CN112331007A - 配变智能终端优化布点技能培训系统及培训方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种配变智能终端优化布点技能培训系统及培训方法，培训系统包括基于配网模型的配变智能终端模拟布点模块、基于配变智能终端布点结果的实时量测数据生成模块、基于量测数据的配电网运行状态辨识模块、辨识准确性分析与布点方案评价模块。本发明可以让学员在实际场景中进行配变智能终端布点，并且可以获得培训系统对布点方案的分析与评价，使学员可以根据系统反馈的结果提升自己的配变智能终端优化布点技能。

Description

配变智能终端优化布点技能培训系统及培训方法

技术领域

本发明涉及一种配变智能终端优化布点技能培训系统及培训方 法。

背景技术

随着能源互联网概念的提出及其内涵的不断发展，以能源互联网 为核心的“互联网+电力”时代正在到来。能源互联网的建立离不开 先进的信息技术，随着高级量测技术的普及和应用，能源互联网中具 有量测功能的智能终端数量将会大大增加。在电力系统的末梢——配 电网中，具有量测功能的智能终端设备主要有开闭所终端设备 (DTU)、配电开关监控终端(FTU)、配变智能终端三种。其中，配 变智能终端可以采集台区配变低压侧各相电压、电流以及有功、无功、 三相不平衡率等信息。对于单个配变智能终端，可以同步采集电压和 电流，并获取相位差；但多个配变智能终端之间并不能做到GPS同 步，因此无法测得各配电变压器之间的相角差，只能测得电压幅值。 希望能够配电网上安装的配变智能终端所能采集的量测数据，反推配 电网的运行状态。随着新一代配变智能终端的部署，配电网的可观测 能力将进一步加强，但配网规划设计人员对配电网智能化装置布局缺 乏科学合理的认知与有效优化手段。因此，有必要提高配网规划设计 人员在能源互联网建设下的智能化规划技术水平，提升规划人员对配 变智能终端的优化布点技能。

发明内容

本发明目的在于构建配变智能终端优化布点技能培训系统的架 构，确立优化布点技能培训方法。该方法能够对学员给出的布点方案 进行客观准确的评价，从而实时反馈学员的优化布点技能的熟练程 度。

本发明的技术解决方案是：

一种配变智能终端优化布点技能培训系统，其特征是：包括4个 模块，它们顺次相连，前一个模块的输出为下一个模块的输入；第1 个模块是基于配网模型的配变智能终端模拟布点模块，其根据案例库 生成体现各台配变的类型、位置、运行状态的配电网模型，由学员根 据此模型确定配变智能终端布点方案，该模块的输出为学员提出的布 点方案；

第2个模块为基于配变智能终端布点结果的实时量测数据生成 模块，其根据第1个模块输出的布点方案，根据配电网模型进行仿真 计算，得出安装有配变智能终端的各台配变的运行数据，再加入量测 误差和通信时延，得到各台配变智能终端的实时量测值，作为该模块 的输出；

第3个模块为基于量测数据的配电网运行状态辨识模块，其根据 第2个模块输出的量测数据，通过最小二乘法等方式辨识配电网的运 行状态，具体方法为求解如下优化方程：

式中，x为自变量，表示配电网的运行状态，z_i为第i个量测数据，f_i(x) 为与第i个量测数据对应的配电网状态估计模型，min表示需要求该目 标函数的最小值；所得辨识结果作为该模块的输出；

第4个模块为辨识准确性分析与布点方案评价模块，其根据第3 个模块输出的辨识结果定量计算辨识准确率，计算公式为

式中，N_total为需要进行辨识的运行状态变量总数，N_correct为辨识正 确的运行状态变量总数。

一种采用所述的配变智能终端优化布点技能培训系统的培训方 法，其特征是：包括下列步骤：

步骤1，启动培训系统，检查各模块运行情况；步骤2，由学员 对配网结构进行分析，确定配变智能终端的最优布点方案；步骤3， 培训系统根据学员确定的布点方案生成相应的配变智能终端量测数 据，并利用这些量测数据进行配网运行状态辨识；步骤4，培训系统 对辨识准确性进行分析，进而从成本、成效等角度对学员确定的布点 方案进行评价。

在步骤1中，对培训系统的4个模块分别进行检查，即分别确定 输入每个模块的数据，检查该模块是否能得到相应的输出；

在步骤2中，由学员根据所学知识与自己的经验，分析判断配电 网的结构，找出需要安装配变智能终端的关键位置，将所找到的关键 位置输入培训系统，在系统中形成配变智能终端布点方案；

在步骤3中，培训系统对配电网的运行进行仿真，在学员所确定 的配变智能终端安装位置处采集数据，并对其进行处理以体现数据量 测过程中的误差；之后，系统使用预先设置的辨识算法，利用这些数 据进行运行状态辨识，得出辨识结果；

在步骤4中，从辨识准确率、配变智能终端配置成本、终端与主 站之间的通信网络搭建难易程度等方面对学员确定的布点方案进行 评价。

本发明的有益效果：与基于静态教材的技能培训方式相比，本发 明提出的技能培训方法可以使学员在与培训系统的互动中提升智能 配变终端优化布点技能，并能够使学员实时掌握自己所提出的布点方 案在配网态势感知方面的成效，从而调动学员的学习积极性，提升配 网规划设计人员在能源互联网背景下的智能化规划技术水平。

附图说明

图1为配变智能终端优化布点技能培训系统的结构图。

图2为配变智能终端优化布点技能培训方法的流程图。

具体实施方式

如图1所示，本发明所述配变智能终端优化布点技能培训系统包 括4个模块，它们顺次相连，前一个模块的输出为下一个模块的输入。 第1个模块是基于配网模型的配变智能终端模拟布点模块，其根据案 例库生成体现各台配变的类型、位置、运行状态的配电网模型，由学 员根据此模型确定配变智能终端布点方案。该模块的输出为学员提出 的布点方案。

第2个模块为基于配变智能终端布点结果的实时量测数据生成 模块，其根据第1个模块输出的布点方案，根据配电网模型进行仿真 计算，得出安装有配变智能终端的各台配变的运行数据，再加入量测 误差和通信时延，得到各台配变智能终端的实时量测值，作为该模块 的输出。

第3个模块为基于量测数据的配电网运行状态辨识模块，其根据 第2个模块输出的量测数据，通过最小二乘法等方式辨识配电网的运 行状态，具体方法为求解如下优化方程：

式中，x为自变量，表示配电网的运行状态，z_i为第i个量测数据， f_i(x)为与第i个量测数据对应的配电网状态估计模型，min表示需要求 该目标函数的最小值。

所得辨识结果作为该模块的输出。

第4个模块为辨识准确性分析与布点方案评价模块，其根据第3 个模块输出的辨识结果定量计算辨识准确率，计算公式为

式中，N_total为需要进行辨识的运行状态变量总数，N_correct为辨识正 确的运行状态变量总数。

接着，根据布点方案分析设备采购与安装成本，进而从多角度对 学员提出的配变智能终端布点方案进行综合分析评价。

一种采用所述的配变智能终端优化布点技能培训系统的培训方 法，包括下列步骤：

步骤1，启动培训系统，检查各模块运行情况；步骤2，由学员 对配网结构进行分析，确定配变智能终端的最优布点方案；步骤3， 培训系统根据学员确定的布点方案生成相应的配变智能终端量测数 据，并利用这些量测数据进行配网运行状态辨识；步骤4，培训系统 对辨识准确性进行分析，进而从成本、成效等角度对学员确定的布点 方案进行评价。

在步骤1中，对培训系统的4个模块分别进行检查，即分别确定 输入每个模块的数据，检查该模块是否能得到相应的输出；

在步骤2中，由学员根据所学知识与自己的经验，分析判断配电 网的结构，找出需要安装配变智能终端的关键位置，将所找到的关键 位置输入培训系统，在系统中形成配变智能终端布点方案；

在步骤3中，培训系统对配电网的运行进行仿真，在学员所确定 的配变智能终端安装位置处采集数据，并对其进行处理以体现数据量 测过程中的误差；之后，系统使用预先设置的辨识算法，利用这些数 据进行运行状态辨识，得出辨识结果；

在步骤4中，从辨识准确率、配变智能终端配置成本、终端与主 站之间的通信网络搭建难易程度等方面对学员确定的布点方案进行 评价。

具体如图2所示，本发明所述培训方法以培训系统为中心，教员 和学员分别在系统中进行相应操作。在培训开始前，教员启动培训系 统，依次检查配变智能终端模拟布点模块、实时量测数据生成模块、 配电网运行状态辨识模块、辨识准确性分析与布点方案评价模块是否 正常工作，具体方法为将为各个模块预先准备好的测试数据输入各模 块，检查各模块是否能输出所期望的结果。在以此方式确认培训系统 中所有模块都能正常工作后，正式开始技能培训工作。

首先，培训系统将结合案例库中的素材，生成一个贴近实际的配 电网模型。之后，学员对培训系统给出的配网模型进行分析，运用相 关技能确定在其中的配变智能终端最优布点方案，将方案输入培训系 统。接着，培训系统利用电力系统仿真技术模拟所生成的配电网模型 在一段时间内的运行情况，并按照学员所确定的配变智能终端布点方 案，产生相应的量测数据，并通过加入服从高斯分布或拉普拉斯分布 的误差项、改变数据的时标等方式模拟量测装置误差、通信干扰等因 素对量测数据的影响。然后，根据这些量测数据对配电网的运行状态 进行辨识，具体方法为使用最小二乘法将模型拟合至量测数据，从而得出反映配电网运行状态的各个变量的取值。最后，比较配网实际运 行状态与根据量测数据得出的辨识结果，计算辨识准确率。该指标可 以反映配变智能终端布点方案的成效，再结合布点方案所对应的设备 购买成本、安装成本等方面，对学员提出的布点方案进行综合评价。 综合评价结果先交由教员审核，通过后则反馈给学员，用于学员对其 配变智能终端优化布点技能的查漏补缺与总结提高。

Claims (3)

1.一种配变智能终端优化布点技能培训系统，其特征是：包括4个模块，它们顺次相连，前一个模块的输出为下一个模块的输入；第1个模块是基于配网模型的配变智能终端模拟布点模块，其根据案例库生成体现各台配变的类型、位置、运行状态的配电网模型，由学员根据此模型确定配变智能终端布点方案，该模块的输出为学员提出的布点方案；

第2个模块为基于配变智能终端布点结果的实时量测数据生成模块，其根据第1个模块输出的布点方案，根据配电网模型进行仿真计算，得出安装有配变智能终端的各台配变的运行数据，再加入量测误差和通信时延，得到各台配变智能终端的实时量测值，作为该模块的输出；

第3个模块为基于量测数据的配电网运行状态辨识模块，其根据第2个模块输出的量测数据，通过最小二乘法等方式辨识配电网的运行状态，具体方法为求解如下优化方程：

式中，x为自变量，表示配电网的运行状态，z_i为第i个量测数据，f_i(x)为与第i个量测数据对应的配电网状态估计模型，min表示需要求该目标函数的最小值；所得辨识结果作为该模块的输出；

第4个模块为辨识准确性分析与布点方案评价模块，其根据第3个模块输出的辨识结果定量计算辨识准确率，计算公式为

式中，N_total为需要进行辨识的运行状态变量总数，N_correct为辨识正确的运行状态变量总数。

2.一种采用权利要求1所述的配变智能终端优化布点技能培训系统的培训方法，其特征是：包括下列步骤：

步骤1，启动培训系统，检查各模块运行情况；步骤2，由学员对配网结构进行分析，确定配变智能终端的最优布点方案；步骤3，培训系统根据学员确定的布点方案生成相应的配变智能终端量测数据，并利用这些量测数据进行配网运行状态辨识；步骤4，培训系统对辨识准确性进行分析，进而从成本、成效等角度对学员确定的布点方案进行评价。

3.根据权利要求2所述的采用配变智能终端优化布点技能培训系统的培训方法，其特征是：在步骤1中，对培训系统的4个模块分别进行检查，即分别确定输入每个模块的数据，检查该模块是否能得到相应的输出；

在步骤2中，由学员根据所学知识与自己的经验，分析判断配电网的结构，找出需要安装配变智能终端的关键位置，将所找到的关键位置输入培训系统，在系统中形成配变智能终端布点方案；

在步骤3中，培训系统对配电网的运行进行仿真，在学员所确定的配变智能终端安装位置处采集数据，并对其进行处理以体现数据量测过程中的误差；之后，系统使用预先设置的辨识算法，利用这些数据进行运行状态辨识，得出辨识结果；

在步骤4中，从辨识准确率、配变智能终端配置成本、终端与主站之间的通信网络搭建难易程度等方面对学员确定的布点方案进行评价。

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