CN112034306B - 一种基于分布式节点联合配电网失电鲁棒检测方法 - Google Patents

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Abstract

一种基于分布式节点联合配电网失电鲁棒检测方法及系统，其方法按以下步骤进行：1)在通电状态下，多个分布式节点采集同一配电网线路中的电流感应信号，发送至联合失电检测单元，联合失电检测单元对接收到的电流感应信号进行处理，估计出各个节点电流感应信号的时延、相位参数；2)在需要失电检测时，多个分布式节点采集配电网线路中的电流感应信号，发送至联合失电检测单元，联合失电检测进行联合失电鲁棒检测，确定失电位置。该方法在配电网失电状态下，利用多个分布式节点采集配电网线路中的电流感应信号，进行联合失电鲁棒检测，可有效提高失电检测率，提高抢修效率。

Description

一种基于分布式节点联合配电网失电鲁棒检测方法
技术领域
本发明涉及电网技术领域，尤其涉及一种基于分布式节点联合配电网失电鲁棒检测方法及系统。
背景技术
随着现代社会的科技进步，人们的生活需求日渐丰富且要求逐步提高，配网线路的安全运行是满足人们生活需求的基础保障，受到了越来越高的重视。
配网线路错综复杂，支线较多，出现故障后，存在着定位困难的问题。目前，配网自动化系统信号采集范围仅涵盖FTU、TTU，但数量众多的由丝具接入的支线线路运行状态无法采集，在这种状况下，支线丝具是否断开、线路是否带电，调度无从知晓，处于盲调状态；支线故障造成丝具熔断后，大量低压用户失电，调度无法主动知晓，只能被动地等待失电用户通过报修电话得到报告，还难以判断故障的相对位置，抢修效率很低。
因此，在失电状态下及时获得故障的准确位置，能够有效提高抢修效率，显得十分重要。
发明内容
本发明针对以上问题，提供了一种基于分布式节点联合配电网失电鲁棒检测方法及系统，该方法在配电网失电状态下，利用多个分布式节点采集配电网线路电流感应信号，进行联合失电鲁棒检测，可有效提高失电检测率，从而提高抢修效率。
本发明的技术方案为：包括步骤如下：
步骤S1、建立检测系统：包括-联合失电检测单元和置于同一配电网线路上的多个分布式采集节点；
步骤S2、在通电状态下，多个分布式采集节点通过采集配电网线路中的电流感应信号，并发送至联合失电检测单元，联合失电检测单元对接收到的电流感应信号进行处理，估计出各个节点电流感应信号的时延、相位参数，其中，时延为检测开始时间到联合失电检测单元接收电流感应信号的时间差；
步骤S3、在需要失电检测时，多个分布式采集节点通过采集配电网线路电流感应信号，并发送至联合失电检测单元，联合失电检测单元对所有的电流感应信号进行合并和联合失电检测，确定失电位置；
其中，合并为：利用步骤S2中估计出的时延参数和相位参数，对电流感应信号进行时延差和相位差补偿，得到合并信号；
联合失电检测为：利用判决门限，对合并后的信号进行失电检测，如果合并信号小于判决门限，则判决失电；
在通电和失电状态下，分别测出接收到的合并信号强度，记为r通和r失，判决门限设置为(r通+r失)/2。
所述步骤S1中，
所述联合失电检测单元用于接收采集节点的电流感应信号，由无线接收器和处理器组成；所述采集节点用于将采集的电流感应信号发送给联合失电检测单元，包括采集器和无线发送器。
所述步骤S2中，联合失电检测单元接收到采集节点k的电流感应信号表示为：
rk(t)＝exp(jφk)s(t-τk)+nk(t)
其中，φk和τk分别表示相位和时延，nk(t)表示电流感应信号中的噪声，t为时间变量，k＝1,2,...,K，K表示总的采集节点个数，
Figure GDA0003781399460000021
表示虚数单位，s(t-τk)表示时刻t-τk的检测信号。
计算基于时间度量的自相关函数：
Figure GDA0003781399460000022
其中，d表示自相关函数的时间采样间隔，L表示采样时间，t为时间变量，t+1为t时刻的下一时刻，
Figure GDA0003781399460000023
表示采集节点k的信号rk的共轭；
利用自相关函数的最大值
Figure GDA0003781399460000024
从而估计出时延参数
Figure GDA0003781399460000025
所述步骤S2中，将exp(jφk)视为一个整体，基于最小均方误差估计方法可以得到相位参数的估计值
Figure GDA0003781399460000026
其中argmin表示取得最小值时对应的参数。
所述步骤S3中，联合失电检测单元对接收到的所有电流感应信号，利用步骤S2中估计出的时延参数τk和相位参数φk，对电流感应信号进行时延差和相位差补偿，得到合并信号为
Figure GDA0003781399460000031
一种基于分布式节点联合配电网失电鲁棒检测系统，包括联合失电检测单元和置于配电网线路上的多个分布式采集节点，
多个分布式采集节点用于采集配电网线路中的电流感应信号，并发送至联合失电检测单元，
联合失电检测单元用于对接收到的电流感应信号进行处理，估计出各个节点电流感应信号的时延、相位参数，
并对所有的电流感应信号进行合并和联合失电检测，确定失电位置。
本发明通过建立包括控制中心、联合失电检测单元和多个分布式采集节点的检测系统，
首先，在通电状态下，多个分布式采集节点将采集的电流感应信号发送给失电检测单元发送至联合失电检测单元，联合失电检测单元对接收到的电流感应信号进行处理，估计出各个节点电流感应信号的时延、相位参数；
这样，在配电网失电状态下，利用多个分布式节点采集配电网线路中的电流感应信号，进行联合失电鲁棒检测，便于准确定位，可有效提高失电检测率，节省时间，提高抢修效率。
附图说明
图1是本发明的流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明。
图1为本发明提出的一种基于分布式节点联合配电网失电鲁棒检测方法的流程图。建立检测系统包括：包括控制中心、联合失电检测单元和多个分布式采集节点；
其中，联合失电检测单元包括无线接收器和检测处理器，用来接收采集节点的电流感应信号，并作检测处理；分布式采集节点是指分布式部署多个同类型的采集节点，每个采集节点包括采集器和无线发送器，将采集的电流感应信号发送给失电检测单元。
具体应用中，包括以下步骤：
步骤101：通电状态下，置于同一配电网线路上的多个分布式节点采集配电网线路中的电流感应信号，发送至联合失电检测单元，联合失电检测单元接收到采集节点k的电流感应信号表示为：
rk(t)＝exp(jφk)s(t-τk)+nk(t)
其中，φk和τk分别表示相位和时延，nk(t)表示电流感应信号中的噪声，t为时间变量，k＝1,2,...,K，K表示总的采集节点个数，
Figure GDA0003781399460000041
表示虚数单位，s(t-τk)表示时刻t-τk的检测信号，其中，时延为检测开始时间到联合失电检测单元接收电流感应信号的时间差。
步骤102：联合失电检测单元对接收到的电流感应信号进行处理，估计出各个节点电流感应信号的时延、相位参数；计算基于时间度量的自相关函数：
Figure GDA0003781399460000042
其中，d表示自相关函数的时间采样间隔，L表示采样时间，t为时间变量，t+1为t时刻的下一时刻，
Figure GDA0003781399460000043
表示采集节点k的信号rk的共轭。利用自相关函数的最大值
Figure GDA0003781399460000044
从而估计出时延参数
Figure GDA0003781399460000045
具体应用时，利用自相关函数的最大值
Figure GDA0003781399460000046
确定同步时刻，及电流感应信号发送的时间，再减去当前时刻，可以得到时延参数
Figure GDA0003781399460000047
另外，将exp(jφk)视为一个整体，基于最小均方误差估计方法可以得到相位参数的估计值
Figure GDA0003781399460000048
其中argmin表示取得最小值时对应的参数。
步骤103：需要失电检测时，多个分布式节点采集配电网线路中的电流感应信号，发送至联合失电检测单元，联合失电检测进行联合失电鲁棒检测，确定失电位置，向控制中心报告失电信息。
联合失电检测单元对接收到的所有电流感应信号，利用步骤102中估计出的时延参数τk和相位参数φk，对电流感应信号进行时延差和相位差补偿，得到合并信号为
Figure GDA0003781399460000051
利用判决门限δ(其设置基于通电状态下的信号强度)，对合并后的信号进行失电检测，如果合并信号小于判决门限，则判决失电，通过对应采集节点确定失电位置，向控制中心报告失电信息。
在通电和失电状态下，分别测出接收到的合并信号强度，记为r通和r失，判决门限设置为(r通+r失)/2；同时，在同一条线路上设置K个采集点，可以提高判断的准确率。一种基于分布式节点联合配电网失电鲁棒检测系统，包括联合失电检测单元和置于配电网线路上的多个分布式采集节点，
多个分布式采集节点用于采集配电网线路中的电流感应信号，并发送至联合失电检测单元，
联合失电检测单元用于对接收到的电流感应信号进行处理，估计出各个节点电流感应信号的时延、相位参数，
并对所有的电流感应信号进行合并和联合失电检测，确定失电位置，向控制中心报告失电信息。
对于本案所公开的内容，还有以下几点需要说明：
(1)、本案所公开的实施例附图只涉及到与本案所公开实施例所涉及到的结构，其他结构可参考通常设计；
(2)、在不冲突的情况下，本案所公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合以得到新的实施例；
以上，仅为本案所公开的具体实施方式，但本公开的保护范围并不局限于此，本案所公开的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (2)

1.一种基于分布式节点联合配电网失电鲁棒检测方法，包括步骤如下：
步骤S1、建立检测系统：包括联合失电检测单元和置于同一配电网线路上的多个分布式采集节点；
步骤S2、在通电状态下，多个分布式采集节点通过采集配电网线路中的电流感应信号，并发送至联合失电检测单元，联合失电检测单元对接收到的电流感应信号进行处理，估计出各个节点电流感应信号的时延、相位参数，其中，时延为检测开始时间到联合失电检测单元接收电流感应信号的时间差；
步骤S3、在需要失电检测时，多个分布式采集节点通过采集配电网线路电流感应信号，并发送至联合失电检测单元，联合失电检测单元对所有的电流感应信号进行合并和联合失电检测，确定失电位置；
其中，合并为：利用步骤S2中估计出的时延参数和相位参数，对电流感应信号进行时延差和相位差补偿，得到合并信号；
联合失电检测为：利用判决门限，对合并后的信号进行失电检测，如果合并信号小于判决门限，则判决失电；
在通电和失电状态下，分别测出接收到的合并信号强度，记为r通和r失，判决门限设置为(r通+r失)/2；
所述步骤S2中，联合失电检测单元接收到采集节点k的电流感应信号表示为：
rk(t)＝exp(jφk)s(t-τk)+nk(t)
其中，φk和τk分别表示相位和时延，nk(t)表示电流感样信号中的噪声，t为时间变量，k＝1,2,...,K，K表示总的采集节点个数，
Figure FDA0003766733150000011
表示虚数单位，s(t-τk)表示时刻t-τk的检测信号；
其特征在于，所述步骤S2中，计算基于时间度量的自相关函数：
Figure FDA0003766733150000012
其中，d表示自相关函数的时间采样间隔，L表示采样时间，t为时间变量，t+1为t时刻的下一时刻，
Figure FDA0003766733150000013
表示采集节点k的信号rk的共轭；
利用自相关函数的最大值
Figure FDA0003766733150000014
从而估计出时延参数
Figure FDA0003766733150000015
所述步骤S2中，将exp(jφk)视为一个整体，基于最小均方误差估计方法可以得到相位参数的估计值
Figure FDA0003766733150000021
其中argmin表示取得最小值时对应的参数；
所述步骤S3中，联合失电检测单元对接收到的所有电流感应信号，利用步骤S2中估计出的时延参数τk和相位参数φk，对电流感应信号进行时延差和相位差补偿，得到合并信号为
Figure FDA0003766733150000022
2.根据权利要求1所述的一种基于分布式节点联合配电网失电鲁棒检测方法，其特征在于，所述步骤S1中，
所述联合失电检测单元用于接收采集节点的电流感应信号，由无线接收器和处理器组成；所述采集节点用于将采集的电流感应信号发送给联合失电检测单元，包括采集器和无线发送器。
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