CN113469432A - 配网转供智能化分析辅助方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的配网转供智能化分析辅助方法，包括以下步骤：采集故障发生时的配电网三遥信息；根据配电网三遥信息获取配网设备状态信息并映射到配电网拓扑图中构建转供分析模型，并将转供分析模型可视化；构建专家库，对神经网络进行训练后，将可视化的转供分析模型输入到神经网络中，获得主观最优转供路径；对转供分析模型中的多种配网设备组合进行开闭控制，获得多条初始转供路径；采用灰狼算法对初始转供路径进行寻优，并获得客观最优转供路径；根据主观最优转供路径和客观最优转供路径获得最终最优转供路径，根据最终最优转供路径对配网开关和变压器进行控制，实现配网过载、低压等异常状态的快速调整，短路故障状态的快速隔离并转供调整。

Description

配网转供智能化分析辅助方法
技术领域
本发明涉及电力技术领域，特别涉及一种配网转供智能化分析辅助方法。
背景技术
随着智能化的不断发展，大力投资建设可观、可测、可控的智能型配电网工程也在快速进行，但是配电网自动化应用却相对缓慢，部分配电网中由于运行基础薄弱，配电自动化***难以直接进入集中控制模式，也难以完全实现就地式自愈联络功能，线路跳闸后，往往依靠重合闸和配网自动化逻辑补救，故障段后的负荷不能快速恢复，需调度员通过人工收集信息进行判断后才能恢复非故障区域负荷，复电相对缓慢，不能满足重要敏感负荷的供电可靠性要求。
对于配电网而言，存在多条输电线路，当其中一条输电线路出现故障时，需要通过转供的方式对该线路上的负载进行供电，以保证负载的正常用电，目前对于转供而言，大多是工作人员根据自身经验开启和关闭不同位置的开关以实现转供，而工作人言根据经验所选取的转供路径存在较大的主观性，无法保证所选取的转供路径为最优路径，容易导致其他输电线路上电能传输的波动，甚至造成停电故障。
发明内容
鉴以此，本发明提出一种配网转供智能化分析辅助方法，通过灰狼算法获取最优转供路径，可以快速的恢复送电，并且保证其他输电线路的稳定性。
本发明的技术方案是这样实现的：
配网转供智能化分析辅助方法，包括以下步骤：
步骤S1、采集故障发生时的配电网三遥信息；
步骤S2、根据配电网三遥信息获取配网设备状态信息，将配网设备状态信息映射到配电网拓扑图中构建转供分析模型，并将转供分析模型可视化；
步骤S3、构建专家库，对神经网络进行训练后，将可视化的转供分析模型输入到神经网络中，获得主观最优转供路径；
步骤S4、对转供分析模型中的多种配网设备组合进行开闭控制，获得多条初始转供路径；
步骤S5、采用灰狼算法对初始转供路径进行寻优，并获得客观最优转供路径；
步骤S6、根据主观最优转供路径和客观最优转供路径获得最终最优转供路径。
优选的，所述步骤S2中的配网设备状态信息包括配网开关状态信息以及变压器状态信息。
优选的，所述步骤S2中将转供分析模型可视化后，所述转供分析模型中未闭合的配网开关以及未开启的变压器处于灰色状态，闭合的配网开关以及开启的变压器处于明亮的有色状态。
优选的，所述步骤S3中的专家库包括各种故障状态下的配电网拓扑图以及对应的转供路径图，所述神经网络的输入数据为发生故障时的转供分析模型图片，输出数据为转供路径，所述专家库分为训练集和测试集，所述神经网络通过训练集进行训练，并通过测试集测试准确度。
优选的，所述步骤S5的具体步骤包括：
步骤S51、初始化灰狼种群，并设定迭代次数以及种群规模；
步骤S52、任意选取一条初始转供路径，获取该初始转供路径的快速性评价指标，根据快速性评价指标计算获得灰狼的适应度值；
步骤S53、选取另外一条初始转供路径，并获得对应的适应度值后，与上一次计算的适应度值进行对比，并保留适应度值较大的一条初始转供路径；
步骤S54、进行迭代计算，并遍历所有的初始转供路径后，获得适应度值最大的初始转供路径，并将该初始转供路径输出为客观最优转供路径。
优选的，所述步骤S51中的迭代次数与初始转供路径的数量相同。
优选的，所述步骤S6的具体步骤包括：
步骤S61、获取主观最优转供路径和客观最优转供路径的评价参数；
步骤S62、对主观最优转供路径的评价参数进行主观赋权，并获得转供主观值，对客观最优转供路径的评价参数进行客观赋权，并获得转供客观值；
步骤S63、对比转供主观值以及转供客观值，选取数值较大的一方所对应的最优转供路径作为最终最优转供路径。
优选的，所述步骤S61中的评价参数包括快速性、经济性以及稳定性，所述快速性通过恢复送电的时间来获得，所述经济性通过转供路径的总长度来获得，所述稳定性通过某一用电设备在恢复送电时刻的电压电流突变量来获得。
优选的，所述步骤S62中的转供主观值的表达式为：
F主观＝αF快速性+βF经济性+δF稳定性；
转供客观值的表达式为：
F客观＝λF快速性+ρF经济性+ωF稳定性；
其中F快速性、F经济性、F稳定性分别为评价参数，α、β、δ为主观赋权指标，λ、ρ、ω为客观赋权指标，所述主观赋权指标和客观赋权指标为根据实际情况设定的常数。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明提供了一种配网转供智能化分析辅助方法，通过采集故障发生时的配电网三遥信息，以此获得配网设备状态信息，然后将配网设备状态信息映射到配电拓扑图中，构建转供分析模型，转供分析模型可以分别通过神经网络以及灰狼算法进行主客观最优转供路径的计算，最终可以根据主观最优转供路径和客观最优转供路径来获取最终最优转供路径，从而可以根据最终最优转供路径对配电网进行转供，以实现配网过载、低压等异常状态的快速调整、短路故障状态的快速隔离等，保证电能的正常输送。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的优选实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的一种配网转供智能化分析辅助方法的流程图。
具体实施方式
为了更好理解本发明技术内容，下面提供一具体实施例，并结合附图对本发明做进一步的说明。
参见图1，本发明提供的配网转供智能化分析辅助方法，包括以下步骤：
步骤S1、采集故障发生时的配电网三遥信息，利用配电自动化主站的三遥集中监控功能可以实现故障发生时的三遥信息的采集，其中三遥信息包括遥测、遥信以及遥控信息，主要包括告警状态或开关位置、变压器开关状态等等，采集三遥信息的同时，还利用配网DTU和FTU进行信息采集、告警定值设置实现各关键节点负荷监测。
步骤S2、根据配电网三遥信息获取配网设备状态信息，配网设备状态信息包括配网开关状态信息以及变压器状态信息，将配网设备状态信息映射到配电网拓扑图中构建转供分析模型，并将转供分析模型可视化，转供分析模型中未闭合的配网开关以及未开启的变压器处于灰色状态，闭合的配网开关以及开启的变压器处于明亮的有色状态。
将配电网三遥信息进行处理后，可以获取其中包含的配网开关状态信息和变压器状态信息，状态信息包括是否开启，从而可以将各个开关和变压器以不同的状态映射到配网拓扑图中，对于闭合状态的开关以及开启状态的变压器而言，在配网拓扑图中为明亮的有色状态，而打开状态的开关和关闭状态的变压器为灰色状态，形成转供分析模型后进行可视化，以图片的形式展示出来，供后续神经网络进行处理。
步骤S3、构建专家库，对神经网络进行训练后，将可视化的转供分析模型输入到神经网络中，获得主观最优转供路径；
所述步骤S3中的专家库包括各种故障状态下的配电网拓扑图以及对应的转供路径图，所述神经网络的输入数据为发生故障时的转供分析模型图片，输出数据为转供路径，所述专家库分为训练集和测试集，所述神经网络通过训练集进行训练，并通过测试集测试准确度。
本发明采用神经网络来作为转供路径选择的主观依据，其中对于神经网络的训练使用的是专家库，专家库内存储有若干不同故障状态下的配电网拓扑图以及对应的转供路径，对神经网络进行训练后，其可以根据故障状态下的配电网拓扑图进行检测识别，并输出对应的转供路径，由于用于对神经网络进行训练和测试的数据均为专家通过自身经验根据故障的配电网拓扑图来选取的转供路径，因此神经网络获得的转供路径为主观最优转供路径。
步骤S4、对转供分析模型中的多种配网设备组合进行开闭控制，获得多条初始转供路径；
上述步骤S3中通过神经网络计算得到了主观最优转供路径，为了保证转供路径为最优路径，本发明还进行了客观最优转供路径的计算，将转供分析模型中的多个配网设备进行不同的组合后，闭合配网设备，从而可以形成多条不同的初始转供路径，此时还需要对初始转供路径进行筛选，以找出其中最优的一条转供路径，为此，本发明采用了灰狼算法对初始转供路径进行寻优，具体过程如步骤S5所示。
步骤S5、采用灰狼算法对初始转供路径进行寻优，并获得客观最优转供路径，具体步骤包括：
步骤S51、初始化灰狼种群，并设定迭代次数以及种群规模，其中迭代次数与初始转供路径的数量相同；
步骤S52、任意选取一条初始转供路径，获取该初始转供路径的快速性评价指标，根据快速性评价指标计算获得灰狼的适应度值；
步骤S53、选取另外一条初始转供路径，并获得对应的适应度值后，与上一次计算的适应度值进行对比，并保留适应度值较大的一条初始转供路径；
步骤S54、进行迭代计算，并遍历所有的初始转供路径后，获得适应度值最大的初始转供路径，并将该初始转供路径输出为客观最优转供路径。
在设定的迭代次数内，每头灰狼均会以初始转供路径的快速性评价指标来进行适应度值的计算，并用于与前一次的适应度值相比，然后保留较大的适应度值所对应的初始转供路径，在对比完所有的初始转供路径后，最终剩下的适应度值最大的即为客观最优转供路径。
步骤S6、根据主观最优转供路径和客观最优转供路径获得最终最优转供路径，具体步骤包括：
步骤S61、获取主观最优转供路径和客观最优转供路径的评价参数，评价参数包括快速性、经济性以及稳定性，所述快速性通过恢复送电的时间来获得，所述经济性通过转供路径的总长度来获得，所述稳定性通过某一用电设备在恢复送电时刻的电压电流突变量来获得。
通过选取快速性、经济性以及稳定性三个指标来进行加权计算，其中快速性对应的是复电时间的快慢，经济性对应的是转供中电能的消耗量，稳定性则是指对其他线路的影响情况，通过这三个方面来综合评价转供路径是否为最优路径。
步骤S62、对主观最优转供路径的评价参数进行主观赋权，并获得转供主观值，转供主观值的表达式为：
F主观＝αF快速性+βF经济性+δF稳定性；
对客观最优转供路径的评价参数进行客观赋权，并获得转供客观值，转供客观值的表达式为：
F客观＝λF快速性+ρF经济性+ωF稳定性；
其中F快速性、F经济性、F稳定性分别为评价参数，α、β、δ为主观赋权指标，λ、ρ、ω为客观赋权指标，所述主观赋权指标和客观赋权指标为根据实际情况设定的常数，对于主观最优转供路径而言，由于主观性较强，因此选取的主观赋权指标的取值要小于客观赋权指标。
步骤S63、对比转供主观值以及转供客观值，选取数值较大的一方所对应的最优转供路径作为最终最优转供路径。
本发明采用权重赋值法，对主观最优转供路径和客观最优转供路径分别赋值权重，并分别计算得到转供客观值以及转供主观值，然后对比两者的数值大小，选取数值较大的一方作为最终最优转供路径，最终根据最终最优转供路径来对配电网进行负荷的转供，从而可以实现快速复电，保证电能的正常输送。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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。

Claims (9)

1.配网转供智能化分析辅助方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1、采集故障发生时的配电网三遥信息；
步骤S2、根据配电网三遥信息获取配网设备状态信息，将配网设备状态信息映射到配电网拓扑图中构建转供分析模型，并将转供分析模型可视化；
步骤S3、构建专家库，对神经网络进行训练后，将可视化的转供分析模型输入到神经网络中，获得主观最优转供路径；
步骤S4、对转供分析模型中的多种配网设备组合进行开闭控制，获得多条初始转供路径；
步骤S5、采用灰狼算法对初始转供路径进行寻优，并获得客观最优转供路径；
步骤S6、根据主观最优转供路径和客观最优转供路径获得最终最优转供路径。
2.根据权利要求1所述的配网转供智能化分析辅助方法，其特征在于，所述步骤S2中的配网设备状态信息包括配网开关状态信息以及变压器状态信息。
3.根据权利要求2所述的配网转供智能化分析辅助方法，其特征在于，所述步骤S2中将转供分析模型可视化后，所述转供分析模型中未闭合的配网开关以及未开启的变压器处于灰色状态，闭合的配网开关以及开启的变压器处于明亮的有色状态。
4.根据权利要求1所述的配网转供智能化分析辅助方法，其特征在于，所述步骤S3中的专家库包括各种故障状态下的配电网拓扑图以及对应的转供路径图，所述神经网络的输入数据为发生故障时的转供分析模型图片，输出数据为转供路径，所述专家库分为训练集和测试集，所述神经网络通过训练集进行训练，并通过测试集测试准确度。
5.根据权利要求1所述的配网转供智能化分析辅助方法，其特征在于，所述步骤S5的具体步骤包括：
步骤S51、初始化灰狼种群，并设定迭代次数以及种群规模；
步骤S52、任意选取一条初始转供路径，获取该初始转供路径的快速性评价指标，根据快速性评价指标计算获得灰狼的适应度值；
步骤S53、选取另外一条初始转供路径，并获得对应的适应度值后，与上一次计算的适应度值进行对比，并保留适应度值较大的一条初始转供路径；
步骤S54、进行迭代计算，并遍历所有的初始转供路径后，获得适应度值最大的初始转供路径，并将该初始转供路径输出为客观最优转供路径。
6.根据权利要求5所述的配网转供智能化分析辅助方法，其特征在于，所述步骤S51中的迭代次数与初始转供路径的数量相同。
7.根据权利要求1所述的配网转供智能化分析辅助方法，其特征在于，所述步骤S6的具体步骤包括：
步骤S61、获取主观最优转供路径和客观最优转供路径的评价参数；
步骤S62、对主观最优转供路径的评价参数进行主观赋权，并获得转供主观值，对客观最优转供路径的评价参数进行客观赋权，并获得转供客观值；
步骤S63、对比转供主观值以及转供客观值，选取数值较大的一方所对应的最优转供路径作为最终最优转供路径。
8.根据权利要求7所述的配网转供智能化分析辅助方法，其特征在于，所述步骤S61中的评价参数包括快速性、经济性以及稳定性，所述快速性通过恢复送电的时间来获得，所述经济性通过转供路径的总长度来获得，所述稳定性通过某一用电设备在恢复送电时刻的电压电流突变量来获得。
9.根据权利要求8所述的配网转供智能化分析辅助方法，其特征在于，所述步骤S62中的转供主观值的表达式为：
F主观＝αF快速性+βF经济性+δF稳定性；
转供客观值的表达式为：
F客观＝λF快速性+ρF经济性+ωF稳定性；
其中F快速性、F经济性、F稳定性分别为评价参数，α、β、δ为主观赋权指标，λ、ρ、ω为客观赋权指标，所述主观赋权指标和客观赋权指标为根据实际情况设定的常数。
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