CN109245069A - 一种基于机器学习的配电网小电流接地自动拉路控制装置 - Google Patents

一种基于机器学习的配电网小电流接地自动拉路控制装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种基于机器学习的配电网小电流接地自动拉路控制装置，包括依次连接的数据采集装置、小电流接地诊断装置、拉路顺序自动生成装置和序列遥控装置，序列遥控装置连接至调度自动化系统，调度自动化系统连接数据采集装置，拉路顺序自动生成装置连接有机器学习装置，机器学习装置连接有历史拉路记录存储装置。本发明公开一种基于机器学习的配电网小电流接地自动拉路控制装置，利用神经网络和历史拉路记录装置进行训练和自学习，实现断路器拉路优先级策略的持续优化。

Description

一种基于机器学习的配电网小电流接地自动拉路控制装置
技术领域
本发明属于电网调度技术领域，具体涉及一种基于机器学习的配电网小电流接地自动拉路控制装置。
背景技术
目前我国10kV电力系统接地方式主要采用小电流接地方式。在10kV线路发生单相接地情况下由于理论上不存在短路电流导致保护无法动作，按规程规定可以继续运行2小时。在此期间，调度人员需要逐条对10kV线路进行拉路操作以确定发生接地的线路。传统上调度人员主要通过人工经验来确定拉路操作的顺序，利用调度自动化系统的遥控功能手工进行拉路操作。在确定拉路顺序时一方面要尽可能快的确定接地线路，一方面尽可能从重要程度较低的线路开始拉起，通常需要综合考虑10kV线路的负荷水平、气象条件、重要性、是否保电、历史接地情况等诸多因素，单靠调度人员的经验很难快速实现拉路顺序的优化。同时在进行遥控拉路操作时为了安全起见，传统上主要由人工逐条进行拉路操作，导致接地持续时间长，对电网安全运行带来严重危害。
发明内容
本发明为解决现有技术提供的配电网10kV小电流接地时拉路操作的缺陷，提供了一种基于机器学习的配电网小电流接地自动拉路控制装置。
本发明提供了如下的技术方案：
一种基于机器学习的配电网小电流接地自动拉路控制装置，包括依次连接的数据采集装置、小电流接地诊断装置、拉路顺序自动生成装置和序列遥控装置，所述序列遥控装置连接至调度自动化系统，所述调度自动化系统连接所述数据采集装置，所述拉路顺序自动生成装置连接有机器学习装置，所述机器学习装置连接有历史拉路记录存储装置；
所述数据采集装置，用于获取电网的实时运行工况；
所述小电流接地诊断装置，用于根据数据采集装置采集的电网实时运行工况自动判断发生小电流接地故障的10kV母线；
所述拉路顺序自动生成装置，用于根据发生小电流接地故障的10kV母线自动搜索需要拉路的断路器列表，并利用所述机器学习装置实现拉路断路器的优先级排序；
所述序列遥控装置，用于调用调度自动化系统的遥控接口实现自动拉路控制；
所述历史拉路记录存储装置，用于存储小电流接地故障记录和拉路历史记录；
所述机器学习装置，用于利用神经网络和拉路历史记录进行训练和自学习，对需要拉路的断路器利用训练结果进行自动排序。
优选的，所述数据采集装置通过数据接口从调度自动化系统获取电网的实时运行工况数据和电网模型数据，所述实时运行工况数据包括母线电压、线路电流、断路器状态以及监控告警信息，所述电网模型数据包括线路、馈线、母线、断路器和隔离断路器信息。
优选的，所述小电流接地故障诊断装置用于根据10kV母线电压、线路电流、断路器状态以及监控告警信息和所述电网模型数据综合判断发生小电流接地故障的10kV母线。
优选的，所述拉路顺序自动生成装置用于根据发生小电流接地故障的10kV母线，基于所述电网模型拓扑搜索自动获取需要进行拉路的断路器列表，然后将断路器列表传给所述机器学习装置，所述机器学习装置自动计算断路器拉路优先级，将排序后的断路器列表传给所述拉路顺序自动生成装置。
优选的，所述序列遥控装置用于从所述拉路顺序自动生成装置获取需要拉路的断路器列表，并调用调度自动化系统的遥控接口，逐一自动进行拉路操作。
优选的，所述机器学习装置用于采用神经网络进行训练，所述神经网络包括输入层和输出层，所述输入层包括线路负荷水平、线路气象条件、线路历史接地次数、是否供电重要用户、是否保电用户和是否分段断路器等，所述输出层用于输出断路器拉路优先级指数，所述机器学习装置利用所述神经网络的输入层和输出层以及拉路历史记录进行训练和自学习，自动计算断路器拉路优先级。
优选的，所述数据采集装置获取在自动拉路过程中当10kV母线电压恢复正常时，所述小电流接地故障诊断装置自动判断发生接地的线路并自动终止拉路操作。
本发明的有益效果是：本装置能够实现小电流接地的自动识别、断路器拉路优先级自动排序、自动遥控拉路控制和基于历史拉路记录的拉路策略自动学习。其具体有益效果表现为：控制装置采用数据采集装置连接小电流接地诊断装置和调度自动化系统可以实时采集电网运行工况数据，自动识别电网发生小电流接地的10kV母线，通过装置提醒调度人员，便于调度人员及时快速掌握小电流接地故障；装置采用拉路顺序自动生成装置配合机器学习装置可以自动搜索发生接地的10kV母线需要拉路的断路器列表，无需调度员人工选择；装置可以通过机器学习自动对需要拉路的断路器进行优先级排序；装置可以通过调度自动化系统的遥控接口实现断路器自动拉路，无需调度人员手工拉路，大大提高拉路分合闸效率，减少接地故障持续时间；装置可以在拉路过程中根据电网实时运行数据自动判断发生小电流接地的线路，并自动停止拉路操作；装置采用机器学习装置配合历史拉路记录存储装置可以利用神经网络和历史拉路记录对拉路策略进行训练和自学习，实现断路器拉路优先级策略的持续优化。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明结构示意图；
图2是本发明工作流程示意图。
具体实施方式
如图1所示，一种基于机器学习的配电网小电流接地自动拉路控制装置，包括依次连接的数据采集装置101、小电流接地诊断装置102、拉路顺序自动生成装置103和序列遥控装置104，序列遥控装置104连接至调度自动化系统，调度自动化系统连接数据采集装置101，拉路顺序自动生成装置103连接有机器学习装置105，机器学习装置105连接有历史拉路记录存储装置106；数据采集装置101，用于获取电网的实时运行工况；小电流接地诊断装置102，用于根据数据采集装置101采集的电网实时运行工况自动判断发生小电流接地故障的10kV母线；拉路顺序自动生成装置103，用于根据发生小电流接地故障的10kV母线自动搜索需要拉路的断路器列表，并利用机器学习装置103实现拉路断路器的优先级排序；序列遥控装置104，用于调用调度自动化系统的遥控接口实现自动拉路控制；历史拉路记录存储装置106，用于存储小电流接地故障记录和拉路历史记录；机器学习装置105，用于利用神经网络和拉路历史记录进行训练和自学习，对需要拉路的断路器利用训练结果进行自动排序。
具体的，数据采集装置101通过数据接口从调度自动化系统获取电网的实时运行工况数据和电网模型数据，实时运行工况数据包括母线电压、线路电流、断路器状态以及监控告警信息，电网模型数据包括线路、馈线、母线、断路器和隔离断路器信息。小电流接地故障诊断装置102用于根据10kV母线电压、线路电流、断路器状态以及监控告警信息和电网模型数据综合判断发生小电流接地故障的10kV母线。拉路顺序自动生成装置103用于根据发生小电流接地故障的10kV母线，基于电网模型拓扑搜索自动获取需要进行拉路的断路器列表，然后将断路器列表传给机器学习装置105，机器学习装置105自动计算断路器拉路优先级，将排序后的断路器列表传给拉路顺序自动生成装置103。序列遥控装置104用于从拉路顺序自动生成装置103获取需要拉路的断路器列表，并调用调度自动化系统的遥控接口，逐一自动进行拉路操作。机器学习装置105用于采用神经网络进行训练，神经网络包括输入层和输出层，输入层包括线路负荷水平、线路气象条件、线路历史接地次数、是否供电重要用户、是否保电用户和是否分段断路器等，输出层用于输出断路器拉路优先级指数，机器学习装置105利用神经网络的输入层和输出层以及拉路历史记录进行训练和自学习，自动计算断路器拉路优先级。进一步的，数据采集装置101获取在自动拉路过程中当10kV母线电压恢复正常时，小电流接地故障诊断装置102自动判断发生接地的线路并自动终止拉路操作。
如图1所示，一种基于机器学习的配电网小电流接地自动拉路控制装置，数据采集装置101输出端A端与小电流接地诊断装置102接收端B端连接，小电流接地诊断装置102的输出端C和拉路顺序自动生成装置103输入端D相连，拉路顺序自动生成装置103输入端E和序列遥控装置104的输入端F相连，历史拉路记录存储装置106的输出端G和机器学习装置105的输入端H相连，机器学习装置105的输出端I和拉路顺序自动生成装置103的输入端J相连。
如图1和图2所示，一种基于机器学习的配电网小电流接地自动拉路控制装置在使用过程中，数据采集装置101通过数据接口从EMS系统采集变电站的实时数据、电网模型数据、标志牌信息等。实时数据主要包括母线电压、断路器状态、线路电流、零序电流、小电流选择装置告警信息等数据。电网模型数据主要包括线路、断路器、刀闸、变压器、母线等模型数据。标志牌信息主要指断路器、线路置牌信息，用来判断线路或断路器是否保电、是否带电作业、是否检修等。数据接口可以通过调用EMS系统提供的实时库访问接口实现，也可以通过ETL(数据抽取工具)从EMS商用库获取，也可以通过FTP获取EMS导出的CIM/E格式文件。小电流接地诊断装置102根据10kV母线电压数据和零序电流数据自动判断系统是否发生小电流接地故障，一旦发生接地故障，则通过语音提示调度员。拉路顺序自动生成装置103根据发生接地故障的母线，基于网络拓扑分析自动搜索母线所连的断路器列表，并获取断路器所连线路的电流值、气象数据、历史接地次数、是否保电、是否供电重要用户、是否分段断路器等信息。拉路顺序自动生成装置103将待拉路断路器列表传递给机器学习装置105，根据断路器所连线路的电流值、气象数据、历史接地次数、是否保电、是否供电重要用户、是否分段断路器等信息利用神经网络计算该断路器的拉路优先级值，对待拉路断路器根据优先级值进行排序。序列遥控装置104调用调度自动化系统的遥控接口自动进行拉路操作，一旦母线电压恢复正常，则自动停止拉路操作。小电流接地诊断装置102从EMS系统获取断路器变位报文，一旦判断母线电压恢复正常，则自动发语音提示调度员停止拉路操作。本发明公开一种基于机器学习的配电网小电流接地自动拉路控制装置，利用神经网络和历史拉路记录进行训练和自学习，实现断路器拉路优先级策略的持续优化。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于机器学习的配电网小电流接地自动拉路控制装置，其特征在于，包括依次连接的数据采集装置、小电流接地诊断装置、拉路顺序自动生成装置和序列遥控装置，所述序列遥控装置连接至调度自动化系统，所述调度自动化系统连接所述数据采集装置，所述拉路顺序自动生成装置连接有机器学习装置，所述机器学习装置连接有历史拉路记录存储装置；
所述数据采集装置，用于获取电网的实时运行工况；
所述小电流接地诊断装置，用于根据数据采集装置采集的电网实时运行工况自动判断发生小电流接地故障的10kV母线；
所述拉路顺序自动生成装置，用于根据发生小电流接地故障的10kV母线自动搜索需要拉路的断路器列表，并利用所述机器学习装置实现拉路断路器的优先级排序；
所述序列遥控装置，用于调用调度自动化系统的遥控接口实现自动拉路控制；
所述历史拉路记录存储装置，用于存储小电流接地故障记录和拉路历史记录；
所述机器学习装置，用于利用神经网络和拉路历史记录进行训练和自学习，对需要拉路的断路器利用训练结果进行自动排序。
2.根据权利要求1所述的一种基于机器学习的配电网小电流接地自动拉路控制装置，其特征在于，所述数据采集装置通过数据接口从调度自动化系统获取电网的实时运行工况数据和电网模型数据，所述实时运行工况数据包括母线电压、线路电流、断路器状态以及监控告警信息，所述电网模型数据包括线路、馈线、母线、断路器和隔离断路器信息。
3.根据权利要求2所述的一种基于机器学习的配电网小电流接地自动拉路控制装置，其特征在于，所述小电流接地故障诊断装置用于根据10kV母线电压、线路电流、断路器状态以及监控告警信息和所述电网模型数据综合判断发生小电流接地故障的10kV母线。
4.根据权利要求3所述的一种基于机器学习的配电网小电流接地自动拉路控制装置，其特征在于，所述拉路顺序自动生成装置用于根据发生小电流接地故障的10kV母线，基于所述电网模型拓扑搜索自动获取需要进行拉路的断路器列表，然后将断路器列表传给所述机器学习装置，所述机器学习装置自动计算断路器拉路优先级，将排序后的断路器列表传给所述拉路顺序自动生成装置。
5.根据权利要求4所述的一种基于机器学习的配电网小电流接地自动拉路控制装置，其特征在于，所述序列遥控装置用于从所述拉路顺序自动生成装置获取需要拉路的断路器列表，并调用调度自动化系统的遥控接口，逐一自动进行拉路操作。
6.根据权利要求5所述的一种基于机器学习的配电网小电流接地自动拉路控制装置，其特征在于，所述机器学习装置用于采用神经网络进行训练，所述神经网络包括输入层和输出层，所述输入层包括线路负荷水平、线路气象条件、线路历史接地次数、是否供电重要用户、是否保电用户和是否分段断路器等，所述输出层用于输出断路器拉路优先级指数，所述机器学习装置利用所述神经网络的输入层和输出层以及拉路历史记录进行训练和自学习，自动计算断路器拉路优先级。
7.根据权利要求6所述的一种基于机器学习的配电网小电流接地自动拉路控制装置，其特征在于，所述数据采集装置获取在自动拉路过程中当10kV母线电压恢复正常时，所述小电流接地故障诊断装置自动判断发生接地的线路并自动终止拉路操作。
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