一种基于分布式电源接入的配电保护方法及系统与流程

本发明涉及智能电网，特别是一种基于分布式电源接入的配电保护方法及系统。

背景技术：

1、在全球能源转型背景下，分布式电源(dgs)的普及标志电力系统进入新时代，其清洁与灵活特性优化了能源结构，提升效率。然而，dgs的随机与间歇性挑战传统电网稳定，尤其在电力供需平衡调控、故障检测响应上，集中式管理显现出局限。研发先进配电保护技术，以增强电网灵活性与可靠性，成为电力系统研究的热点与行业前沿。现有技术虽部分缓解dgs接入难题，但预测模型忽视天气影响，精度受限；异常检测依赖固定阈值，易误报漏报；故障响应机制滞后，影响供电恢复与用户体验；资源管理静态，难适应dgs波动，制约监控决策效率。亟需创新方法，实现高精度预测、动态异常检测、即时故障响应与智能资源调配，全面提升电网管理效能，以智慧赋能电力系统，迎接能源新时代的挑战。

技术实现思路

1、鉴于上述现有存在的问题，提出了本发明。

2、因此，本发明提供了一种基于分布式电源接入的配电保护方法及系统解决电力供求平衡不稳定、故障检测响应慢、资源分配不合理以及电网管理复杂性增加问题。

3、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

4、第一方面，本发明实施例提供了一种基于分布式电源接入的配电保护方法，其包括，把收集的气象数据、历史数据、以及传感器实时数据整合作为初始数据，并进行预处理；

5、将预处理后的初始数据通过特征函数进行特征提取，基于特征提取后的数据建立电力供求预测模型，得到电力供求的预测结果；

6、根据电力供求的预测结果自动调整保护阈值；

7、当电力供给值超过设定的保护阈值时使用dbscan算法划分异常电网区域；

8、基于异常电网区域建立故障检测模型对异常电网区域进行故障检测，根据检测结果对异常电网区域进行处理；

9、通过kubernetes管理容器，动态调整资源的分配。

10、作为本发明所述基于分布式电源接入的配电保护方法的一种优选方案，其中：从官方气象站获取包含温度、湿度、风速、风向、光照强度在内的气象数据；从电力公司数据库提取过去五年的分布式电源发电量和电网负载数据；从传感器实时收集分布式电源发电量、电网负载、电压、电流；

11、把收集的气象数据、历史数据、以及传感器实时数据整合作为初始数据；

12、定义初始数据为x＝(x1、x2、x 3、x 4、x5、x6、x7、x8、x9)；

13、其中x1表示温度数据，x2表示湿度数据，x3表示风速数据，x4表示风向数据，x5表示光照强度数据，x6表示分布式电源发电量数据，x7表示电网负载数据，x8表示电压数据，x9表示电流数据；

14、对初始数据进行预处理，其表达式为：

15、

16、其中，di表示预处理后的初始数据，x表示初始数据的集合，i表示初始数据组，j表示观测点，n表示缺失值的个数，median(xi)表示数据中位数，iqr(xi)表示数据的离散程度，k表示检测的阈值。

17、作为本发明所述基于分布式电源接入的配电保护方法的一种优选方案，其中：利用小波变换和傅里叶变换的原理将预处理后的初始数据进行特征提取，其表达式为：

18、

19、其中，f(x)表示特征提取后的数据，σ表示标准差，di表示预处理后的数据序列，n表示预处理后的数据序列的总数，f表示频率，φ表示相位角，s表示时间点，u表示信号点，i表示序列的索引；

20、基于特征提取后的数据使用lstm网络建立电力供求预测模型，将特征提取后的数据输入电力供求预测模型得到电力供求的预测结果，其表达式为：

21、

22、其中，pt表示最终的电力供求预测输出，f(x)表示融合后的特征向量中的元素，softmax表示激活函数，h表示隐藏状态向量，wa表示权重矩阵，lstmt表示lstm网络在时间点t的输出。

23、作为本发明所述基于分布式电源接入的配电保护方法的一种优选方案，其中：对电力供求预测输出结果进行非线性变换，并根据非线性变换后的电力供求预测结果自动调整保护阈值，其表达式为：

24、

25、其中，t表示最终计算出来的阈值，q p表示分位数函数，ω表示角频率，φ表示相位偏移；

26、保护阈值t会基于电力供求预测输出结果pt进行动态的调整。

27、作为本发明所述基于分布式电源接入的配电保护方法的一种优选方案，其中：使用dbscan算法对异常点进行区域划分，确定异常电网区域，其表达式为：

28、

29、其中，r表示区域划分结果，hi表示异常集合里的单点，c表示核心点集，hj表示点hi邻域内的点，b表示边界点集，c表示核心点集，hl表示核心点，s.t表示说明附加条件，n(hi)表示hi的邻域。

30、作为本发明所述基于分布式电源接入的配电保护方法的一种优选方案，其中：基于异常电网区域，使用svm建立故障检测模型，其表达式为：

31、svm(r)＝{y:y＝sign(wtφ(x)+b)}；

32、其中，svm(r)表示故障检测模型，w表示权重向量，b是偏差，φ(x)表示映射函数，y表示故障检测模型的输出；

33、对异常区域进行故障检测，确认发生故障后，对故障区域进行断电，隔离故障区域，并恢复非故障区域供电。

34、作为本发明所述基于分布式电源接入的配电保护方法的一种优选方案，其中：kubernetes通过一个称为调度器的组件来管理集群中容器的部署和资源分配，在动态资源分配的过程中，kubernetes其代理组件kubelet会持续监控每个任务的cpu使用率和内存占用，kubelet定期收集这些信息，并将其报告给api服务器，当关键任务的资源需求增加时，kubernetes的调度器会重新评估资源分配。

35、第二方面，本发明提供了一种分布式电源接入的配电保护系统，包括，

36、数据整合与预处理模块作用，整合来自气象站、历史数据库和实时传感器的数据，进行预处理工作；

37、特征提取与建模模块，从预处理后的数据中提取有意义的特征，构建电力供求预测模型；

38、保护阈值动态调整模块，根据电力供求预测结果，自动计算和调整保护阈值；

39、异常检测与区域划分模块，当电力供给超出保护阈值时，使用dbscan聚类算法识别异常电网区域；

40、故障检测与处理模块，基于异常区域，运用故障检测模型识别故障，采取隔离故障区域、恢复非故障区域供电；

41、资源动态调配模块，利用kubernetes容器管理平台，根据关键任务的资源需求动态调整计算资源分配。

42、第三方面，本发明实施例提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其中：所述计算机程序被处理器执行时实现如本发明第一方面所述的基于分布式电源接入的配电保护方法的任一步骤。

43、第四方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其中：所述计算机程序被处理器执行时实现如本发明第一方面所述的基于分布式电源接入的配电保护方法的任一步骤。

44、本发明有益效果为：通过收集气象数据、历史数据和实时传感器数据，并进行预处理，形成了全面反映电网状态的初始数据集，提高了电力供求预测的准确性，减少了由数据质量问题引起的预测误差，增强了电网运行的稳定性。通过精确的电力供求预测，电网可以提前准备，避免了供需不平衡导致的过载或浪费，提高了电力系统的整体效率和经济性。提高了电网的自适应能力和安全性，减少了因固定阈值设置不当导致的系统故障，增强了电力供应的连续性和可靠性。大幅缩短了故障检测和响应时间，降低了维护成本，提高了用户满意度和电网的总体服务品质。