CN114204548A - 一种配电线路带电作业多维数据熵权法状态识别方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种配电线路带电作业多维数据熵权法状态识别方法，包括数据标准化和三相不平衡配电线路的两阶段可信状态辨识方法：根据低精度的节点负荷伪量测进行不确定性潮流计算，并采用基于仿射算术的三相前推回代潮流计算得到所有节点电压的初始区间，以高精度的实时量测作为更严格的约束对初始区间进行进一步压缩，并采用凹凸性包络技术构造原问题的线性松弛问题，通过求解一系列线性问题得到保证包含系统真实状态的最小区间。本方法能深刻反映出指标的区分能力，进而确定权重，是一种客观赋权法，有理论依据，相对主观赋权具有较高的可信度和精确度，算法简单，实践起来比较方便，不需要借助其他分析软件。

Description

一种配电线路带电作业多维数据熵权法状态识别方法

技术领域

本发明涉及配电线路带电作业线路技术领域，特别涉及一种配电线路带电作业多维数据熵权法状态识别方法。

背景技术

随着科学技术的发展，人们对电力需求越来越高，配电线路的安全性是供电需求的基础条件。但配电线路在运行过程中，会因各种因素而产生故障或损坏，电力维修工作人员在确保电力正常运行的同时，还要对配电线路进行维修检测。因此，配电线路的带电作业成为当今电力维修工作人员的重要工作之一。电气设备的正常运行不仅关系到人们的供电需求，还关系到人们的人身财产安全，所以工作人员需要实时对电气设备进行检修和测试，以此保证电气设备的安全使用。

本发明提出了一种配电线路带电作业多维数据熵权法状态识别方法，解决了配电线路带电作业时线路状态变化频繁、线路缺少实时监测分析手段而导致的作业安全隐患，以及带电作业区域设备状态识别难度大等问题，实现配电线路带电作业状态实时智能评估，提高带电作业区域线路状态检测的准确性和及时性，为配电线路带电作业提供数据支撑和决策参考。

发明内容

为了解决背景技术提出的技术问题，本发明通过对配电线路带电作业时线路状态变化频繁、线路缺少实时监测分析手段导致的作业安全隐患的分析，提出了一种配电线路带电作业多维数据熵权法状态识别方法，本方法能深刻反映出指标的区分能力，进而确定权重，是一种客观赋权法，有理论依据，相对主观赋权具有较高的可信度和精确度，算法简单，实践起来比较方便，不需要借助其他分析软件。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种配电线路带电作业多维数据熵权法状态识别方法，所述的方法包括如下：

一、数据标准化：定义配电网线路潮流熵变化指标，通过潮流熵的变化量描述配电线路实时潮流分布不均衡性；

二、三相不平衡配电线路的两阶段可信状态辨识方法：根据低精度的节点负荷伪量测进行不确定性潮流计算，并采用基于仿射算术的三相前推回代潮流计算得到所有节点电压的初始区间，以高精度的实时量测作为更严格的约束对初始区间进行进一步压缩，并采用凹凸性包络技术构造原问题的线性松弛问题，通过求解一系列线性问题得到保证包含系统真实状态的最小区间，提高配电线路安全性和可靠性。

所述的三相不平衡配电线路的两阶段可信状态辨识方法，具体包括如下：

1)将基本配电系统三相前推回代潮流计算中的三相电压、三相电流、三相功率均用其仿射型代替，得到仿射前推回代潮流算法。具体计算过程如下：

首先，将所有节点负荷伪量测转换为对应的仿射型：

式中：

为节点i的φ相有功、无功和视在功率伪量测的仿射型；

为节点i的φ相有功、无功功率伪量测点值；

为节点i的φ相有功、无功功率噪声元，在区间[-1,1]内取值；

为噪声元系数，表征不确定性幅度；φ∈{a,b,c}；

2)将环境系统三相前推回代潮流计算中的风力、气压、温度均用其仿射型代替，得到仿射前推回代潮流算法；具体计算过程如下：

首先，将所有节点负荷伪量测转换为对应的仿射型：

式中：

为节点i的φ相风力、气压、温度伪量测的仿射型；

为节点i的φ相有风力、气压伪量测点值；

为节点i的φ相风力、气压噪声元，在区间[-1,1]内取值；

为噪声元系数，表征不确定性幅度；φ∈{a,b,c}；

3)将人体系统三相前推回代潮流计算中的心跳、体温、血压均用其仿射型代替，得到仿射前推回代潮流算法。具体计算过程如下：

首先，将所有节点负荷伪量测转换为对应的仿射型：

式中：

为节点i的φ相心跳、体温、血压伪量测的仿射型；

为节点i的φ相心跳、血压伪量测点值；

为节点i的φ相心跳、血压噪声元，在区间[-1,1]内取值；

为噪声元系数，表征不确定性幅度；φ∈{a,b,c}；

4)收敛判断：迭代收敛判据为各节点的上下界相对于上一次迭代的数值偏差都小于允许值。

所述的三相不平衡配电线路的两阶段可信状态辨识方法还包括如下：

通过对问题初始可行域逐次剖分即分支过程，同时构造并计算相应的松弛问题确定最优值的下界，通过求解一系列的松弛问题产生一个单调递增的下界序列即定界过程，并通过探测松弛问题最优解及所考查区域端点或中点的可行性，构造问题的一个单调递减的上界序列，当问题全局最优值的上界与下界的差满足终止性误差条件时，算法终止，从而得到所求问题的全局最优解；否则算法继续迭代下去；采用凹凸性包络技术构造原问题的线性松弛问题，通过求解一系列线性问题得到保证包含系统真实状态的最小区间。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明的多维数据熵权法状态识别方法能深刻反映出指标的区分能力，进而确定权重，是一种客观赋权法，有理论依据，相对主观赋权具有较高的可信度和精确度，算法简单，实践起来比较方便，不需要借助其他分析软件。

具体实施方式

以下对本发明提供的具体实施方式进行详细说明。

一种配电线路带电作业多维数据熵权法状态识别方法，所述的方法包括如下：

一、数据标准化：定义配电网线路潮流熵变化指标，通过潮流熵的变化量描述配电线路实时潮流分布不均衡性；

定义配电网线路潮流熵变化指标，假设给定了k个指标x₁,x₂…,x_k，假设对各指标数据标准化后的值为y₁,y₂…,y_k，那么：

y_k＝(x_k-min(x₁,x₂…,x_k)/(max(x₁,x₂…,x_k)-min(x₁,x₂…,x_k))

根据信息论中信息熵的定义，一组数据的信息熵(以下公式为公知常识，其中的变量为公知常识变量)：

其中

如果P_ij＝0,则定义

通过潮流熵的变化量描述配电线路实时潮流分布不均衡性。根据信息熵的计算公式，计算出各个指标的信息熵为E₁,E₂…,E_k。通过信息熵计算各指标的权重：

根据权重将区间缩小，然后依照上述方法根据节点和线路差异两个方面定义节点重要度指标，结合节点电压偏移和实际地理位置，引入综合潮流熵变化、节点电压偏移、节点重要度和考虑配电线路所处电压等级的修正系数。

二、三相不平衡配电线路的两阶段可信状态辨识方法：根据低精度的节点负荷伪量测进行不确定性潮流计算，并采用基于仿射算术的三相前推回代潮流计算得到所有节点电压的初始区间，以高精度的实时量测作为更严格的约束对初始区间进行进一步压缩，并采用凹凸性包络技术构造原问题的线性松弛问题，通过求解一系列线性问题得到保证包含系统真实状态的最小区间，提高配电线路安全性和可靠性。

所述的三相不平衡配电线路的两阶段可信状态辨识方法，具体包括如下：

1、将基本配电系统三相前推回代潮流计算中的三相电压、三相电流、三相功率均用其仿射型代替，得到仿射前推回代潮流算法。具体计算过程如下：

首先，将所有节点负荷伪量测转换为对应的仿射型：

式中：

为节点i的φ相有功、无功和视在功率伪量测的仿射型；

为节点i的φ相有功、无功功率伪量测点值；

为节点i的φ相有功、无功功率噪声元，在区间[-1,1]内取值；

为噪声元系数，表征不确定性幅度；φ∈{a,b,c}。

仿射前推回代潮流计算包括三步：

1)节点注入电流计算：

式中：

为第k次迭代中节点i的φ相注入电流仿射型，

为第k-1次迭代中节点i的φ相仿射电压计算值,

为节点i的φ相对地并联导纳，φ∈{a,b,c}，(·)*为复共轭运算符，k迭代序号。

2)回代过程：从末端支路开始，根据各节点注入电流和基尔霍夫电流定律，计算各支路始端每相电流仿射值。

式中：

为第k次迭代中支路i-j、j-m的φ相电流仿射型，A_i为与节点j相连的下游节点集合。

3)前推过程：从根节点开始向末节点，利用始端三相电压和线路三相电流更新各支路末端每相电压仿射值。

式中：3×3矩阵为线路i-j的三相阻抗矩阵。

2、将环境系统三相前推回代潮流计算中的风力、气压、温度均用其仿射型代替，得到仿射前推回代潮流算法；具体计算过程如下：

首先，将所有节点负荷伪量测转换为对应的仿射型：

式中：

为节点i的φ相风力、气压、温度伪量测的仿射型；

为节点i的φ相有风力、气压伪量测点值；

为节点i的φ相风力、气压噪声元，在区间[-1,1]内取值；

为噪声元系数，表征不确定性幅度；φ∈{a,b,c}。

仿射前推回代潮流计算包括三步：

1)节点注入气压计算：

式中：

为第k次迭代中节点i的φ相注入气压仿射型，

为第k-1次迭代中节点i的φ相仿射风力计算值,

为节点i的φ相对地并联导纳，φ∈{a,b,c}，(·)*为复共轭运算符，k迭代序号。

2)回代过程：从末端支路开始，根据各节点注入气压，计算各支路始端每相气压仿射值。

式中：

为第k次迭代中支路i-j、j-m的φ相气压仿射型，A_i为与节点j相连的下游节点集合。

3)前推过程：从根节点开始向末节点，利用始端气压和风力更新各支路末端每相风力仿射值。

式中：3×3矩阵为线路i-j的三相阻抗矩阵。

3、将人体系统三相前推回代潮流计算中的心跳、体温、血压均用其仿射型代替，得到仿射前推回代潮流算法。具体计算过程如下：

首先，将所有节点负荷伪量测转换为对应的仿射型：

式中：

为节点i的φ相心跳、体温、血压伪量测的仿射型；

为节点i的φ相心跳、血压伪量测点值；

为节点i的φ相心跳、血压噪声元，在区间[-1,1]内取值；

为噪声元系数，表征不确定性幅度；φ∈{a,b,c}。

仿射前推回代潮流计算包括三步：

1)节点注入心跳计算：

式中：

为第k次迭代中节点i的φ相注入心跳仿射型，

为第k-1次迭代中节点i的φ相仿射血压计算值,

为节点i的φ相对地并联导纳，φ∈{a,b,c}，(·)*为复共轭运算符，k迭代序号。

2)回代过程：从末端支路开始，根据各节点注入心跳，计算各支路始端每相心跳仿射值。

式中：

为第k次迭代中支路i-j、j-m的φ相心跳仿射型，A_i为与节点j相连的下游节点集合。

3)前推过程：从根节点开始向末节点，利用始端心跳和温度更新各支路末端每相温度仿射值。

式中：3×3矩阵为线路i-j的三相阻抗矩阵。

4、收敛判断：迭代收敛判据为各节点的上下界相对于上一次迭代的数值偏差都小于允许值ε。

式中：i＝2,...n,ε＝le-4。其余变量为迭代收敛公式的公知常识变量。

通过对问题初始可行域逐次剖分即分支过程，同时构造并计算相应的松弛问题确定最优值的下界，通过求解一系列的松弛问题产生一个单调递增的下界序列即定界过程，并通过探测松弛问题最优解及所考查区域端点或中点的可行性，构造问题的一个单调递减的上界序列，当问题全局最优值的上界与下界的差满足终止性误差条件时，算法终止，从而得到所求问题的全局最优解；否则算法继续迭代下去；采用凹凸性包络技术构造原问题的线性松弛问题，通过求解一系列线性问题得到保证包含系统真实状态的最小区间。

以上实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于上述的实施例。上述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。

Claims (3)

1.一种配电线路带电作业多维数据熵权法状态识别方法，其特征在于，所述的方法包括如下：

一、数据标准化：定义配电网线路潮流熵变化指标，通过潮流熵的变化量描述配电线路实时潮流分布不均衡性；

二、三相不平衡配电线路的两阶段可信状态辨识方法：根据低精度的节点负荷伪量测进行不确定性潮流计算，并采用基于仿射算术的三相前推回代潮流计算得到所有节点电压的初始区间，以高精度的实时量测作为更严格的约束对初始区间进行进一步压缩，并采用凹凸性包络技术构造原问题的线性松弛问题，通过求解一系列线性问题得到保证包含系统真实状态的最小区间。

2.根据权利要求1所述的一种配电线路带电作业多维数据熵权法状态识别方法，其特征在于，所述的三相不平衡配电线路的两阶段可信状态辨识方法，具体包括如下：

1)将基本配电系统三相前推回代潮流计算中的三相电压、三相电流、三相功率均用其仿射型代替，得到仿射前推回代潮流算法。具体计算过程如下：

首先，将所有节点负荷伪量测转换为对应的仿射型：

式中：

为节点i的φ相有功、无功和视在功率伪量测的仿射型；

为节点i的φ相有功、无功功率伪量测点值；

为节点i的φ相有功、无功功率噪声元，在区间[-1,1]内取值；

为噪声元系数，表征不确定性幅度；φ∈{a,b,c}；

2)将环境系统三相前推回代潮流计算中的风力、气压、温度均用其仿射型代替，得到仿射前推回代潮流算法；具体计算过程如下：

首先，将所有节点负荷伪量测转换为对应的仿射型：

式中：

为节点i的φ相风力、气压、温度伪量测的仿射型；

为节点i的φ相有风力、气压伪量测点值；

为节点i的φ相风力、气压噪声元，在区间[-1,1]内取值；

为噪声元系数，表征不确定性幅度；φ∈{a,b,c}；

3)将人体系统三相前推回代潮流计算中的心跳、体温、血压均用其仿射型代替，得到仿射前推回代潮流算法。具体计算过程如下：

首先，将所有节点负荷伪量测转换为对应的仿射型：

式中：

为节点i的φ相心跳、体温、血压伪量测的仿射型；

为节点i的φ相心跳、血压伪量测点值；

为节点i的φ相心跳、血压噪声元，在区间[-1,1]内取值；

为噪声元系数，表征不确定性幅度；φ∈{a,b,c}；

4)收敛判断：迭代收敛判据为各节点的上下界相对于上一次迭代的数值偏差都小于允许值。

3.根据权利要求2所述的一种配电线路带电作业多维数据熵权法状态识别方法，其特征在于，还包括如下：

通过对问题初始可行域逐次剖分即分支过程，同时构造并计算相应的松弛问题确定最优值的下界，通过求解一系列的松弛问题产生一个单调递增的下界序列即定界过程，并通过探测松弛问题最优解及所考查区域端点或中点的可行性，构造问题的一个单调递减的上界序列，当问题全局最优值的上界与下界的差满足终止性误差条件时，算法终止，从而得到所求问题的全局最优解；否则算法继续迭代下去；采用凹凸性包络技术构造原问题的线性松弛问题，通过求解一系列线性问题得到保证包含系统真实状态的最小区间。