CN113688537B - 一种基于ENTSILDIg软件的配电网继电保护参数提取方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种基于ENTSILDIg软件的配电网继电保护参数提取方法，首先构建面板级配电网继电保护参数融合模型，再对面板级配电网继电保护参数融合模型进行检测，然后进行面板级配电网继电保护参数融合，最后采用理想交流电压源参数控制方法，进行面板级配电网继电保护参数提取。对本申请提供的配电网继电保护参数提取方法采用ENTSILDIg软件进行仿真，仿真结果表明使用该方法进行配电网继电保护参数提取的电流输出稳态性较好，该方法能有效提高配电网继电保护参数融合和控制能力，提高参数解析的稳定性，电网输出的可靠性较好。
Description
技术领域
本申请涉及配电网技术领域，尤其涉及一种基于ENTSILDIg软件的配电网继电保护参数提取方法。
背景技术
随着大规模面板级配电网调度技术的发展，需要构建大规模面板级配电网继电保护控制模型，利用构建的模型获取大规模面板级配电网继电保护参数，结合对电网的多维参数分析，从而可以提高配电网电能的输出稳定性和可靠性。研究大规模面板级配电网继电保护参数提取方法，结合数据特征分布式组合控制，可以实现对大规模面板级配电网继电保护参数的调整、控制和输出稳定性分析，进而可以提高配电网运行的安全性。因此，研究大规模面板级配电网继电保护参数提取方法，在配电网的安全防护控制中具有重要意义。
对大规模面板级配电网继电保护参数提取是建立在对配电网的输出稳态特征分析的基础上，并结合对配电网的输出电压和功率的增大特征分量分析而完成。对大规模面板级配电网继电保护参数进行安全存储构造，分析大规模面板级配电网继电保护参数的访问调度模型，可以提高电网调度的可靠性水平。
对大规模面板级配电网继电保护参数提取的传统方法主要有：基础稳态特征分析的大规模面板级配电网继电保护参数提取方法、PID控制方法以及BP融合的大规模面板级配电网继电保护参数提取方法等。根据参数调整对配电网进行保护，利用区块链实现特征参数提取，建立大规模面板级配电网继电保护参数提取的参数分析模型，以机侧电流或网侧电流的闭环参数为自变量，结合电网配电参数进行分析，可以实现对配电网的输出参数的调整。但使用传统方法进行大规模面板级配电网继电保护参数提取时的统计分析能力不足，融合度水平不高。基于模板参数匹配的大规模面板级配电网继电保护参数特征提取方法，结合匹配滤波检测，实现大规模面板级配电网继电保护参数提取，该方法存在输出稳定性不高，参数提取的自适应调节能力不好的问题。
发明内容
本申请提供了一种基于ENTSILDIg软件的配电网继电保护参数提取方法，以解决传统方法进行大规模面板级配电网继电保护参数提取时的参数融合和控制能力不足、参数解析的稳定性不高的问题。
本申请解决上述技术问题所采取的技术方案如下：
一种基于ENTSILDIg软件的配电网继电保护参数提取方法，所述方法包括以下步骤：
构建面板级配电网继电保护参数融合模型；
对所述面板级配电网继电保护参数融合模型进行检测；
进行面板级配电网继电保护参数融合；
采用理想交流电压源参数控制方法，进行面板级配电网继电保护参数提取。
进一步的，所述构建面板级配电网继电保护参数融合模型包括以下步骤：
采用M×M直流网络构建方法，建立面板级配电网继电保护的控制结构模型；
获取所述面板级配电网继电保护的控制结构模型的等效电路；
根据所述面板级配电网继电保护的控制结构模型的等效电路，采用通用性工程模型建立面板级配电网继电保护控制结构对象；
根据面板级配电网继电保护控制结构对象获取配电网的频率分量和效用阈值；
根据所述频率分量和效用阈值获取面板级配电网继电保护的状态空间方程，
式中：α表示频率分量，β表示效应阈值，aq表示光照强度，ae表示温度，ax表示光伏面板的电压，ad表示大规模面板级配电网的电流参数；
根据所述状态空间方程得到面板级配电网特征分布融合结果；
根据所述面板级配电网特征分布融合结果构建大信号平均值分析模型；
根据所述大信号平均值分析模型，采用电压源型换流器，进行面板级配电网继电保护参数的聚合处理，获得特征聚类，
式中：δ表示配电网继电保护非线性映射，ε表示配电网继电保护的控制权值，γ表示等效电感；
根据所述特征聚类进行特征空间重组；
根据所述特征空间重组，构建面板级配电网继电保护参数融合模型。
进一步的，根据所述特征空间重组，构建面板级配电网继电保护参数融合模型，还包括：
根据所述面板级配电网继电保护参数融合模型获取配电网继电保护参数的模糊度检测结果和融合参数，其中，
式中：Kind表示融合参数，ere表示连接变压器的等效电阻，ert表示跟踪电阻，erc表示电压源型换流参数，ery表示电阻分配参数，eru表示联合阻抗，erp表示自由度分量。
进一步的，所述的对所述面板级配电网继电保护参数融合模型进行检测，包括以下步骤：
获取面板级配电网的多维漏磁系数和实际绕组系数；
根据所述多维漏磁系数和所述实际绕组系数，获得面板级配电网继电保护参数提取的适应度函数，
式中：ked表示多维漏磁系数，kbe表示实际绕组系数，k(x)表示双环前馈系数，k(b)表示联合自适应检测函数，k(j)表示功率损耗，k(r)表示输出稳态电阻；
根据所述适应度函数，确定面板级配电网多维的直流控制变量；
在锁相环控制结构中，采用小扰动稳定性特征分析方法，根据所述直流控制变量，确定面板级配电网继电保护参数的多维特征融合输出，
式中：Sad表示多维特征融合输出，zr表示功率谱密度，zs表示输入阻抗，zj表示输出阻抗，zg表示自由度阻抗，zti表示实际跟踪阻抗，z(a,b,c)表示相似度系数，etfg表示能量谱参数；
根据所述多维特征融合输出，获得面板级配电网的继电保护多维参数，其中，面板级配电网继电保护参数的解耦模型为，
式中：std表示校正环节的阻抗系数，sed表示负载参数，sgd表示等效电感,sad表示多维特征融合输出；
在区域M×M进行面板级配电网继电保护参数的高维重组，得到配电网参数模型为，
式中：f(xb-c)表示空间等效电感，q(xc-b)表示初始采样时间频率，frt表示大规模面板级配电网继电保护参数的最优极小值解，fmin表示面板级配电网继电保护参数的最低特征采样频率，fmax表示大规模面板级配电网继电保护参数的最高特征采样频率。
进一步的，所述进行面板级配电网继电保护参数融合，包括以下步骤：
构建面板级配电网继电保护参数的交流系统等值模型，
gadf＝hm(hk+hf+hn)，
式中：hm表示卷积算子，hn表示直流传输线路电感，hf表示直流传输的频谱，hk表示耦合系数；
根据功率平衡原理及所述交流系统等值模型，建立面板级配电网继电保护参数的电流脉冲融合模型，其中，
CR＝(jre+jrd)2，
Ace＝gadfCR，
式中：jrd表示统计特征量，jre表示直流传输线路电感，CR表示直流传输线路电阻,gadf表示配电网继电保护参数的交流等值模型；
根据所述电流脉冲融合模型获得面板级配电网继电保护参数融合的普适性参数为，
式中，v(mn)表示面板级配电网继电保护参数的联合分布特征量，v(en)表示网侧滤波电感，m(bn)表示等效电阻，m(dn)表示最大振荡分量，op表示适应度参数，n(mv)表示最大分布间隔；
在串并联结构分布下，完成配电网继电保护参数融合，在锁相环控制结构中，进行面板级配电网继电保护参数融合处理。
进一步的，所述的采用理想交流电压源参数控制方法，进行面板级配电网继电保护参数提取，包括以下步骤：
采用并网参数分析方法，构建面板级配电网继电保护参数的误差分析模型；
根据所述误差分析模型，获得面板级配电网继电保护参数的谱分量，
式中：ym表示二次谐波制动电阻，yn表示二次谐波分量，yk为二次谐波输出电流；
根据所述谱分量，获得面板级配电网继电保护参数的输入阻抗和输出阻抗的关系，
式中：kmefd表示IEEE-33节点配电系统的输出增益，or表示大规模面板级配电网继电保护参数的稀疏特征分量，ob表示静止无功补偿装置的系数，ot表示最大补偿容量迭代系数；
根据所述输入阻抗和所述输出阻抗，采用负荷的波动性调节方法进行面板级配电网继电保护控制，输出为：
式中：tak为大规模面板级配电网继电保护变压器空载合闸电压，tv表示次大规模面板级配电网继电保护输出的谐波电压，or表示面板级配电网继电保护参数的稀疏特征分量，ot表示最大补偿容量迭代系数，kmefd表示IEEE-33节点配电系统的输出增益，Qu表示配电网继电保护参数的输入阻抗和输出阻抗的关系，op表示适应度参数，VS表示波动前变压器电压，VCE表示波动后变压器电压，Z表示相似度系数，
表示角度；
根据电网低压侧异常数据采集输出端的谐振电压，采用理想交流电压源参数控制方法，完成配电网继电保护参数提取。
本申请提供的技术方案包括以下有益技术效果：
本申请提供的基于ENTSILDIg软件的配电网继电保护参数提取方法，首先构建面板级配电网继电保护参数融合模型，再对面板级配电网继电保护参数融合模型进行检测，然后进行面板级配电网继电保护参数融合，最后采用理想交流电压源参数控制方法，进行面板级配电网继电保护参数提取。对本申请提供的配电网继电保护参数提取方法采用ENTSILDIg软件进行仿真，仿真结果表明使用该方法进行配电网继电保护参数提取的电流输出稳态性较好，该方法能有效提高配电网继电保护参数融合和控制能力，提高参数解析的稳定性，电网输出的可靠性较好。
附图说明
图1为本申请实施例提供的配电网继电保护参数提取方法流程图；
图2为本申请实施例提供的面板级配电网继电保护的控制结构模型；
图3为本申请实施例提供的配电网继电保护参数提取仿真实验测试平台；
图4为本申请实施例提供的电流参数检测结果；
图5为本申请实施例提供的继电保护参数的优化提取结果。
附图标记说明：1-配电网数据采集终端，2-配电网继电保护装置。
具体实施方式
为便于对申请的技术方案进行描述和理解，以下结合附图和实施例对本申请的技术方案作进一步的说明。
以下所述的大规模面板级配电网继电保护参数提取是以南方电网的配电网调度技术为例进行说明。
本申请实施例提供了一种基于ENTSILDIg软件的配电网继电保护参数提取方法，该方法的主要实施过程如图1所示，首先构建面板级配电网继电保护参数融合模型；然后对面板级配电网继电保护参数融合模型进行检测；再进行面板级配电网继电保护参数融合；最后采用理想交流电压源参数控制方法，进行面板级配电网继电保护参数提取。
对本申请实施例的方法进行算法设计，即采用ENTSILDIg软件完成对配电网继电保护参数提取的仿真。
本申请实施例提供的基于ENTSILDIg软件的配电网继电保护参数提取方法，具体包括以下步骤：
采用M×M直流网络构建方法，建立大规模面板级配电网继电保护的控制结构模型，建立的控制结构模型如图2所示，对图2的等效电路结构进行分析，采用通用性工程模型建立大规模面板级配电网继电保护控制结构对象，得到配电网的主要频率分量α、大规模面板级配电网的效用阈值为β，大规模面板级配电网继电保护的状态空间方程为：
式中：aq表示光照强度，ae表示温度，ax表示光伏面板的电压，ad表示大规模面板级配电网的电流参数；
由状态空间方程可以得出配电网的特征分布融合结果，然后根据大规模面板级配电网特征分布融合结果，进行大规模面板级配电网的继电保护控制，构建大信号平均值分析模型，采用电压源型换流器，实现大规模面板级配电网继电保护参数的聚合处理，得到特征聚类：
式中：δ表示配电网继电保护非线性映射；ε表示配电网继电保护的控制权值，γ表示等效电感；
结合特征分布融合结果，构建大规模面板级配电网继电保护参数的融合模型，得到大规模面板级配电网继电保护参数的模糊度检测结果，模糊度检测可以用来检测配电网继电保护参数的计算误差是否在允许的范围内，在实际环境计算的最大功率点，得到大规模面板级配电网继电保护的融合参数为：
式中：ere表示连接变压器的等效电阻，ert表示跟踪电阻，erc表示电压源型换流参数，ery表示电阻分配参数，eru表示联合阻抗，erp表示自由度分量；
通过以上方式，即可构建大规模面板级配电网继电保护参数的融合模型。
考虑到大规模面板级配电网多维漏磁系数ked和实际绕组系数kbe，得到大规模面板级配电网继电保护参数提取的适应度函数：
式中：k(x)表示双环前馈系数，k(b)表示联合自适应检测函数，k(j)表示功率损耗，k(r)表示输出稳态电阻，ked表示多维漏磁系数，kbe表示实际绕组系数。
根据适应度函数，利用提取的适应度系数计算大规模面板级配电网多维的直流控制变量，通过分析大规模面板级配电网继电保护参数的状态空间，即结合上述的状态空间方程，采用小扰动稳定性特征分析方法，在串并联结构分布下，实现配电网继电保护参数融合，在锁相环控制结构中，得到大规模面板级配电网继电保护参数的多维特征融合输出为：
式中：zr表示功率谱密度，zs表示输入阻抗，zj表示输出阻抗，zg表示自由度阻抗，zti表示实际跟踪阻抗，z(a,b,c)表示相似度系数，etfg表示能量谱参数。
通过小扰动稳定特性分析得到大规模面板级配电网继电保护参数的最优极小值解。
根据获得的大规模面板级配电网的继电保护多维参数，得到大规模面板级配电网继电保护参数的解耦模型为：
式中：std表示校正环节的阻抗系数，sed表示负载参数，sgd表示等效电感,sad表示多维特征融合输出。
根据获得的解耦模型，在区域M×M进行大规模面板级配电网继电保护参数的高维重组，得到系统参数模型为：
式中：f(xb-c)表示空间等效电感，q(xc-b)表示初始采样时间频率，frt为大规模面板级配电网继电保护参数的最优极小值解，fmin表示面板级配电网继电保护参数的最低特征采样频率，fmax表示大规模面板级配电网继电保护参数的最高特征采样频率。
进行配电网继电保护参数提取优化，首先进行配电网继电保护参数融合，具体为：
采用小扰动稳定性特征分析方法，在串并联结构分布下，构建大规模面板级配电网继电保护参数的交流系统等值模型为：
gadf＝hm(hk+hf+hn)，
式中：hm表示卷积算子，hn表示直流传输线路电感，hf表示直流传输的频谱，hk表示耦合系数。
根据功率平衡原理及交流系统等值模型，建立大规模面板级配电网继电保护参数的电流脉冲融合模型，输出为：
CR＝(jre+jrd)2，
Ace＝gadfCR，
式中：jrd表示统计特征量，jre表示直流传输线路电感，CR表示直流传输线路电阻,gadf表示配电网继电保护参数的交流等值模型。
根据上式得到大规模面板级配电网继电保护参数融合结果，从而得到大规模面板级配电网继电保护参数融合的普适性参数为：
式中：v(mn)表示大规模面板级配电网继电保护参数的联合分布特征量，v(en)表示网侧滤波电感，m(bn)表示等效电阻，m(dn)表示最大振荡分量，op表示适应度参数，n(mv)表示最大分布间隔。
通过以上方式，根据DELTA算法，实现对大规模面板级配电网继电保护参数的空间重构和特征重组，在串并联结构分布下，实现配电网继电保护参数融合，在锁相环控制结构中，进行继电保护参数融合处理。
然后进行配电网继电保护参数提取，具体为：
采用并网参数分析的方法，构建大规模面板级配电网继电保护参数的误差分析模型，考虑-3dB要求的谐振阵带宽，得到大规模面板级配电网继电保护参数的谱分量为：
式中：ym表示二次谐波制动电阻，yn表示二次谐波分量，yk为二次谐波输出电流。
根据谱分量，得到大规模面板级配电网继电保护参数的输入阻抗和输出阻抗关系为：
式中：kmefd表示IEEE-33节点配电系统的输出增益，or表示大规模面板级配电网继电保护参数的稀疏特征分量，ob表示静止无功补偿装置的系数，ot表示最大补偿容量迭代系数。
采用负荷的波动性调节方法进行大规模面板级配电网继电保护控制，输出为：
式中：tak为大规模面板级配电网继电保护变压器空载合闸电压，tv表示次大规模面板级配电网继电保护输出的谐波电压，tv值一般在10V左右，or表示面板级配电网继电保护参数的稀疏特征分量，ot表示最大补偿容量迭代系数，kmefd表示IEEE-33节点配电系统的输出增益，Qu表示配电网继电保护参数的输入阻抗和输出阻抗的关系，op表示适应度参数，VS表示波动前变压器电压，VCE表示波动后变压器电压，Z表示相似度系数，
表示角度。
通过上述步骤，引入电网低压侧异常数据采集输出端的谐振电压，在锁相环控制结构中，采用理想交流电压源参数控制方法，实现配电网继电保护参数提取。
表1从Google Dataset Search数据库中获取的配电网继电保护相关参数
为了验证通过本申请实施例提供的方法所实现的配电网继电保护参数提取的性能，采用ENTSILDIg软件对配电网继电保护参数提取进行仿真，设定配电网继电保护装置的基频分量的初相角为4.3+j11.2，继电保护装置的输出中心频率为100πrad/s，阻尼系数取0.5，进行仿真所使用的配电网继电保护参数是从Google Dataset Search数据库中获取，所获取的配电网继电保护相关参数如表1所示。
参见图3，为本申请实施例提供的配电网继电保护参数提取仿真实验测试平台，该实验测试平台包括配电网数据采集终端1和配电网继电保护装置2。根据表1中的参数，使用如图3所示的实验测试平台，进行配电网继电保护参数提取的仿真，得到的电流参数检测结果如图4所示，图中的线性关系的波动都基本稳定在固定值附近，即由图4可知，采用本申请实施例提供的配电网继电保护参数提取方法进行配电网继电保护参数提取的电流输出稳态性较好，该方法能有效提高配电网继电保护参数融合和控制能力，提高参数解析的稳定性，电网输出的可靠性较好。
继电保护参数的优化提取结果如图5所示，图5当中稳定性值的上下波动不超过0.1，即由图5进一步的说明，本申请实施例提供的方法进行配电网继电保护参数提取的稳定性和可靠性均较好。
Claims (4)
1.一种基于ENTSILDIg软件的配电网继电保护参数提取方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：
构建面板级配电网继电保护参数融合模型；
对所述面板级配电网继电保护参数融合模型进行检测；
进行面板级配电网继电保护参数融合，包括以下步骤：
构建面板级配电网继电保护参数的交流系统等值模型，
式中：
表示卷积算子，
表示直流传输线路电感，
表示直流传输的频谱，
表示耦合系数；
根据功率平衡原理及所述交流系统等值模型，建立面板级配电网继电保护参数的电流脉冲融合模型，
式中：
表示统计特征量，
表示直流传输线路电感，
表示直流传输线路电阻,
表示配电网继电保护参数的交流等值模型；
根据所述电流脉冲融合模型获得面板级配电网继电保护参数融合的普适性参数为，
式中，
表示面板级配电网继电保护参数的联合分布特征量，
表示网侧滤波电感，
表示等效电阻，
表示最大振荡分量，
表示适应度参数，
表示最大分布间隔；
在串并联结构分布下，完成配电网继电保护参数融合，在锁相环控制结构中，进行面板级配电网继电保护参数融合处理；
采用理想交流电压源参数控制方法，进行面板级配电网继电保护参数提取，包括以下步骤：
采用并网参数分析方法，构建面板级配电网继电保护参数的误差分析模型；
根据所述误差分析模型，获得面板级配电网继电保护参数的谱分量，
式中：
表示二次谐波制动电阻，
表示二次谐波分量，
为二次谐波输出电流；
根据所述谱分量，获得面板级配电网继电保护参数的输入阻抗和输出阻抗的关系，
式中：
表示IEEE-33节点配电系统的输出增益，
表示大规模面板级配电网继电保护参数的稀疏特征分量，
表示静止无功补偿装置的系数，
表示最大补偿容量迭代系数；
根据所述输入阻抗和所述输出阻抗，采用负荷的波动性调节方法进行面板级配电网继电保护控制，输出为：
式中：
为大规模面板级配电网继电保护变压器空载合闸电压，
表示次大规模面板级配电网继电保护输出的谐波电压，
表示面板级配电网继电保护参数的稀疏特征分量，
表示最大补偿容量迭代系数，
表示IEEE-33节点配电系统的输出增益，
表示配电网继电保护参数的输入阻抗和输出阻抗的关系，
表示适应度参数，
表示波动前变压器电压，
表示波动后变压器电压，Z表示相似度系数，
表示角度；
根据电网低压侧异常数据采集输出端的谐振电压，采用理想交流电压源参数控制方法，完成配电网继电保护参数提取。
2.根据权利要求1所述的基于ENTSILDIg软件的配电网继电保护参数提取方法，其特征在于：所述构建面板级配电网继电保护参数融合模型包括以下步骤：
采用M×M直流网络构建方法，建立面板级配电网继电保护的控制结构模型；
获取所述面板级配电网继电保护的控制结构模型的等效电路；
根据所述面板级配电网继电保护的控制结构模型的等效电路，采用通用性工程模型建立面板级配电网继电保护控制结构对象；
根据面板级配电网继电保护控制结构对象获取配电网的频率分量和效用阈值；
根据所述频率分量和效用阈值获取面板级配电网继电保护的状态空间方程，
式中：
表示频率分量，
表示效应阈值，
表示光照强度，
表示温度，
表示光伏面板的电压，
表示大规模面板级配电网的电流参数；
根据所述状态空间方程得到面板级配电网特征分布融合结果；
根据所述面板级配电网特征分布融合结果构建大信号平均值分析模型；
根据所述大信号平均值分析模型，采用电压源型换流器，进行面板级配电网继电保护参数的聚合处理，获得特征聚类，
式中：
表示配电网继电保护非线性映射，
表示配电网继电保护的控制权值，
表示等效电感；
根据所述特征聚类进行特征空间重组；
根据所述特征空间重组，构建面板级配电网继电保护参数融合模型。
3.根据权利要求2所述的基于ENTSILDIg软件的配电网继电保护参数提取方法，其特征在于：根据所述特征空间重组，构建面板级配电网继电保护参数融合模型，还包括：
根据所述面板级配电网继电保护参数融合模型获取配电网继电保护参数的模糊度检测结果和融合参数，其中，
式中：
表示融合参数，
表示连接变压器的等效电阻，
表示跟踪电阻，
表示电压源型换流参数，
表示电阻分配参数，
表示联合阻抗，
表示自由度分量。
4.根据权利要求1所述的基于ENTSILDIg软件的配电网继电保护参数提取方法，其特征在于：所述的对所述面板级配电网继电保护参数融合模型进行检测，包括以下步骤：
获取面板级配电网的多维漏磁系数和实际绕组系数；
根据所述多维漏磁系数和所述实际绕组系数，获得面板级配电网继电保护参数提取的适应度函数，
式中：
表示多维漏磁系数，
表示实际绕组系数，
表示双环前馈系数，
表示联合自适应检测函数，
表示功率损耗，
表示输出稳态电阻；
根据所述适应度函数，确定面板级配电网多维的直流控制变量；
在锁相环控制结构中，采用小扰动稳定性特征分析方法，根据所述直流控制变量，确定面板级配电网继电保护参数的多维特征融合输出，
式中：
表示多维特征融合输出，
表示功率谱密度，
表示输入阻抗，
表示输出阻抗，
表示自由度阻抗，
表示实际跟踪阻抗，
表示相似度系数，
表示能量谱参数；
根据所述多维特征融合输出，获得面板级配电网的继电保护多维参数，其中，面板级配电网继电保护参数的解耦模型为，
式中：
表示校正环节的阻抗系数，
表示负载参数，
表示等效电感, 
表示多维特征融合输出；
在区域M×M进行面板级配电网继电保护参数的高维重组，得到配电网参数模型为，
式中：
表示空间等效电感，
表示初始采样时间频率，
表示大规模面板级配电网继电保护参数的最优极小值解，
表示面板级配电网继电保护参数的最低特征采样频率，
表示大规模面板级配电网继电保护参数的最高特征采样频率。
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