CN108388725B - 基于专家系统的城区配电网接地选线辅助决策系统方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于专家系统的城区配电网接地选线辅助决策系统方法，针对配网调度的随机性和多目标性，在专家系统的基础上，引入基于人工干预的在线调整方法以减小决策时间和选线精度误差。在MATLAB软件环境下构建仿真模型，并运用实际线路进行仿真比较，与PID控制算法的对比结果表明，该算法优于PID控制算法，符合电网运行实际，可提高选线精确度，降低能耗，满足配网调度要求，同时对不同的电网运行环境有较好的适应性，智能性高。
Description
技术领域
本发明涉及配电网接地选线技术领域，具体涉及一种基于专家系统的城区配电网接地选线辅助决策系统方法。
背景技术
配电网发生单相接地时，规程规定可以带接地故障运行2 小时。这是基于配电网接地电流较小时，大多数瞬时性接地电弧可以自行熄灭，再者，由于配电网发生单相接地时，三相电路线电压不变，对正常供电影响不大，在两小时内大多数接地电弧都能自行熄灭，这对提高电网供电可靠性是非常有利的。但是，如果接地电流较大，单相接地电弧持续燃烧，就会发生弧光接地过电压，或者由于电弧的热电离和光电离，会破环周围空气的绝缘，发展为相间短路事故，甚至发展成“火烧连营”事故。另外如果发生单相断线故障，电源侧导线断线落地会对人身安全构成威胁。国内曾多次发生配电线路电源侧导线断线落地造成人身伤亡事故。所以，当配电网接地故障发生时，在一定时间内一定要把发生接地的线路检查出来，并在一定的时间内予以切除。然后查出故障点，并进行处理。
目前地市级调度控制中心电力调度依赖D5000系统掌握系统的实时运行状态。但是该系统所能监测到的电压等级仅限于10KV及以上母线电压，配网自动化并未大规模展开，当前环境下的10KV母线出线接地选线智能依赖于10kV的母线电压变化进行判断，监测手段单一。
有经验的调度员故障选线时不完全依赖D5000运行曲线，为模拟调度员故障选线，本文所提算法同样不依赖D5000运行曲线。由于没有完全的线路运行数据支撑，需要根据线路当前时刻以前提供的线路负荷裕度、线路负荷当前值，线路检修状态，线路沿线施工状态，重要用户行为调查等信息得到当前的控制策略，进而得出控制器输出。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种基于专家系统的城区配电网接地选线辅助决策系统方法。
为解决上述技术问题，本发明提供一种基于专家系统的城区配电网接地选线辅助决策系统方法，包括如下步骤：
S1、将线路运行分为两个阶段：正常阶段和故障阶段；
S2、正常阶段包括电压相征、电流相征、开关闭合状况，在正常阶段，控制策略依托线路特征，以建立知识库为主要目的，进行所有线路的状况轮巡及知识库维护，及时更新相关线路的负荷状态、检修情况、用户特殊要求等信息；
S3、在故障阶段阶段，控制策略依托知识库积累，根据相关算法得出出线故障率排序、作为调度员选线参考；
S4、根据现场报告及线路情况，选择试停线路；试停无负荷线路；倒换双电源用户；按用户负荷性质依次选择线路；最后一条线路也选择；
S5、故障线路选定之后，再用线路分段开关进一步选择，尽量减少停电范围，必要时可将无故障线路段停电倒至其他电源供电；
S6、当选择到最后仍未查出接地故障时，用开关选择消弧线圈；必要时将部分或全部负荷倒走后，将母线或主变停运采用摇绝缘的方法查找接地故障；
S7、试停带负荷线路时，用重合闸选择的方法，同时对表计做好监视；平时不投重合闸的线路，有条件时选择前应对重合闸先作好试验；对综合自动化变电站如采用重合闸选择的方法不能判明情况的，采用手动断合开关来判明线路是否接地；
S8、当发生永久性接地，确实威胁人身安全且无法采取措施时，迅速将该线路停电；当遇有大风、雷雨、大雾等恶劣天气时，发生永久性接地并选定故障线路后，立即将该线路停电，待天气好转后，试送该线路；
S9、为了减少接地电容电流，尽量将接地网络分割为最小，如分段运行；已确知电缆线路接地故障时，立即停电，不经处理不再送电；10kV不接地系统或经消弧线圈接地系统禁止用刀闸切断电容电流。
进一步的，步骤S3中，首先查找近3-6个月的相关线路施工、故障情况；查看线路负荷情况；查看故障范围及最新运行方式；查看变电站负荷范围内，市政活动情况；查看相关线路在役时间；
进一步的，算法赋值体现在以下方面：
关键因素1，比重值1，体现为相关线路施工、故障处的数量，一处施工或故障点记1分，与比重值相乘后计入权值；
关键因素2，比重值0.8，体现为线路负荷情况，针对负荷量不同进行赋值，50%及以下1分，高于50%低于70%2分，高于70%低于90%3分，与比重值相乘后计入权值；
关键因素3，比重值0.5，体现为故障范围，针对历史故障跳闸数量不同进行赋值，一次跳闸记1分，与比重值相乘后计入权值；
关键因素4，比重值0.3，体现为最新运行方式，针对环带的数量不同进行赋值，一处记1分，与比重值相乘后计入权值；
关键因素5，比重值0.9，体现为市政及用户活动情况，针对施工点的数量不同进行赋值，一处记1分，与比重值相乘后计入权值；
关键因素6，比重值0.7，体现为线路运行时间，针对线路运行时间的不同进行赋值，5年以内1分，5～10年2分，10年以上3分，与比重值相乘后计入权值；
关键因素7，比重值0.3，体现为线路异常情况，针对异常数量的不同进行赋值，一处1分，与比重值相乘后计入权值；
关键因素8，比重值0.1，体现为局部天气情况，针对天气类型进行赋值，大风1分，大雨2分，大雪3分，与比重值相乘后计入权值。
本发明将基于专家经验的控制方法运用于接地选线优先策略，一方面因为接地选线优先策略是个高度复杂的、多目标的、具有人类智能控制特征的非线性控制对象，给需要利用其精确数学模型的传统控制带来了较大的困难；另一方面，有经验的调度员结合长期积累的一线运行经验，能够根据实际运行线路状态，得出准确有效的选线判断，其选线策略值得借鉴。总结调度规则和选线经验，建立基于专家经验的控制策略以节约能耗、提高准确度。针对配网调度的随机性和多目标性，在专家系统的基础上，引入基于人工干预的在线调整方法以减小决策时间和选线精度误差。在MATLAB软件环境下构建仿真模型，并运用实际线路进行仿真比较，与PID控制算法的对比结果表明，该算法优于PID控制算法，符合电网运行实际，可提高选线精确度，降低能耗，满足配网调度要求，同时对不同的电网运行环境有较好的适应性，智能性高。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一，本发明提供了一种基于专家系统的城区配电网接地选线辅助决策系统方法，将线路运行分为两个阶段：正常阶段和故障阶段。正常阶段是相对于故障阶段而言的，主要包括电压相征、电流相征、开关闭合状况。在正常阶段，控制策略主要依托线路特征，以建立知识库为主要目的，简单的说就是所有线路的状况轮巡及知识库维护，及时更新相关线路的负荷状态、检修情况、用户特殊要求等信息。在故障阶段阶段，控制策略依托知识库积累，根据相关算法得出出线故障率排序、作为调度员选线参考。
知识库内容如下：
通过现场观察和与调度员座谈，有经验的调度员遇到情况突出表现为：故障处理高效，考虑情况全面、选线次数少。这种操纵都有利于迅速锁定故障线路、减少停电时间、缩小停电范围、减少误判次数；因此实际输出故障线路优先级时，应尽量高效、全面、准确。调度员的选线经验可以总结为：
1)查找近3-6个月的相关线路施工、故障情况；
2)查看线路负荷情况；
3)查看故障范围及最新运行方式；
4)查看变电站负荷范围内，市政活动情况；
5)查看相关线路在役时间；
6）根据现场报告及线路情况，选择试停线路；
7)试停无负荷线路；
8)倒换双电源用户；
9)按用户负荷性质依次选择线路；
10)最后一条线路也应选择；
11)故障线路选定之后，再用线路分段开关进一步选择，尽量减少停电范围，必要时可将无故障线路段停电倒至其他电源供电；
12)当选择到最后仍未查出接地故障时，可用开关选择消弧线圈（注意站用电切换）；
13)必要时可将部分或全部负荷倒走后，将母线或主变停运采用摇绝缘的方法查找接地故障；
14)试停带负荷线路时，应用重合闸选择的方法，同时对表计做好监视；平时不投重合闸的线路，有条件时选择前应对重合闸先作好试验；对综合自动化变电站如采用重合闸选择的方法不能判明情况的，可采用手动断合开关来判明线路是否接地；
15)当发生永久性接地，确实威胁人身安全且无法采取措施时，应迅速将该线路停电；
16)当遇有大风、雷雨、大雾等恶劣天气时，发生永久性接地并选定故障线路后，应立即将该线路停电；待天气好转后，可试送该线路；
17)为了减少接地电容电流，尽量将接地网络分割为最小，如分段运行；
18)已确知电缆线路接地故障时，应立即停电，不经处理不再送电；
19)10kV不接地系统或经消弧线圈接地系统禁止用刀闸切断电容电流。
算法赋值体现在以下方面：
关键因素1，比重值1，体现为相关线路施工、故障处的数量，一处施工或故障点记1分，与比重值相乘后计入权值；
关键因素2，比重值0.8，体现为线路负荷情况，针对负荷量不同进行赋值，50%及以下1分，高于50%低于70%2分，高于70%低于90%3分，与比重值相乘后计入权值；
关键因素3，比重值0.5，体现为故障范围，针对历史故障跳闸数量不同进行赋值，一次跳闸记1分，与比重值相乘后计入权值；
关键因素4，比重值0.3，体现为最新运行方式，针对环带的数量不同进行赋值，一处记1分，与比重值相乘后计入权值；
关键因素5，比重值0.9，体现为市政及用户活动情况，针对施工点的数量不同进行赋值，一处记1分，与比重值相乘后计入权值；
关键因素6，比重值0.7，体现为线路运行时间，针对线路运行时间的不同进行赋值，5年以内1分，5～10年2分，10年以上3分，与比重值相乘后计入权值；
关键因素7，比重值0.3，体现为线路异常情况，针对异常数量的不同进行赋值，一处1分，与比重值相乘后计入权值；
关键因素8，比重值0.1，体现为局部天气情况，针对天气类型进行赋值，大风1分，大雨2分，大雪3分，与比重值相乘后计入权值。
数据的推理采用编程语言中常用的条件式结构，线路状态加权赋值规则为
IF（线路施工、故障）AND（a=1、2、3）处，WHILE（1）THEN DO（权值输出b=a*1）；
IF（线路负荷）AND（a=1、2、3）处，WHILE（0.8）THEN DO（权值输出b=a*0.8）；
IF（线路故障范围）AND（a=1、2、3）处，WHILE（0.5）THEN DO（权值输出b=a*0.5）；
IF（运行方式）AND（a=1、2、3）处，WHILE（0.3）THEN DO（权值输出b=a*0.3）；
IF（市政及用户活动情况）AND（a=1、2、3）处，WHILE（0.9）THEN DO（权值输出b=a*0.9）；
IF（线路运行时间）AND（a=1、2、3）处，WHILE（0.7）THEN DO（权值输出b=a*0.7）；
IF（线路异常情况）AND（a=1、2、3）处，WHILE（0.3）THEN DO（权值输出b=a*0.3）；
IF（局部天气情况）AND（a=1、2、3）处，WHILE（0.1）THEN DO（权值输出b=a*0.1）。
实施例二，本实施例提供了一种根据故障相征判断接地类型的方法，具体如下：
从表中可知，当故障相电压为零，其它两相电压升高为线电压，则为金属性接地。故障相电压降低但不到零，其它两相电压升高但不到线电压，则为经电阻产生的串联接地，也叫非金属性接地。一相电压降低，其它两相电压升高，但表计指示不稳有摆动现象，则为树枝或其他物体碰击导线引起的间歇性弧光单相接地。一相电压降低或降为零，另两相电压指示正常，报出“电压回路断线”信号，则为PT二次保险熔断。一相电压降低或降为零，另两相电压指示正常，同时报出“接地信号和电压回路断线”信号，则为PT一次保险熔断。三相电压均升高，且表计指示不稳有摆动现象，则为系统谐振引起。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (2)
1.一种基于专家系统的城区配电网接地选线辅助决策系统方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1、将线路运行分为两个阶段：正常阶段和故障阶段；
S2、正常阶段包括电压相征、电流相征、开关闭合状况，在正常阶段，控制策略依托线路特征，以建立知识库为主要目的，进行所有线路的状况轮巡及知识库维护，及时更新相关线路的负荷状态、检修情况、用户特殊要求信息；
S3、在故障阶段，控制策略依托知识库积累，根据算法赋值得出出线故障率排序、作为调度员选线参考；
S4、根据现场报告及线路情况，选择试停线路，试停无负荷线路，倒换双电源用户，按用户负荷性质依次选择线路，按用户负荷性质依次选择的线路中最后一条线路也选择；
S5、故障线路选定之后，再用线路分段开关进一步选择，尽量减少停电范围，必要时可将无故障线路段停电倒至其他电源供电；
S6、当选择到最后仍未查出接地故障时，用开关选择消弧线圈；必要时将部分或全部负荷倒走后，将母线或主变停运采用摇绝缘的方法查找接地故障；
S7、试停带负荷线路时，用重合闸选择的方法，同时对表计做好监视；平时不投重合闸的线路，选择前应对重合闸先作好试验；对综合自动化变电站如果采用重合闸选择的方法不能判明情况的，采用手动断合开关来判明线路是否接地；
S8、当发生永久性接地，确实威胁人身安全且无法采取措施时，迅速将该线路停电；当遇有大风、雷雨、大雾恶劣天气时，发生永久性接地并选定故障线路后，立即将该线路停电，待天气好转后，试送该线路；
S9、为了减少接地电容电流，尽量将接地网络分割为最小，已确知电缆线路接地故障时，立即停电，不经处理不再送电；10kV不接地系统或经消弧线圈接地系统禁止用刀闸切断电容电流；
算法赋值体现在以下方面：
关键因素1，比重值1，体现为相关线路施工、故障处的数量，一处施工或故障点记1分，与比重值相乘后计入权值；
关键因素2，比重值0.8，体现为线路负荷情况，针对负荷量不同进行赋值，50%及以下1分，高于50%低于70%2分，高于70%低于90%3分，与比重值相乘后计入权值；
关键因素3，比重值0.5，体现为故障范围，针对历史故障跳闸数量不同进行赋值，一次跳闸记1分，与比重值相乘后计入权值；
关键因素4，比重值0.3，体现为最新运行方式，针对环带的数量不同进行赋值，一处记1分，与比重值相乘后计入权值；
关键因素5，比重值0.9，体现为市政及用户活动情况，针对施工点的数量不同进行赋值，一处记1分，与比重值相乘后计入权值；
关键因素6，比重值0.7，体现为线路运行时间，针对线路运行时间的不同进行赋值，5年以内1分，5～10年2分，10年以上3分，与比重值相乘后计入权值；
关键因素7，比重值0.3，体现为线路异常情况，针对异常数量的不同进行赋值，一处1分，与比重值相乘后计入权值；
关键因素8，比重值0.1，体现为局部天气情况，针对天气类型进行赋值，大风1分，大雨2分，大雪3分，与比重值相乘后计入权值。
2.如权利要求1所述的基于专家系统的城区配电网接地选线辅助决策系统方法，其特征在于：步骤S3中，查找近3-6个月的相关线路施工、故障情况；查看线路负荷情况；查看故障范围及最新运行方式；查看变电站负荷范围内，市政活动情况；查看相关线路在役时间。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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