[发明专利]一种综合能源系统的故障统一定位方法

说明书

本发明公开了一种综合能源系统的故障统一定位方法，首先通过数据预处理提取数据采集装置的各能源子系统典型特征量并将其标准化；然后将异质特征量在空间和时间上聚合为高维矩阵；再利用Isomap等对该矩阵进行非线性降维，并基于局部稀疏系数的大小和节点关联关系对综合能源系统进行故障辨识和定位。本发明将电力系统、天然气系统和热力系统之间不同的特征量统一耦合成一个综合特征量，提高了故障识别的精度；充分利用了综合能源系统的海量数据，突破了单个系统的隔阂和限制，实现了综合能源系统故障的统一定位。

技术领域

本发明涉及综合能源系统安全分析领域，特别是一种综合能源系统的故障统一定位方法。

背景技术

能源是人类生存发展的重要物质基础。目前，随着能源消耗的增加，分布式能源大量接入电网，以及需求和理念更新等主客观因素，凸显现有能源系统架构的局限性和供需矛盾。而基于互联网理念的能源互联网能提供一种可行的解决方案。能源互联网是一种新型信息能源融合的开放系统，将改造甚至颠覆现有的能源行业，实现去中心化的生产模式，大幅提高能源使用效率，促进可再生能源的大规模发展。综合能源系统是能源互联网的重要物理载体,包括电、气、热(冷)等多种能源，是多能互济、能源梯级利用等理念实现应用的关键。

多能流是综合能源系统的重要特征之一，其带来诸多效益的同时也使系统更加复杂，使安全问题更加突出。因此，综合能源系统的安全稳定关乎能源互联网的正常运行与功能实现。由于综合能源系统间物理上紧密耦合在一起，若电网发生故障，将影响耦合单元(能源集线器)的状态，进而导致天然气网和热网的状态发生变化，反之亦然。所以，无论哪个子系统发生故障，都有可能导致连锁故障而影响其他能源子系统，最终对综合能源系统的经济可靠运行造成威胁。但是由于物理特性差异，各领域较成熟的保护方法很难应用到其他子系统；同时由于各能源子系统耦合度高的特点，统一辨识究竟是电网，天然气还是热力系统的故障及其定位的难度就更大。因此，研究一种能对综合能源系统故障进行统一辨识与定位的方法成为当前研究的重要课题和迫切需要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种综合能源系统的故障统一定位方法，实现综合能源系统故障的统一定位。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种综合能源系统的故障统一定位方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)根据各能源子系统故障特征的差异，选取三相电流、负序电流、零序电流、有功功率和无功功率作为电力系统典型特征量；管道压力和天然气流量作为天然气网典型特征量；热网流量、供水压力、供水温度、回水压力和回水温度作为热网典型特征量；将综合能源系统中的节点进行编号，建立网络拓扑关系并确定节点公共区域；然后利用离差标准化对特征量进行标准化处理；最后利用网络拓扑矩阵对特征量之间进行差分处理，得到综合能源系统各个特征量在单时段的矩阵C_i；

2)在多对象维度，将不同特征量的单时段矩阵C_i聚合为一个单时段多对象的矩阵W_i；在多时间断面将单时段多对象矩阵W_i聚合为多时段多对象的综合特征量矩阵W；

3)基于综合特征量矩阵W中邻近点对i，j之间的欧氏距离，选取各节点距离该节点最近的m个点作为该节点的邻近点，并引入图论中的边将邻近点连接，构建能表示邻近关系的带权流通图G；然后计算带权流通图G上任意两点的最短路径，得到W各节点间的测地距离矩阵D满足下列公式：

其中，p是L≥2的点序列，且p₁＝u，p_L＝v，p_i∈D，(p_i，p_i+1)为最近邻对；d²(p_i,p_i+1)表示两个最近邻队的距离平方；L表示节点数量；u代表第一个节点，v代表最后一个节点，d_uv表示这两个节点之间的测地距离；