本發(fā)明涉及一種智能變電站開(kāi)關(guān)狀態(tài)估計(jì)方法，屬于智能變電站自動(dòng)化領(lǐng)域。

背景技術(shù)：
電力系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)是解決電網(wǎng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的核心應(yīng)用，也是電網(wǎng)正確運(yùn)行控制的基礎(chǔ)?，F(xiàn)有的調(diào)度狀態(tài)估計(jì)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淠Ｐ褪墙⒃谧冸娬旧纤烷_(kāi)關(guān)狀態(tài)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上。雖然與上送的量測(cè)不良數(shù)據(jù)相比，開(kāi)關(guān)狀態(tài)發(fā)生錯(cuò)誤的頻率要低很多，然而并不能排除意外失靈、干擾、通道故障等原因造成的開(kāi)關(guān)狀態(tài)的錯(cuò)誤，而且開(kāi)關(guān)狀態(tài)錯(cuò)誤將直接導(dǎo)致調(diào)度中心網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞腻e(cuò)誤，從而嚴(yán)重影響調(diào)度中心狀態(tài)估計(jì)結(jié)果的正確性。因此，通過(guò)變電站開(kāi)關(guān)狀態(tài)估計(jì)將錯(cuò)誤的開(kāi)關(guān)信號(hào)進(jìn)行辨識(shí)修正，才能為調(diào)度中心提供準(zhǔn)確的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，提高電網(wǎng)運(yùn)行控制的可靠性和安全性。近年來(lái)，隨著智能變電站的建設(shè)和發(fā)展，變電站就地采集了越來(lái)越多的電網(wǎng)運(yùn)行與設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)。特別是智能變電站一體化信息平臺(tái)實(shí)時(shí)采集了SCADA、一次設(shè)備在線監(jiān)測(cè)、一體化電源、保護(hù)、PMU、故障錄波等各個(gè)子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，通過(guò)建立站內(nèi)全景數(shù)據(jù)庫(kù)，具備了就地進(jìn)行數(shù)據(jù)綜合分析的基礎(chǔ)。變電站開(kāi)關(guān)狀態(tài)估計(jì)可以有效解決變電站內(nèi)開(kāi)關(guān)狀態(tài)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
為了提高變電站開(kāi)關(guān)狀態(tài)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)質(zhì)量，提高調(diào)度中心狀態(tài)估計(jì)水平，支撐電網(wǎng)安全穩(wěn)定的運(yùn)行控制，本發(fā)明提供了智能變電站自動(dòng)化系統(tǒng)中一種基于不確定性推理的開(kāi)關(guān)狀態(tài)估計(jì)方法，實(shí)現(xiàn)在變電站內(nèi)對(duì)實(shí)時(shí)采集開(kāi)關(guān)狀態(tài)的正確性辨識(shí)，從而有效提高電網(wǎng)調(diào)度基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：一種基于不確定性推理的智能變電站開(kāi)關(guān)狀態(tài)估計(jì)方法，包括以下步驟：基于智能變電站全景數(shù)據(jù)庫(kù)建立變電站設(shè)備模型表、設(shè)備信息表和開(kāi)關(guān)狀態(tài)推理知識(shí)庫(kù)，供推理機(jī)使用；采用周期性定時(shí)方式進(jìn)行開(kāi)關(guān)狀態(tài)估計(jì)的計(jì)算；通過(guò)不確定性推理的合成算法計(jì)算每個(gè)開(kāi)關(guān)狀態(tài)的綜合可信度。包括以下具體步驟：1．基于智能變電站全景數(shù)據(jù)庫(kù)建立變電站設(shè)備模型、設(shè)備實(shí)時(shí)狀態(tài)信息表和量測(cè)信息表，采用共享內(nèi)存機(jī)制存放數(shù)據(jù)表，建立設(shè)備模型和實(shí)時(shí)狀態(tài)信息的訪問(wèn)接口，供推理機(jī)使用。2．建立開(kāi)關(guān)狀態(tài)估計(jì)的推理知識(shí)庫(kù)，以開(kāi)關(guān)設(shè)備為對(duì)象建立各種開(kāi)關(guān)狀態(tài)推理知識(shí)，例如基于遙測(cè)遙信數(shù)據(jù)與開(kāi)關(guān)狀態(tài)關(guān)系的推理知識(shí)、基于間隔內(nèi)開(kāi)關(guān)與刀閘關(guān)系的推理知識(shí)、基于斷面關(guān)系的推理知識(shí)以及基于三相狀態(tài)的推理知識(shí)等，并為每個(gè)證據(jù)和知識(shí)都賦予相應(yīng)的可信度。3．采用周期性定時(shí)方式進(jìn)行開(kāi)關(guān)狀態(tài)估計(jì)的計(jì)算，一開(kāi)始假定所有開(kāi)關(guān)處于閉合狀態(tài)，根據(jù)不確定性推理的傳遞算法，利用證據(jù)可信度和推理知識(shí)可信度計(jì)算每個(gè)開(kāi)關(guān)閉合狀態(tài)的可信度。4．通過(guò)不確定性推理的合成算法計(jì)算每個(gè)開(kāi)關(guān)狀態(tài)的綜合可信度，如果絕對(duì)值大于閥值，且綜合可信度為正值時(shí)開(kāi)關(guān)估計(jì)結(jié)果為閉合，為負(fù)值時(shí)開(kāi)關(guān)估計(jì)結(jié)果為斷開(kāi)；如果絕對(duì)值小于閥值，則認(rèn)為開(kāi)關(guān)狀態(tài)可疑，列入可疑開(kāi)關(guān)并提示報(bào)警，采用人工核對(duì)進(jìn)一步處理。根據(jù)智能變電站的全景數(shù)據(jù)庫(kù)建立變電站一次設(shè)備模型、設(shè)備實(shí)時(shí)狀態(tài)信息表、設(shè)備實(shí)時(shí)量測(cè)表，并采用共享內(nèi)存機(jī)制存放與管理上述的數(shù)據(jù)表，同時(shí)提供數(shù)據(jù)訪問(wèn)接口供推理機(jī)使用。以開(kāi)關(guān)設(shè)備為對(duì)象建立開(kāi)關(guān)狀態(tài)推理知識(shí)庫(kù)，包括基于遙測(cè)遙信數(shù)據(jù)與開(kāi)關(guān)狀態(tài)關(guān)系的推理知識(shí)、基于間隔內(nèi)開(kāi)關(guān)與刀閘關(guān)系的推理知識(shí)、基于斷面關(guān)系的推理知識(shí)，并為每個(gè)證據(jù)和知識(shí)都賦予相應(yīng)的可信度。開(kāi)關(guān)狀態(tài)估計(jì)的計(jì)算步驟如下：1）假設(shè)所有開(kāi)關(guān)狀態(tài)為閉合；2）依次對(duì)每個(gè)開(kāi)關(guān)進(jìn)行推理知識(shí)判斷和不確定性計(jì)算；如果對(duì)于某一開(kāi)關(guān)，其所在支路的量測(cè)及設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)滿足推理知識(shí)庫(kù)中任一條推理知識(shí)的條件，就利用不確定性的傳遞算法：CF(H)=CF(H,E)max{0,CF(E)}計(jì)算該條推理知識(shí)所得結(jié)論的可信度CF(H)，其中，證據(jù)的可信度為CF(E)，推理知識(shí)的可信度為CF(H,E)，然后將這個(gè)可信度在下式中表示為CF2(H)）和該開(kāi)關(guān)原來(lái)的可信度CF1(H)通過(guò)不確定性的合成算法：進(jìn)行累加，計(jì)算得出該開(kāi)關(guān)累加的可信度CF1,2(H)，然后進(jìn)入下條推理知識(shí)；所有推理知識(shí)計(jì)算完后，利用冗余數(shù)據(jù)重復(fù)計(jì)算和累加，最后得到該開(kāi)關(guān)的綜合可信度；3）將最終得到的每個(gè)開(kāi)關(guān)閉合狀態(tài)的可信度，與門檻值進(jìn)行比較；若開(kāi)關(guān)閉合的可信度的絕對(duì)值小于門檻值，則無(wú)法判斷開(kāi)關(guān)閉合狀態(tài)是否正確，處于可疑狀態(tài)；如果可信度絕對(duì)值超過(guò)門檻值，且可信度為正時(shí)，則表示開(kāi)關(guān)閉合狀態(tài)可信，假設(shè)成立；若可信度絕對(duì)值高于門檻值，且為負(fù)數(shù)時(shí)，則開(kāi)關(guān)閉合狀態(tài)不可信，開(kāi)關(guān)的真實(shí)狀態(tài)為斷開(kāi)；4）將開(kāi)關(guān)狀態(tài)估計(jì)處理后的正確開(kāi)關(guān)狀態(tài)上傳到調(diào)度中心，對(duì)可疑的開(kāi)關(guān)狀態(tài)進(jìn)行報(bào)警。由于智能變電站全景數(shù)據(jù)冗余度高，間隔內(nèi)一次設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)齊全，可用于開(kāi)關(guān)狀態(tài)估計(jì)的推理知識(shí)較多，針對(duì)同一開(kāi)關(guān)對(duì)象采用多種知識(shí)進(jìn)行推理時(shí)，推理結(jié)果出現(xiàn)不一致的可能性較大，因此需要根據(jù)不確定性推理理論綜合計(jì)算開(kāi)關(guān)狀態(tài)估計(jì)結(jié)果，提高開(kāi)關(guān)狀態(tài)估計(jì)的正確性和可用性。智能變電站開(kāi)關(guān)狀態(tài)估計(jì)通過(guò)在變電站內(nèi)將錯(cuò)誤的開(kāi)關(guān)狀態(tài)辨識(shí)出來(lái)并進(jìn)行修正，將處理后的正確開(kāi)關(guān)狀態(tài)數(shù)據(jù)上送到調(diào)度中心，有效提高調(diào)度中心狀態(tài)估計(jì)結(jié)果的準(zhǔn)確性，進(jìn)而提高電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，為調(diào)度中心實(shí)時(shí)控制、穩(wěn)定分析等核心應(yīng)用的可靠運(yùn)行提供基礎(chǔ)保障。本發(fā)明所達(dá)到的有益效果：隨著智能變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的建設(shè)和推廣，變電站具備了就地處理實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)正確性的基礎(chǔ)，在站內(nèi)基于不確定性推理方法實(shí)現(xiàn)快速可靠的開(kāi)關(guān)狀態(tài)估計(jì)，可以有效的就地解決開(kāi)關(guān)狀態(tài)錯(cuò)誤后，再將準(zhǔn)確的開(kāi)關(guān)狀態(tài)數(shù)據(jù)上送給調(diào)度主站，從而有效解決拓?fù)溴e(cuò)誤對(duì)調(diào)度主站狀態(tài)估計(jì)的不利影響，切實(shí)提高電網(wǎng)調(diào)度基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。附圖說(shuō)明圖1為開(kāi)關(guān)狀態(tài)估計(jì)體系結(jié)構(gòu)，示意系統(tǒng)在內(nèi)存中的組織結(jié)構(gòu)。圖2為開(kāi)關(guān)狀態(tài)估計(jì)推理知識(shí)示意圖，舉例示意了基于開(kāi)關(guān)遙測(cè)數(shù)據(jù)與開(kāi)關(guān)狀態(tài)關(guān)系的推理知識(shí)、基于間隔內(nèi)開(kāi)關(guān)與刀閘關(guān)系的推理知識(shí)、基于斷面關(guān)系的推理知識(shí)。圖3為開(kāi)關(guān)狀態(tài)估計(jì)流程圖，示意實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)狀態(tài)估計(jì)的整個(gè)處理流程。具體實(shí)施方式下面根據(jù)說(shuō)明書附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)一步詳細(xì)闡述，包括開(kāi)關(guān)狀態(tài)估計(jì)的體系結(jié)構(gòu)、推理知識(shí)以及估計(jì)流程。1.開(kāi)關(guān)狀態(tài)估計(jì)體系結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)如圖1所示，主要由全景數(shù)據(jù)庫(kù)、管理進(jìn)程、數(shù)據(jù)處理動(dòng)態(tài)庫(kù)、共享內(nèi)存和推理機(jī)五部分組成。管理進(jìn)程通過(guò)調(diào)用數(shù)據(jù)處理動(dòng)態(tài)庫(kù)從變電站全景數(shù)據(jù)庫(kù)提取需要的數(shù)據(jù)，創(chuàng)建共享內(nèi)存塊并建立智能變電站設(shè)備模型、設(shè)備實(shí)時(shí)量測(cè)表、設(shè)備實(shí)時(shí)狀態(tài)信息表和推理知識(shí)庫(kù)，并進(jìn)行數(shù)據(jù)維護(hù)；推理機(jī)通過(guò)調(diào)用數(shù)據(jù)處理動(dòng)態(tài)庫(kù)訪問(wèn)共享內(nèi)存中的各種數(shù)據(jù)表，定時(shí)進(jìn)行不確定性推理，得出開(kāi)關(guān)狀態(tài)估計(jì)結(jié)果，修正錯(cuò)誤的開(kāi)關(guān)狀態(tài)及告警。2.開(kāi)關(guān)狀態(tài)估計(jì)推理知識(shí)及其表示根據(jù)推理知識(shí)利用的數(shù)據(jù)類型和關(guān)系，可以將開(kāi)關(guān)狀態(tài)估計(jì)知識(shí)劃分為以下幾類：基于遙測(cè)遙信數(shù)據(jù)與開(kāi)關(guān)狀態(tài)關(guān)系的推理知識(shí)、基于間隔內(nèi)開(kāi)關(guān)與刀閘關(guān)系的推理知識(shí)、基于斷面關(guān)系的推理知識(shí)。下面舉例說(shuō)明了這幾類推理知識(shí)，以及不確定性推理的表示。開(kāi)關(guān)狀態(tài)估計(jì)推理的過(guò)程是在推理機(jī)中完成，這些推理知識(shí)保存在推理知識(shí)庫(kù)中。1）基于遙測(cè)數(shù)據(jù)和開(kāi)關(guān)狀態(tài)的推理知識(shí)某一支路上，如果電流/有功量測(cè)大于門檻值，那么該支路為閉合，該支路上的開(kāi)關(guān)和刀閘都應(yīng)為閉合狀態(tài)；某一支路上，如果電流/有功量測(cè)小于門檻值，那么該支路有可能是斷開(kāi)的，該支路上的開(kāi)關(guān)有一定概率是斷開(kāi)的。利用不確定性理論，結(jié)合可信度的知識(shí)可以表示為：其中，I、P分別是電流、有功量測(cè)，C、S分別是待求的當(dāng)前斷面的開(kāi)關(guān)、刀閘狀態(tài)。Φ是相位。下標(biāo)q是數(shù)據(jù)來(lái)源。開(kāi)關(guān)、刀閘狀態(tài)1表示閉合，0表示斷開(kāi)。z表示小正數(shù)的門檻值，各個(gè)公式中的門檻值根據(jù)具體情況而有所不同。2）基于間隔內(nèi)開(kāi)關(guān)與刀閘關(guān)系的推理知識(shí)對(duì)于圖2中一條支路上有一個(gè)開(kāi)關(guān)CB和兩個(gè)刀閘SW1、SW2的情況，若開(kāi)關(guān)CB為閉合狀態(tài)，則刀閘也應(yīng)該在閉合狀態(tài)；若刀閘在斷開(kāi)狀態(tài)，則開(kāi)關(guān)也應(yīng)該在斷開(kāi)狀態(tài)。根據(jù)不確定性理論可以表示為：其中MC、MS分別是開(kāi)關(guān)、刀閘的遙信位置信息，1表示閉合，0表示斷開(kāi)。3）基于斷面關(guān)系的推理知識(shí)利用上一斷面數(shù)據(jù)和當(dāng)前斷面的進(jìn)行比較，歸納出以下推理知識(shí)：與上一斷面比較，如果支路上的電流（功率）沒(méi)有明顯改變，而開(kāi)關(guān)狀態(tài)卻發(fā)生改變，則開(kāi)關(guān)狀態(tài)可疑。可以表示為：其中，TI、TC分別為上一斷面遙測(cè)的電流值、通過(guò)開(kāi)關(guān)狀態(tài)估計(jì)處理后的狀態(tài)信息，1表示閉合，0表示斷開(kāi)。3.開(kāi)關(guān)狀態(tài)估計(jì)流程開(kāi)關(guān)狀態(tài)估計(jì)的流程如圖3所示，具體實(shí)現(xiàn)步驟如下：1）假設(shè)所有開(kāi)關(guān)狀態(tài)為閉合。2）依次對(duì)每個(gè)開(kāi)關(guān)進(jìn)行推理知識(shí)判斷和不確定性計(jì)算。如果對(duì)于某一開(kāi)關(guān)，其所在支路的量測(cè)及設(shè)備狀態(tài)等數(shù)據(jù)滿足上述列出的三類開(kāi)關(guān)狀態(tài)估計(jì)推理知識(shí)中的任意一條推理知識(shí)的條件，如證據(jù)的可信度為CF(E)，推理知識(shí)的可信度為CF(H,E)，則利用不確定性的傳遞算法：CF(H)=CF(H,E)max{0,CF(E)}計(jì)算該條推理知識(shí)所得結(jié)論的可信度CF(H)，然后將這個(gè)可信度（下式中表示為CF2(H)）和該開(kāi)關(guān)原來(lái)的可信度CF1(H)通過(guò)不確定性的合成算法：進(jìn)行累加，計(jì)算得出該開(kāi)關(guān)累加的可信度CF1,2(H)，然后進(jìn)入下條推理知識(shí)。所有推理知識(shí)計(jì)算完后，可利用冗余數(shù)據(jù)重復(fù)計(jì)算和累加，最后得到該開(kāi)關(guān)的綜合可信度。3）將最終得到的每個(gè)開(kāi)關(guān)閉合狀態(tài)的可信度，與門檻值進(jìn)行比較。當(dāng)結(jié)論可信度為0時(shí)表示無(wú)法判斷結(jié)論是否正確，因此如果開(kāi)關(guān)閉合的可信度的絕對(duì)值小于門檻值，則無(wú)法 判斷開(kāi)關(guān)閉合狀態(tài)是否正確，處于可疑狀態(tài)；如果可信度絕對(duì)值超過(guò)門檻值，且可信度為正時(shí)，則表示開(kāi)關(guān)閉合狀態(tài)可信，假設(shè)成立。如果可信度絕對(duì)值高于門檻值，且為負(fù)數(shù)時(shí)，則開(kāi)關(guān)閉合狀態(tài)不可信，開(kāi)關(guān)的真實(shí)狀態(tài)應(yīng)該為斷開(kāi)。4）將開(kāi)關(guān)狀態(tài)估計(jì)處理后的正確開(kāi)關(guān)狀態(tài)上傳到調(diào)度中心，對(duì)可疑的開(kāi)關(guān)狀態(tài)進(jìn)行報(bào)警，利用人工判別開(kāi)關(guān)狀態(tài)。