的电压阈值；计算并合并所有敏感用户的暂降域，则治理线路l应在所有暂降域的并集s内，即：风险域约束为：r为风险等级为时的风险域，风险等级为该区域多个敏感用户暂降域的重合个数，可根据下式计算：其中，ηr_u为判别系数，用于判断风险域r是否属于...
【专利技术属性】
技术研发人员：江华华，石娟，王静，杨帆，胡振保，
申请(专利权)人：国网河南省电力公司信阳供电公司，
类型：发明
国别省市：
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