[發明專利]一種具有容錯性的電壓暫降源定位方法

有效

• 申請號: 201610304497.5
• 申請日: 2016-05-10
• 公開（公告）號: CN105785230B
• 公開（公告）日: 2018-08-21
• 發明（設計）人: 翁國慶;黃飛騰;王強;朱雙雙;林雨豐;方敏佳
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: G01R31/08
• 分類號: G01R31/08
• 代理公司: 杭州天正專利事務所有限公司 33201
• 代理人: 王兵;黃美娟

1.一種具有容錯性的電壓暫降源定位方法，包括如下步驟：

步驟1、構建信息完備的網絡化電能質量監測系統；考慮系統構建的經濟成本，在含有L條線段的輻射型配電網絡中，經過位置布置的優化處理，選擇在其中N條線路首端布置實際電能質量監測裝置，電能質量監測裝置簡稱PQM；其余未布置實際PQM的線段，基于狀態估計原理進行電能質量信息完備，并視其布置“虛擬PQM”；系統中包含的所有實際PQM和虛擬PQM的總數量為

步驟2、基于兩種獨立判據確定其各自的完備方向矩陣；當檢測到系統中發生電壓暫降事件時，根據擾動功率算法和擾動能量算法這兩種典型的暫降源方向判據，對步驟1中所有的PQM點分別進行暫降源方向判定；擾動功率簡稱DP，擾動能量簡稱DE；

步驟201，依據DP判據的暫降源方向判定結果構建完備方向矩陣矩陣各元素的賦值方法如式(1)所示：

步驟202，依據DE判據的暫降源方向判定結果構建完備方向矩陣矩陣各元素的賦值方法如式(2)所示：

步驟3、暫降源方向判定結果可靠性影響因素分析和信度評估；采用[0.0～1.0]之間的不同數值作為信度，表征對基于DP、DE兩種不同判據的暫降源方向判定結果的置信程度；信度值越大，表征對其方向判定結果的信任程度越高；影響信度的主要因素及其評估方法為：

步驟301，表征電壓暫降擾動信號強弱的信度因子；若某PQM監測點與暫降源相距過遠，由于受分支線路分流以及線路損耗，其檢測到的暫降擾動信號特征量相對微弱，易受噪聲干擾而發生誤判，其方向判定結果的可信度相對較低；定義表征擾動信號強弱的信度因子α_v,i，并構建其評估函數：

其中

k_v,i＝|ΔF_v(i)|/|ΔF_v,max| (4)

式中，v＝1表示采用DP判據，此時ΔF_v(i)表示PQM_i處的DP信號初始峰值；v＝2表示采用DE判據，此時ΔF_v(i)表示PQM_i處的DE信號穩定終值；ΔF_v,max為系統中所有測得的ΔF_v(i)中的最大值；κ_v,i為ΔF_v(i)和ΔF_v,max比值；

步驟302，表征信息完備影響的信度因子；基于狀態估計法，能夠獲得系統未布置實際PQM節點以及由于數據采集、通信網絡原因引起的數據錯誤節點的電氣狀態量估計值，實現系統的信息完備；但由于狀態估計存在誤差，基于信息完備的部分節點的方向判定結果可信度降低；定義表征信息完備影響的信度因子β_v,i，并構建其評價函數：

其中

式中，v＝1和v＝2分別表示采用DP判據和DE判據，且β_1,i＝β_2,i；ρ_i＝0和ρ_i＝1分別表示線路L_i處布置的監測裝置為實際PQM和虛擬PQM；d_i為任意基于狀態估計定義的虛擬測點PQM_i的相對偏離量；g(d_i)為關于d_i的一個系數構造函數，其中k取[2～4]之間的實數；λ取[1～5]之間實數；

步驟303，表征擾動信號波形特征的信度因子；一般情況下，通常給予DE判據更大信任，但當DE信號的終值絕對值與其峰值絕對值的比值小于80％時，DE判據信任度顯著降低，DP判據更值得信任；另外，若DE信號初始峰值與最終值符號不同，則該監測點的方向判定結果可信度降低；定義表征擾動信號波形特征的信度因子χ_v,i，并構建其評價函數：

其中

q＝|ΔE_I(i)/ΔE_R(i)| (8)

式中，v＝1和v＝2分別表示采用DP判據和DE判據；ΔE_I(i)，ΔE_R(i)分別為PQM_i處DE信號的初始峰值和穩態終值；sgn(·)為符號函數；q為|ΔE_I(i)|和|ΔE_R(i)|的比值；

步驟4、各影響因素信度因子和方向信息的融合；對各影響因素的信度因子，以及步驟2中得到的暫降源方向判定信息進行綜合，并進一步實現DP、DE兩種判據的信度融合；

步驟401，基于DP判據所得PQM_i處具有信度特性的方向判定結果d_1,i為：

步驟402，基于DE判據所得PQM_i處具有信度特性的方向判定結果d_2,i為：

步驟403，對DP、DE兩種不同判據得到的具有信度特性的電壓暫降源方向判定結果d_1,i，d_2,i進行融合：

其中

s_1,i＝sgn(d_1,i)，s_2,i＝sgn(d_2,i) (12)

式中，s_1,i，s_2,i分別為PQM_i處d_1,i和d_2,i的符號函數結果；d_i為PQM_i處DP、DE兩種判據的融合信度；

步驟5、方向判定沖突點的信度弱化處理；若出現DP、DE兩種判據的判定結果方向沖突的情景，應減低該監測點方向判定結果的信度，從而減小其對暫降源定位結果的影響權重；為此，提出一種沖突點信度弱化策略：

步驟501，將系統方向判定融合結果集合按照信度絕對值|d_i|進行從大到小排序，選擇其前30％元素組成強信度子集

步驟502，檢查中各元素對應的PQM_i，判斷其對應的兩個方向判定結果是否存在方向沖突；若存在沖突，轉入步驟503；若不存在沖突，轉至步驟504；

步驟503，將該類監測點的信度絕對值降低20％，并將其降低的信度值按平均分配原則增至中其他不存在方向沖突的監測點信度值中，形成新的轉回步驟501；

步驟504，輸出此時的并將其賦值給調整后的方向判定融合信度集合

步驟6、驗前定位結果確定；根據系統拓撲、PQM布置位置信息以及各監測點方向判定融合信度，通過矩陣算法可獲得電壓暫降源的驗前定位結果：

步驟601，確定系統擴展覆蓋矩陣；構建用以表征所有線路L_j與各PQM_i相對位置關系的系統完備覆蓋矩陣其元素c_ji的賦值原則如下：

步驟602，確定系統融合方向矩陣；基于步驟504輸出的方向判定融合信度集合構建用以表征暫降源與各PQM_i相對位置關系的系統融合方向矩陣

步驟603，驗前定位結果矩陣計算；基于矩陣乘法運算，得到驗前定位結果矩陣：

矩陣R_L×1中的最大值元素r_j＝max[r₁,r₂,...,r_L]對應的線路L_j，即為系統中電壓暫降源的驗前定位位置；

步驟7、分布式電源接入影響的分析和校正處理，分布式電源簡稱DG；DG接入使配電網從單電源網絡變成多電源網絡，將對系統中各PQM處的擾動信號強度產生影響，甚至在部分節點發生方向誤判并影響暫降源定位結果的正確性；DG接入影響的分析和校正處理過程：

步驟701，提出DG接入對暫降源方向判定影響的規律：當暫降源F位于網絡主電源G至DG的主鏈路link(G-DG)上時，對于位于link(G-DG)上的各PQM，若存在分流網絡且其吸收的擾動能量過大，會引起該部分PQM方向誤判；對于其他情景，DG接入只能影響各PQM的擾動信號強度，不會使其方向判定結果反轉；

步驟702，構造校驗因子；根據步驟701分析得到規律，可構建校驗因子δ_j進行驗前定位結果正確性的校驗：

其中，

式中，為定義的線路L_j上的局部擾動能量；ΔE_j為L_j處PQM測得的DE信號終值；ΔE_Lj為L_j上的DE損耗值；為與L_j相連的下游母線所有出線支路的DE值累加；

步驟703，驗前定位結果校驗；若根據步驟603得到的驗前定位結果L_j位于link(G-DG)上，則需判斷該L_j處對應的校驗因子δ_j值；如果該δ_j值等于-1，則該驗前定位結果經校驗無誤，確定其為暫降源的驗后定位結果；如果該δ_j值等于+1，則表示驗前定位結果經校驗有誤，需計算系統link(G-DG)上所有線路對應的校驗因子值，將其中唯一的值等于-1的找出并標注為δ_j'；δ_j'對應的線路L_j'即為驗后暫降源定位結果。