[发明专利]一种具有容错性的电压暂降源定位方法

摘要

一种具有容错性的电压暂降源定位方法，包括：构建信息完备的网络化电能质量监测系统(NPQMS)；基于扰动功率(DP)算法和扰动能量(DE)算法两种独立判据确定其各自的完备方向矩阵；暂降源方向判定结果可靠性影响因素分析和信度评估；各影响因素信度因子和方向信息的融合；方向判定冲突点的信度弱化处理；基于系统扩展覆盖矩阵和融合方向矩阵的验前定位结果确定；分布式电源(DG)接入影响的分析和校正处理。

主权项

1.一种具有容错性的电压暂降源定位方法，包括如下步骤：步骤1、构建信息完备的网络化电能质量监测系统；考虑系统构建的经济成本，在含有L条线段的辐射型配电网络中，经过位置布置的优化处理，选择在其中N条线路首端布置实际电能质量监测装置，电能质量监测装置简称PQM；其余未布置实际PQM的线段，基于状态估计原理进行电能质量信息完备，并视其布置“虚拟PQM”；系统中包含的所有实际PQM和虚拟PQM的总数量为步骤2、基于两种独立判据确定其各自的完备方向矩阵；当检测到系统中发生电压暂降事件时，根据扰动功率算法和扰动能量算法这两种典型的暂降源方向判据，对步骤1中所有的PQM点分别进行暂降源方向判定；扰动功率简称DP，扰动能量简称DE；步骤201，依据DP判据的暂降源方向判定结果构建完备方向矩阵矩阵各元素的赋值方法如式(1)所示：步骤202，依据DE判据的暂降源方向判定结果构建完备方向矩阵矩阵各元素的赋值方法如式(2)所示：步骤3、暂降源方向判定结果可靠性影响因素分析和信度评估；采用[0.0～1.0]之间的不同数值作为信度，表征对基于DP、DE两种不同判据的暂降源方向判定结果的置信程度；信度值越大，表征对其方向判定结果的信任程度越高；影响信度的主要因素及其评估方法为：步骤301，表征电压暂降扰动信号强弱的信度因子；若某PQM监测点与暂降源相距过远，由于受分支线路分流以及线路损耗，其检测到的暂降扰动信号特征量相对微弱，易受噪声干扰而发生误判，其方向判定结果的可信度相对较低；定义表征扰动信号强弱的信度因子αv,i，并构建其评估函数：其中kv,i＝|ΔFv(i)|/|ΔFv,max|    (4)式中，v＝1表示采用DP判据，此时ΔFv(i)表示PQMi处的DP信号初始峰值；v＝2表示采用DE判据，此时ΔFv(i)表示PQMi处的DE信号稳定终值；ΔFv,max为系统中所有测得的ΔFv(i)中的最大值；κv,i为ΔFv(i)和ΔFv,max比值；步骤302，表征信息完备影响的信度因子；基于状态估计法，能够获得系统未布置实际PQM节点以及由于数据采集、通信网络原因引起的数据错误节点的电气状态量估计值，实现系统的信息完备；但由于状态估计存在误差，基于信息完备的部分节点的方向判定结果可信度降低；定义表征信息完备影响的信度因子βv,i，并构建其评价函数：其中式中，v＝1和v＝2分别表示采用DP判据和DE判据，且β1,i＝β2,i；ρi＝0和ρi＝1分别表示线路Li处布置的监测装置为实际PQM和虚拟PQM；di为任意基于状态估计定义的虚拟测点PQMi的相对偏离量；g(di)为关于di的一个系数构造函数，其中k取[2～4]之间的实数；λ取[1～5]之间实数；步骤303，表征扰动信号波形特征的信度因子；一般情况下，通常给予DE判据更大信任，但当DE信号的终值绝对值与其峰值绝对值的比值小于80％时，DE判据信任度显著降低，DP判据更值得信任；另外，若DE信号初始峰值与最终值符号不同，则该监测点的方向判定结果可信度降低；定义表征扰动信号波形特征的信度因子χv,i，并构建其评价函数：其中q＝|ΔEI(i)/ΔER(i)|     (8)式中，v＝1和v＝2分别表示采用DP判据和DE判据；ΔEI(i)，ΔER(i)分别为PQMi处DE信号的初始峰值和稳态终值；sgn(·)为符号函数；q为|ΔEI(i)|和|ΔER(i)|的比值；步骤4、各影响因素信度因子和方向信息的融合；对各影响因素的信度因子，以及步骤2中得到的暂降源方向判定信息进行综合，并进一步实现DP、DE两种判据的信度融合；步骤401，基于DP判据所得PQMi处具有信度特性的方向判定结果d1,i为：步骤402，基于DE判据所得PQMi处具有信度特性的方向判定结果d2,i为：步骤403，对DP、DE两种不同判据得到的具有信度特性的电压暂降源方向判定结果d1,i，d2,i进行融合：其中s1,i＝sgn(d1,i)，s2,i＝sgn(d2,i)     (12)式中，s1,i，s2,i分别为PQMi处d1,i和d2,i的符号函数结果；di为PQMi处DP、DE两种判据的融合信度；步骤5、方向判定冲突点的信度弱化处理；若出现DP、DE两种判据的判定结果方向冲突的情景，应减低该监测点方向判定结果的信度，从而减小其对暂降源定位结果的影响权重；为此，提出一种冲突点信度弱化策略：步骤501，将系统方向判定融合结果集合按照信度绝对值|d_i|进行从大到小排序，选择其前30％元素组成强信度子集步骤502，检查中各元素对应的PQM_i，判断其对应的两个方向判定结果是否存在方向冲突；若存在冲突，转入步骤503；若不存在冲突，转至步骤504；步骤503，将该类监测点的信度绝对值降低20％，并将其降低的信度值按平均分配原则增至中其他不存在方向冲突的监测点信度值中，形成新的转回步骤501；步骤504，输出此时的并将其赋值给调整后的方向判定融合信度集合步骤6、验前定位结果确定；根据系统拓扑、PQM布置位置信息以及各监测点方向判定融合信度，通过矩阵算法可获得电压暂降源的验前定位结果：步骤601，确定系统扩展覆盖矩阵；构建用以表征所有线路L_j与各PQM_i相对位置关系的系统完备覆盖矩阵其元素c_ji的赋值原则如下：步骤602，确定系统融合方向矩阵；基于步骤504输出的方向判定融合信度集合构建用以表征暂降源与各PQM_i相对位置关系的系统融合方向矩阵步骤603，验前定位结果矩阵计算；基于矩阵乘法运算，得到验前定位结果矩阵：矩阵RL×1中的最大值元素rj＝max[r1,r2,...,rL]对应的线路Lj，即为系统中电压暂降源的验前定位位置；步骤7、分布式电源接入影响的分析和校正处理，分布式电源简称DG；DG接入使配电网从单电源网络变成多电源网络，将对系统中各PQM处的扰动信号强度产生影响，甚至在部分节点发生方向误判并影响暂降源定位结果的正确性；DG接入影响的分析和校正处理过程：步骤701，提出DG接入对暂降源方向判定影响的规律：当暂降源F位于网络主电源G至DG的主链路link(G‑DG)上时，对于位于link(G‑DG)上的各PQM，若存在分流网络且其吸收的扰动能量过大，会引起该部分PQM方向误判；对于其他情景，DG接入只能影响各PQM的扰动信号强度，不会使其方向判定结果反转；步骤702，构造校验因子；根据步骤701分析得到规律，可构建校验因子δj进行验前定位结果正确性的校验：其中，式中，为定义的线路L_j上的局部扰动能量；ΔE_j为L_j处PQM测得的DE信号终值；ΔE_Lj为L_j上的DE损耗值；为与L_j相连的下游母线所有出线支路的DE值累加；步骤703，验前定位结果校验；若根据步骤603得到的验前定位结果Lj位于link(G‑DG)上，则需判断该Lj处对应的校验因子δj值；如果该δj值等于‑1，则该验前定位结果经校验无误，确定其为暂降源的验后定位结果；如果该δj值等于+1，则表示验前定位结果经校验有误，需计算系统link(G‑DG)上所有线路对应的校验因子值，将其中唯一的值等于‑1的找出并标注为δj'；δj'对应的线路Lj'即为验后暂降源定位结果。