一种配电网故障诊断算法自动测试平台、方法及应用技术

本公开提供了一种配电网故障诊断算法自动测试平台、方法及应用，通过Python脚本文件调用PSCAD自动化库，将PSCAD仿真模型中的元件抽象化，实现对仿真模型的控制，批量生成故障仿真算例，形成不同的仿真场景；循环读入所有仿真场景的故障录波数据，进行解析，根据故障场景信息，修改仿真算例的输入与元件参数信息，运行故障诊断算法，得到诊断结果，保存故障类型和故障区段信息，与故障录波文件所对应的模型信息进行综合比较，得到对应的故障诊断算法的正确率，生成测试报告。

An Automatic Test Platform, Method and Application of Distribution Network Fault Diagnosis Algorithms

This disclosure provides an automatic testing platform, method and application of distribution network fault diagnosis algorithm. By calling PSCAD automation library through Python script file, the components in PSCAD simulation model are abstracted, the control of simulation model is realized, and fault simulation examples are generated in batches to form different simulation scenarios. The fault recording data of all simulation scenarios are read and analyzed cyclically. According to the fault scenario information, the input and component parameter information of the simulation example are modified, the fault diagnosis algorithm is run, the diagnosis results are obtained, the fault type and fault section information are saved, and the model information corresponding to the fault recording file is synthetically compared, the correct rate of the corresponding fault diagnosis algorithm is obtained, and the test report is generated.

【技术实现步骤摘要】
一种配电网故障诊断算法自动测试平台、方法及应用
本公开涉及一种配电网故障诊断算法自动测试平台、方法及应用。
技术介绍
本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。近年来，随着大量随机性、波动性分布式电源接入配电网，配电网的故障特性发生了根本性变化，需要针对有源配电网开发新的故障诊断与定位算法。按照研究对象的分类，将故障诊断分为对设备的诊断和对电力系统的诊断。针对设备的故障诊断是通过各种信息综合分析判断系统设备的是否正常，而针对系统的故障诊断是通过故障发生后的信息分析故障位置和故障类型，进而实现排除故障。电力系统的故障诊断从电网的全局出发，通过各种信息得到故障诊断结果，作为后续电网故障处理决策的重要参考。电力系统中的故障诊断过程中，传统的SCADA系统无法满足时标同步的要求，而同步相量测量单元(PMU)利用GPS同步授时，对事件顺序进行了标记和记录，为故障诊断提供了更为准确的信息源。故障诊断算法的开发利用PMU相量数据完成配电网中故障类型的识别和故障定位。诊断算法在开发过程中需要验证在各种场景下的适用性和定位准确率，而配电网的故障诊断算法并没有像其他学科一样形成一套完善的算法测试平台，而是由开发者手动修改仿真参数进行重复性测试。其过程繁琐、时间成本高且易出错，没有客观统一的标准，因此需要一套自动测试平台对所开发的算法准确率进行一致性评定。故障诊断算法的测试可在实时数据仿真器(RTDS)中完成，但该方法操作繁琐、测试成本较高。而使用PSCAD进行仿真场景的生成，PSCAD中已有的多重运行机制允许用户改变控制器增益或故障类型，能够在一定程度上满足PSCAD批量仿真的要求，但该方法不够灵活，需要添加特定的仿真元件。因此通过脚本控制PSCAD完成批量仿真和诊断算法的自动测试对于提升诊断算法的整体测试开发效率至关重要。
技术实现思路
本公开为了解决上述问题，提出了一种配电网故障诊断算法自动测试平台、方法及应用，本公开能够通过脚本控制PSCAD完成批量仿真和诊断算法的自动测试。根据一些实施例，本公开采用如下技术方案：一种配电网故障诊断算法自动测试平台，包括：故障仿真场景生成单元，被配置为通过Python脚本文件调用PSCAD自动化库，将PSCAD仿真模型中的元件抽象化，实现对仿真模型的控制，批量生成故障仿真算例，形成不同的仿真场景；自动化测试单元，被配置为循环读入所有仿真场景的故障录波数据，进行解析，根据故障场景信息，修改仿真算例的输入与元件参数信息，运行故障诊断算法，得到诊断结果，保存故障类型和故障区段信息，与故障录波文件所对应的模型信息进行综合比较，得到对应的故障诊断算法的正确率，生成测试报告。作为进一步的限定，所述故障仿真场景生成单元具体包括：导入模块，被配置为导入PSCAD软件的配置文件信息与所需要的接口库函数，完成软件版本、编译器版本和软件安装路径信息的配置；加载模块，被配置为载入指定模型的路径，获取需要控制的元件ID，根据需求修改元件参数；图层使能控制模块，被配置为区分不同故障位置所在图层的使能设置内容，修改故障位置与分布式电源的接入情况；故障仿真运行模块，被配置为获取所述导入模块、加载模块和图层使能控制模块的参数，将故障录波文件复制到指定文件夹中并依次标号，形成设定的仿真场景。作为更进一步的限定，所述图层使能控制模块通过控制图层的使能来控制故障位置的变化，包括但不限于故障发生元件。作为进一步的限定，所述自动化测试单元，连接有故障诊断模块，所述故障诊断模块包括：诊断算法层，被配置为存储故障诊断算法，并接收运行所述算法的命令；相量计算层，被配置为依据故障仿真算例中的参数和故障诊断算法，计算相应的故障相量；数据接口层，被配置为与故障仿真场景生成单元和自动化测试单元相连接，接收录波文件信息，并将故障诊断结果发送给所述自动化测试单元。一种配电网故障诊断算法自动测试方法，包括：(1)通过Python脚本文件调用PSCAD自动化库，将PSCAD仿真模型中的元件抽象化，实现对仿真模型的控制，批量生成故障仿真算例，形成不同的仿真场景；(2)循环读入所有仿真场景的故障录波数据，进行解析，根据故障场景信息，修改仿真算例的输入与元件参数信息，运行故障诊断算法，得到诊断结果，保存故障类型和故障区段信息，与故障录波文件所对应的模型信息进行综合比较，得到对应的故障诊断算法的正确率，生成测试报告。作为进一步的限定，所述步骤(1)中，具体包括：导入PSCAD软件的配置文件信息与所需要的接口库函数，完成软件版本、编译器版本和软件安装路径信息的配置；载入指定模型的路径，打开仿真模型的主页面，获取需要控制的元件ID，根据需求修改元件参数；通过控制图层使能，修改故障位置与分布式电源的接入情况；使用Python脚本修改模型参数需要在进行模型参数修改之前，需要完成模型的设置；模型参数修改结束后，运行仿真；将故障录波文件从默认文件夹复制到指定文件夹中并依次标号，循环执行上述过程直到完成所设定的故障仿真场景。作为更进一步的限定，根据需求修改元件参数，所述元件参数具体包括但不限于过渡电阻阻值、故障时刻、负荷变化与/或持续时间。作为进一步的限定，所述步骤(2)中，具体包括：读入由PSCAD批量产生的故障录波数据文件，对COMTRADE文件进行解析，转化为MAT文件保存到指定文件夹。根据仿真信息修改故障诊断算法所在仿真平台的输入与配置，以适应不同的故障场景；运行仿真，得到故障诊断结果，将故障诊断结果保存，与仿真模型模型信息综合分析得到故障诊断算法模块的测试报告。一种计算机可读存储介质，其中存储有多条指令，所述指令适于由终端设备的处理器加载并执行所述的一种配电网故障诊断算法自动测试方法。一种终端设备，包括处理器和计算机可读存储介质，处理器用于实现各指令；计算机可读存储介质用于存储多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行所述的一种配电网故障诊断算法自动测试方法。与现有技术相比，本公开的有益效果为：本公开提供了用于PSCAD的故障仿真场景批量生成的过程，能够解决手动修改仿真模型数据过程繁琐、耗时长且易出错的问题。在进行故障诊断模块的测试时，为实现测试流程自动化，测试中需要自动批量地处理大量故障录波数据，得到故障诊断算法在该场景下的诊断报告，将诊断报告与所设置的仿真场景进行综合，可得到故障诊断算法的测试报告，为此本公开提出故障诊断算法测试流程自动化的方法，至此形成一套完善的故障诊断算法自动测试平台。本公开实现了从仿真生成、仿真数据处理、故障诊断算法测试的流程自动化，整个过程使用脚本完成控制，大大降低了测试时间，提高了测试效率。综合分析仿真模型信息和故障诊断结果，得到的测试报告为开发者修改算法提供了明确的方向，也为不同算法之间准确率的评定提供了一个统一的标准。附图说明构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。图1是本公开的PSCAD仿真算例的批量生成流程图；图2是本公开的Python脚本控制仿真模型的步骤流程图；图3是本公开的故障诊断算法自动化测试流程图；图4是本公开的故障诊断算法自动测试流程图；具体实施方式：下面结合附图与实施例对本公开作本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种配电网故障诊断算法自动测试平台，其特征是：包括：故障仿真场景生成单元，被配置为通过Python脚本文件调用PSCAD自动化库，将PSCAD仿真模型中的元件抽象化，实现对仿真模型的控制，批量生成故障仿真算例，形成不同的仿真场景；自动化测试单元，被配置为循环读入所有仿真场景的故障录波数据，进行解析，根据故障场景信息，修改仿真算例的输入与元件参数信息，运行故障诊断算法，得到诊断结果，保存故障类型和故障区段信息，与故障录波文件所对应的模型信息进行综合比较，得到对应的故障诊断算法的正确率，生成测试报告。

【技术特征摘要】
1.一种配电网故障诊断算法自动测试平台，其特征是：包括：故障仿真场景生成单元，被配置为通过Python脚本文件调用PSCAD自动化库，将PSCAD仿真模型中的元件抽象化，实现对仿真模型的控制，批量生成故障仿真算例，形成不同的仿真场景；自动化测试单元，被配置为循环读入所有仿真场景的故障录波数据，进行解析，根据故障场景信息，修改仿真算例的输入与元件参数信息，运行故障诊断算法，得到诊断结果，保存故障类型和故障区段信息，与故障录波文件所对应的模型信息进行综合比较，得到对应的故障诊断算法的正确率，生成测试报告。2.如权利要求1所述的一种配电网故障诊断算法自动测试平台，其特征是：所述故障仿真场景生成单元具体包括：导入模块，被配置为导入PSCAD软件的配置文件信息与所需要的接口库函数，完成软件版本、编译器版本和软件安装路径信息的配置；加载模块，被配置为载入指定模型的路径，获取需要控制的元件ID，根据需求修改元件参数；图层使能控制模块，被配置为区分不同故障位置所在图层的使能设置内容，修改故障位置与分布式电源的接入情况；故障仿真运行模块，被配置为获取所述导入模块、加载模块和图层使能控制模块的参数，将故障录波文件复制到指定文件夹中并依次标号，形成设定的仿真场景。3.如权利要求2所述的一种配电网故障诊断算法自动测试平台，其特征是：所述图层使能控制模块通过控制图层的使能来控制故障位置的变化，包括但不限于故障发生元件。4.如权利要求1所述的一种配电网故障诊断算法自动测试平台，其特征是：所述自动化测试单元，连接有故障诊断模块，所述故障诊断模块包括：诊断算法层，被配置为存储故障诊断算法，并接收运行所述算法的命令；相量计算层，被配置为依据故障仿真算例中的参数和故障诊断算法，计算相应的故障相量；数据接口层，被配置为与故障仿真场景生成单元和自动化测试单元相连接，接收录波文件信息，并将故障诊断结果发送给所述自动化测试单元。5.一种配电网故障诊断算法自动测试方法，其特征是：包括：(1)通过Python脚本文件调用PSCAD自动化库，将PSCAD仿真模型中的元件抽象化，实现对仿真模型的控制，...

【专利技术属性】
技术研发人员：张恒旭，石访，刘远龙，孙百聪，韦明杰，邢晓东，薛景润，王雪文，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东,37