基于一二次融合的配电线路保护整定和决策下放方法技术

本发明专利技术提供一种基于一二次融合的配电线路保护整定和决策下放方法，属于配电技术领域，在输电线路上采用差动功率法，在母线上采用差动电流法，可实现配电线路保护全覆盖，给出了面向系统的功率法边界条件，并且在面对瞬时性故障时，配备了重合闸，在重合闸中采用后加速独立整定重合闸断路判据的方法快速恢复供电，提高了初次跳闸的选择性避免过多负荷在初次跳闸中被误断电，在重合闸的过程中采用检同期来降低在合闸后系统的波动，减少合闸带来冲击，造成误跳闸二次故障，本发明专利技术采用独立整定重合闸断路判据，可快速恢复非故障区供电，提高供电的连续性；这种基于全线路保护的电网故障诊断处理方法，具有一定的理论基础和工程实际意义。实际意义。实际意义。

【技术实现步骤摘要】
基于一二次融合的配电线路保护整定和决策下放方法


[0001]本专利技术涉及配电
，具体涉及一种基于一二次融合的配电线路保护整定和决策下放方法。

技术介绍

[0002]随着分布式电源大量接入配电网后，配电网原有的单电源辐射型网络格局不复存在，配电网拓扑结构具有了拓扑多变、多电源供电等特点，传统的故障检测和保护动作无法适应新的配电网拓扑结构。因此，研究快速可靠的故障诊断处理方法对保障电力系统的安全性与经济性具有重要的意义。
[0003]电网位于输电的末端、直接面向终端用户，是服务民生的重要公共基础设施，不仅需要安全可靠、快速自愈，还面临新能源大规模消纳、电力电子器件高比例接入、潮流双向等能源互联网发展需要。继电保护是维护电力系统安全稳定运行的重要基础，当系统出现故障时，若继电保护无法正确可靠动作，则会严重威胁系统运行的安全性与可靠性。据统计，2019年某市配网故障停电3345次，其中分支及用户故障占比77％，干线故障占比23％；配电网单相接地故障占全年故障总数的40％左右，且由单相接地故障引起的发展型相间故障或造成的其它线路绝缘薄弱点击穿故障频发，严重影响供电可靠性。当前对于接地故障主要依靠人工拉路选线，少数变电站配置接地选线准确率不足20％。配电线路分段、分支及分界开关无小电流接地保护功能或准确性较差，对高阻及间歇弧光接地无法判断。线路故障指示器可靠性较差，不能有效检测接地故障。单相接地故障查找效率不高，导致长时间、大范围停电。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的不足，本专利技术提出一种基于一二次融合的配电线路保护整定和决策下放方法，包括：
[0005]步骤1：采集配电网中母线各相运行数据，并对实时采集到的电压、电流数据进行分解、降噪和故障信息特征显化处理；
[0006]步骤2：根据差动电流法判断母线节点处是否发生故障，并根据线路的消耗功率值判断配电线路是否发生故障；
[0007]步骤3：当检测到故障发生时，通过对上游、下游线路的通断隔离故障区以及恢复非故障区供电，对配电线路实现保护。
[0008]所述步骤1包括：
[0009]步骤1.1：对采集到的电压、电流数据分别进行分解、降噪处理；
[0010]步骤1.2：对分解后的信号进行故障信息特征显化处理。
[0011]所述步骤1.1包括：
[0012]步骤1.1.1：利用改进RNN算法延长电压/电流数据在时间维度上的长度；
[0013]建立基于RNN算法的目标函数为：
[0014][0015]式中，d
j
为期望输出值，y
j
为实际输出值，J为算法精度评测指标；
[0016]约束条件为：
[0017][0018][0019]式中，表示第k
‑
1次迭代过程中第i个数据对第j个数据的连接权值，为第k
‑
1次迭代过程中的实际输出值，表示第k次输入数据加权求和值，f(
·
)表示输出函数；
[0020]权值修正量为：
[0021][0022]式中，ε表示权值修正系数；
[0023]步骤1.1.2：针对线路端点处某一时间段内配电网的母线各相运行数据，拟合得到运行数据的函数表达式y(t)，由y(t)一系列极大值点运用三次样条插值法拟合极大值函数y
max
(t)，由y(t)一系列极小值点运用三次样条插值法确定极小值函数y
min
(t)；
[0024]步骤1.1.3：采用曲线插值算法对数据进行上下边缘线拟合计算，得出平均边缘线函数m1(t)：
[0025][0026]步骤1.1.4：对m1(t)进行去除低频信号处理：
[0027]d1(t)＝y(t)
‑
m1(t)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(6)
[0028]式中，d1(t)表示的是剩余信号；
[0029]步骤1.1.5：对式(6)得到的剩余信号进行条件判断以确保分解后的信号没有其他叠加信号的存在；具体表述为：
[0030]1)信号极大值点和极小值点所构成的函数均值为零；
[0031]2)信号极值点与零点个数之差最大为1；
[0032]当同时满足上述条件1)和2)时，则说明分解后的信号没有其他叠加信号的存在；否则，将剩余信号作为输入信号重复步骤1.1.2～1.1.4；
[0033]步骤1.1.6：当判断出分解后的信号没有其他叠加信号存在时，根据筛分门限值确定第一阶模态分量残差r1(t)；将r1(t)作为下一次迭代的输入重复步骤1.1.2～1.1.5进行信号的分解。
[0034]所述步骤1.1.6具体表述为：
[0035]步骤1
‑
1：设置迭代终止条件为筛分门限值SD：
[0036][0037]式中，d
g
(t)表示第g次迭代的剩余信号；
[0038]步骤1
‑
2：计算第一次迭代模态分量残差r1(t)：
[0039]r1(t)＝y(t)
‑
c1(t)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(8)
[0040]式中，c1(t)表示第一次迭代模态分量；
[0041]步骤1
‑
3：将r1(t)作为下一次迭代的输入重复步骤1.1.2～1.1.5，当迭代计算到第g次模态分量残差r
g
(t)为常数或单调函数时迭代过程结束；
[0042]步骤1
‑
4：迭代结束后原始数据y(t)被分解为若干个分量和残差分量：
[0043][0044]式中，r
n
(t)为迭代n次后的残差分量。
[0045]所述步骤1.2包括：
[0046]步骤1.2.1：建立基于熵减的目标函数：
[0047][0048]式中，B是由数据的特征向量和协方差矩阵特征值所组成的线性变换；M为未知满秩矩阵；z表示白化后的主成分信号；H为非二次函数；d为零均值单位方差；E表示数学期望；J表示目标函数；L为待确定分离矩阵；
[0049]步骤1.2.2：建立约束条件E[(L
T
z)2]＝||L||2＝1，求解待确定分离矩阵E[zh(L
T
z)]的最优值；
[0050][0051]式中，h(
·
)为H(
·
)的导数，L0为优化后L的值，x表示观测矩阵；
[0052]步骤1.2.3：建立分离矩阵L的迭代公式：
[0053][0054]步骤1.2.4：对第k+1次迭代后的分离矩阵L
k+1
进行标准化处理：
[0055]L'
k+1
＝L
k+1
/||L
k+1
||
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于一二次融合的配电线路保护整定和决策下放方法，其特征在于，包括：步骤1：采集配电网中母线各相运行数据，并对实时采集到的电压、电流数据进行分解、降噪和故障信息特征显化处理；步骤2：根据差动电流法判断母线节点处是否发生故障，并根据线路的消耗功率值判断配电线路是否发生故障；步骤3：当检测到故障发生时，通过对上游、下游线路的通断隔离故障区以及恢复非故障区供电，对配电线路实现保护。2.根据权利要求1所述的一种基于一二次融合的配电线路保护整定和决策下放方法，其特征在于，所述步骤1包括：步骤1.1：对采集到的电压、电流数据分别进行分解、降噪处理；步骤1.2：对分解后的信号进行故障信息特征显化处理。3.根据权利要求2所述的一种基于一二次融合的配电线路保护整定和决策下放方法，其特征在于，所述步骤1.1包括：步骤1.1.1：利用改进RNN算法延长电压/电流数据在时间维度上的长度；建立基于RNN算法的目标函数为：式中，d
j
为期望输出值，y
j
为实际输出值，J为算法精度评测指标；约束条件为：约束条件为：式中，表示第k
‑
1次迭代过程中第i个数据对第j个数据的连接权值，为第k
‑
1次迭代过程中的实际输出值，表示第k次输入数据加权求和值，f(
·
)表示输出函数；权值修正量为：式中，ε表示权值修正系数；步骤1.1.2：针对线路端点处某一时间段内配电网的母线各相运行数据，拟合得到运行数据的函数表达式y(t)，由y(t)一系列极大值点运用三次样条插值法拟合极大值函数y
max
(t)，由y(t)一系列极小值点运用三次样条插值法确定极小值函数y
min
(t)；步骤1.1.3：采用曲线插值算法对数据进行上下边缘线拟合计算，得出平均边缘线函数m1(t)：步骤1.1.4：对m1(t)进行去除低频信号处理：
d1(t)＝y(t)
‑
m1(t)
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(6)式中，d1(t)表示的是剩余信号；步骤1.1.5：对式(6)得到的剩余信号进行条件判断以确保分解后的信号没有其他叠加信号的存在；具体表述为：1)信号极大值点和极小值点所构成的函数均值为零；2)信号极值点与零点个数之差最大为1；当同时满足上述条件1)和2)时，则说明分解后的信号没有其他叠加信号的存在；否则，将剩余信号作为输入信号重复步骤1.1.2～1.1.4；步骤1.1.6：当判断出分解后的信号没有其他叠加信号存在时，根据筛分门限值确定第一阶模态分量残差r1(t)；将r1(t)作为下一次迭代的输入重复步骤1.1.2～1.1.5进行信号的分解。4.根据权利要求3所述的一种基于一二次融合的配电线路保护整定和决策下放方法，其特征在于，所述步骤1.1.6具体表述为：步骤1
‑
1：设置迭代终止条件为筛分门限值SD：式中，d
g
(t)表示第g次迭代的剩余信号；步骤1
‑
2：计算第一次迭代模态分量残差r1(t)：r1(t)＝y(t)
‑
c1(t)
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(8)式中，c1(t)表示第一次迭代模态分量；步骤1
‑
3：将r1(t)作为下一次迭代的输入重复步骤1.1.2～1.1.5，当迭代计算到第g次模态分量残差r
g
(t)为常数或单调函数时迭代过程结束；步骤1
‑
4：迭代结束后原始数据y(t)被分解为若干个分量和残差分量：式中，r
n
(t)为迭代n次后的残差分量。5.根据权利要求2所述的一种基于一二次融合的配电线路保护整定和决策下放方法，其特征在于，所述步骤1.2包括：步骤1.2.1：建立基于熵减的目标函数：式中，B是由数据的特征向量和协方差矩阵特征值所组成的线性变换；M为未知满秩矩阵；z表示白化后的主成分信号；H为非二次函数；d为零均值单位方差；E表示数学期望；J表示目标函数；L为待确定分离矩阵；步骤1.2.2：建立约束条件E[(L
T
z)2]＝||L||2＝1，求解待确定分离矩阵E[zh(L
T
z)]的最优值；
式中，h(
·
)为H(
·
)的导数，L0为优化后L的值，x表示观测矩阵；步骤1.2.3：建立分离矩阵L的迭代公式：步骤1.2.4：对第k+1次迭代后的分离矩阵L
k+1
进行标准化处理：L'
k+1
＝L
k+1
/||L
k+1
||
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(13)式中，L'
k+1
为标准化处理后的...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫振宏，楚天丰，卢岩，李伟，东方，朱天翼，张武洋，蔡玉朋，李籽良，卢盛阳，史松杰，宋保泉，
申请(专利权)人：国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：