CN113176469A - 基于多智能体和火电机组集群仿真的输电网架恢复方法 - Google Patents

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冯旭
杨朋威
王新宇
任正
郑博文
刘春晖
王俊芳
窦宇宇
陈财福
许才
鲍音夫
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Abstract

本发明公开了一种基于多智能体和火电机组集群仿真的输电网架恢复方法，包括：在输电网架异常状态下，根据获取的输电网架状态信息判断故障类型，并定位故障点；根据故障类型和故障点构建输电网架恢复方案，调度输电网架仿真模型中各智能体和火电机组根据输电网架恢复方案进行模拟恢复，根据模拟恢复的状态信息确定最优输电网架恢复方案。在输电网架异常状态下，对故障类型进行分析，定位具体的故障点，有助于更好的确定恢复方案，同时根据对恢复方案的仿真模拟确定方案的有效性以及可行性。

Description

基于多智能体和火电机组集群仿真的输电网架恢复方法
技术领域
本发明涉及电力系统安全防御与恢复控制技术领域，特别是涉及一种基于多智能体和火电机组集群仿真的输电网架恢复方法。
背景技术
本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
近年来发生在世界范围内的多起大面积停电事故充分表明：在电力系统结构日益加强，监视控制水平逐步提高的大背景下，大停电依然是现代电力系统必须面对的严重威胁。作为电力系统安全防御的重要措施之一，研究大停电后局部孤立系统的快速恢复，对减少事故带来的经济损失和社会动荡具有极其重要的意义。
大停电后输电网架恢复的目标是：快速、安全地恢复系统中骨干机组的发电能力，建立关键送电通道并为个别重要负荷恢复供电。目前的大停电后输电网架恢复方法主要以最大化系统发电能力和供电路径关键度为目标，在满足相关系统运行安全约束的前提下，寻找最优的网架恢复目标及达成目标的最优恢复路径。
由于现有方法仅侧重研究输电网架恢复的优化策略，并未与实际恢复过程相结合，尤其未涉及在电力系统中占比较高的火电机组恢复的响应过程和变电站的倒闸操作过程，因此得到的恢复时间、恢复发电量等参数无法反映策略执行后的实际效果，难以依据优化策略实现对网架恢复具体过程的有效指导。
通过上述分析，发明人认为，现有技术存在的问题及缺陷为：现有恢复方法无法对恢复方案进行仿真模拟，同时现有技术中没有能够进行输电网架状态监测、故障判断、分析的平台。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出了一种基于多智能体和火电机组集群仿真的输电网架恢复方法，在输电网架异常状态下，对故障类型进行分析，定位具体的故障点，有助于更好的确定恢复方案，同时根据对恢复方案的仿真模拟确定方案的有效性以及可行性。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
第一方面，本发明提供一种基于多智能体和火电机组集群仿真的输电网架恢复方法，包括：
在输电网架异常状态下，根据获取的输电网架状态信息判断故障类型，并定位故障点；
根据故障类型和故障点构建输电网架恢复方案，调度输电网架仿真模型中各智能体和火电机组根据输电网架恢复方案进行模拟恢复，根据模拟恢复的状态信息确定最优输电网架恢复方案。
第二方面，本发明提供一种基于多智能体和火电机组集群仿真的输电网架恢复系统，包括：
在输电网架异常状态下，根据获取的输电网架状态信息判断故障类型，并定位故障点；
根据故障类型和故障点构建输电网架恢复方案，调度输电网架仿真模型中各智能体和火电机组根据输电网架恢复方案进行模拟恢复，根据模拟恢复的状态信息确定最优输电网架恢复方案。
第三方面，本发明提供一种电子设备，包括存储器和处理器以及存储在存储器上并在处理器上运行的计算机指令，所述计算机指令被处理器运行时，完成第一方面所述的方法。
第四方面，本发明提供一种计算机可读存储介质，用于存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时，完成第一方面所述的方法。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明能够有效监测输电网架的状态，及时预警，同时当出现故障时，能够对故障类型进行分析，定位具体的故障点，提供能够进行输电网架状态监测、故障判断、分析的平台，有助于更好的确定恢复方案。
本发明根据分析得到的故障类型和故障点位置构建恢复方案，同时对恢复方案在输电网架仿真模型中进行多智能体和火电机组的模拟恢复，与实际恢复过程相结合，得到的恢复时间、恢复发电量等参数能够反映回复方案执行后的实际效果，从而根据模拟结果确定方案的有效性以及可行性。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1是本发明实施例1提供的基于多智能体和火电机组集群仿真的输电网架恢复方法流程图；
图2是本发明实施例1提供的输电网架故障分析方法流程图；
图3是本发明实施例1提供的输电网架故障定位方法流程图；
图4是本发明实施例1提供的恢复方案仿真模拟方法流程图；
图5是本发明实施例2提供的基于多智能体和火电机组集群仿真的输电网架恢复系统结构示意图；
图中：1、数据采集模块；2、状态监测模块；3、故障分析模块；4、故障定位模块；5、恢复方案确定模块；6、仿真模拟模块；7、异常报警模块；8、显示模块。
具体实施方式：
下面结合附图与实施例对本发明做进一步说明。
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
实施例1
如图1所示，本实施例提供一种基于多智能体和火电机组集群仿真的输电网架恢复方法，包括：
S101，利用传感器获取输电网架的相关状态信息，根据获取的输电网架状态信息对输电网架状态进行判断；
S102，基于获取到的相关输电网架状态信息以及状态监测情况判断故障类型，并对具体故障点进行定位；
S103，根据输电网架故障类型和故障点构建输电网恢复方案，基于确定的恢复方案在输电网架仿真模型中对输电网架恢复方案进行模拟，并输出最优恢复方案。
所述步骤S101中，将获取的输电网架状态信息与预设阈值进行比较，从而判断输电网架状态是否正常。
所述步骤S101中，输电网架状态信息包括：输电网架的电压、电流、温度、摆幅与摆频；输电线路的角度、偏移值、位移加速度、与障碍物的间距、相邻输电线路的间距。
所述步骤S102中，根据步骤S101中判断得到的输电网架状态监测结果，在输电网架异常状态下，根据输电网架状态信息判断故障类型，并定位故障点；
如图2所示，步骤S102中，本实施例提供的输电网架故障类型判断方法包括：
S201，获取输电网架的相关状态信息以及状态判断结果；
S202，判断ABC三相电流行波的极性；如果极性均相同，则输电线路故障类型为反击雷击故障；如果极性并非均相同，则转向步骤S203；
S203，确定故障相的电流变化率，如果电流变化率大于预设阈值，则输电线路故障类型为绕击雷击故障；如果电流变化率小于或等于所述阈值，则输电线路故障类型为单相接地故障。
所述步骤S203中故障相的电流变化率的确定为：在步骤S201中进行了输电网架状态信息的获取，其中涉及电流信息，电流变化率即一段时间内电流变化的幅度，基于获取的电流信息可以计算得到。
如图3所示，步骤S102中，本实施例提供的输电网架故障点定位方法包括：
S301，基于判断的输电网架故障类型选择不同的相作为基准相，对输电网架故障电流行波信号进行相模变换，得到用于故障定位的故障电流行波模信号；
S302，对故障电流行波模信号进行连续小波变换，提取各小波变换系数上第1、2个行波波头的模极大值及其对应时刻，并根据小波变换模极大值判断故障发生的区段，确定用于故障定位的第1、2个行波波头的频率分量，得到两个不同频率分量的行波模波速度和波头到达时刻；
S303，根据两个不同频率分量的行波模波速度和波头到达时刻，基于速度和到达时刻计算输电线路的故障距离，确定故障点具体位置。
所述步骤S301中，本实施例提供的基于判断的输电网架故障类型选择不同的相作为基准相包括：
若故障类型为三相短路故障，选择A相作为相模变换的基准相；
若故障类型为AB两相短路故障、AB两相接地短路故障或C相接地故障，选择A相作为相模变换的基准相；
若故障类型为BC两相短路故障、BC两相接地短路故障或A相接地故障，选择B相作为相模变换的基准相；
若故障类型为CA两相短路故障、CA两相接地短路故障或B相接地故障，选择C相作为相模变换的基准相。
所述步骤S103中，输电网恢复方案的构建可根据技术人员的经验或基于输电网的性质得到。
如图4所示，所述步骤S103中，本实施例提供的恢复方案仿真模拟方法包括：
S401，建立输电网架仿真模型，包括电厂智能体、变电站智能体和火电机组；
S402，根据输电网恢复方案调度电厂智能体、变电站智能体以及火电机组按照恢复方案进行恢复启动；
S403，控制电厂智能体、变电站智能体以及火电机组进行恢复数据交互，综合分析判断电厂智能体、变电站智能体以及火电机组的相关数据信息是否存在异常，并获取相关输电网架的模拟状态信息；
其中，本实施例提供的火电机组相关数据信息包括运行数据、温度数据等。
S404，基于相关输电网架的模拟状态信息对相关恢复方案进行综合分析，输出最优方案。
在本实施例中，该方法还包括S104，当输电网架出现故障或状态不正常时进行异常报警，并将采集到的输电网架状态信息、异常信息、状态监测结果、故障类型、故障点位置以及其他相关数据进行显示。
实施例2
如图5所示，本实施例提供一种基于多智能体和火电机组集群仿真的输电网架恢复系统，包括：
数据采集模块1，用于利用传感器获取输电网架的相关状态信息；
状态监测模块2，用于对获取到的输电网架状态信息进行分析与处理，判断输电网架状态是否正常；
故障分析模块3，用于基于获取到的相关输电网架状态信息以及状态监测结果进行故障类型的分析；
故障定位模块4，用于对具体故障点进行定位；
恢复方案确定模块5，用于基于故障类型、故障点确定多个恢复方案；
仿真模拟模块6，用于基于确定的恢复方案利用仿真模块程序对输电网架修复方案进行模拟，并输出最优恢复方案；
异常报警模块7，用于当输电网架出现故障或状态不正常时进行异常报警；
显示模块8，用于显示采集到的输电网架状态信息、异常信息、状态监测结果、故障类型、故障点位置以及其他相关数据。
本实施例提供的数据采集模块1包括：
电压数据采集单元，用于利用电压传感器测量输电网架电压数据；
电流数据采集单元，用于利用电流传感器采集输电网架电流数据；
温度数据采集单元，用于利用温度传感器采集输电线路的温度；
位置数据采集单元，用于利用位置传感器、角度传感器以及测距传感器分别采集输电线路的角度数据、偏移值以及与障碍物的间距、相邻输电线路的间距；
速度数据采集单元，用于利用速度传感器测量输电线路的位移加速度；
摆动数据采集单元，用于利用风速风向传感器测量输电网架的摆幅与摆频。
本实施例提供的仿真模拟模块6包括：
电厂智能体，用于模拟恢复过程中发电厂的生产运行过程；
变电站智能体，用于模拟恢复过程中变电站的恢复运行过程；
火电机组，用于模拟恢复过程中火电机组的恢复运行过程；
综合分析单元，用于基于仿真模拟结果对相关恢复方案进行综合分析，输出最优方案。
此处需要说明的是，上述模块对应于实施例1中所述的步骤，上述模块与对应的步骤所实现的示例和应用场景相同，但不限于上述实施例1所公开的内容。需要说明的是，上述模块作为系统的一部分可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行。
在更多实施例中，还提供：
一种电子设备，包括存储器和处理器以及存储在存储器上并在处理器上运行的计算机指令，所述计算机指令被处理器运行时，完成实施例1中所述的方法。为了简洁，在此不再赘述。
应理解，本实施例中，处理器可以是中央处理单元CPU，处理器还可以是其他通用处理器、数字信号处理器DSP、专用集成电路ASIC，现成可编程门阵列FPGA或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
存储器可以包括只读存储器和随机存取存储器，并向处理器提供指令和数据、存储器的一部分还可以包括非易失性随机存储器。例如，存储器还可以存储设备类型的信息。
一种计算机可读存储介质，用于存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时，完成实施例1中所述的方法。
实施例1中的方法可以直接体现为硬件处理器执行完成，或者用处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器、闪存、只读存储器、可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器，处理器读取存储器中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。为避免重复，这里不再详细描述。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本实施例描述的各示例的单元即算法步骤，能够以电子硬件或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种基于多智能体和火电机组集群仿真的输电网架恢复方法，其特征在于，包括：
在输电网架异常状态下，根据获取的输电网架状态信息判断故障类型，并定位故障点；
根据故障类型和故障点构建输电网架恢复方案，调度输电网架仿真模型中各智能体和火电机组根据输电网架恢复方案进行模拟恢复，根据模拟恢复的状态信息确定最优输电网架恢复方案。
2.如权利要求1所述的一种基于多智能体和火电机组集群仿真的输电网架恢复方法，其特征在于，所述根据获取的输电网架状态信息判断故障类型包括：
获取输电网架状态信息和输电网架状态判断结果；
判断输电网架状态信息中三相电流行波的极性，如果极性均相同，则为反击雷击故障；
如果极性并非均相同，确定故障相的电流变化率，若电流变化率大于预设阈值，则为绕击雷击故障；如果电流变化率小于或等于所述预设阈值，则为单相接地故障。
3.如权利要求1所述的一种基于多智能体和火电机组集群仿真的输电网架恢复方法，其特征在于，所述定位故障点包括：
基于输电网架的故障类型选择不同的相作为基准相，对输电网架故障电流行波信号进行相模变换，得到用于故障定位的故障电流行波模信号；
对故障电流行波模信号进行连续小波变换，提取各小波变换系数上第一个和第二个行波波头的模极大值及其对应时刻，根据模极大值判断故障发生的区段，确定第一个和第二个行波波头的频率分量，得到两个不同频率分量的行波模波速度和波头到达时刻；
根据两个不同频率分量的行波模波速度和波头到达时刻计算输电线路的故障距离，确定故障点位置。
4.如权利要求3所述的一种基于多智能体和火电机组集群仿真的输电网架恢复方法，其特征在于，所述基于输电网架故障类型选择不同的相作为基准相包括：
若故障类型为三相短路故障，选择A相作为相模变换的基准相；
若故障类型为AB两相短路故障、AB两相接地短路故障或C相接地故障，选择A相作为相模变换的基准相；
若故障类型为BC两相短路故障、BC两相接地短路故障或A相接地故障，选择B相作为相模变换的基准相；
若故障类型为CA两相短路故障、CA两相接地短路故障或B相接地故障，选择C相作为相模变换的基准相。
5.如权利要求1所述的一种基于多智能体和火电机组集群仿真的输电网架恢复方法，其特征在于，所述确定最优输电网架恢复方案包括：
构建输电网架仿真模型，所述输电网架仿真模型包括电厂智能体、变电站智能体和火电机组；
根据输电网恢复方案调度电厂智能体、变电站智能体和火电机组按照输电网架恢复方案进行恢复启动；
控制电厂智能体、变电站智能体和火电机组进行恢复数据交互，判断电厂智能体、变电站智能体和火电机组的运行数据是否存在异常，并获取输电网架的模拟状态信息；
根据输电网架的模拟状态信息输出最优输电网架恢复方案。
6.如权利要求1所述的一种基于多智能体和火电机组集群仿真的输电网架恢复方法，其特征在于，获取输电网架状态信息，将输电网架状态信息与预设阈值进行比较，从而判断输电网架状态是否正常。
7.如权利要求1所述的一种基于多智能体和火电机组集群仿真的输电网架恢复方法，其特征在于，当输电网架出现故障或状态异常时进行异常报警，并将采集到的输电网架状态信息、异常信息、状态监测结果、故障类型、故障点位置进行显示。
8.一种基于多智能体和火电机组集群仿真的输电网架恢复系统，其特征在于，包括：
故障分析与定位模块，用于在输电网架异常状态下，根据获取的输电网架状态信息判断故障类型，并定位故障点；
恢复方案确定与模拟模块，用于根据故障类型和故障点构建输电网架恢复方案，调度输电网架仿真模型中各智能体和火电机组根据输电网架恢复方案进行模拟恢复，根据模拟恢复的状态信息确定最优输电网架恢复方案。
9.一种电子设备，其特征在于，包括存储器和处理器以及存储在存储器上并在处理器上运行的计算机指令，所述计算机指令被处理器运行时，完成权利要求1-7任一项所述的方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，用于存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时，完成权利要求1-7任一项所述的方法。
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