用于电力系统的节点运行安全性评估方法与流程

本技术涉及电力系统节点故障评估，具体涉及用于电力系统的节点运行安全性评估方法。

背景技术：

1、电力系统是指由发电厂、输电线路、变电站和配电网络等组成的一套供电设置和设备，用于将发电厂产生的电能传输到用户端，以满足人们的生产生活需求。电力系统的节点通常泛指发电机节点、变电站节点、配电站节点和用户节点等，本发明以变电站节点为例，变电站在电力系统起着电能传输、转换和分配的作用。用户端电能需求都汇聚变电站，变电站节点运行状态直接决定电力系统整体的安全性，由此需要对变电站的运行进行评估。

2、目前对电力系统的节点运行状态的评估主要依赖于ems能量管理系统，通过对电网运行数据进行简单的拓扑分析评估电网运行状态的安全性。然而，在面对规模大、节点多、电源结构多元化且结构复杂的电力系统时，电力系统的设备节点，如变电站在运行过程中容易出现内部绝缘材料老化和负载过载等影响变电站安全性的因素无法参与安全性评估，存在重大隐患。因此，现有的节点安全评估方法缺乏有效的安全性评估手段，导致难以准确评估各节点的供电安全性。针对上述问题，本技术提出了用于电力系统的节点运行安全性评估方法，旨在通过分析变电站节点的电流数据，全面评估影响变电站安全性的因素，提高对变电站节点的运行安全评估的准确度。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明提供用于电力系统的节点运行安全性评估方法，以解决现有的问题。

2、本发明的用于电力系统的节点运行安全性评估方法采用如下技术方案：

3、本发明一个实施例提供了用于电力系统的节点运行安全性评估方法，该方法包括以下步骤：

4、步骤s10，采集电力系统各设备节点在预设时间窗口内各采样时刻的电流信号；将时间窗口中包含的所有采样时刻的电流信号所组成的电流时间序列输入时序聚类模型，获得各电流簇；

5、步骤s20，根据电力系统各设备节点对应的电流簇获得设备节点的自适应近邻数；

6、步骤s21，对于各电流簇，将电流簇中的所有电流信号按照时间顺序排列获得电流簇的电流序列；对所述电流序列进行离散傅里叶变换获得频率响应中的基波以及各谐波分量对应的能量强度；根据基波以及各谐波分量对应的能量强度获得各谐波分量的能量承载系数；根据电流簇对应的所有谐波分量的能量承载系数获得载波能量承载显著序列；

7、步骤s22，根据载波能量承载显著序列和基波获取最大次谐波值；根据最大次谐波值获得电流簇的谐波频移系数；根据谐波频移系数获取电流簇的谐波频率漂移偏差系数；

8、步骤s23，根据各电流簇与其他各电流簇的载波能量承载显著序列之间的差异获取谐波扰动差异系数，进而结合基波获得簇间基波偏差系数；根据电流簇与其他各电流簇的簇间基波偏差系数和谐波频率漂移偏差系数之间的差异获取电流簇的簇间基谐扰动紊乱系数；根据簇间基谐扰动紊乱系数获得设备节点的自适应近邻数；

9、步骤s30，根据设备节点的自适应近邻数对各电流簇的电流序列进行异常检测获得电力系统的异常时刻，根据电力系统的异常时刻的个数评估电力系统各设备节点的运行状态。

10、进一步，所述根据基波以及各谐波分量对应的能量强度获得各谐波分量的能量承载系数，包括：

11、对于各谐波分量，计算谐波分量与基波的比值，记为第一比值；获取第一比值的相反数；计算谐波分量对应的能量强度与基波对应的能量强度的比值，记为第二比值；获取以自然常数为底数，所述相反数为指数的指数函数，将所述指数函数的计算结果与第二比值的乘积作为谐波分量的能量承载系数。

12、进一步，所述根据电流簇对应的所有谐波分量的能量承载系数获得载波能量承载显著序列，包括：

13、分别将电流簇对应的每个谐波分量记为待分析谐波；分别计算除待分析谐波之外的所有谐波分量的能量承载系数的均值和标准差；计算待分析谐波的能量承载系数与所述均值的差值；将所述差值与所述标准差的比值作为待分析谐波的谐波能量承载显著系数；

14、将电流簇对应的所有谐波分量的谐波能量承载显著系数按照谐波分量的频率从小到大排序，获得电流簇的载波能量承载显著序列。

15、进一步，所述根据载波能量承载显著序列和基波获取最大次谐波值，包括：

16、获取电流簇的载波能量承载显著序列中的最大值；获取所述最大值对应的谐波分量，记为第一谐波；计算第一谐波与基波的比值，将所述比值的向下取整值作为电流簇的最大次谐波值。

17、进一步，所述根据最大次谐波值获得电流簇的谐波频移系数，包括：

18、获取所述最大次谐波值与1的和值；计算所述和值与基波的乘积；获取所述第一谐波与所述乘积的比值，记为第一比值；将第一比值与1的差值绝对值作为电流簇的谐波频移系数。

19、进一步，所述根据谐波频移系数获取电流簇的谐波频率漂移偏差系数，包括：

20、分别获取电流簇的载波能量承载显著序列的最小值和均值；计算所述最大值与所述最小值的差值，记为第一差值；获取第一差值与所述均值的乘积，记为第一乘积；计算所述谐波频移系数的相反数；获取以自然常数为底数，以所述相反数为指数的指数函数；将第一乘积与所述指数函数的比值作为电流簇的谐波频率漂移偏差系数。

21、进一步，所述根据各电流簇与其他各电流簇的载波能量承载显著序列之间的差异获取谐波扰动差异系数，进而结合基波获得簇间基波偏差系数，包括：

22、将电流簇的所述第一谐波与其他各电流簇的所述第一谐波的差值绝对值，作为电流簇与其他各电流簇之间的谐波扰动差异系数；

23、计算电流簇对应的基波与其他各电流簇对应的基波的比值，记为第二比值；获取以2为底数，以第二比值为真数的对数函数；获取所述对数函数的计算结果的绝对值；将所述绝对值与所述谐波扰动差异系数的乘积作为电流簇与其他各电流簇之间的簇间基波偏差系数。

24、进一步，所述根据电流簇与其他各电流簇的簇间基波偏差系数和谐波频率漂移偏差系数之间的差异获取电流簇的簇间基谐扰动紊乱系数，包括：

25、计算电流簇与其他各电流簇的谐波频率漂移偏差系数之间的差值绝对值；获取以自然常数为底数，以所述差值绝对值为指数的指数函数；计算所述指数函数的计算结果与电流簇与其他各电流簇之间的簇间基波偏差系数的乘积；将电流簇与其他所有电流簇的所述乘积的均值作为电流簇的簇间基谐扰动紊乱系数。

26、进一步，所述根据簇间基谐扰动紊乱系数获得设备节点的自适应近邻数，包括：

27、将电流簇的簇间基谐扰动紊乱系数与预设近邻调整因子之间的最大值作为电流簇对应的设备节点的自适应近邻数。

28、进一步，所述根据设备节点的自适应近邻数对各电流簇的电流序列进行异常检测获得电力系统的异常时刻，根据电力系统的异常时刻的个数评估电力系统各设备节点的运行状态，包括：

29、根据各设备节点的自适应近邻数，对各电流簇的电流序列采用sos异常检测算法进行异常检测，获得电流序列中每个电流信号的离群得分；将离群得分大于预设异常阈值的电流信号对应的采样时刻标记为电力系统的异常时刻，统计电力系统的异常时刻的个数；

30、统计电流簇中包含的采样时刻数量，记为总时刻数；将电流簇中电力系统的异常时刻的个数与总时刻数的比值记为设备节点安全性隐患系数；

31、若当前时刻对应的电流簇的设备节点安全性隐患系数大于预设危险阈值时，设备节点的运行状态出现异常；反之，设备节点的运行状态保持正常。

32、本发明至少具有如下有益效果：

33、本发明通过分析变电站的电流数据容易受到电力系统中谐波分量的影响，对各个电流簇内电流序列进行离散傅里叶分析，利用谐波分量计算得到谐波能量承载显著系数反映电流序列内谐波分量的大小；为了衡量谐波分量对电流序列的影响程度，结合基波信息和时间窗口内其他电流簇的频域响应得到谐波频率漂移偏差系数，反应电流簇内电流序列受谐波影响的严重程度；为了更好衡量在时间窗口内单个电流簇的谐波的干扰程度，根据谐波频率漂移偏差系数计算簇间基谐扰动紊乱系数，评估电流数据的稳定性，以此自适应调整sos算法的近邻数。解决了在传统sos算法固定近邻数，无法应对变电站节点谐波分量突发性和随机性的情况，本发明根据电流信号谐波分量的分析，动态调整近邻数提高检测算法的精准度，进一步对变电站运行安全评估的准确度。