一种基于零序功率流向的电压暂降源定位方法及系统与流程

1.本发明涉及配电网电压暂降源定位技术领域，尤其涉及一种基于零序功率流向的电压暂降源定位方法及系统。


背景技术：

2.电压暂降，是指供电电压均方根值在短时间突然下降至额定电压幅值的90％至10％,其典型持续时间为10毫秒至1分钟的一种现象。一些高度自动化设备很容易受到电压暂降的影响,几个周期的电压暂降都会对工业生产造成巨大经济损失。而在供电和用电双方均需要降低电压暂降，来满足用电方的需求。
3.当前难以对电压暂降进行有效的定位，造成对故障的定位不准，或者无法及时找到电压暂降发生位置。有时只能依靠单一量的定位方式，并结合人工数据计算和查找，来进行电压暂降源定位，造成定位精度不高，影响配电网的稳定运行。


技术实现要素：

4.本发明提供一种基于零序功率流向的电压暂降源定位方法可以提高定位精度，实现对电压暂降源的定位。
5.方法包括：
6.步骤101、在配电网中配置预设个配电节点；
7.步骤102、为每个配电节点设置供电单元码，使配电节点以供电单元码来进行监控；
8.步骤103、实时监测各个供电单元码的电压和电流，并计算供电单元码的电压均方根值，判断是否存在电压暂降；
9.步骤104、当某一个供电单元码发生电压暂降时，计算该供电单元码的零序电压和零序电流，并计算相应的零序功率；
10.步骤105、依据零序功率的正负判定电压暂降源的暂降源位置信息；
11.其中，若零序功率为正，则在所述供电单元码的上游存在发生电压暂降的配电节点；
12.若零序功率为负，则在所述供电单元码的下游存在发生电压暂降的配电节点。
13.优选地，方法还包括：
14.步骤301，接收依据零序功率的正负判定电压暂降源的暂降源位置信息；
15.步骤302，根据暂降源位置信息调取对应配电节点的历史暂降源位置信息；
16.步骤303，根据当前确定的配电节点从其上游或下游的配电节点调取历史暂降源位置信息表，确定多个待确定配电节点；
17.步骤304，确定每个待确定配电节点对应的零序状态信息，零序状态信息用于配电节点的零序电压、零序电流和零序功率；基于配电节点的零序电压、零序电流和零序功率确定该配电节点的置信度；
18.步骤305，对每个待确定配电节点对应的零序状态信息进行排序，根据排序结果在多个待确定配电节点中确定电压暂降源。
19.优选地，步骤304还包括：
20.预先建立供电单元码库中，从供电单元码库中查找与当前供电单元码匹配的配电节点，进一步的，可以调取当前待确定配电节点对应的当前零序状态信息。
21.优选地，步骤305的实现方式可以包括：
22.步骤3051，若当前置信度大于预设置信度，则将当前待确定配电节点作为电压暂降源；
23.步骤3052，若当前置信度小于预设置信度，则再查找与当前配电节点相关联的配电节点进行电压暂降源判断。
24.优选地，步骤305可以通过以下步骤来实现：
25.步骤3053，利用预先训练的深度学习模型，根据每个配电节点对应的零序状态信息，确定该配电节点对应的匹配状态；
26.步骤3054，对每个配电节点对应的匹配状态进行排序，以将对应的匹配状态满足预设条件的配电节点，作为电压暂降源。
27.优选地，预先设置每个配电节点的历史暂降源位置信息表，其中历史暂降源位置信息表记录有以往的暂降源位置信息以及对应的发生时间信息，零序电压、零序电流和零序功率信息。
28.优选地，步骤103中，电网正常运行时配电节点的电压和电流，并计算配电节点的均方根值，判断电压是否暂降；在配电节点监测到的电压和电流矢量为：
[0029][0030][0031]
式(2)中为配电节点测得的三相电压均方根值，当三相电压中任一项小于其额定值的90％，即可判定电压发生暂降。
[0032]
优选地，步骤104中，当某一个供电单元码发生电压暂降时，计算供电单元码的零序电压电流，并计算相应的零序功率；
[0033]
按照对称分量理论，在供电单元码所对应的配电节点监测到的零序电压电流：
[0034]
[0035]
求取相应的零序功率
[0036][0037]
优选地，方法中，将配电节点对应的零序状态信息作为深度学习模型的输入，将对应的样本输出作为深度学习模型的输出，来训练深度学习模型，使得在输入样本输入时，深度学习模型的输出，能够对零序状态信息样本进行输出匹配。
[0038]
本发明还提供一种基于零序功率流向的电压暂降源定位系统，系统包括：电力网络配置模块、监测计算模块、判定模块以及显示输出模块；
[0039]
电力网络配置模块用于在配电网中配置预设个配电节点；
[0040]
还用于为每个配电节点设置供电单元码，使配电节点以供电单元码来进行监控；
[0041]
监测计算模块实时监测各个供电单元码的电压和电流，并计算供电单元码的电压均方根值，通过判定模块判断是否存在电压暂降；
[0042]
当某一个供电单元码发生电压暂降时，计算该供电单元码的零序电压和零序电流，并计算相应的零序功率；
[0043]
依据零序功率的正负判定电压暂降源的暂降源位置信息；
[0044]
其中，若零序功率为正，则在所述供电单元码的上游存在发生电压暂降的配电节点；
[0045]
若零序功率为负，则在所述供电单元码的下游存在发生电压暂降的配电节点；
[0046]
显示输出模块用于将出现电压暂降的供电单元码所对应的配电节点进行显示，同时显示电压暂降配电节点的零序电压、零序电流和零序功率。
[0047]
从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：
[0048]
本发明提供的基于零序功率流向的电压暂降源定位方法中，在确定电压暂降源之后，可以将电压暂降源的供电单元码发送至配电监控终端。这样，本发明根据供电单元码以及历史暂降源位置信息，确定多个待确定配电节点，然后分别确定每个待确定配电节点的零序状态信息，再根据对应的零序状态信息，从多个待确定配电节点中筛选出电压暂降源，能够结合零序状态信息和历史暂降源位置信息确定电压暂降源，提高了定位精准度。
[0049]
本发明还可以对每个待确定配电节点对应的零序状态信息进行排序，以根据排序结果在多个待确定配电节点中确定电压暂降源，实现电压暂降源定位的准确度。
[0050]
本发明在接收依据零序功率的正负判定电压暂降源的暂降源位置信息之后根据暂降源位置信息确定配电节点的历史暂降源位置信息，再根据当前供电单元码和历史暂降源位置信息，确定多个待确定配电节点，并确定每个待确定配电节点对应的，能够表征定位至该待确定配电节点的置信度的零序状态信息。最后，对每个待确定配电节点对应的零序状态信息进行排序，以根据排序结果在多个待确定配电节点中确定电压暂降源。本发明涉及的基于零序功率流向的电压暂降源定位方法结合历史暂降源位置信息确定多个待确定配电节点以及对应的零序状态信息，实现定位，能够提高定位电压暂降源的准确度。
附图说明
[0051]
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0052]
图1为基于零序功率流向的电压暂降源定位方法流程图；
[0053]
图2为基于零序功率流向的电压暂降源定位方法实施例流程图；
[0054]
图3为基于零序功率流向的电压暂降源定位系统示意图。
具体实施方式
[0055]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0056]
本发明提供的基于零序功率流向的电压暂降源定位方法中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，实际实施时各模块的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
[0057]
本发明提供的基于零序功率流向的电压暂降源定位方法可以基于人工智能技术对关联的数据进行获取和处理。其中，人工智能(artificial intelligence，ai)是利用数字计算机或者数字计算机控制的机器模拟、延伸和扩展人的智能，感知环境、获取知识并使用知识获得最佳结果的理论、方法、技术及应用装置。
[0058]
如图1示出了本发明的基于零序功率流向的电压暂降源定位方法的较佳实施例的流程图。基于零序功率流向的电压暂降源定位方法应用于一个或者多个终端机中，所述终端机是一种能够按照事先设定或存储的指令，自动进行数值计算和/或信息处理的设备，其硬件包括但不限于微处理器、专用集成电路(application specific integrated circuit，asic)、可编程门阵列(field－programmable gate array，fpga)、数字处理器(digital signal processor，dsp)、嵌入式设备等。
[0059]
终端机可以是任何一种可与用户进行人机交互的电子产品，例如，个人计算机、平板电脑、智能手机、个人数字助理(personal digital assistant，pda)、交互式网络电视(internet protocol television，iptv)、智能式穿戴式设备等。
[0060]
终端机还可以包括网络设备和/或用户设备。其中，所述网络设备包括，但不限于单个网络服务器、多个网络服务器组成的服务器组或基于云计算(cloud computing)的由大量主机或网络服务器构成的云。
[0061]
终端机所处的网络包括但不限于互联网、广域网、城域网、局域网、虚拟专用网络(virtual private network，vpn)等。
[0062]
下面将结合图1来详细阐述本发明的基于零序功率流向的电压暂降源定位方法，方法可以自动监测判定，判定依据来源于电网的线性叠加定理，根据扰动发生时，监测节点测量到的零序功率流向判定引发电压暂降的方向。
[0063]
具体来讲，方法包括：
[0064]
步骤101、在配电网中配置预设个配电节点；
[0065]
步骤102、为每个配电节点设置供电单元码，使配电节点以供电单元码来进行监控；
[0066]
步骤103、实时监测各个供电单元码的电压和电流，并计算供电单元码的电压均方根值，判断是否存在电压暂降；
[0067]
步骤103中，电网正常运行时配电节点的电压和电流，并计算配电节点的均方根值，判断电压是否暂降；在配电节点监测到的电压和电流矢量为：
[0068][0069][0070]
式(2)中为配电节点测得的三相电压均方根值，当三相电压中任一项小于其额定值的90％，即可判定电压发生暂降。
[0071]
步骤104、当某一个供电单元码发生电压暂降时，计算该供电单元码的零序电压和零序电流，并计算相应的零序功率；
[0072]
步骤104中，当某一个供电单元码发生电压暂降时，计算供电单元码的零序电压电流，并计算相应的零序功率；
[0073]
按照对称分量理论，在供电单元码所对应的配电节点监测到的零序电压电流：
[0074][0075]
求取相应的零序功率
[0076][0077]
步骤105、依据零序功率的正负判定电压暂降源的暂降源位置信息；
[0078]
其中，若零序功率为正，则在所述供电单元码的上游存在发生电压暂降的配电节点；
[0079]
若零序功率为负，则在所述供电单元码的下游存在发生电压暂降的配电节点。
[0080]
也就是说，本发明定义电压暂降源定位的参考方向：根据互感器的安装极性，同极性方向为目标供电单元码的下游，反极性方向为目标供电单元码的上游，不再依赖潮流作为参考方向。
[0081]
本发明涉及的基于零序功率流向的电压暂降源定位方法可以根据线性电路的叠加原理，得到电网故障过程中零序功率流向不依赖电网潮流，零序电源为唯一的激励，其对外发出有功，该零序功率流消耗在线路和电源内电阻上，在零序电压电流关联方向，零序功率流表现为正；反之，零序功率流为负。由此，零序功率流的正负能够指示零序电源的位置，零序功率流向为正时，电压暂降源在上游；零序功率流向为负时，电压暂降源在下游，实现对电压暂降源定位。
[0082]
在本发明的一种实施例中，基于零序功率流向的电压暂降源定位方法，如图2所示，以下将给出一种可能的实施例对其具体的实施方案进行非限制性阐述。
[0083]
步骤301，接收依据零序功率的正负判定电压暂降源的暂降源位置信息。
[0084]
步骤302，根据暂降源位置信息调取对应配电节点的历史暂降源位置信息。
[0085]
供电单元码可以为imei(英文：international mobile equipment identity)码，是用于标识配电节点的标识码。
[0086]
暂降源位置信息可以是用于标识出现电压暂降的供电单元码，也就是对应的配电节点。
[0087]
历史暂降源位置信息为配电节点在之前曾经发起过的电压暂降。可以预先设置每个配电节点的历史暂降源位置信息表，其中历史暂降源位置信息表记录有以往的暂降源位置信息以及对应的发生时间信息，零序电压、零序电流和零序功率信息。可以在历史暂降源位置信息表中，查找每个配电节点以往的暂降源位置信息。
[0088]
步骤303，根据当前确定的配电节点从其上游或下游的配电节点调取历史暂降源位置信息表，确定多个待确定配电节点。
[0089]
步骤304，确定每个待确定配电节点对应的零序状态信息，零序状态信息用于配电节点的零序电压、零序电流和零序功率。基于配电节点的零序电压、零序电流和零序功率确定该配电节点的置信度。
[0090]
本发明中，可以根据配电节点的上游或下游的确定多个待确定配电节点，并分别确定每个待确定配电节点对应的零序状态信息。
[0091]
具体的，根据当前供电单元码，确定上游或下游的待确定配电节点，并根据历史暂降源位置信息，得到待分析的配电节点，从而得到多个待确定配电节点。针对每个待确定配电节点，分别确定对应的零序状态信息。其中，零序状态信息中并包括配电节点的零序电压、零序电流和零序功率以及历史暂降源位置信息，而是从对应的待确定配电节点中调出的上述信息，能够表征将待确定配电节点的置信度的信息。
[0092]
待确定配电节点的零序状态信息，可以包括对应的零序电压、零序电流和零序功率与预设状态的匹配度，也可以包括暂降源位置信息与该待确定配电节点的匹配度，还可以包括该配电节点的历史暂降源位置信息与预设状态的匹配度。
[0093]
步骤305，对每个待确定配电节点对应的零序状态信息进行排序，根据排序结果在多个待确定配电节点中确定电压暂降源。
[0094]
本发明中，在得到每个待确定配电节点对应的零序状态信息之后，可以对每个待确定配电节点对应的零序状态信息进行排序，根据排序结果在多个待确定配电节点中确定电压暂降源，电压暂降源即为发生电压暂降的配电节点。
[0095]
零序状态信息能够表征对应的待确定配电节点的置信度，本发明中，可以将对应的零序状态信息表征的置信度进行排序，以将满足预设条件的待确定配电节点，作为电压暂降源。预设条件例如可以是排序结果中对应的零序状态信息表征的置信度最大，还有一种方式是将零序状态信息表征的置信度是否大于预设置信度阈值。
[0096]
进一步的，在确定电压暂降源之后，可以将电压暂降源的供电单元码发送至配电监控终端。这样，本发明根据供电单元码以及历史暂降源位置信息，确定多个待确定配电节点，然后分别确定每个待确定配电节点的零序状态信息，再根据对应的零序状态信息，从多
个待确定配电节点中筛选出电压暂降源，能够结合零序状态信息和历史暂降源位置信息确定电压暂降源，提高了定位精准度。
[0097]
本发明还可以对每个待确定配电节点对应的零序状态信息进行排序，以根据排序结果在多个待确定配电节点中确定电压暂降源，实现电压暂降源定位的准确度。
[0098]
在一种实现方式中，步骤302中确定历史暂降源位置信息的方式至少包括以下几种：
[0099]
将暂降源位置信息对应的配电节点在当前时刻之前出现过的暂降源信息均作为历史暂降源位置信息。
[0100]
相应的，在本发明中，步骤304的实现方式可以包括：
[0101]
可以预先建立供电单元码库中，从供电单元码库中查找与当前供电单元码匹配的配电节点，进一步的，可以调取当前待确定配电节点对应的当前零序状态信息。供电单元码库除了存储有每个供电单元码之外，还可以存储有当前时刻之前预设时长内，根据供电单元码，对应的置信度。
[0102]
在供电单元码库查找当前供电单元码对应的当前待确定配电节点时，可以同时获取当前待确定配电节点对应的当前零序状态信息。
[0103]
还可以查找与每个历史暂降源位置信息匹配的历史待确定配电节点，同时可以获取每个历史待确定配电节点对应的历史零序状态信息。
[0104]
在本发明中，步骤305的实现方式可以包括：
[0105]
步骤3051，若当前置信度大于预设置信度，则将当前待确定配电节点作为电压暂降源。
[0106]
步骤3052，若当前置信度小于预设置信度，则再查找与当前配电节点相关联的配电节点进行电压暂降源判断。
[0107]
本发明中，在得到待确定配电节点对应的当前置信度之后，可以通过比较当前置信度和预设置信度来确定电压暂降源。例如，若当前置信度大于预设置信度，表示当前时刻之前预设时长内，存在电压暂降状态，定位至当前待确定配电节点，将当前待确定配电节点作为电压暂降源。
[0108]
若当前置信度小于预设置信度，表示当前时刻之前预设时长内，不存在电压暂降状态。进一步的，当暂降源位置为多个，对每个待确定配电节点对应的零序状态信息进行排序，根据排序结果在多个待确定配电节点中确定电压暂降源，这样可以确定配电节点作为电压暂降源。
[0109]
在本发明中，步骤305可以通过以下步骤来实现：
[0110]
步骤3053，利用预先训练的深度学习模型，根据每个配电节点对应的零序状态信息，确定该配电节点对应的匹配状态。
[0111]
步骤3054，对每个配电节点对应的匹配状态进行排序，以将对应的匹配状态满足预设条件的配电节点，作为电压暂降源。
[0112]
示例性的讲，将每个配电节点对应的零序状态信息，作为预先训练的深度学习模型的输入，以利用深度学习模型确定配电节点对应的匹配状态，并对每个配电节点对应的匹配状态进行排序，根据排序结果所对应的匹配状态来确定电压暂降源的配电节点。其中，深度学习模型是通过预先获取的多个训练样本训练得到，训练样本包括多个配电节点的零
序状态信息。
[0113]
将匹配状态按照降序排列，将排在最前面的配电节点作为电压暂降源。
[0114]
作为本发明的一种实施方式，在对深度学习模型训练时，可以将配电节点对应的零序状态信息作为深度学习模型的输入，将对应的样本输出作为深度学习模型的输出，来训练深度学习模型，使得在输入样本输入时，深度学习模型的输出，能够对零序状态信息样本进行输出匹配。本发明可以基于深度学习模型来进行输出，确定配电节点对应的零序状态信息交叉熵损失，以降低配电节点对应的零序状态信息交叉熵损失作为要求，本发明可以修正深度学习模型中配电节点对应的零序状态信息作为神经元参数，满足训练深度学习模型使用的要求，训练过程中，交叉熵损失满足预设条件，也就是交叉熵损失小于预设的损失阈值，达到训练深度学习模型的目的。
[0115]
本发明在接收依据零序功率的正负判定电压暂降源的暂降源位置信息之后根据暂降源位置信息确定配电节点的历史暂降源位置信息，再根据当前供电单元码和历史暂降源位置信息，确定多个待确定配电节点，并确定每个待确定配电节点对应的，能够表征定位至该待确定配电节点的置信度的零序状态信息。最后，对每个待确定配电节点对应的零序状态信息进行排序，以根据排序结果在多个待确定配电节点中确定电压暂降源。本发明涉及的基于零序功率流向的电压暂降源定位方法结合历史暂降源位置信息确定多个待确定配电节点以及对应的零序状态信息，实现定位，能够提高定位电压暂降源的准确度。
[0116]
基于上述方法，如图3所示，本发明还提供一种基于零序功率流向的电压暂降源定位系统，系统包括：电力网络配置模块、监测计算模块、判定模块以及显示输出模块；
[0117]
电力网络配置模块用于在配电网中配置预设个配电节点；
[0118]
还用于为每个配电节点设置供电单元码，使配电节点以供电单元码来进行监控；
[0119]
监测计算模块实时监测各个供电单元码的电压和电流，并计算供电单元码的电压均方根值，通过判定模块判断是否存在电压暂降；
[0120]
当某一个供电单元码发生电压暂降时，计算该供电单元码的零序电压和零序电流，并计算相应的零序功率；
[0121]
依据零序功率的正负判定电压暂降源的暂降源位置信息；
[0122]
其中，若零序功率为正，则在所述供电单元码的上游存在发生电压暂降的配电节点；
[0123]
若零序功率为负，则在所述供电单元码的下游存在发生电压暂降的配电节点；
[0124]
显示输出模块用于将出现电压暂降的供电单元码所对应的配电节点进行显示，同时显示电压暂降配电节点的零序电压、零序电流和零序功率。
[0125]
本发明提供的基于零序功率流向的电压暂降源定位系统中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
[0126]
本发明提供的基于零序功率流向的电压暂降源定位系统的图中所示的方框图仅仅是功能实体，不一定必须与物理上独立的实体相对应。即，可以采用软件形式来实现这些
功能实体，或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。
[0127]
所属技术领域的技术人员能够理解，本发明提供的基于零序功率流向的电压暂降源定位系统及方法各个方面可以实现为系统、方法或程序产品。因此，本公开的各个方面可以具体实现为以下形式，即：完全的硬件实施方式、完全的软件实施方式(包括固件、微代码等)，或硬件和软件方面结合的实施方式，这里可以统称为“电路”、“模块”或“系统”。
[0128]
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。