本發(fā)明涉及智能并網(wǎng)柜的，具體涉及一種用于智能并網(wǎng)柜的智能斷路隔離系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

1、分布式發(fā)電系統(tǒng)（如光伏發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電等）通常通過(guò)并網(wǎng)柜連接到公共電網(wǎng)，從而實(shí)現(xiàn)了電力的集中管理和調(diào)度。當(dāng)前，智能并網(wǎng)柜已廣泛應(yīng)用于各類分布式能源項(xiàng)目中，其主要功能包括電力轉(zhuǎn)換、計(jì)量、保護(hù)、監(jiān)控等。并網(wǎng)柜內(nèi)部集成了多種電氣元件，如斷路器、繼電器、互感器、通信模塊等，通過(guò)這些元件的協(xié)同工作，實(shí)現(xiàn)了對(duì)分布式電源輸出電能的質(zhì)量控制和安全管理。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的進(jìn)步，并網(wǎng)柜開(kāi)始具備了數(shù)據(jù)采集、遠(yuǎn)程監(jiān)控等功能，進(jìn)一步提升了電網(wǎng)運(yùn)行的智能化水平。

2、盡管并網(wǎng)柜在技術(shù)上取得了顯著進(jìn)步，但仍存在以下問(wèn)題：現(xiàn)有并網(wǎng)柜在面對(duì)電網(wǎng)故障時(shí)，雖然能夠通過(guò)內(nèi)置的保護(hù)裝置切斷電源，防止事故擴(kuò)大，但在故障檢測(cè)精度和響應(yīng)速度上仍有較大提升空間。特別是對(duì)于一些隱蔽性較強(qiáng)的故障（如絕緣老化、接觸不良等），現(xiàn)有的檢測(cè)手段往往難以及時(shí)發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致故障隱患長(zhǎng)期存在，最終引發(fā)更大規(guī)模的電網(wǎng)事故。當(dāng)電網(wǎng)中某一部分發(fā)生故障時(shí)，如何迅速調(diào)整電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，將受影響區(qū)域的負(fù)荷合理地轉(zhuǎn)移到健康的電網(wǎng)分支上，是一個(gè)緊迫的任務(wù)?，F(xiàn)行的負(fù)荷轉(zhuǎn)供機(jī)制多依賴于預(yù)設(shè)的轉(zhuǎn)供路徑和手動(dòng)操作，這種方式不僅耗時(shí)長(zhǎng)，而且在復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中難以實(shí)現(xiàn)最優(yōu)配置，常常導(dǎo)致部分區(qū)域長(zhǎng)時(shí)間處于無(wú)電狀態(tài)，影響用戶正常用電。

3、如授權(quán)公告號(hào)為cn208257385u的中國(guó)專利公開(kāi)了一種儲(chǔ)能并網(wǎng)電路以及并網(wǎng)配電柜，該電路包括從母線上引出與蓄電池組連接的配電線，所述配電線與蓄電池組之間依次設(shè)有斷路器、變壓器、整流器、開(kāi)關(guān)柜，所述斷路器與變壓器之間還設(shè)有互感器，互感器上連接有用于監(jiān)測(cè)配電線過(guò)流過(guò)壓的保護(hù)回路，所述保護(hù)回路包括與互感器并聯(lián)的過(guò)壓繼電器，過(guò)壓繼電器觸點(diǎn)連接常開(kāi)觸點(diǎn)，常開(kāi)觸點(diǎn)回路上串聯(lián)led和蜂鳴器；互感器與保護(hù)回路配合，可以及時(shí)監(jiān)測(cè)到配電線中的異常，對(duì)線路進(jìn)行及時(shí)切斷，從而保護(hù)電力系統(tǒng)；該發(fā)明具有實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)儲(chǔ)能系統(tǒng)并網(wǎng)時(shí)造成的震蕩，可以對(duì)電路故障及時(shí)進(jìn)行處理的優(yōu)點(diǎn)，但仍存在本背景技術(shù)提出的問(wèn)題：無(wú)法迅速調(diào)整電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，將受影響區(qū)域的負(fù)荷合理地轉(zhuǎn)移到健康的電網(wǎng)分支上。

4、公開(kāi)于該背景技術(shù)部分的信息僅僅旨在增加對(duì)本發(fā)明的總體背景的理解，而不應(yīng)當(dāng)被視為承認(rèn)或以任何形式暗示該信息構(gòu)成已為本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所公知的現(xiàn)有技術(shù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種用于智能并網(wǎng)柜的智能斷路隔離系統(tǒng)及方法，解決傳統(tǒng)并網(wǎng)柜在故障檢測(cè)與隔離、負(fù)荷轉(zhuǎn)供等方面存在的不足，提升電網(wǎng)運(yùn)行的智能化水平。

2、為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

3、一方面，本發(fā)明提供一種用于智能并網(wǎng)柜的智能斷路隔離系統(tǒng)，包括斷路隔離模塊、監(jiān)測(cè)模塊、故障預(yù)測(cè)模塊、負(fù)荷轉(zhuǎn)供模塊；其中：

4、斷路隔離模塊用于對(duì)智能并網(wǎng)柜中的故障線路和風(fēng)險(xiǎn)線路進(jìn)行故障隔離；

5、監(jiān)測(cè)模塊用于實(shí)時(shí)采集智能并網(wǎng)柜的電路參數(shù)并對(duì)所述電路參數(shù)進(jìn)行特征提?。?/p>

6、故障預(yù)測(cè)模塊基于所述電路參數(shù)進(jìn)行故障預(yù)測(cè)，識(shí)別智能并網(wǎng)柜中的風(fēng)險(xiǎn)線路；

7、負(fù)荷轉(zhuǎn)供模塊用于在對(duì)故障線路和風(fēng)險(xiǎn)線路進(jìn)行故障隔離后，自動(dòng)生成負(fù)荷轉(zhuǎn)供方案。

8、作為本發(fā)明所述用于智能并網(wǎng)柜的智能斷路隔離系統(tǒng)的一種優(yōu)選方案，其中：所述監(jiān)測(cè)模塊包括數(shù)據(jù)采集單元、數(shù)據(jù)處理單元；

9、所述數(shù)據(jù)采集單元用于采集智能并網(wǎng)柜的電路參數(shù)；所述電路參數(shù)包括每條并網(wǎng)支路的電流數(shù)據(jù)、電壓數(shù)據(jù)、溫度數(shù)據(jù)、功率數(shù)據(jù)、頻率數(shù)據(jù)；

10、所述數(shù)據(jù)處理單元用于對(duì)智能并網(wǎng)柜的電路參數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)清洗，并基于數(shù)據(jù)清洗后的電路參數(shù)計(jì)算每條并網(wǎng)支路的特征因子；

11、所述每條并網(wǎng)支路的特征因子包括平均電流、平均電壓、功率因數(shù)、失真度、平均溫度、峰值因子；每隔固定長(zhǎng)度的采樣周期進(jìn)行一次特征因子的計(jì)算，并將每個(gè)采樣周期內(nèi)計(jì)算的每條并網(wǎng)支路的每種特征因子分別整理成對(duì)應(yīng)的時(shí)間序列。

12、作為本發(fā)明所述用于智能并網(wǎng)柜的智能斷路隔離系統(tǒng)的一種優(yōu)選方案，其中：任一并網(wǎng)支路的平均電流為一個(gè)采樣周期內(nèi)電流的均值；任一并網(wǎng)支路的平均電壓為一個(gè)采樣周期內(nèi)電壓的均值；任一并網(wǎng)支路的功率因數(shù)為一個(gè)采樣周期內(nèi)的有功功率與視在功率之比；任一并網(wǎng)支路的平均溫度為一個(gè)采樣周期內(nèi)并網(wǎng)支路的所有電纜接頭處的溫度的均值；任一并網(wǎng)支路的峰值因子為一個(gè)采樣周期內(nèi)峰值電流與平均電流的比值；任一并網(wǎng)支路的失真度的計(jì)算公式如下：

13、；

14、其中，表示任一采樣周期內(nèi)的失真度；表示基波的幅值；表示第i次諧波的幅值。

15、作為本發(fā)明所述用于智能并網(wǎng)柜的智能斷路隔離系統(tǒng)的一種優(yōu)選方案，其中：所述斷路隔離模塊包括斷路器單元和控制開(kāi)關(guān)單元；其中，所述斷路器單元用于自動(dòng)檢測(cè)電路故障并斷開(kāi)出現(xiàn)故障的電路；所述控制開(kāi)關(guān)單元用于對(duì)故障線路和風(fēng)險(xiǎn)線路進(jìn)行故障隔離；

16、所述斷路器單元配置有斷路器，當(dāng)配置了斷路器的電路的電流超過(guò)斷路器的電流閾值或斷路器的溫度超過(guò)溫度閾值時(shí)，斷路器自動(dòng)切斷電路，并向控制開(kāi)關(guān)單元發(fā)送故障隔離信息；控制開(kāi)關(guān)單元解析所述故障隔離信息，獲取出現(xiàn)故障的電路對(duì)應(yīng)的并網(wǎng)支路，并通過(guò)開(kāi)關(guān)切斷所述并網(wǎng)支路。

17、作為本發(fā)明所述用于智能并網(wǎng)柜的智能斷路隔離系統(tǒng)的一種優(yōu)選方案，其中：所述故障預(yù)測(cè)模塊包括預(yù)測(cè)模型單元和隔離控制單元；其中：

18、所述預(yù)測(cè)模型單元配置有故障預(yù)測(cè)模型，用于計(jì)算每條并網(wǎng)支路的故障概率；所述故障預(yù)測(cè)模型為循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、長(zhǎng)短時(shí)記憶網(wǎng)絡(luò)、門控循環(huán)單元中的任一種，輸入為每條并網(wǎng)支路的每種特征因子的時(shí)間序列，輸出為每條并網(wǎng)支路的故障概率；所述隔離控制單元配置有并網(wǎng)支路的故障概率閾值；隔離控制單元將任一條故障概率高于所述故障概率閾值的并網(wǎng)支路標(biāo)記為風(fēng)險(xiǎn)線路，并向所述控制開(kāi)關(guān)單元發(fā)送風(fēng)險(xiǎn)線路信息，控制開(kāi)關(guān)單元解析所述風(fēng)險(xiǎn)線路信息，獲取風(fēng)險(xiǎn)線路，并通過(guò)控制開(kāi)關(guān)切斷所述風(fēng)險(xiǎn)線路；所述隔離控制單元還配置有每種特征因子的閾值范圍，當(dāng)任一并網(wǎng)支路的任一特征因子超出對(duì)應(yīng)的閾值范圍，則標(biāo)記為風(fēng)險(xiǎn)線路。

19、作為本發(fā)明所述用于智能并網(wǎng)柜的智能斷路隔離系統(tǒng)的一種優(yōu)選方案，其中：所述故障預(yù)測(cè)模塊還包括頻率監(jiān)測(cè)單元，用于監(jiān)測(cè)電網(wǎng)頻率；每經(jīng)過(guò)一個(gè)頻率檢測(cè)周期，以固定的采樣間隔采集n個(gè)電網(wǎng)頻率值，并計(jì)算電網(wǎng)的頻率波動(dòng)指數(shù)，公式如下：

20、；

21、其中，r表示任一頻率檢測(cè)周期中電網(wǎng)的頻率波動(dòng)指數(shù)；表示頻率檢測(cè)周期中電網(wǎng)的最大頻率值；表示頻率檢測(cè)周期中電網(wǎng)的最小頻率值；表示對(duì)應(yīng)的時(shí)間點(diǎn)；表示對(duì)應(yīng)的時(shí)間點(diǎn)；表示頻率檢測(cè)周期中電網(wǎng)的第j個(gè)頻率值；為電網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)頻率；、均為權(quán)重系數(shù)；

22、所述頻率監(jiān)測(cè)單元配置有故障風(fēng)險(xiǎn)調(diào)整策略，具體如下：頻率監(jiān)測(cè)單元配置有頻率波動(dòng)指數(shù)的正常閾值；若任一頻率檢測(cè)周期的頻率波動(dòng)指數(shù)高于所述正常閾值，則頻率監(jiān)測(cè)單元向所述隔離控制單元發(fā)送頻率異常信息；隔離控制單元接收到頻率異常信息后，減小每種特征因子的閾值范圍。

23、作為本發(fā)明所述用于智能并網(wǎng)柜的智能斷路隔離系統(tǒng)的一種優(yōu)選方案，其中：所述負(fù)荷轉(zhuǎn)供模塊包括負(fù)載信息單元與轉(zhuǎn)供策略單元；其中，負(fù)載信息單元用于獲取待轉(zhuǎn)供負(fù)荷對(duì)應(yīng)的負(fù)載信息；轉(zhuǎn)供策略單元基于所述負(fù)載信息制定負(fù)荷轉(zhuǎn)供方案；

24、所述負(fù)載信息單元記錄有每個(gè)負(fù)載的負(fù)載信息，包括負(fù)載優(yōu)先度和負(fù)荷量；當(dāng)進(jìn)行故障隔離后，所述控制開(kāi)關(guān)單元向負(fù)載信息單元發(fā)送隔離信息，負(fù)載信息單元基于所述隔離信息查詢進(jìn)行了故障隔離的所有并網(wǎng)支路的負(fù)載信息并傳送至轉(zhuǎn)供策略單元。

25、作為本發(fā)明所述用于智能并網(wǎng)柜的智能斷路隔離系統(tǒng)的一種優(yōu)選方案，其中：所述轉(zhuǎn)供策略單元基于負(fù)載信息制定負(fù)荷轉(zhuǎn)供方案的方法如下：

26、s100：計(jì)算當(dāng)前每個(gè)分布式發(fā)電裝置的剩余供電量，并計(jì)算總剩余供電量；

27、s200：將待轉(zhuǎn)供的負(fù)荷對(duì)應(yīng)的負(fù)載按優(yōu)先度從大到小的順序編號(hào)并構(gòu)建待轉(zhuǎn)供列表；所述待轉(zhuǎn)供列表中的第k行包括優(yōu)先度排第k的負(fù)載以及負(fù)載對(duì)應(yīng)的編號(hào)和負(fù)荷量；

28、s300：將待轉(zhuǎn)供列表中第一個(gè)負(fù)載設(shè)為當(dāng)前負(fù)載并移出待轉(zhuǎn)供列表；

29、s400：判斷當(dāng)前負(fù)載的負(fù)荷量是否不大于總剩余供電量，若是，則進(jìn)入步驟s500；若否，則返回步驟s300；

30、s500：對(duì)當(dāng)前負(fù)載分配轉(zhuǎn)供方案；

31、s600：基于對(duì)當(dāng)前負(fù)載分配的轉(zhuǎn)供方案更新每個(gè)分布式發(fā)電裝置的剩余供電量以及總剩余供電量；

32、s700：重復(fù)步驟s300至s600，直至待轉(zhuǎn)供列表為空，保存對(duì)每個(gè)負(fù)載分配的轉(zhuǎn)供方案，得到負(fù)荷轉(zhuǎn)供方案。

33、作為本發(fā)明所述用于智能并網(wǎng)柜的智能斷路隔離系統(tǒng)的一種優(yōu)選方案，其中：所述對(duì)當(dāng)前負(fù)載分配轉(zhuǎn)供方案的方法如下：隨機(jī)選擇一個(gè)剩余供電量不小于當(dāng)前負(fù)載的負(fù)荷量的分布式發(fā)電裝置用于對(duì)當(dāng)前負(fù)載進(jìn)行負(fù)荷轉(zhuǎn)供；若所有分布式發(fā)電裝置的剩余供電量均小于當(dāng)前負(fù)載的負(fù)荷量，則對(duì)當(dāng)前負(fù)載進(jìn)行負(fù)荷切割，得到m個(gè)負(fù)載子負(fù)荷；選擇m個(gè)分布式發(fā)電裝置分別對(duì)m個(gè)負(fù)載子負(fù)荷進(jìn)行負(fù)荷轉(zhuǎn)供。

34、作為本發(fā)明所述用于智能并網(wǎng)柜的智能斷路隔離系統(tǒng)的一種優(yōu)選方案，其中：所述轉(zhuǎn)供策略單元基于負(fù)載信息制定負(fù)荷轉(zhuǎn)供方案的方法還包括：重復(fù)執(zhí)行步驟s300至s700，得到m個(gè)負(fù)荷轉(zhuǎn)供方案；計(jì)算每個(gè)負(fù)荷轉(zhuǎn)供方案的目標(biāo)函數(shù)，并將目標(biāo)函數(shù)最大的負(fù)荷轉(zhuǎn)供方案?jìng)魉椭量刂崎_(kāi)關(guān)單元；任一負(fù)荷轉(zhuǎn)供方案的目標(biāo)函數(shù)的計(jì)算公式如下：

35、；

36、其中，t表示目標(biāo)函數(shù)；q表示負(fù)荷轉(zhuǎn)供方案中轉(zhuǎn)供的總負(fù)荷量；表示負(fù)荷轉(zhuǎn)供方案中進(jìn)行負(fù)荷切割的總次數(shù)；為權(quán)重系數(shù)。

37、第二方面，本發(fā)明提供一種用于智能并網(wǎng)柜的智能斷路隔離方法，包括以下步驟：

38、s1：采集智能并網(wǎng)柜的電路參數(shù)并對(duì)所述電路參數(shù)進(jìn)行特征提取，得到每條并網(wǎng)支路的特征因子；

39、s2：基于所述電路參數(shù)進(jìn)行故障預(yù)測(cè)與特征因子檢測(cè)，識(shí)別智能并網(wǎng)柜中的風(fēng)險(xiǎn)線路；

40、s3：通過(guò)控制開(kāi)關(guān)對(duì)風(fēng)險(xiǎn)線路進(jìn)行故障隔離；

41、s4：獲取故障隔離后的待轉(zhuǎn)供負(fù)荷對(duì)應(yīng)的負(fù)載信息，并基于所述負(fù)載信息制定負(fù)荷轉(zhuǎn)供方案。

42、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所達(dá)到的有益效果如下：

43、通過(guò)斷路隔離模塊與監(jiān)測(cè)模塊的結(jié)合使用，本發(fā)明能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控并網(wǎng)柜中的電流、電壓、溫度等關(guān)鍵參數(shù)，并在檢測(cè)到異常情況時(shí)立即做出響應(yīng)，自動(dòng)切斷故障電路，有效防止故障擴(kuò)散，保障電網(wǎng)安全。利用故障預(yù)測(cè)模型，結(jié)合歷史數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，本發(fā)明能夠提前識(shí)別潛在的風(fēng)險(xiǎn)線路，實(shí)現(xiàn)對(duì)故障的前瞻性預(yù)警。這有助于運(yùn)維人員及時(shí)采取措施，消除隱患，減少非計(jì)劃停機(jī)時(shí)間，提升電網(wǎng)運(yùn)行的可靠性。

44、本發(fā)明提供的負(fù)荷轉(zhuǎn)供模塊可以根據(jù)負(fù)載信息自動(dòng)計(jì)算出最優(yōu)的負(fù)荷轉(zhuǎn)供方案，確保非故障區(qū)域的電力供應(yīng)不受影響。通過(guò)合理的負(fù)荷分配，不僅提高了電網(wǎng)資源的利用率，還減少了因頻繁切換負(fù)荷帶來(lái)的沖擊，延長(zhǎng)了設(shè)備使用壽命。綜合考慮分布式發(fā)電裝置的剩余供電能力和各負(fù)載的優(yōu)先級(jí)，實(shí)現(xiàn)了電力資源的動(dòng)態(tài)調(diào)配，最大程度地滿足了重要負(fù)荷的需求，同時(shí)避免了電力浪費(fèi)，促進(jìn)了電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。