一种基于Lyapunov控制算法的供电二次融合配网自动化终端系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于Lyapunov控制算法的供电二次融合配网自动化终端系统，包括供电特征分类模块、数据库模块、供电网络二次融合模块、融合控制模块和自动终端模块；将数据库技术与自动化控制算法相集成，利用人工智能思维解决配电网络的供电二次融合问题；与现有技术相比，本系统解决了配电网络二次融合中待决策供电方案和设备匹配的复杂性，提供了更加灵活的自动化终端机制；其应用层面广，开发成本低，可以推广至广泛的社会应用，解决配电网规模化建设改造中一次高压开关和二次智能馈线终端设备不匹配的问题。终端设备不匹配的问题。终端设备不匹配的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种基于Lyapunov控制算法的供电二次融合配网自动化终端系统


[0001]本专利技术涉及配电网络领域，具体地说，涉及一种基于Lyapunov控制算法的供电二次融合配网自动化终端系统。

技术介绍

[0002]最近这几年，国家电网为了提升配电网的水平，不断地增加对智能电网的投资和建设，为解决配电网规模化建设改造中一次高压开关和二次智能馈线终端设备不匹配的问题，国家电网早在2016年就提出了配电设备二次融合技术方案。旨在提高配电二次设备的标准化、集成化水平，并完善二次设备联调测试机制和要求，提升配电设备运行水平和运维质量与效率。随着我国智能电网建设水平的不断提升，很多供电设施都朝着智能化、自动化、信息化的方向发展，不仅提高了配电网的运行效率，保证其质量，而且在很大程度上提高了供电服务质量与客户满意度。在这种背景之下，诞生了二次融合技术。而且随着这项技术投入使用，供电设备更加完善，提高了其运行质量，配电网智能化水平也获得显著提升。本专利技术阐述的一种基于Lyapunov控制算法的供电二次融合配网自动化终端系统，将数据库技术与自动化控制算法相集成，利用人工智能思维解决配电网络的供电二次融合问题；与现有技术相比，本系统解决了配电网络二次融合中待决策供电方案和设备匹配的复杂性，提供了更加灵活的自动化终端机制；其应用层面广，开发成本低，可以推广至广泛的社会应用，解决配电网规模化建设改造中一次高压开关和二次智能馈线终端设备不匹配的问题。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种基于Lyapunov控制算法的供电二次融合配网自动化终端系统，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0004]为实现上述目的，提出了一种基于Lyapunov控制算法的供电二次融合配网自动化终端系统，包括供电特征分类模块、数据库模块、供电网络二次融合模块、融合控制模块和自动终端模块；首先，根据区域级电网供电系统中现存的供电线路信息明确二次融合中供电设备之间的关联，并按照设备作用的类别标记属性特征；然后，将用户信息按照用电量大小划分等级，并标记用户的用电属性，构建系统数据库承载供电和用电信息；最后，根据用户所需的电量进行电能分配，在供电网络二次融合中引入改进的Lyapunov控制算法，并将数据库和算法运行结果引入Web端或本地计算机的云平台进行自动化终端和操作界面的集成，进行配电网络二次融合过程中的供电设备与电能传输的控制匹配。
[0005]进一步的，所述供电特征分类模块，在传统供电模式下，一次设备与二次终端之间主要通过电缆进行连接。但是，这种接线方式较为复杂，现场施工量较大。另外，在其运行过程中，还时常出现一、二次设备接口不匹配、二次设备端子标准化程度低等问题，导致一二次设备兼容性、扩展性、互换性均不够理想。此外，对传统一次设备而言，其IP防护以及EMC性能普遍偏低，时常在运行过程中出现遥信抖动、设备凝露等问题；在应用全间隔高速录波
功能时存在较大难度；由于单相接地故障监测存在一定的困难，在配电网运行过程中非常容易出现单相接地故障，阻碍了配电质量的提升。在配电网中引进一二次融合技术，主要有以下应用目标：（1）弱化一二次设备的分界，一二次融合技术需要以防尘、防雨、防腐蚀、防凝露为目标进行高防护结构设计，消除一、二次设备之间的界限，确保一二次融合设备及配电网在恶劣天气环境下，依然可以实现平稳运行，使供电质量获得保障；（2）提高整体设计的耐用性。一二次融合设备不仅自带整体模块化设计和标准化接口，各模块还具有小型化、可靠性强、实用性高、即插即用等特点，可满足多种类型配电网的使用需求；（3）提高设备智能分析处理能力。通过应用一二次融合设备，可针对配电网故障进行快速精准定位，并且及时切除故障，尽快恢复供电；（4）获得更加友好的运维体验。一二次融合设备具有设备状态集成化监测功能，该功能可以在设备运行过程中，对其运行状态进行图形化展示、智能化诊断以及科学化运维指导，帮助工作人员更加精准高效地开展供电线路运维工作，使运维工作水平获得显著提升，这个过程中，规定基于概率计算的用电特征分类：，其中，表示设备类型，表示设备特征数据，其中，k和n分别表示C类设备的数量和D类用户设备的数量；得自于用户设备数量，为设备数量的后验概率；P(D|C)得自于设备数量，为用户设备数量的后验概率；称为先验概率，表示类样本数量占总样本数量的比例，是一个常数，因此正比于，由此得到朴素贝叶斯分类公式：,又根据，并且属性之间是独立的，由此推导出：，其中，是指特征数据出现在设备中的概率，可以从训练数据中通过计算得出，一般采用使用在中的取值除以类别中所有特征的权重之和，公式如下：，其中，是指供能特征数据在属于设备特征中的权重之和。如果训练集中特征数据在设备中不存在，则，为避免出现所有特征数据均为0的情况，使用拉普拉斯转换对公式进行优化后的为：
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[0006]进一步的，所述供电特征分类模块，根据区域中用户群体用电量的多少来分级，第一档为用户每月用电量210度以上，累计总电量小于或等于2500度；第二档为每个用户每月用电量在210
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350度之间，总用电量4800度以上；第三档为每个用户每月用电大于350度，累积用电在4800度以上。
[0007]进一步的，所述数据库模块，使用MongoDB数据库基于分布式文件系统的NoSQL开源数据库项目，基于C++编程语言开发，使用类BSON松散式格式，可存储比较复杂的数据类型，无需经过对象关系映射双向转换，可直接用于内存和存储之间相互操作。
[0008]进一步的，所述数据库模块，本专利技术使用的MongoDB是基于分布式文件系统的NoSQL开源数据库项目，它是一个高性能且可扩展的数据库，MongoDB提供了索引、聚合、分片和负载均衡等功能，支持大规模数据批处理，是一种介于关系型数据库和非关系型数据之间的数据库，其读写效率高。供电数据信息存储在JSON中，查询数据时用很少的时间就可查询到磁头，相比于关系模型的二维表，在IO性能上有明显优势，同时可扩展能力强；由于多节点数据关联存在性能问题，因此关系型数据库很难做分布式。而供电数据不考虑关联，数据容易分库，水平扩展比较容易。关系模型中二维表表示数据相对固定；数据结构灵活，且供电数据与对象模型十分类似，无需经过对象关系映射(ORM)双向转换，可直接用于内存和存储之间相互操作；采用基于模式图的方法进行数据库MongoDB检索，数据库的模式数据图为；，其中，m和n分别表示图中边和点的个数，；数据图包含节点集合和边集合，模式数据图关系中的任意元组记录表示为节点，元组与元组间的主外键关联表示为边。若属于不同关系的两个元组有主外键关联，则在数据库的模式数据图中有相应的一条边表示。
[0009]进一步的，所述供电网络二次融合模块，主要过程如下，（1）二次设备虽然是开关柜自动化成套设备中的1个核心部件，但其内部电子控制器却是1个新增部件。该部件可以针对中压系统开关柜进行多功能控制与智能化控制；（2）二次融合终端自带信息采集DTU装置，借助该装置的信息技术可使传统装备得到智能化升级，升级本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于Lyapunov控制算法的供电二次融合配网自动化终端系统，包括供电特征分类模块、数据库模块、供电网络二次融合模块、融合控制模块和自动终端模块；首先，根据区域级电网供电系统中现存的供电，线路信息明确二次融合中供电设备之间的关联，并按照设备作用的类别标记属性特征；然后，将用户信息按照用电量大小划分等级，并标记用户的用电属性，构建系统数据库承载供电和用电信息；最后，根据用户所需的电量进行电能分配，在供电网络二次融合中引入改进的Lyapunov控制算法，并将数据库和算法运行结果引入Web端或本地计算机的云平台进行自动化终端和操作界面的集成，进行配电网络二次融合过程中的供电设备与电能传输的控制匹配。2.根据权利要求1所述一种基于Lyapunov控制算法的供电二次融合配网自动化终端系统，其特征在于，所述供电特征分类模块，在传统供电模式下，一次设备与二次终端之间主要通过电缆进行连接，对一次设备而言，其IP防护以及EMC性能普遍偏低，依据物联网框架监测单相接地故障，需要对二次设备类型和用户的匹配供需关系的高低进行正、负序分离处理，基于贝叶斯定理对其运行状态进行图形化展示、智能化诊断以及科学化运维指导，规定基于概率计算的用电特征分类 ：，其中，表示设备类型；表示用户设备特征数据，其中，k和n分别表示C类设备的数量和D类用户设备的数量；得自于用户设备数量，为设备数量的后验概率；P(D|C)得自于设备数量，为用户设备数量的后验概率；称为先验概率，表示类样本数量占总样本数量的比例；是一个常数，正比于，然后，基于朴素贝叶斯分类公式计算用电设备特征：，规定各类用电设备特征相互独立，属性之间也是独立的，由此改进的计算方式：，其中，是指供能特征数据出现在设备中的概率，从训练数据中通过计算得出；argmax( )是一种函数，是对函数求参数(集合)的函数，也就是求自变量最大的函数。3.根据权利要求2所述一种基于Lyapunov控制算法的供电二次融合配网自动化终端系统，其特征在于，所述供电特征分类模块，根据区域中用户群体用电量的多少来分级，第一档为用户每月用电量210度以上，累计总电量小于或等于2500度；第二档为每个用户每月用电量在210
‑
350度之间，总用电量4800度以上；第三档为每个用户每月用电大于350度，累积用电在4800度以上。4.根据权利要求1所述一种基于Lyapunov控制算法的供电二次融合配网自动化终端系统，其特征在于，所述数据库模块，使用MongoDB数据库基于分布式文件系统的NoSQL开源数
据库项目，基于C++编程语言开发，使用类BSON松散式格式，存储比较复杂的数据类型，无需经过对象关系映射双向转换，可直接用于内存和存储之间相互操作。5.根据权利要求4所述一种基于Lyapunov控制算法的供电二次融合配网自动化终端系统，其特征在于，所述数据库模块，使用的MongoDB采用基于模式图的方法进行数据库的检索，数据库的模式数据图为；；其中，m和n分别表示图中边和点的个数，；数据图包含节点集合和边集合，模式数据图关系中的任意元组记录表示为节点，元组与元组间的主外键关联表示为边，则在数据库的模式数据图中有相应的一条边表示，根据其数据图的链式关系进行数据库的信息检索。6.根据权利要求1所述一种基于Lyapunov控制算法的供电二次融合配网自动化终端系统，其特征在于，所述供电网络二次融合模块，具体步骤如下：（1）设置电网中的二次设备开关柜，进行多功能控制与智能化控制；（2）二次融合终端...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫秀章，莫日松，顾亚新，
申请(专利权)人：北京昊创瑞通电气设备股份有限公司，
类型：发明
国别省市：