基于匹配识别与多智能体混合算法的电网自愈系统及方法与流程
本发明涉及一种电网自愈系统，特别是涉及一种基于匹配识别与多智能体混合算法的电网自愈系统及方法，属于电力自动化技术中的供电可靠性技术领域。
背景技术
2013年6月5日晚上海电网500千伏静安站至三林站5191电缆c相发生故障，导致500千伏静安站500千伏1号主变和220千伏4号主变失电，其所供的下级110千伏大田站、延平站和普陀站三座变电站停电，直接损失负荷约8万千瓦，造成黄浦、静安、徐汇、普陀等地区大面积停电，受影响户数约1.3万户，一级重要用户地铁110千伏静安变电站停电，造成地铁静安站动力电源短时失却，导致2号线部分区段丧失列车牵引动力。这次停电事故长达近一个半小时，严重影响了社会安定和正常的生产生活秩序，造成了一定的国民经济损失。经后期事故分析和调查，上海电网“6.5”停电事故的直接原因是500千伏三静5191电缆线路2号绝缘接头c相击穿，但仍暴露出了检修方式下电网的薄弱性，在电网规划上仅满足负荷需求和供用电平衡，经济性、适用性考虑的多，安全性、可靠性考虑的少，从源头上造成电网存在诸如“假双回”、“串供”等结构性安全风险。
因此，迫切需要进行电网结构的优化并进行配电网自愈系统的建设，通过自愈系统实现正常运行方式下，最佳开环点的辅助决策；也可实现在检修方式下，发生故障时,进行快速故障定位、自动隔离，减少人为的判断及操作时间。配电网自愈系统的研究应用将有助于稳固供电电网，快速响应处理故障，增强供电可靠性，确保居民企业用电，为经济社会发展保驾护航。
技术实现要素：
本发明的主要目的在于，克服现有技术中的不足，提供一种基于匹配识别与多智能体混合算法的电网自愈系统及方法，实时采集全网状态数据，评估电网运行状态，实现在故障发生时刻，自动选用并执行适合类型地区电网运行状态的跳合闸逻辑。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种基于匹配识别与多智能体混合算法的电网自愈系统，包括位于若干个智能子站侧的信息采集模块和设备操控终端，以及位于中心主站侧的分级决策系统、自愈系统主站和自愈装置；
所述信息采集模块，用于对智能子站实时采集运行状态数据并将运行状态数据上传给分级决策系统；
所述分级决策系统，用于对运行状态数据进行处理，去伪存真后，判断出当前电网运行状态，并进行区域匹配从而匹配出当前电网接线模式，以及将当前电网运行状态和当前电网接线模式上传给自愈系统主站；
所述自愈系统主站，用于根据当前电网运行状态和当前电网接线模式计算符合当前电网运行状态的任务序列，并将任务序列下发给自愈装置；
所述自愈装置，用于根据任务序列计算出操作序列逻辑，并将操作序列逻辑下发给设备操控终端；
所述设备操控终端，用于根据操作序列逻辑执行跳合闸操作。
本发明的系统进一步设置为：所述信息采集模块和分级决策系统之间、自愈装置和设备操控终端之间均通过通讯规约层进行数据通讯。
本发明的系统进一步设置为：所述运行状态数据包括电能质量信息、负荷信息、供电运行方式信息和闭锁信息。
本发明的系统进一步设置为：所述信息采集模块通过部署在能源互联网的“源－网－荷－储”中各个节点的智能子站内的若干传感器进行运行状态数据收集。
本发明的系统进一步设置为：所述分级决策系统通过运行故障决策分析逻辑算法实现当前电网运行状态的判断，并通过运行供电模式与区域的匹配算法实现区域匹配。
本发明的系统进一步设置为：所述操作序列逻辑包括自愈系统充电逻辑、自愈系统放电逻辑和自愈系统动作逻辑。
本发明还提供一种基于匹配识别与多智能体混合算法的电网自愈系统的方法，包括以下步骤：
1)信息采集模块对智能子站实时采集运行状态数据，并将运行状态数据上传给分级决策系统；
2)分级决策系统对运行状态数据进行处理，去伪存真后，判断出当前电网运行状态，并进行区域匹配从而匹配出当前电网接线模式，以及将当前电网运行状态和当前电网接线模式上传给自愈系统主站；
3)自愈系统主站根据当前电网运行状态和当前电网接线模式计算符合当前电网运行状态的任务序列，并将任务序列下发给自愈装置；
4)自愈装置根据任务序列计算出操作序列逻辑，并将操作序列逻辑下发给设备操控终端；
5)设备操控终端根据操作序列逻辑执行跳合闸操作。
8、根据权利要求7所述的基于匹配识别与多智能体混合算法的电网自愈系统的方法，其特征在于：所述步骤2)中的判断出当前电网运行状态，包括当前电网运行状态正常和当前电网运行状态发生故障；
若当前电网运行状态正常，则步骤3)中的自愈系统主站在安全操作树中计算需要执行的日常维护操作任务；
若当前电网运行状态发生故障，则步骤3)中的自愈系统主站在安全操作序列树中计算需要执行的日常维护操作任务，步骤4)中的自愈装置根据故障链上的结点在安全操作树求解安全操作序列下发给设备操控终端。
本发明的方法进一步设置为：所述步骤2)中的区域匹配，具体为，
获取不同类型地区的供电网和供电模式，建立地区特征大数据库；
基于地区特征大数据库，通过统一量化特征和权重向量的构造，量化地区特征和电网接线模式特征；其中，权重向量的构造采用1～5权重，即1、2、3、4、5依次分别代表特征的重要性程度；1代表重要性低，2代表重要性较低，3代表重要性一般，4代表重要性较高，5代表重要性高；
采用匹配度算子进行特征匹配，自适应不同类型地区供电模式，生成与此类型地区符合、并与供电模式匹配的电网接线模式；其中，匹配度算子应用贴近度算子与综合函数进行构造；
所述贴近度算子为
所述综合函数选取加权平均函数，既为m类特征分别赋权重，形成权重向量w＝(w1,w2,…,wj,…,wm)t；其中，权重值wj∈[0,1],j＝1,2,…,m；
当
则匹配度算子为
其中，fm[n1(a1,b1),…,nm(am,bm)]为综合标度，该综合标度是根据m个特征的量化标度得到的，nj(aj,bj)为特征值aj与特征值bj的匹配度。
本发明的方法进一步设置为：所述步骤4)中的操作序列逻辑包括自愈系统充电逻辑、自愈系统放电逻辑和自愈系统动作逻辑；
所述自愈系统充电逻辑，具体为当充电条件的与逻辑运算为真时，自愈系统投入充电；其中，充电条件包括所有220kv电源站和110kv站的线路断路器中仅有一个在分位、其它断路器都在合位且为合后位、所有断路器没有跳位继电器twj位置异常告警，所有220kv电源站、110kv站满足母线有压条件，以及没有任一放电条件；
所述自愈系统放电逻辑，具体为当放电条件的或逻辑运算为真时，自愈系统进行放电；其中，放电条件为开环点开关合位，自愈系统发出合闸命令经短延时，遥跳、手跳开环点以外的通过合后继电器kkj识别出的任一串供开关，自愈系统发出跳闸命令后相应的串供开关拒跳，电源站的110kv母线都无压，任一开关位置异常，开环点子站装置接收异常，接收任一子站信息通信异常，子站某线路投检修，自愈系统动作过后未得到人工确认，开环点所在变电站母线故障，开环点对侧变电站母线故障，开环点所在线路故障，开环点所在线路对侧开关偷跳，以及开环点两侧发生故障；
所述自愈系统动作逻辑，具体为当动作条件的或逻辑运算结果与自愈系统充电成功的与逻辑运算为真时，自愈系统投入并经延时后直接发出跳闸操作或者此时跳闸串供开关跳位无流则发出经延时合闸操作；其中，动作条件包括串供线路非开环点开关跳位无流，电源站的110kv母线无压且出线无流，有母差保护动作，有线路光纤纵差保护动作，以及开环站或其对侧站无压且进线无流。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果是：
通过自愈系统实现正常运行方式下，实时采集全网状态数据，评估电网运行状态，辅助决策最佳开环点；及实现在检修方式下，在故障发生时刻，进行快速故障定位、自动隔离，减少人为的判断及操作时间，实现自动选用并执行适合类型地区电网运行状态的跳合闸逻辑。
上述内容仅是本发明技术方案的概述，为了更清楚的了解本发明的技术手段，下面结合附图对本发明作进一步的描述。
附图说明
图1为本发明基于匹配识别与多智能体混合算法的电网自愈系统的方法流程图；
图2为本发明电网自愈方法中区域匹配的算法流程图；
图3为本发明电网自愈方法中操作序列逻辑的序列框图。
具体实施方式
下面结合说明书附图，对本发明作进一步的说明。
本发明提供一种基于匹配识别与多智能体混合算法的电网自愈系统，包括位于若干个智能子站侧的信息采集模块和设备操控终端，以及位于中心主站侧的分级决策系统、自愈系统主站和自愈装置；所述信息采集模块和分级决策系统之间、自愈装置和设备操控终端之间均通过通讯规约层进行数据通讯。
所述信息采集模块，用于对智能子站实时采集运行状态数据并将运行状态数据上传给分级决策系统；信息采集模块通过部署在能源互联网的“源－网－荷－储”中各个节点的智能子站内的若干传感器进行运行状态数据收集，运行状态数据包括电能质量信息、负荷信息、供电运行方式信息和闭锁信息。
所述分级决策系统，用于对运行状态数据进行处理，去伪存真后，判断出当前电网运行状态，并进行区域匹配从而匹配出当前电网接线模式，以及将当前电网运行状态和当前电网接线模式上传给自愈系统主站；分级决策系统通过运行故障决策分析逻辑算法实现当前电网运行状态的判断，并通过运行供电模式与区域的匹配算法实现区域匹配。
所述自愈系统主站，用于根据当前电网运行状态和当前电网接线模式计算符合当前电网运行状态的任务序列，并将任务序列下发给自愈装置。
所述自愈装置，用于根据任务序列计算出操作序列逻辑，并将操作序列逻辑下发给设备操控终端；操作序列逻辑包括自愈系统充电逻辑、自愈系统放电逻辑和自愈系统动作逻辑。
所述设备操控终端，用于根据操作序列逻辑执行跳合闸操作。
本发明还提供一种基于匹配识别与多智能体混合算法的电网自愈系统的方法，如图1所示，包括以下步骤：
1)信息采集模块对智能子站实时采集运行状态数据，并将运行状态数据上传给分级决策系统；运行状态数据包括电能质量信息、负荷信息、供电运行方式信息和闭锁信息。
2)分级决策系统对运行状态数据进行处理，去伪存真后，判断出当前电网运行状态，并进行区域匹配从而匹配出当前电网接线模式，以及将当前电网运行状态和当前电网接线模式上传给自愈系统主站。
判断出当前电网运行状态，包括当前电网运行状态正常和当前电网运行状态发生故障；
若当前电网运行状态正常，则步骤3)中的自愈系统主站在安全操作树中计算需要执行的日常维护操作任务；
若当前电网运行状态发生故障，则步骤3)中的自愈系统主站在安全操作序列树中计算需要执行的日常维护操作任务，步骤4)中的自愈装置根据故障链上的结点在安全操作树求解安全操作序列下发给设备操控终端。
所述步骤2)中的区域匹配，如图2所示，具体为，
获取不同类型地区的供电网和供电模式，建立地区特征大数据库；
基于地区特征大数据库，通过统一量化特征和权重向量的构造，量化地区特征和电网接线模式特征；其中，权重向量的构造采用1～5权重，即1、2、3、4、5依次分别代表特征的重要性程度；1代表重要性低，2代表重要性较低，3代表重要性一般，4代表重要性较高，5代表重要性高；
采用匹配度算子进行特征匹配，自适应不同类型地区供电模式，生成与此类型地区符合、并与供电模式匹配的电网接线模式；其中，匹配度算子应用贴近度算子与综合函数进行构造；
所述贴近度算子为
所述综合函数选取加权平均函数，既为m类特征分别赋权重，形成权重向量w＝(w1,w2,…,wj,…,wm)t；其中，权重值wj∈[0,1],j＝1,2,…,m；
当
则匹配度算子为
其中，fm[n1(a1,b1),…,nm(am,bm)]为综合标度，该综合标度是根据m个特征的量化标度得到的，nj(aj,bj)为特征值aj与特征值bj的匹配度。
3)自愈系统主站根据当前电网运行状态和当前电网接线模式计算符合当前电网运行状态的任务序列，并将任务序列下发给自愈装置。
4)自愈装置根据任务序列计算出操作序列逻辑，并将操作序列逻辑下发给设备操控终端。
如图3所示，操作序列逻辑包括自愈系统充电逻辑、自愈系统放电逻辑和自愈系统动作逻辑。
所述自愈系统充电逻辑，具体为当充电条件的与逻辑运算为真时，自愈系统投入充电；其中，充电条件包括所有220kv电源站和110kv站的线路断路器中仅有一个在分位、其它断路器都在合位且为合后位、所有断路器没有跳位继电器twj位置异常告警，所有220kv电源站、110kv站满足母线有压条件，以及没有任一放电条件；其中的跳位继电器twj输出开关跳位信号。
所述自愈系统放电逻辑，具体为当放电条件的或逻辑运算为真时，自愈系统进行放电；其中，放电条件为开环点开关合位，自愈系统发出合闸命令经短延时，遥跳、手跳开环点以外的通过合后继电器kkj识别出的任一串供开关，自愈系统发出跳闸命令后相应的串供开关拒跳，电源站的110kv母线都无压，任一开关位置异常，开环点子站装置接收异常，接收任一子站信息通信异常，子站某线路投检修，自愈系统动作过后未得到人工确认，开环点所在变电站母线故障，开环点对侧变电站母线故障，开环点所在线路故障，开环点所在线路对侧开关偷跳，以及开环点两侧发生故障；其中的合后继电器kkj输出开关合后信号。
所述自愈系统动作逻辑，具体为当动作条件的或逻辑运算结果与自愈系统充电成功的与逻辑运算为真时，自愈系统投入并经延时后直接发出跳闸操作或者此时跳闸串供开关跳位无流则发出经延时合闸操作；其中，动作条件包括串供线路非开环点开关跳位无流，电源站的110kv母线无压且出线无流，有母差保护动作，有线路光纤纵差保护动作，以及开环站或其对侧站无压且进线无流。
5)设备操控终端根据操作序列逻辑执行跳合闸操作。
本发明的创新点在于，通过特征匹配识别算法，为不同“源-网-荷”特性的多智体电网选取供电模式提供了依据，自动切换适合选用的接线模式；在发生电网故障时，自动选用并执行适合类型地区电网运行状态的跳合闸逻辑，快速隔离故障，并启用备用电源供电，实现链式供电模式下的电网自愈功能，提高供电质量。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
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