CN102255308A - 一种配电网正常状态辨识方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种配电网正常状态辨识方法，本发明采用排除法和指标计算法进行电网正常状态识别。本发明提出了正常状态辨识的启动、终止条件和规则、指标判断规则，以及分别采用排除法和指标计算方法独立异步进行配电网正常状态辨识的具体流程，实现了配电网正常状态的准确辨识；基于排除法的正常状态辨识实时进行；基于指标计算法的正常状态辨识在有效启动条件下进行，且指标计算结果可用于正常状态水平的量化评估，为调度人员提供定量决策依据。本方法适用于配电网运行分析、在线控制中的配电网正常状态辨识。

Description

一种配电网正常状态辨识方法

技术领域：

本发明涉及配电网分析与控制技术领域，具体涉及一种配电网正常状态辨识方法。

背景技术：

随着配电网规模的不断扩大，配电系统运行情况愈加复杂，对于电网运行和管理人员来说，需要随时直观了解所负责管理的电力系统运行状况，并进行相应的调整和控制；对于智能配电网实现自愈控制，则需要能够迅速、准确而全面地掌握电网的实时运行状态，预测、分析电网的运行趋势，从而保证电力系统的安全、稳定和可靠运行。因此，准确认知电网的运行状态，是调度人员了解配电网整体运行情况以及实现智能配电网自愈控制首要解决的问题和必不可少的重要环节。

目前，配电网正常运行状态辨识通常是通过建立配电网运行评价指标体系，根据电气指标的不同限值来判断电网是否处于正常运行状态。指标体系评价法往往采用单一或孤立的电气指标(如电网频率、关键节点电压等)对电网运行情况进行判断，这些指标之间的联系和区别尚未得到研究者的关注，且孤立和单一的指标难于反映电力系统运行的整体情况。比如，在实际应用中，由于允许电网某些电气指标超出正常限值运行一段时间，如果仅根据电气指标超出正常限值来判断电网处于风险状态或紧急状态，不但不能真实反映电网的实际运行状态，而且严重时还会导致电网运行状态的误判，从而采取不必要的控制措施。因此，现有的采用单一或孤立的电气指标进行配电网运行状态辨识的方法，不能准确反映当前电网运行状态，迫切需要寻求一种新的方法进行配电网的运行状态的准确定位。

发明内容：

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种配电网正常状态辨识方法，能为配电网正常状态的准确辨识提供依据。

本发明提供的一种配电网正常状态辨识方法，所述配电网的状态包括正常状态、优化状态、风险状态、紧急状态和恢复状态；其改进之处在于，所述配电网正常状态辨识方法包括如下步骤：

(1)根据正常状态辨识启动规则，初步判断或认为配电网当前状态很有可能是正常状态时，则进行步骤(2)；

(2)根据历史信息及监测到的实时多源信息判断得到配电网非正常状态辨识结果，结合排除规则进行综合判断配电网是否处于正常状态；

(3)当所述步骤(1)的当前状态为正常状态且出现有效启动条件时，采用基于指标计算的正常状态辨识；

(4)步骤(2)和步骤(3)得出的配电网运行状态结果不一致时，进行结果选定步骤；若运行状态结果一致时，则进行步骤(5)；

(5)步骤(2)和步骤(3)得出的配电网运行状态结果均为正常状态时，继续步骤(2)，同时在步骤(3)的基础上进行检测电气指标超标步骤；若不是则结束正常状态辨识。

本发明提供的第一优选方案的正常状态辨识方法，其改进之处在于，步骤(1)所述正常状态辨识启动规则为：采集配电网运行信息，根据运行信息定义划分电网运行状态。

本发明提供的第二优选方案的正常状态辨识方法，其改进之处在于，步骤(2)所述结合排除规则进行综合判断配电网是否处于正常状态的步骤为：

a)根据非正常状态辨识结果以及排除规则来判定配电网是否为正常状态，是则显示输出结果为正常状态并循环此步骤，不是则进行步骤b)；其中排除规则包括：若电网状态是风险状态、紧急状态、恢复状态、优化状态中的任何一种状态，则判断电网为非正常状态，否则电网为正常状态；

b)判断电网是否为优化状态，是则返回步骤a)，不是则进行步骤c)；

c)终止正常状态辨识。

其中，本发明得到非正常状态辨识结果的方法记载于专利号为201110171844.9专利中。

本发明提供的第三优选方案的正常状态辨识方法，其改进之处在于，步骤(2)所述结合排除规则进行综合判断配电网是否处于正常状态的步骤为：

a)根据非正常状态辨识结果以及排除规则来判定配电网是否为正常状态，是则显示输出结果为正常状态并循环此步骤，不是则进行步骤b)；其中排除规则包括：若电网状态是风险状态、紧急状态、恢复状态、优化状态中的任何一种状态，则判断电网为非正常状态，否则电网为正常状态；

b)终止正常状态辨识。

其中，本发明得到非正常状态辨识结果的方法记载于专利号为201110171844.9专利中。

本发明提供的第四优选方案的正常状态辨识方法，其改进之处在于，步骤(3)所述采用基于指标计算的正常状态辨识的步骤为：

①根据实时多源信息得到的数据进行正常状态指标计算，以历史信息和正常状态指标辨识规则库、知识库、专家库为判断依据进行指标判断决策；

②根据指标计算结果判断电网是否处于正常状态，若电网处于正常状态，则确认并输出电网状态为正常状态；否则电网处于非正常状态，则终止正常状态辨识。

本发明提供的第五优选方案的正常状态辨识方法，其改进之处在于，所述步骤(3)有效启动条件包括达到预定启动时间或接收到调度员指令。

本发明提供的第六优选方案的正常状态辨识方法，其改进之处在于，所述步骤(4)进行结果选定步骤为：

<1>步骤(2)和步骤(3)不同时进行，步骤(2)和步骤(3)得出的配电网运行状态结果不一致时，则以排除法辨识的结果为准；

<2>步骤(2)和步骤(3)同时进行，步骤(2)和步骤(3)得出的配电网运行状态结果不一致时，若步骤(2)辨识结果为正常状态，而步骤(3)辨识结果为非正常状态，则以步骤(2)辨识结果为准，同时将步骤(3)所得到的异常信息给出报警；若步骤(2)辨识结果为非正常状态，则终止正常状态辨识方法。

本发明提供的第七优选方案的正常状态辨识方法，其改进之处在于，步骤(5)所述检测电气指标超标步骤为：

I.判断电气指标是否超标，若电气指标超标，进行步骤II；

II.判断步骤I电气指标是否与时间有关，若与时间有关则进行步骤III；

III.累计该指标超标持续时间，并将累计的超标持续时间进行存储，同时返回步骤(3)。

本发明提供的第八优选方案的正常状态辨识方法，其改进之处在于，

所述正常状态，是指电网按预先设定的运行方式运行，对除计划停电之外的所有用户保持持续供电，各项、各种运行指标均在预定范围，按照这种状态运行，不会造成或以较低概率带来电网风险；

所述风险状态，是指在事先设定的运行方式下，在当前电网运行条件或当前时间点以后运行条件下，电网的某项或两项以上运行指标已经超出或将超出预定范围，有较大可能性导致电网运行目标参数恶化、发生某种或多种电网事故；或者是电网虽未出现风险，但出现预定的事件、运行条件，需要采取预防控制措施的电网运行状态；

所述紧急状态，是指电网一处或两处以上已经发生或正在持续发生电网事故，尚未采取保护控制措施；或虽已采取保护和控制措施，但事故仍在继续、电网运行仍在恶化的状态，造成用户供电中断、电力设施损毁、电能质量严重超标或电网失稳；或者是电网虽未发生故障，但出现预定的事件、运行条件，需要采取紧急保护和控制措施的电网运行状态；

所述恢复状态，是指具有以下特征的一种电网运行状态：将电网事故后所处状态和为避免某种事故发生采取一些电网操作而改变后的电网运行状态称为恢复初始状态，电网从恢复初始状态回复到正常状态的过程中所处的状态称为恢复状态；

所述优化状态，是指电网按照优化目标所确定的运行方式运行、各项运行指标均在允许范围内的运行状态。

与现有技术比，本发明的有益效果为：

1、本发明采用了基于排除法的正常状态辨识，即根据一定的排除规则对配电网正常状态进行快速实时辨识，弥补了在指标计算过程中电网运行状态不明确的情况。

2、本发明采用了基于指标计算法的正常状态辨识，该方法不是实时进行，而是在一定有效启动条件达到时才启动指标计算进行正常状态辨识，弥补了采用排除法不能定量评估电网正常状态水平的不足。

3、本发明基于指标计算的正常状态辨识方法采用规则库、知识库、专家库设计及其在线生成进行指标计算结果的判断和评价，从而确认当前电网运行状态。其中，规则库、知识库、专家库的设计避免了采用单一、孤立指标进行判断，而是采用综合指标进行正常状态的判断、辨识和评价。

4、本发明通过两种方法的判断结果综合进行配电网正常状态的准确辨识，当排除法计算结果有误时，以指标计算方法为主；当指标计算方法有误时，以排除法计算结果为主。

附图说明

图1为本发明提供的配电网正常状态辨识总体流程。

图2为本发明提供的排除法和指标计算法同时运行的流程图。

图3为本发明提供的规则定义不同情况下基于排除法的正常状态辨识流程。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。

总体图如1所示，对配电网某节点正常状态辨识，本实施例以排除法和指标计算法的结果为同一状态时的流程图为例，如图2所示，具体包括如下步骤：

(1)采集配电网运行信息，根据运行信息定义划分电网运行状态，若当前电网状态既不属于风险状态，也不属于紧急状态，也不属于恢复状态，也不属于优化状态，则启动正常状态辨识。

(2)利用电网中的各种智能设备、数据采集设备及各种自动化系统采集的实时多源信息(包括但不限于电网运行信息、负荷预测信息、气象信息、用户信息、人员信息、AMI及智能用电设备的信息等)和历史信息(包括但不限于各个时间段内存储的电网运行信息、负荷预测信息、气象信息等)，并且在用户或决策者认为优化状态属于正常状态的一种进行状态分析时，结合排除规则进行综合判断配电网是否处于正常状态：

a)根据非正常状态辨识结果以及排除规则来判定配电网是否为正常状态，是则显示输出结果为正常状态并循环此步骤，不是则进行步骤b)；其中排除规则包括：若电网状态是风险状态、紧急状态、恢复状态、优化状态中的任何一种状态，则判断电网为非正常状态，否则电网为正常状态；

b)判断电网是否为优化状态，是则显示输出结果为正常状态并返回步骤a)进行下一状态辨识，不是则进行步骤c)；

c)终止正常状态辨识。

其中，本实施例得到非正常状态辨识结果的方法记载于专利号为201110171844.9专利中。

例如：

若通过电压指标过电压的幅值超过正常状态限值，同时过电压持续时间超过正常状态允许时间，则判断电网处于风险状态，并终止正常状态辨识，进入风险预防控制，待风险预防控制结束后，再启动正常状态辨识。

若通过短路电流指标判断电网处于紧急状态，则终止正常状态辨识，进入紧急控制，待紧急控制结束后，再启动正常状态辨识。

若通过失负荷指标判断电网处于恢复状态，则终止正常状态辨识，进入恢复控制，待恢复控制结束后，再启动正常状态辨识。

若其他所有指标都正常，通过线损率指标判断电网处于经济优化状态，则判断电网当前不是正常状态，再继续判断确定电网为优化状态，则返回继续根据排除法进行正常状态的辨识。

本实施例还提供另一种排除规则，如图3所示，即在用户或决策者不考虑优化状态属于正常状态情况下，结合排除规则进行综合判断配电网是否处于正常状态的步骤为：

a)根据非正常状态辨识结果以及排除规则来判定配电网是否为正常状态，是则显示输出结果为正常状态并循环此步骤，不是则进行步骤b)；其中排除规则包括：若电网状态是风险状态、紧急状态、恢复状态、优化状态中的任何一种状态，则判断电网为非正常状态，否则电网为正常状态；

b)终止正常状态辨识。

其中，本实施例得到非正常状态辨识结果的方法记载于专利号为201110171844.9专利中。

(3)当前状态为正常状态且出现有效启动条件时，采用基于指标计算的正常状态辨识；本实施的有效启动条件，包括达到预定启动时间或接收到调度员指令等。

基于指标计算法的正常状态辨识，不是实时进行的，而是需设定一定时间间隔来定时启动指标计算进行正常状态辨识。此外，调度人员可以通过人机对话方式发布启动指标计算指令，进行正常状态辨识。

假设预定启动时间间隔为10min，若待定时10min到或接收到调度员启动指标计算的指令，则启动指标计算。其中正常状态指标包括但不限于综合电压合格率、电网电压合格率、三相不平衡度、电压闪变、电压暂降、变电站母线合格率、电压偏移率、电压波动、支路最大电压降落、频率偏差、波形畸变率、网损电量、网损率、功率因数、线路负载率等。这些指标中与时间相关的指标包括但不限于三相不平衡度、电压偏移率、波形畸变率、功率因数、负载率等，在实际应用中，在其幅值超过正常限值时允许电网运行一段时间，属于正常状态，而超过允许运行时间，则属于非正常状态。

其具体的操作步骤为：

①根据实时多源信息得到的数据进行正常状态指标计算，以历史信息和正常状态指标辨识规则库、知识库、专家库为判断依据进行指标判断决策；其中正常状态指标包括电气指标、时间裕度指标以及其他指标(环境指标、温度指标等)。其中计算指标包括但不限于配电网电能质量、经济性、可靠性、灵活性等指标；

②根据指标计算结果判断电网是否处于正常状态，若电网处于正常状态，则确认并输出电网状态为正常状态；否则电网处于非正常状态，则终止正常状态辨识。

(4)步骤(2)和步骤(3)得出的配电网运行状态结果不一致时，进行结果选定步骤，包括：

<1>步骤(2)和步骤(3)不同时进行，步骤(2)和步骤(3)得出的配电网运行状态结果不一致时，则以排除法辨识的结果为准；

<2>步骤(2)和步骤(3)同时进行，步骤(2)和步骤(3)得出的配电网运行状态结果不一致时，若步骤(2)辨识结果为正常状态，而步骤(3)辨识结果为非正常状态，则以步骤(3)辨识结果为准；若步骤(2)辨识结果为非正常状态，则终止正常状态辨识方法。

(5)步骤(2)和步骤(3)得出的配电网运行状态结果均为正常状态时，进行检测电气指标超标步骤，包括：

I.基于指标计算的正常状态辨识过程中，为了能定量评价电网处于正常状态的水平，需在正常状态下首先判断有无电气指标超标，若无电气指标超标，则终止指标计算进程；若有电气指标超标，进行步骤II；

II.判断步骤I电气指标是否与时间有关，若与时间有关则进行步骤III；若与时间无关，则终止指标计算进程

III.累计该指标超标持续时间，并将累计的超标持续时间进行存储，同时返回步骤(3)继续进行正常状态指标计算、判断、分析，继续进行基于指标计算的正常状态辨识过程。

若均不为正常状态时，结束正常状态辨识。

本发明所提到的规则库、知识库、专家库，采用电气指标、时间裕度指标综合进行判断电网的正常运行状态。本实施例的指标根据国标以及电网运行历史经验信息进行类似的判断，其中以三相不平衡度指标和线路负载率指标所对应的判断规则进行如下说明：

1)三相不平衡度指标

三相不平衡度指标限值为：电网正常运行时，负序电压不平衡不超过2％，短时不超过4％。

规则可设定为：

在其他指标均正常的情况下，若负序电压不平衡度小于2％，则电网为正常状态；若负序电压不平衡度在2％～4％之间，且持续时间较短(如：1～2min)，则电网为正常状态；若负序电压不平衡度在2％～4％之间，且持续时间较长(如：超过2min)，则电网为非正常状态；若负序电压不平衡度大于4％，则电网为非正常状态。

2)线路负载率指标

线路负载率指标限值为：单环网(含手拉手)、一供一备结构单元线路负载率小于50％为宜；二供一备结构单元线路以小于67％为宜；三供一备结构单元线路以小于75％为宜。

规则可设定为：

在其他指标均正常的情况下，以单环网(含手拉手)、一供一备结构单元线路为例，若线路负载率小于50％，则电网为正常状态；若线路负载率在50％～100％之间，且持续时间较短(如：30-60min)，则电网为正常状态；若线路负载率在50％～100％之间，且持续时间较长(如：超过60-120min)，则电网为非正常状态；若线路负载率大于100％，且持续时间较短(如：O-30min)，则电网为正常状态；若线路负载率大于100％，且持续时间较长(如：大于30min)，则电网为非正常状态。

本实施例中若根据规则判断电网不是正常状态，则确认电网属于非正常状态；若根据规则判断电网属于正常状态，则继续判断有无电气指标超标，若无电气指标超标，则终止指标计算进程；若三相不平衡度指标计算值为3％，且在2％～4％之间，则三相不平衡度指标超过限值，而三相不平衡度指标超过限值后需与超标持续时间结合才能判断确认电网的运行状态，因此，需累计三相不平衡度指标超标的持续时间，并返回继续进行指标计算，同时将三相不平衡度的计算值和持续时间进行存储。通过下一轮计算，若发现三相不平衡度指标正常，且其他指标均正常，则终止指标计算进程，直到启动条件满足后再次启动基于指标计算的正常状态辨识；若发现三相不平衡度指标仍为3％，则继续累计超标持续时间；若超标持续时间超过规则规定的时间，则终止正常状态辨识；若累计超标持续时间在规则规定范围内，则继续进行指标计算。

最后应该说明的是：结合上述实施例仅说明本发明的技术方案而非对其限制。所属领域的普通技术人员应当理解到：本领域技术人员可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，但这些修改或变更均在申请待批的权利要求保护范围之中。

Claims (9)

1.一种配电网正常状态辨识方法，所述配电网的状态包括正常状态、优化状态、风险状态、紧急状态和恢复状态；其特征在于，所述配电网正常状态辨识方法包括如下步骤：

(1)根据正常状态辨识启动规则，初步判断或认为配电网当前状态很有可能是正常状态时，则进行步骤(2)；

(2)根据历史信息及监测到的实时多源信息判断得到配电网非正常状态辨识结果，结合排除规则进行综合判断配电网是否处于正常状态；

(3)当所述步骤(1)的当前状态为正常状态且出现有效启动条件时，采用基于指标计算的正常状态辨识；

(4)步骤(2)和步骤(3)得出的配电网运行状态结果不一致时，进行结果选定步骤；若运行状态结果一致时，则进行步骤(5)；

(5)步骤(2)和步骤(3)得出的配电网运行状态结果均为正常状态时，继续步骤(2)，同时在步骤(3)的基础上进行检测电气指标超标步骤；若不是则结束正常状态辨识。

2.如权利要求1所述的正常状态辨识方法，其特征在于，步骤(1)所述正常状态辨识启动规则为：采集配电网运行信息，根据运行信息定义划分电网运行状态。

3.如权利要求1所述的正常状态辨识方法，其特征在于，步骤(2)所述结合排除规则进行综合判断配电网是否处于正常状态的步骤为：

a)根据非正常状态辨识结果以及排除规则来判定配电网是否为正常状态，是则显示输出结果为正常状态并循环此步骤，不是则进行步骤b)；其中排除规则包括：若电网状态是风险状态、紧急状态、恢复状态、优化状态中的任何一种状态，则判断电网为非正常状态，否则电网为正常状态；

b)判断电网是否为优化状态，是则返回步骤a)，不是则进行步骤c)；

c)终止正常状态辨识。

4.如权利要求1所述的正常状态辨识方法，其特征在于，步骤(2)所述结合排除规则进行综合判断配电网是否处于正常状态的步骤为：

a)根据非正常状态辨识结果以及排除规则来判定配电网是否为正常状态，是则显示输出结果为正常状态并循环此步骤，不是则进行步骤b)；其中排除规则包括：若电网状态是风险状态、紧急状态、恢复状态、优化状态中的任何一种状态，则判断电网为非正常状态，否则电网为正常状态；

b)终止正常状态辨识。

5.如权利要求1所述的正常状态辨识方法，其特征在于，步骤(3)所述采用基于指标计算的正常状态辨识的步骤为：

①根据实时多源信息得到的数据进行正常状态指标计算，以历史信息和正常状态指标辨识规则库、知识库、专家库为判断依据进行指标判断决策；

②根据指标计算结果判断电网是否处于正常状态，若电网处于正常状态，则确认并输出电网状态为正常状态；否则电网处于非正常状态，则终止正常状态辨识。

6.如权利要求1所述的正常状态辨识方法，其特征在于，所述步骤(3)有效启动条件包括达到预定启动时间或接收到调度员指令。

7.如权利要求1所述的正常状态辨识方法，其特征在于，所述步骤(4)进行结果选定步骤为：

<1>步骤(2)和步骤(3)不同时进行，步骤(2)和步骤(3)得出的配电网运行状态结果不一致时，则以排除法辨识的结果为准；

<2>步骤(2)和步骤(3)同时进行，步骤(2)和步骤(3)得出的配电网运行状态结果不一致时，若步骤(2)辨识结果为正常状态，而步骤(3)辨识结果为非正常状态，则以步骤(2)辨识结果为准，同时将步骤(3)所得到的异常信息给出报警；若步骤(2)辨识结果为非正常状态，则终止正常状态辨识方法。

8.如权利要求1所述的正常状态辨识方法，其特征在于，步骤(5)所述检测电气指标超标步骤为：

I.判断电气指标是否超标，若电气指标超标，进行步骤II；

II.判断步骤I电气指标是否与时间有关，若与时间有关则进行步骤III；

III.累计该指标超标持续时间，并将累计的超标持续时间进行存储，同时返回步骤(3)。

9.如权利要求1所述的正常状态辨识方法，其特征在于，

所述正常状态，是指电网按预先设定的运行方式运行，对除计划停电之外的所有用户保持持续供电，各项、各种运行指标均在预定范围，按照这种状态运行，不会造成或以较低概率带来电网风险；

所述风险状态，是指在事先设定的运行方式下，在当前电网运行条件或当前时间点以后运行条件下，电网的某项或两项以上运行指标已经超出或将超出预定范围，有较大可能性导致电网运行目标参数恶化、发生某种或多种电网事故；或者是电网虽未出现风险，但出现预定的事件、运行条件，需要采取预防控制措施的电网运行状态；

所述紧急状态，是指电网一处或两处以上已经发生或正在持续发生电网事故，尚未采取保护控制措施；或虽已采取保护和控制措施，但事故仍在继续、电网运行仍在恶化的状态，造成用户供电中断、电力设施损毁、电能质量严重超标或电网失稳；或者是电网虽未发生故障，但出现预定的事件、运行条件，需要采取紧急保护和控制措施的电网运行状态；

所述恢复状态，是指具有以下特征的一种电网运行状态：将电网事故后所处状态和为避免某种事故发生采取一些电网操作而改变后的电网运行状态称为恢复初始状态，电网从恢复初始状态回复到正常状态的过程中所处的状态称为恢复状态；

所述优化状态，是指电网按照优化目标所确定的运行方式运行、各项运行指标均在允许范围内的运行状态。

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