本發(fā)明屬于電力自動化，尤其涉及箱式變電站自愈控制與能效優(yōu)化方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、隨著電力系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴大以及用戶對供電可靠性和能源利用效率要求的日益提高，箱式變電站作為電力分配的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其穩(wěn)定運行和高效性能發(fā)揮愈發(fā)重要。箱式變電站廣泛應(yīng)用于城市電網(wǎng)、工業(yè)園區(qū)、居民小區(qū)等諸多場景，承擔著將高壓電能轉(zhuǎn)換為低壓電能并進行分配的重要任務(wù)。

2、現(xiàn)有的箱式變電站監(jiān)控與控制系統(tǒng)大多通過定期巡檢、人工排查以及簡單的故障報警機制來實現(xiàn)對設(shè)備運行狀態(tài)的監(jiān)測與管理。部分相對先進些的系統(tǒng)會利用一些基礎(chǔ)的傳感器采集如溫度、電流、電壓等常規(guī)數(shù)據(jù)，再依據(jù)預設(shè)的固定閾值來判斷設(shè)備是否出現(xiàn)異常，一旦超過閾值則發(fā)出警報提示運維人員進行處理。但是，面對電網(wǎng)運行狀態(tài)的動態(tài)變化，如負載的突然增減、外部環(huán)境的突發(fā)變化等情況，現(xiàn)有的電力系統(tǒng)存在難以快速做出有效的調(diào)整、動態(tài)響應(yīng)適應(yīng)性差等問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、鑒于上述存在的問題，本發(fā)明的目的在于，提供一種箱式變電站自愈控制與能效優(yōu)化方法及系統(tǒng)，通過實時監(jiān)測和優(yōu)化箱式變電站的運行參數(shù)，實現(xiàn)了快速精確的故障診斷與自愈控制，以及動態(tài)能效優(yōu)化，從而顯著提高了電力系統(tǒng)的供電可靠性和能源利用效率。

2、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是，箱式變電站自愈控制與能效優(yōu)化方法，包括以下步驟：

3、步驟1、通過分布式傳感器陣列采集箱式變電站內(nèi)設(shè)備的三相電流、電壓波形及溫度參數(shù)，構(gòu)建時空關(guān)聯(lián)特征矩陣，提取動態(tài)運行模態(tài)；

4、步驟2、基于動態(tài)運行模態(tài)，構(gòu)建阻抗參數(shù)非線性傳播模型，計算節(jié)點可信度傳播值，當節(jié)點可信度傳播值超過預設(shè)閾值時，自動生成斷路器分閘指令隔離故障鏈路，并觸發(fā)備用線路投切機制恢復非故障區(qū)域供電；

5、步驟3、根據(jù)故障鏈路，建立用于動態(tài)權(quán)重優(yōu)化的多目標優(yōu)化模型，求解非對稱約束條件下的拓撲重構(gòu)策略；

6、步驟4、基于拓撲重構(gòu)策略，優(yōu)化儲能調(diào)度參數(shù)中的電壓，結(jié)合光纖自愈環(huán)網(wǎng)通信通道生成慣性權(quán)重自適應(yīng)的控制指令；

7、步驟5、通過閉環(huán)反饋機制實時修正動態(tài)權(quán)重和儲能調(diào)度參數(shù)中的電壓，完成動態(tài)性能補償與能效優(yōu)化迭代。

8、優(yōu)選的，步驟1中，時空關(guān)聯(lián)特征矩陣表示為：

9、；

10、其中，為坐標系下的電流分量，為dq坐標系下的電壓分量，表示克勞尼克積，為溫度梯度張量，為第g個傳感器的磁通量，為傳感器總數(shù)，t為當前時間，為絕緣老化指數(shù)，，為設(shè)備投運初始時間，為時間的介質(zhì)電導率，為時間的電場強度，為時間積分變量，。

11、優(yōu)選的，步驟2中，節(jié)點可信度傳播值的計算方式為：

12、；

13、其中，為節(jié)點的可信度傳播值，為故障傳播網(wǎng)絡(luò)中第i個節(jié)點，為節(jié)點的初始置信度，，為初始置信度基準值，為磁通變化敏感系數(shù)，為屬于第i個節(jié)點的傳感器編號，屬于第i個節(jié)點的傳感器總數(shù)，表示對節(jié)點i的所有鄰居節(jié)點j連乘，節(jié)點總數(shù)為n，表示節(jié)點i的所有鄰居節(jié)點的集合，e為自然常數(shù)，為節(jié)點i和節(jié)點j間的阻抗，為基準阻抗，為故障傳播非線性衰減因子，為節(jié)點i和節(jié)點j間故障傳播系數(shù)，，為特征阻抗標準差，為節(jié)點i到節(jié)點j的線路電阻，為節(jié)點i到節(jié)點j的線路電抗。

14、優(yōu)選的，步驟3中，多目標優(yōu)化模型的目標函數(shù)為：

15、；

16、其中，為動態(tài)權(quán)重調(diào)整系數(shù)，，為功率損耗，為基準功率，為電壓偏差項的權(quán)重，為電壓偏差量，為額定電壓，為權(quán)重調(diào)節(jié)因子，為當前功率損耗與基準值的偏差量，e為自然常數(shù)，，v為電壓，t為當前時間，為繞組平均溫度。

17、優(yōu)選的，非對稱約束條件為：

18、；

19、其中，為第m個電壓約束條件函數(shù)，為第i個節(jié)點的電壓，為參考電壓，為諧波電流變化率，為諧波電流，為最大約束允許閾值，為動態(tài)松弛因子，，n為節(jié)點總數(shù)，為第i個節(jié)點的頻率偏差，為系統(tǒng)基準頻率，為誤差函數(shù)。

20、優(yōu)選的，步驟4中，慣性權(quán)重自適應(yīng)基于遺傳算法，其調(diào)整公式為：

21、；

22、其中，為慣性權(quán)重，為最小允許權(quán)重，為最大允許權(quán)重，為量子位狀態(tài)值，，為量子旋轉(zhuǎn)角初始值，e為自然常數(shù)，為迭代次數(shù)，為收斂速率調(diào)節(jié)因子，，為適應(yīng)度函數(shù)變化量，為平均適應(yīng)度值。

23、優(yōu)選的，量子旋轉(zhuǎn)角初始值的確定方法為：

24、；

25、其中，為基準阻抗，為阻抗變化總量，，k為設(shè)備總數(shù)，為第k個設(shè)備在時間t的阻抗，為第k個設(shè)備在時間的阻抗，為采樣時間間隔。

26、優(yōu)選的，步驟5中，閉環(huán)反饋機制中，參數(shù)修正的函數(shù)為：

27、；

28、其中，為修正后的比例系數(shù)，為比例系數(shù)，為電壓偏差符號函數(shù)，為電壓偏差量，e為自然常數(shù)，為閾值電壓，，為額定電壓，v為電壓，為當前時間，為采樣時間窗口，為短期積分變量，為處于短期積分變量時的電壓。

29、優(yōu)選的，閉環(huán)反饋機制中還包括諧波能量再分配算法，通過閉環(huán)反饋機制實時修正動態(tài)權(quán)重和儲能調(diào)度參數(shù)中的電壓時，諧波能量再分配算法被觸發(fā)，調(diào)整諧波能量分布，諧波能量再分配算法表示為：

30、；

31、其中，為修正后的諧波能量，為諧波能量，為基波電壓有效值，為n次諧波電壓有效值，。

32、箱式變電站自愈控制與能效優(yōu)化系統(tǒng)，用于實現(xiàn)上述的方法，包括：

33、矩陣構(gòu)建模塊，用于通過分布式傳感器陣列采集箱式變電站內(nèi)設(shè)備的三相電流、電壓波形及溫度參數(shù)，構(gòu)建時空關(guān)聯(lián)特征矩陣，提取動態(tài)運行模態(tài)；

34、可信度傳播值計算模塊，用于基于動態(tài)運行模態(tài)，構(gòu)建阻抗參數(shù)非線性傳播模型，計算節(jié)點可信度傳播值，當節(jié)點可信度傳播值超過預設(shè)閾值時，自動生成斷路器分閘指令隔離故障鏈路，并觸發(fā)備用線路投切機制恢復非故障區(qū)域供電；

35、模型建立模塊，用于根據(jù)故障鏈路，建立用于動態(tài)權(quán)重優(yōu)化的多目標優(yōu)化模型，求解非對稱約束條件下的拓撲重構(gòu)策略；

36、權(quán)重自適應(yīng)模塊，用于基于拓撲重構(gòu)策略，優(yōu)化儲能調(diào)度參數(shù)中的電壓，結(jié)合光纖自愈環(huán)網(wǎng)通信通道生成慣性權(quán)重自適應(yīng)的控制指令；

37、參數(shù)修正模塊，用于通過閉環(huán)反饋機制實時修正動態(tài)權(quán)重和儲能調(diào)度參數(shù)中的電壓，完成動態(tài)性能補償與能效優(yōu)化迭代。

38、本發(fā)明有益效果為：

39、本發(fā)明通過構(gòu)建時空關(guān)聯(lián)特征矩陣，采用clarke-park變換與動態(tài)模態(tài)分解技術(shù)，實時提取電流、電壓、溫度等多維特征，從而增強故障特征的可辨識性與時空關(guān)聯(lián)性。這使得系統(tǒng)能夠在毫秒級時間內(nèi)實現(xiàn)故障特征提取與精準狀態(tài)感知，快速定位故障鏈路（如短路、絕緣擊穿等），并自動生成斷路器分閘指令隔離故障區(qū)域，同時觸發(fā)備用線路投切機制恢復非故障區(qū)域供電。這種快速響應(yīng)機制顯著提高了電力系統(tǒng)的供電可靠性，減少了故障擴大和停電時間，特別適用于醫(yī)院、數(shù)據(jù)中心等對供電連續(xù)性要求極高的場景。

40、本發(fā)明通過建立非線性故障傳播模型，融合阻抗參數(shù)與改進型模糊petri網(wǎng)，計算節(jié)點可信度傳播值，突破了傳統(tǒng)二值邏輯的局限性，實現(xiàn)了復雜工況下故障鏈路的精確定位。結(jié)合動態(tài)約束松弛機制和誤差函數(shù)動態(tài)調(diào)整權(quán)重系數(shù)與約束上限，能夠在非對稱約束條件下平衡多目標優(yōu)化的沖突性，搜索全局最優(yōu)解。這使得系統(tǒng)在新能源高滲透場景下的優(yōu)化成功率大幅提升，能源利用率顯著提高，同時確保了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。

41、本發(fā)明通過閉環(huán)反饋機制實時修正動態(tài)權(quán)重和儲能調(diào)度參數(shù)，完成動態(tài)性能補償與能效優(yōu)化迭代。諧波能量再分配算法的引入，進一步減少了諧波畸變，提高了電能質(zhì)量，保護了設(shè)備，延長了設(shè)備壽命。此外，系統(tǒng)實現(xiàn)了多目標動態(tài)均衡，在電壓偏差、損耗、設(shè)備壽命等沖突目標中達到帕累托最優(yōu)。從投運初期到老化階段，參數(shù)持續(xù)自校準，確保系統(tǒng)在不同運行條件下始終保持穩(wěn)定和高效，顯著提升了電力系統(tǒng)的綜合性能和經(jīng)濟性。