一种配电网自愈控制中的电网运行状态辨识方法

技术领域：

本发明涉及电力系统运行控制技术领域，具体涉及一种配电网自愈控制中的电网运行状态辨识方法。

背景技术：

智能配电网的发展对实现配电网自愈控制提出了要求。一方面，实现配电网自愈控制是提高配电网安全可靠水平的必要条件，国内外重大电网事故的惨痛教训表明，建设自愈型配电网有助于配电网故障快速恢复并有效降低事故损失；另一方面，智能配电网的建设及配电网的庞大复杂为配电网自愈控制提供了客观需要：先进通信技术(设备、信道、协议)为实时数据传输提供了保障；各种信息系统通过统一的数据标准和信息平台(通过接口方式或者集成方式)实现数据的多方共享；电网参数极其完备，更新及时且统一，提供了配电网络优化运行分析的所有数据。

进行自愈控制，可以有效提高配电网供电可靠性，实现优化运行。自愈控制系统能够在发现隐患后，采取控制措施消除隐患，避免故障发生；一旦发生故障，迅速进行故障定位，并自动隔离故障，恢复健全区域供电；具备一定的自然灾害预警和应对处理能力；在正常运行状态下，具备多目标优化校正能力等。显然，自愈控制实现的首要任务是准确辨识配电网运行状态，确定当前配电网是否正常或优化运行，是面临风险，还是已经发生故障，据此再采取相应措施，实现自愈控制。

当前配电网运行状态辨识技术，存在状态分类简单、考虑因素片面、状态评估模型单一等不足，实用性较低，辨识速度慢。

发明内容：

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种配电网自愈控制中的电网运行状态辨识方法，利用评估模型进行评估，节约了系统资源，易于实现快速状态辨识，并通过状态分级等规则处理评估结果，增强了之后自愈控制措施的可靠性与安全性。

本发明提供的一种配电网自愈控制中的电网运行状态辨识方法，其改进之处在于：

(1)采集配电网运行信息并进行监测；

(2)根据所述步骤(1)的信息划分电网运行状态并进行优先级排序；

(3)根据所述步骤(2)划分的电网运行状态，建立电网运行状态评估模型；

(4)根据所述步骤(1)提供的前一时刻电网运行信息，对当前状态辨识并将所述当前状态辨识结果划分到相应的所述电网运行状态评估模型；

(5)进行状态评估；

(6)根据所述步骤(5)的状态评估结果，结合所述步骤(2)的优先级排序，得到优先级最高的状态辨识结果；

(7)输出状态辨识结果。

本发明提供的第一优选方案的电网运行状态辨识方法，其改进之处在于，所述电网运行状态分为正常状态、优化状态、恢复状态、风险状态和紧急状态，并表征状态优先级的高低顺序，其中所述紧急状态为最高级。

本发明提供的第二优选方案的电网运行状态辨识方法，其改进之处在于，所述步骤(3)电网运行状态评估模型为m(Φ，f，g，h，t)，其中的Φ、f、g、h、t分别为状态评估的直接指标集合Φ(φ₁，φ₂...φ₈)、导出定量函数集合f(Φ，t)、导出定性函数/指标集合g(Φ，t)、状态评估辅助函数/指标集合h(Φ，t)和时间t；其中φ₁-φ₈分别设定为下述信息：

线路杆塔、导线标称截面以及各种设备投运年限、故障记录、维护记录和设备参数信息；

电压、电流、有功功率、无功功率、泄漏电流、频率、功角、相角、波形、谐波、导线张力/应力、设备温度和设施参数信息；

电网调度指令、视频、设备状态、设备动作/操作、电网运行方式、电源出力和检修计划信息；

运行环境的历史、实时监测及预测信息中的气象条件、水文地质和污秽信息；

电网知识和专家经验信息；

上级和调度员发布的指令信息；

各电源的性质、接入电压等级、接入位置、运行方式、最大及最小出力和当前出力信息；

和

其它进行状态评估必要的配电自动化、变电站自动化等系统的历史及实时数据信息、历史及实时决策信息，二次保护整定信息。

本发明提供的第三优选方案的电网运行状态辨识方法，其改进之处在于，所述步骤(4)的所述将所述当前信息处理的结果划分到相应的所述电网运行状态评估模型的方法包括：

1)电网前一时刻状态辨识结果未知，选择风险状态评估模型、紧急状态评估模型、恢复状态评估模型和优化状态评估模型进行当前状态辨识，若都为否，则为正常状态；

2)电网前一时刻为正常状态，选择风险状态评估模型和紧急状态评估模型进行当前状态辨识，若都为否，则为正常状态；如果当前时刻运行方式发生了变化，则为优化状态；

3)电网前一时刻为风险状态，选择风险状态评估模型和紧急状态评估模型进行当前状态辨识，若都为否，则为正常状态；如果准备采取供电恢复措施，为恢复状态；

4)电网前一时刻为紧急状态，选择风险状态评估模型和紧急状态评估模型进行当前状态辨识，若都为否，则为正常状态；如果准备采取供电恢复措施，为恢复状态；

5)电网前一时刻为恢复状态，选择风险状态评估模型、紧急状态评估模型和恢复状态评估模型进行当前状态辨识，若都为否，则为正常状态；

6)电网前一状态为优化状态，选择优化状态评估模型进行当前状态辨识，若为否，则为正常状态。

本发明提供的第四优选方案的电网运行状态辨识方法，其改进之处在于，所述步骤(5)进行评估的方法包括：

①将正常状态设为m₁(Φ₁，f₁，g₁，h₁，t₁)，当m₁符合所述正常状态的定义，则电网运行状态为正常状态M₁＝1，否则电网处于非正常状态M₁＝0；

②将风险状态设为m₂(Φ₂，f₂，g₂，h₂，t₂)，当m₂符合所述风险状态的定义，则电网运行状态为风险状态M₂＝1，否则电网处于非风险状态M₂＝0；

③将紧急状态设为m₃(Φ₃，f₃，g₃，h₃，t₃)，当m₃符合所述紧急状态的定义，则电网运行状态为紧急状态M₃＝1，否则电网处于非紧急状态M₃＝0；

④将恢复状态设为m₄(Φ₄，f₄，g₄，h₄，t₄)，当m₄符合所述恢复状态的定义，则电网运行状态为恢复状态M₄＝1，否则电网处于非恢复状态M₄＝0；

⑤将优化状态设为m₅(Φ₅，f₅，g₅，h₅，t₅)，当m₅符合所述优化状态的定义，则电网运行状态为优化状态M₅＝1，否则电网处于非优化状态M₅＝0。

本发明提供的第五优选方案的电网运行状态辨识方法，其改进之处在于，所述步骤(6)得到优先级最高的状态辨识结果的方法包括：

I)评估出1个电网运行状态时，所述状态为当前电网运行状态；

II)评估出2个及以上电网运行状态时，将优先级最高的状态作为当前电网运行状态。

本发明提供的较优选方案的电网运行状态辨识方法，其改进之处在于，所述正常状态，是指电网按预先设定的运行方式运行，对除计划停电之外的所有用户保持持续供电，各项、各种运行指标均在预定范围，按照这种状态运行，不会造成或以较低概率带来电网风险；

所述风险状态，是指在事先设定的运行方式下，在当前电网运行条件或当前时间点以后运行条件下，电网的某项或多项运行指标已经超出或将超出预定范围，有较大可能性导致电网运行目标参数恶化、发生某种或多种电网事故；或者是电网虽未出现风险，但出现预定的事件、运行条件，需要采取预防控制措施的电网运行状态；

所述紧急状态，是指电网一处或多处已经发生或正在持续发生某种或多种电网事故，尚未采取保护控制措施；或虽已采取保护、控制措施，但事故仍在继续、电网运行仍在恶化的状态，已造成或正造成用户供电中断、电力设施损毁、电能质量严重超标、电网失稳；或者是电网虽未发生故障，但出现预定的事件、运行条件，需要采取紧急保护、控制措施的电网运行状态；

所述恢复状态，是指将电网事故后所处状态和为避免某种事故发生采取一些电网操作而改变后的电网运行状态称为恢复初始状态，电网从恢复初始状态回复到正常状态的过程中所处的状态称为恢复状态；

所述优化状态，是指电网按照优化目标所确定的运行方式运行、各项运行指标均在允许范围内的运行状态。

与现有技术比，本发明的有益效果为：

在综合考虑配电网各类信息的基础上，形成多个直接或间接指标，针对各个状态分别建立相应的状态评估模型。状态识别中，依据实时电网信息，采用各类状态评估模型及状态分级、状态互斥等规则，进行电网运行状态评估。

该方法采用多维电网信息，利用各状态特性对不同运行状态采用不同的辨识模型进行状态辨识，解决了电网运行状态辨识中状态分界标准确定问题，有助于电网运行状态辨识的高效实现。

该方法结合历史信息，仅针对可能的状态，利用评估模型进行评估，节约了系统资源，易于实现快速状态辨识，并通过状态分级等规则处理评估结果，增强了之后自愈控制措施的可靠性与安全性。

本发明对电网的运行状态进行二次评估，增强了系统的准确性。

附图说明

图1为本发明提出的配电网自愈控制中的电网运行状态辨识方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。

本实施例对电网运行状态辨识方法步骤如图1所示，具体如下：

(1)采集配电网运行信息并进行监测；

(2)根据步骤(1)的信息划分电网运行状态并进行优先级排序；

将电网运行状态分为正常状态、优化状态、恢复状态、风险状态、紧急状态，并表征状态优先级的高低顺序，其中所述紧急状态为最高级。

正常状态，是指电网按预先设定的运行方式运行，对除计划停电之外的所有用户保持持续供电，各项、各种运行指标均在预定范围，按照这种状态运行，不会造成或以较低概率带来电网风险；

风险状态，是指在事先设定的运行方式下，在当前电网运行条件或当前时间点以后运行条件下，电网的某项或多项运行指标已经超出或将超出预定范围，有较大可能性导致电网运行目标参数恶化、发生某种或多种电网事故；或者是电网虽未出现风险，但出现预定的事件、运行条件，需要采取预防控制措施的电网运行状态；

紧急状态，是指电网一处或多处已经发生或正在持续发生某种或多种电网事故，尚未采取保护控制措施；或虽已采取保护、控制措施，但事故仍在继续、电网运行仍在恶化的状态，已造成或正造成用户供电中断、电力设施损毁、电能质量严重超标、电网失稳；或者是电网虽未发生故障，但出现预定的事件、运行条件，需要采取紧急保护、控制措施的电网运行状态；

恢复状态，是指将电网事故后所处状态和为避免某种事故发生采取一些电网操作而改变后的电网运行状态称为恢复初始状态，电网从恢复初始状态回复到正常状态的过程中所处的状态称为恢复状态；

优化状态，是指电网按照优化目标所确定的运行方式运行、各项运行指标均在允许范围内的运行状态。

(3)根据所述步骤(2)，建立电网运行状态评估模型；

状态评估模型包括一个或多个直接指标、一个或多个导出定量函数、一个或多个导出定性函数/指标、一个或多个状态辅助指标等以及这些指标/函数应用中的关联关系，状态评估模型为m(Φ，f，g，h，t)，Φ、f、g、h、t分别为状态评估的直接指标集合Φ(φ₁，φ₂...φ₈)、导出定量函数集合f(Φ，t)、导出定性函数/指标集合g(Φ，t)、状态评估辅助函数/指标集合h(Φ，t)和时间t。

将正常状态评估模型记为m₁(Φ₁，f₁，g₁，h₁，t)，风险状态评估模型记为m₂(Φ₂，f₂，g₂，h₂，t)，紧急状态评估模型记为m₃(Φ₃，f₃，g₃，h₃，t)，恢复状态评估模型记为m₄(Φ₄，f₄，g₄，h₄，t)，优化状态评估模型记为m₅(Φ₅，f₅，g₅，h₅，t)。其中：

a)将线路杆塔、导线标称截面以及各种设备投运年限、故障记录、维护记录和设备参数信息设为φ₁；

b)将电压、电流、有功功率、无功功率、泄漏电流、频率、功角、相角、波形、谐波、导线张力/应力、设备温度和设施参数信息设为φ₂；

c)将电网调度指令、视频、设备状态、设备动作/操作、电网运行方式、电源出力和检修计划信息设为φ₃；

d)将运行环境的历史、实时监测及预测信息中的气象条件、水文地质和污秽信息设为φ₄；

e)将电网知识和专家经验信息设为φ₅；

f)将上级和调度员发布的指令信息设为φ₆；

g)将各电源的性质(包括风电、光电、水电、火电、燃气、垃圾、热电联营)、接入电压等级、接入位置、运行方式、最大及最小出力和当前出力信息设为φ₇；

h)将其它进行状态评估必要的配电自动化、变电站自动化系统的历史及实时数据信息、历史及实时决策信息，二次保护整定信息设为φ₈。

(4)根据所述步骤(1)提供的前一时刻电网运行信息，对当前状态辨识并将所述当前状态辨识结果划分到相应的所述电网运行状态评估模型；

根据状态互斥规则和状态发生次序规则，进行当前状态评估模型的选择。

所称的状态互斥规则，是指电网状态的唯一性，即不可同时存在两种及以上状态。根据权利要求1所述的5种状态，正常状态和优化状态可以同时存在，不适用互斥规则。风险状态、紧急状态、恢复状态和正常状态/优化状态之间适用互斥规则。根据状态互斥规则，如果当前电网可能的运行状态有N种，包括状态1、状态2、...、状态N-1、状态N，通过状态评估模型判断出电网不处于状态1、状态2、...、状态N-1，则无需状态N评估模型进行状态评估，即可确定当前电网运行状态为状态N。

所称的状态发生次序规则，是指状态发生具有一定的先后次序性，一些状态只发生在某状态之后，或者一个状态之后只发生某个或某些状态。根据状态发生次序规则，在已知电网前一时刻状态辨识结果的情况下，对于当前电网，只需进行某些状态的评估，而不需要运行所有状态评估模型。

电网前一时刻状态辨识结果未知，选择风险状态评估模型、紧急状态评估模型、恢复状态评估模型和优化状态评估模型进行当前状态辨识，若都为否，则为正常状态；若其中有一个或一个以上为是，则按照状态发生次序规则，选出优先级高的为当前状态。

电网前一时刻为正常状态，选择风险状态评估模型和紧急状态评估模型进行当前状态辨识，若都为否，则为正常状态；如果当前时刻运行方式发生了变化，则为优化状态；若其中有一个或一个以上为是，则按照状态发生次序规则，选出优先级高的为当前状态。

电网前一时刻为风险状态，选择风险状态评估模型和紧急状态评估模型进行当前状态辨识，若都为否，则为正常状态；如果准备采取供电恢复措施，为恢复状态；若其中有一个或一个以上为是，则按照状态发生次序规则，选出优先级高的为当前状态。

电网前一时刻为紧急状态，选择风险状态评估模型和紧急状态评估模型进行当前状态辨识，若都为否，则为正常状态；如果准备采取供电恢复措施，为恢复状态；若其中有一个或一个以上为是，则按照状态发生次序规则，选出优先级高的为当前状态。

电网前一时刻为恢复状态，选择风险状态评估模型、紧急状态评估模型和恢复状态评估模型进行当前状态辨识，若都为否，则为正常状态；若其中有一个或一个以上为是，则按照状态发生次序规则，选出优先级高的为当前状态。

电网前一状态为优化状态，选择优化状态评估模型进行当前状态辨识，若为否，则为正常状态。

(5)根据所述步骤(4)，利用多个状态评估模型，可以同时进行状态评估：

①将正常状态设为m₁(Φ₁，f₁，g₁，h₁，t₁)，当m₁符合所述正常状态的定义，则电网运行状态为正常状态M₁＝1，否则电网处于非正常状态M₁＝0；

②将风险状态设为m₂(Φ₂，f₂，g₂，h₂，t₂)，当m₂符合所述风险状态的定义，则电网运行状态为风险状态M₂＝1，否则电网处于非风险状态M₂＝0；

③将紧急状态设为m₃(Φ₃，f₃，g₃，h₃，t₃)，当m₃符合所述紧急状态的定义，则电网运行状态为紧急状态M₃＝1，否则电网处于非紧急状态M₃＝0；

④将恢复状态设为m₄(Φ₄，f₄，g₄，h₄，t₄)，当m₄符合所述恢复状态的定义，则电网运行状态为恢复状态M₄＝1，否则电网处于非恢复状态M₄＝0；

⑤将优化状态设为m₅(Φ₅，f₅，g₅，h₅，t₅)，当m₅符合所述优化状态的定义，则电网运行状态为优化状态M₅＝1，否则电网处于非优化状态M₅＝0。

其中，各个状态的评估时间间隔可以不一致。

紧急状态：针对电网，需要实时进行紧急状态的评估。

风险状态：针对电网，可以以相对较长的时间间隔循环(不一定实时)进行风险状态的评估。

恢复状态：针对电网，可以不定期地进行恢复状态的评估。只有在可能发生恢复状态的条件出现时，如电网处于紧急状态或风险状态时，进行恢复状态的评估。

优化状态：针对电网，可以不定期地进行优化状态的评估。只有在可能发生优化状态的条件出现时，如电网处于正常状态或优化状态时，进行优化状态的评估。

正常状态：针对电网，可以不进行正常状态的评估，而根据步骤(3)所述的状态互斥规则，确定正常状态。

(6)根据所述步骤(5)的状态评估结果，结合所述步骤(2)的优先级排序，得到唯一的状态辨识结果；

I)评估出1个电网运行状态时，所述状态为当前电网运行状态；

II)评估出2个及以上电网运行状态时，将级别高的状态作为当前电网运行状态。

例如：

按照紧急状态评估模型，评估出电网处于紧急状态，即M₃＝1，那么由于紧急状态级别高于其他状态，无论其他状态标志位是否为1，则判定当前电网运行状态为紧急状态。

按照紧急状态评估模型，评估出电网处于非紧急状态，即M₃＝0，按照风险状态评估模型，评估出电网处于风险状态，即M₂＝1，那么由于风险状态在所有非紧急状态中级别最高，无论其他状态标志位是否为1，则判定当前电网运行状态为风险状态。

按照紧急状态评估模型和风险状态评估模型，评估出电网处于非紧急非风险状态，即M₃＝0且M₂＝0，按照恢复状态评估模型，评估出电网处于恢复状态，即M₄＝1，那么由于恢复状态在所有非紧急非风险状态中级别最高，无论其他状态标志位是否为1，则判定当前电网运行状态为恢复状态。

按照紧急状态评估模型、风险状态评估模型和恢复状态评估模型，评估出电网处于非紧急非风险非恢复状态，即M₃＝0、M₂＝0且M₄＝0，按照优化状态评估模型，评估出电网处于优化状态，即M₅＝1，那么由于优化状态级别高于正常状态，无论正常状态标志位是否为1，则判定当前电网运行状态为优化状态。

若M₃＝0、M₂＝0、M₄＝0且M₅＝0，则判定当前电网运行状态为正常状态。

(7)输出状态辨识结果。

最后应该说明的是：结合上述实施例仅说明本发明的技术方案而非对其限制。所属领域的普通技术人员应当理解到：本领域技术人员可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，但这些修改或变更均在申请待批的权利要求保护范围之中。