一种基于智慧变电站多参量的综合辅控系统的制作方法

本发明涉及变电站，具体为一种基于智慧变电站多参量的综合辅控系统。

背景技术：

1、在现代电力系统领域中，智慧电网技术的迅速发展极大地推动了智慧变电站的建设。智慧变电站作为智能电网的重要组成部分，结合了先进的测量、控制和通信技术，实现了电力系统的自动化和智能化管理。在智慧变电站的技术框架中，变压器作为核心设备之一，其运行状态直接影响整个电力系统的稳定性与可靠性。特别是在变压器的管理中，抽头数量的设定和优化成了一个重要的分析点，变压器抽头数量的设定直接影响了系统的电压调节能力和负载适应性，对提高电网灵活性和优化能量损耗具有至关重要的作用。

2、然而，当前智慧变电站在针对变压器抽头数量设定和分析时，存在一定的欠缺。首先，大部分的变电站为了让变压器输出的电压能够满足负载端的需求，通常是在变压器的绕组上设定多组抽头（分接点），更多抽头的变压器虽然能够提供更细粒度及更灵活的电压调节选项，但同时也意味着在切换过程中存在更多的能量损耗，尤其是由于电流和电压的瞬间变化带来的瞬时能耗和热能耗，这些损耗不仅会影响系统的能效，还可能导致变压器的温升，增加设备的磨损，缩短其使用寿命；抽头数量多也意味着系统在设计、维护和管理上的复杂性大大增加。但如果变压器的抽头数量过少，则电压调节的精度将大大降低，会限制变压器在应对不同负载条件时的灵活性。在多种负载条件下，不同抽头数量对于系统灵活性和稳定性的影响存在较大的不确定性，难以通过传统的方法进行综合分析和平衡控制。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于智慧变电站多参量的综合辅控系统，解决了上述背景技术中的问题。

2、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种基于智慧变电站多参量的综合辅控系统，包括负载范围确定模块、能量损耗测试模块、抽头灵活性分析模块、多参量平衡辅助控制模块及优化模块；

3、所述负载范围确定模块用于预先利用监测仪器将变电站内相应变压器所需供给的负载端电压需求进行监测，并根据负载分布状态分析获取相应变压器输出电压的范围；

4、所述能量损耗测试模块基于相应变压器输出电压的范围，对相应变压器的绕组上设定不同抽头数量条件进行多次测试，并在测试过程中，实时监测不同抽头数量条件下切换抽头时的电压与电流瞬间变化所造成的切换能量损耗nsz、热损耗rsz及传输损耗csz，并基于切换能量损耗nsz及热损耗rsz，分析计算出稳定因子wdyz，若稳定因子wdyz超过预设的阈值，则向外发出抽头数量筛选指令；

5、所述抽头灵活性分析模块将在抽头数量经筛选的基础上，监测系统对负载变化速率的响应状态以及相应抽头数量条件下的切换步进情况，以生成相关灵活程度参量集合，基于相关灵活程度参量集合，构建出不同抽头数量条件下的适应因子syyz；

6、所述多参量平衡辅助控制模块用于将稳定因子wdyz及相应条件下的适应因子syyz相关联，并结合利用卷积神经网络技术所构建的多参量平衡辅助模型，拟合获取平衡预测系数pgxs；

7、所述优化模块用于预先设置预测阈值q，并将其与平衡预测系数pgxs进行比对，以综合判断出当前抽头数量条件下系统灵活性与稳定性之间的平衡状态，并根据该平衡状态做二次筛选作业。

8、优选的，所述负载范围确定模块包括监测单元及范围锁定单元；

9、所述监测单元用于预先在负载端安装监测仪器，以实时监测历史时段内相应变压器所需供给的负载端电压需求状况，所述负载端电压需求状况包括历史时段内变压器所对应的负载端所需的电压值，并作统计处理，以生成总电压需求范围，其中，监测仪器包括电压传感器。

10、优选的，所述范围锁定单元用于在总电压需求范围的基础上，通过统计学算法并结合预设的置信水平，分析获取相应变压器输出电压的范围，具体分析获取方式如下：

11、从总电压需求范围中计算出电压均值及电压标准差，并根据电压均值及电压标准差计算出标准误差bwc，所述标准误差bwc通过以下方式获取：

12、；

13、本公式的意义在于：衡量总电压需求范围中电压均值的标准偏差，其中，n表示为总电压需求范围中的具体压力值的数量；

14、并通过标准正态分布表，确定置信水平对应于正态分布中的临界值z，以计算获取出智慧变电站内相应变压器输出电压的范围：。

15、优选的，所述能量损耗测试模块包括抽头位置获取单元、测试监测单元、输出端传输损耗单元、不同条件下的能耗损耗单元、稳定性分析单元及初步筛选优化单元；

16、抽头位置获取单元用于根据相应变压器输出电压的范围，并结合相应条件下的抽头数量，确定相应条件下变压器的绕组内各抽头的电压值；

17、所述测试监测单元将基于相应变压器输出电压的范围，多次设定相应变压器的绕组上抽头数量，并对相应变压器的绕组上设定不同抽头数量条件进行多次测试，同时在进行不同抽头数量条件的测试过程中，实时监测并记录在相应抽头数量条件下的能耗状态变化数据集合，其中，所述能耗状态变化数据集合包括各抽头数量条件下在切换抽头时电压与电流瞬间变化所造成的能耗数据、各抽头数量条件下在切换抽头时的热能耗数据以及各抽头数量条件下变压器输出端到负载端之间传输电线路在传输过程中的损耗数据；

18、所述各抽头数量条件下在切换抽头时电压与电流瞬间变化所造成的能耗数据包括相应抽头数量条件下的切换次数m、各切换时的电容值dr、各切换时的电压值qdz以及相应抽头数量条件下抽头的切换频率；

19、所述各抽头数量条件下在切换抽头时的热能耗数据包括相应抽头数量条件下流过抽头的电流值dcc、持续时长t以及抽头接点的电阻值cjz；

20、所述各抽头数量条件下变压器输出端到负载端之间传输电线路在传输过程中的损耗数据包括相应抽头数量条件下线路电阻、线路电抗以及流过线路的电流值；

21、同时在不同抽头数量条件下进行测试的过程中，通过利用限位开关实时监测相应抽头数量条件下抽头的切换频率qpz；

22、所述输出端传输损耗单元用于根据各抽头数量条件下变压器输出端到负载端之间传输电线路在传输过程中的损耗数据，分析计算出相应抽头数量条件下的传输损耗csz，具体按照以下方式获取：

23、；

24、式中，表示为流过线路的电流值，表示为线路电阻，表示为线路电抗。

25、优选的，所述不同条件下的能耗损耗单元将基于各抽头数量条件下在切换抽头时电压与电流瞬间变化所造成的能耗数据，分析计算出相应抽头数量条件下的切换能量损耗nsz，具体通过以下方式获取：

26、；

27、式中，m表示为相应抽头数量条件下的切换次数，j=1、2、3、...、m，表示为相应抽头数量条件下第j次切换时的电容值，表示为相应抽头数量条件下第j次切换时的电压值，表示为相应抽头数量条件下抽头的切换频率；

28、并根据各抽头数量条件下在切换抽头时的热能耗数据，计算出相应抽头数量条件下的热损耗rsz，具体通过以下方式获取：

29、；

30、式中，dcc表示为流过抽头的电流值，cjz表示为抽头接点的电阻值，t表示为持续时长，表示为功率损耗。

31、优选的，所述稳定性分析单元用于根据各抽头数量条件下在切换抽头时电压与电流瞬间变化所造成的能耗数据和各抽头数量条件下在切换抽头时的热能耗数据，通过将热损耗rsz及相应抽头数量条件下的切换能量损耗nsz相关联，并经过线性归一化处理后，将对应的数据值映射至区间内，以计算获取相应抽头数量条件下的稳定因子wdyz，具体按照以下公式获取：

32、；

33、式中，k表示为抽头数量条件的变更次数，k=1、2、3、...、k，表示为第i次抽头数量条件下的热损耗，表示为平均热损耗，表示为第i次抽头数量条件下的切换能量损耗，表示为平均切换能量损耗，及均为权重值，为第一修正常数。

34、优选的，所述初步筛选优化单元用于将所述稳定因子wdyz与预设的阈值进行比对分析，以初步判断当前抽头数量条件下系统的稳定程度，并初步筛选出适配的抽头数量条件，具体初步判断内容如下：

35、若所述稳定因子wdyz超过预设的阈值时，初步判断当前抽头数量条件下的系统未处于稳定状态，此时将当前抽头数量条件不作为相应变压器的绕组上的抽头数量；

36、若所述稳定因子wdyz未超过预设的阈值时，初步判断当前抽头数量条件下的系统处于稳定状态，此时将相应抽头数量条件进行标注，并做统计处理，以统计出适配条件集合。

37、优选的，所述抽头灵活性分析模块包括采集单元及分析单元；

38、所述采集单元将在初步筛选优化单元的基础上，根据适配条件集合，实时监测系统对负载变化速率的响应状态以及相应抽头数量条件下的切换步进情况，以生成相关灵活程度参量集合，其中，所述相关灵活程度参量集合包括不同抽头数量条件下的响应时长xysc及抽头电压级差cyjc；

39、所述分析单元用于根据所述相关灵活程度参量集合，通过将响应时长xysc及抽头电压级差cyjc相关联，并经过线性归一化处理后，将对应的数据值映射至区间内，以获取不同抽头数量条件下的适应因子syyz，具体按照以下方式获取：

40、；

41、式中，及均为权重值，为第二修正常数。

42、优选的，所述多参量平衡辅助控制模块用于将稳定因子wdyz、适应因子syyz及相应抽头数量条件下的传输损耗csz输入至多参量平衡辅助模型内，并经线性归一化处理后，获取相应抽头数量条件下的平衡预测系数pgxs，具体按照以下方式获取：

43、；

44、式中，、及均为权重值，v表示为第三修正常数。

45、优选的，所述优化模块包括比对单元和执行优化单元；

46、所述比对单元用于将平衡预测系数pgxs与预测阈值q进行比对分析，以综合判断出当前抽头数量条件下系统灵活性与稳定性之间的平衡状态，具体内容如下：

47、若平衡预测系数pgxs落入预测阈值q时，此时将判断出在当前抽头数量条件下系统灵活性与稳定性之间处于平衡状态；

48、若平衡预测系数pgxs未落入预测阈值q时，此时将判断出在当前抽头数量条件下系统灵活性与稳定性之间未处于平衡状态，并将该抽头数量条件不作为相应变压器的绕组上的抽头数量；

49、所述执行优化单元用于将落入预测阈值q的平衡预测系数p，所对应的抽头数量条件进行汇总，供相应变压器内抽头数量的设置做参考。

50、本发明提供了一种基于智慧变电站多参量的综合辅控系统，具备以下有益效果：

51、（1）通过该系统的设计可以进一步提高智慧变电站的灵活性和稳定性，具体的，通过负载范围确定模块对变电站内的负载电压需求进行监测，可以更精确地确定负载分布情况和相应的变压器输出电压范围，确保系统能够及时响应不同负载变化，进一步实现高效能的电力调配。能量损耗测试模块通过对变压器在不同抽头数量条件下的实时测试，能够精确测量切换过程中产生的切换能量损耗、热损耗和传输损耗，并进一步计算出稳定因子wdyz，这种实时监测和计算不仅能够有效识别能量损耗的主要来源，还能根据设定的阈值动态筛选抽头数量，以免后期为系统带来不必要的能量浪费，进一步提高系统的整体能效。抽头灵活性分析模块则在经过筛选后的抽头数量基础上，分析系统对负载变化的响应能力，并构建不同抽头数量条件下的适应因子syyz，这种灵活性分析能够判断系统在不同抽头数量情况下的应对负载波动能力，进一步反映对不同负载需求的适应能力。在多参量平衡辅助控制模块的支持下，通过使用卷积神经网络技术，系统可以将稳定因子wdyz和适应因子syyz相结合，构建多参量平衡模型，这种模型可以对当前的抽头设置进行综合评估，得出平衡预测系数pgxs，从而更加准确地掌握系统在稳定性与灵活性之间的状态。最后，优化模块根据平衡预测系数pgxs与预设的预测阈值q进行比对，可以自动判断当前抽头数量条件下的系统运行状态，通过二次筛选作业，系统能够自适应地调整抽头设置，使系统在灵活性与稳定性之间达到相对较佳的平衡。总的来说，这种综合辅助控制系统不仅能够进一步精准地控制能量损耗，提高系统运行效率，还能通过多参量平衡分析和智能优化，增强智慧变电站在面对复杂电力需求时的适应能力和响应速度，从而在提高电力供应稳定性的同时降低运行成本。

52、（2）不同条件下的能耗损耗单元能够基于各抽头数量条件下的切换能量损耗数据进行详细分析，通过计算不同抽头数量条件下切换抽头时的电压与电流瞬间变化所造成的能耗数据，该模块利用参数如切换次数、电容值、电压值以及切换频率来精确估算切换过程中的能量损耗，这样的分析手段可以帮助变电站识别出高能耗的工作模式，并根据实时数据做出优化调整，从而降低因频繁切换抽头造成的不必要能耗，进一步提高能源使用效率。能耗损耗单元不仅限于对电压、电流变化引起的能量损耗的分析，还包括对切换抽头时的热能耗数据的详细评估。通过计算热损耗，有助于变电站更准确地评估系统在切换操作过程中产生的热量损失，并采取适当的冷却和散热措施，以减少热应力对设备寿命的影响，从而提升设备的可靠性和稳定性。在能耗数据的基础上，不同条件下的能耗损耗单元还可以作为实时优化工具，预测可能的高能耗状况或设备故障，以便及早识别可能存在的异常操作或设备老化问题，提前采取相应的维护措施，以进一步避免因设备过热或能量损耗过大而导致的系统停机或故障，这种实时的预测与优化能力为变电站的高效运行提供了有力保障。

53、（3）通过初步筛选优化单元的作用，系统能够迅速识别当前抽头数量条件下的系统不稳定状态，并排除该抽头数量条件，这种智能化的筛选机制使得系统能够在不同抽头配置条件下实时地进行调整和优化，最终筛选出相对适合的抽头配置，这种方法不仅减少了不必要的能耗，还避免了因系统不稳定引发的设备损伤，从而进一步延长了设备的使用寿命。通过实时监测和分析不同抽头数量条件下的稳定因子wdyz，系统能够根据设定的阈值快速作出调整和响应，这种机制可以在系统出现潜在不稳定的情况下立即采取措施，防止由于不稳定状态持续引发的故障或设备损坏。对于不同抽头数量条件下的变压器绕组，系统会根据稳定因子的评估结果，自动标注并统计适配条件集合，这种自动化的优化流程减少了人工干预的需求，并能更快地找到相对较佳的抽头配置方式，使变压器在相对较优条件下工作，进一步提升了系统能效和运行可靠性。稳定性分析单元通过识别高能耗而造成不稳定状态的抽头数量条件，有效降低了系统在切换过程中可能引发的热能损耗和传输损耗。

54、（4）通过适应因子syyz的评估，系统能够更直观地判断在不同负载条件下变压器的适应性能，从而在不同操作场景下做出更准确的决策。