本發(fā)明涉及配電網(wǎng)調(diào)度員培訓(xùn)仿真領(lǐng)域，具體來說是一種基于隔離信息陣相似度的配電網(wǎng)故障仿真培訓(xùn)評價方法。

背景技術(shù)：

隨著智能電網(wǎng)的發(fā)展，配電網(wǎng)的建設(shè)規(guī)模日趨擴(kuò)大，監(jiān)控設(shè)備日趨增多，運(yùn)行流程日趨復(fù)雜。為確保供電質(zhì)量的安全性、經(jīng)濟(jì)性和可靠性，對電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行人員的專業(yè)水平提出了更高的要求。

調(diào)度員培訓(xùn)仿真系統(tǒng)作為調(diào)度運(yùn)行人員日常培訓(xùn)與事故反演的重要手段被廣泛應(yīng)用。而對調(diào)度學(xué)員的水平及培訓(xùn)過程給出合理的評價一直是調(diào)度員培訓(xùn)仿真的難點(diǎn)。目前調(diào)度員培訓(xùn)仿真系統(tǒng)主要包括兩類，一種是變電站培訓(xùn)仿真系統(tǒng)，另一種是電網(wǎng)培訓(xùn)仿真系統(tǒng)。其評分方法主要包括人工干預(yù)評分法、傳統(tǒng)加減分法，人工智能匹配法等。

配網(wǎng)調(diào)度員培訓(xùn)仿真系統(tǒng)有其自身的特點(diǎn)，其既不同于變電站培訓(xùn)仿真的保護(hù)獨(dú)立性，也不同于主網(wǎng)調(diào)度員培訓(xùn)仿真的保護(hù)復(fù)雜性。當(dāng)故障恢復(fù)及正常情況下倒負(fù)荷時，需要進(jìn)行頻繁的負(fù)荷轉(zhuǎn)供操作。申請?zhí)枮?017104173376的專利申請文件中，已經(jīng)公開一種基于隔離信息陣的配電網(wǎng)故障仿真培訓(xùn)建模方法，有必要研究一種適合于配電網(wǎng)故障情況下的調(diào)度員仿真培訓(xùn)評價方法，能夠?qū)φ{(diào)度員隔離及轉(zhuǎn)供非標(biāo)準(zhǔn)操作進(jìn)行容錯處理，并能有效反映調(diào)度員培訓(xùn)中的操作過程及業(yè)務(wù)水平，以便更好的指導(dǎo)調(diào)度員日常培訓(xùn)與事故反演工作，確保配電網(wǎng)安全、經(jīng)濟(jì)、高效、可靠運(yùn)行。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于解決配電網(wǎng)故障仿真培訓(xùn)自動評價問題，結(jié)合配電網(wǎng)特點(diǎn)，給出一種基于隔離信息陣相似度的配電網(wǎng)故障仿真培訓(xùn)評價方法。

用于實(shí)現(xiàn)上述目的的技術(shù)方案如下：

基于隔離信息陣相似度的配電網(wǎng)故障仿真培訓(xùn)評價方法，如下步驟：

步驟一、建立實(shí)時隔離信息陣和標(biāo)準(zhǔn)隔離信息陣以描述配電網(wǎng)故障仿真培訓(xùn)信息模型；

步驟二、根據(jù)實(shí)時主動隔離范圍集和標(biāo)準(zhǔn)主動隔離范圍集確定主動隔離范圍縱向相似度；

步驟三、根據(jù)實(shí)時被動隔離范圍集和標(biāo)準(zhǔn)主動隔離范圍集確定被動隔離范圍縱向相似度；

步驟四、確定實(shí)時隔離信息陣和標(biāo)準(zhǔn)隔離信息陣重要指標(biāo)縱向相似度；

步驟五、根據(jù)主動隔離范圍縱向相似度、被動隔離范圍縱向相似度、重要指標(biāo)縱向相似度確定實(shí)時隔離信息陣和標(biāo)準(zhǔn)隔離信息陣綜合相似度。

步驟一所述的實(shí)時隔離信息陣riim綜合描述調(diào)度員故障處理的相關(guān)結(jié)果信息，具體為：

其中，每一行為一條饋線的故障處理信息，n為故障饋線數(shù)，每一條饋線可同時包含多個故障；第1列為實(shí)際主動隔離范圍集rais；第2列為實(shí)時被動隔離范圍集rpis；第3列為失電普通負(fù)荷數(shù)；第4列為失電重要負(fù)荷數(shù)；第5列為故障損失負(fù)荷量；失電負(fù)荷數(shù)包括中壓用戶數(shù)和低壓用戶數(shù)，損失負(fù)荷量指實(shí)時損失電流量，不考慮時間持續(xù)引起的電量損失；

建立標(biāo)準(zhǔn)隔離信息陣siim綜合描述教練員制作的標(biāo)準(zhǔn)故障處理相關(guān)信息，具體為：

其中第一列為標(biāo)準(zhǔn)主動隔離范圍集sais，其他各列定義與實(shí)時隔離信息陣riim完全相同，因被動隔離范圍是由隔離錯誤產(chǎn)生的，故此標(biāo)準(zhǔn)隔離信息陣siim的第2列全部為空集。

實(shí)時主動隔離范圍集rais與標(biāo)準(zhǔn)主動隔離范圍集sais作為實(shí)時隔離信息陣riim與標(biāo)準(zhǔn)隔離信息陣siim的首列元素，其縱向單點(diǎn)之間的模糊匹配程度可由主動隔離范圍縱向相似度ails表述；

對于上游相含、相同、下游相含三種無被動隔離范圍的情況，其主動隔離范圍縱向相似度ails描述為：

ails＝card(sais)/card(rais)

其中，card(x)表示集合x的元素個數(shù)，集合sais為非空集合；

對于上游相離、上游相交兩種導(dǎo)致故障點(diǎn)下游產(chǎn)生被動隔離范圍的情況，可由故障饋線可恢復(fù)供電范圍描述其主動隔離范圍縱向相似度ails為：

ails＝card(ffs-fa1)/card(ffs-sais)

其中ffs為故障饋線設(shè)備集合，fa1為實(shí)時主動隔離范圍電源側(cè)開關(guān)為父節(jié)點(diǎn)的所有父子設(shè)備集合；

對于下游相離、下游相交兩種導(dǎo)致故障點(diǎn)上游產(chǎn)生被動隔離范圍的情況，由故障饋線可恢復(fù)供電范圍描述其主動隔離范圍縱向相似度ails為：

對于分支相離導(dǎo)致故障點(diǎn)上下游皆產(chǎn)生被動隔離范圍的情況，主動隔離范圍縱向相似度ails規(guī)定為0。

實(shí)時隔離信息陣riim中的第2列為實(shí)時被動隔離范圍集rpis，其與標(biāo)準(zhǔn)隔離信息陣siim第2列的縱向單點(diǎn)模糊匹配程度可由被動隔離范圍縱向相似度pils表述；

對于上游相含、相同、下游相含三種無被動隔離范圍的情況，實(shí)時隔離信息陣riim第2列亦為空集，故此其被動隔離范圍縱向相似度pils為1；

對于上游相離、上游相交、下游相離、下游相交四種導(dǎo)致故障點(diǎn)下游或故障點(diǎn)上游產(chǎn)生被動隔離范圍的情況，被動隔離范圍縱向相似度pils描述為：

pils＝e^{-card(rpis-sais)}

對于分支相離導(dǎo)致故障點(diǎn)上下游皆產(chǎn)生被動隔離范圍的情況，規(guī)定其被動隔離范圍縱向相似度pils為0。

用最大最小相似度法和指數(shù)相似度法綜合描述實(shí)時隔離信息陣riim與標(biāo)準(zhǔn)隔離信息陣siim的第3列元素的單點(diǎn)縱向相似度r(rii3,sii3)，具體為：

其中i＝0,1...n,為故障饋線號，即實(shí)時隔離信息陣riim與標(biāo)準(zhǔn)隔離信息陣siim的行號，sii3為標(biāo)準(zhǔn)隔離信息陣siim第i行3列元素，rii3為實(shí)時隔離信息陣riim第i行3列元素；

運(yùn)用指數(shù)相似度法描述實(shí)時隔離信息陣riim與標(biāo)準(zhǔn)隔離信息陣siim的第4列元素的單點(diǎn)縱向相似度r(rii4,sii4)，具體為：

運(yùn)用算數(shù)平均最小相似度法和指數(shù)相似度法綜合描述信息陣riim與siim的第5列元素的單點(diǎn)縱向相似度r(rii5,sii5)，具體為：

對于分支相離的情況，規(guī)定其重要指標(biāo)相似度為0。

根據(jù)縱向相似度分析方法可得到實(shí)時隔離信息陣riim與標(biāo)準(zhǔn)隔離信息陣siim的每個元素的相似度，得出一個n×5矩陣即實(shí)時節(jié)點(diǎn)相似度矩陣rnsm；

每條故障饋線的整體橫向相似度ffhs可用歐幾里德距離表示，具體為：

其中i＝0,1...n,為故障饋線號；rnij為矩陣rnsm第i行j列元素；

實(shí)時隔離信息陣riim與標(biāo)準(zhǔn)隔離信息陣siim的總體相似度iims可以表述為：

申請?zhí)枮?017104173376的在先申請中，已經(jīng)公開一種基于隔離信息陣的配電網(wǎng)故障仿真培訓(xùn)建模方法，其中清楚闡述了實(shí)時隔離信息陣riim、標(biāo)準(zhǔn)隔離信息陣siim、實(shí)時主動隔離范圍集rais、標(biāo)準(zhǔn)主動隔離范圍集sais、實(shí)時被動隔離范圍集rpis的定義及獲得過程，在此不再贅述；另外，申請?zhí)枮?017104173376的在先申請中也清楚陳述了實(shí)時主動隔離范圍集rais與標(biāo)準(zhǔn)主動隔離范圍集sais之間的8種關(guān)系：上游相離、上游相交、上游相含、相同、下游相含、下游相交、下游相離、分支相離；在此不再贅述。

本發(fā)明有益技術(shù)效果：通過實(shí)時隔離信息陣和標(biāo)準(zhǔn)隔離信息陣建立了配電網(wǎng)故障仿真培訓(xùn)信息模型；通過實(shí)時主動隔離范圍集和標(biāo)準(zhǔn)主動隔離范圍集確定了主動隔離范圍縱向相似度；通過實(shí)時被動隔離范圍集和實(shí)時主動隔離范圍集確定了被動隔離范圍縱向相似度；確定了實(shí)時隔離信息陣和標(biāo)準(zhǔn)隔離信息陣重要指標(biāo)縱向相似度；通過主動隔離范圍縱向相似度、被動隔離范圍縱向相似度、重要指標(biāo)縱向相似度確定了實(shí)時隔離信息陣和標(biāo)準(zhǔn)隔離信息陣綜合相似度。該方法能較好的反映調(diào)度員故障隔離及轉(zhuǎn)供操作對配電網(wǎng)運(yùn)行的影響，能較好的區(qū)分不同隔離操作之間的評價檔次，具有較好的實(shí)用價值。

附圖說明

圖1為典型配電網(wǎng)絡(luò)圖。

具體實(shí)施方式

下面對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的說明：

基于隔離信息陣相似度的配電網(wǎng)故障仿真培訓(xùn)評價方法，包括如下步驟：

步驟一、建立實(shí)時隔離信息陣和標(biāo)準(zhǔn)隔離信息陣以描述配電網(wǎng)故障仿真培訓(xùn)信息模型；

實(shí)時隔離信息陣riim綜合描述調(diào)度員故障處理的相關(guān)結(jié)果信息，具體為：

其中，每一行為一條饋線的故障處理信息，n為故障饋線數(shù)，每一條饋線可同時包含多個故障；第1列為實(shí)際主動隔離范圍集rais；第2列為實(shí)時被動隔離范圍集rpis；第3列為失電普通負(fù)荷數(shù)；第4列為失電重要負(fù)荷數(shù)；第5列為故障損失負(fù)荷量；失電負(fù)荷數(shù)包括中壓用戶數(shù)和低壓用戶數(shù)，損失負(fù)荷量指實(shí)時損失電流量，不考慮時間持續(xù)引起的電量損失；

建立標(biāo)準(zhǔn)隔離信息陣siim綜合描述教練員制作的標(biāo)準(zhǔn)故障處理相關(guān)信息，具體為：

其中第一列為標(biāo)準(zhǔn)主動隔離范圍集sais，其他各列定義與實(shí)時隔離信息陣riim完全相同，因被動隔離范圍是由隔離錯誤產(chǎn)生的，故此標(biāo)準(zhǔn)隔離信息陣siim的第2列全部為空集。

步驟二、根據(jù)實(shí)時主動隔離范圍集和標(biāo)準(zhǔn)主動隔離范圍集確定主動隔離范圍縱向相似度；

實(shí)時主動隔離范圍集rais與標(biāo)準(zhǔn)主動隔離范圍集sais作為實(shí)時隔離信息陣riim與標(biāo)準(zhǔn)隔離信息陣siim的首列元素，其縱向單點(diǎn)之間的模糊匹配程度可由主動隔離范圍縱向相似度ails表述；

對于上游相含、相同、下游相含三種無被動隔離范圍的情況，其主動隔離范圍縱向相似度ails描述為：

ails＝card(sais)/card(rais)

其中，card(x)表示集合x的元素個數(shù)，集合sais為非空集合；

對于上游相離、上游相交兩種導(dǎo)致故障點(diǎn)下游產(chǎn)生被動隔離范圍的情況，可由故障饋線可恢復(fù)供電范圍描述其主動隔離范圍縱向相似度ails為：

ails＝card(ffs-fa1)/card(ffs-sais)

其中ffs為故障饋線設(shè)備集合，fa1為實(shí)時主動隔離范圍電源側(cè)開關(guān)為父節(jié)點(diǎn)的所有父子設(shè)備集合；

對于下游相離、下游相交兩種導(dǎo)致故障點(diǎn)上游產(chǎn)生被動隔離范圍的情況，由故障饋線可恢復(fù)供電范圍描述其主動隔離范圍縱向相似度ails為：

對于分支相離導(dǎo)致故障點(diǎn)上下游皆產(chǎn)生被動隔離范圍的情況，主動隔離范圍縱向相似度ails規(guī)定為0。

步驟三、根據(jù)實(shí)時被動隔離范圍集和標(biāo)準(zhǔn)主動隔離范圍集確定被動隔離范圍縱向相似度；

實(shí)時隔離信息陣riim中的第2列為實(shí)時被動隔離范圍集rpis，其與標(biāo)準(zhǔn)隔離信息陣siim第2列的縱向單點(diǎn)模糊匹配程度可由被動隔離范圍縱向相似度pils表述；

對于上游相含、相同、下游相含三種無被動隔離范圍的情況，實(shí)時隔離信息陣riim第2列亦為空集，故此其被動隔離范圍縱向相似度pils為1；

對于上游相離、上游相交、下游相離、下游相交四種導(dǎo)致故障點(diǎn)下游或故障點(diǎn)上游產(chǎn)生被動隔離范圍的情況，被動隔離范圍縱向相似度pils描述為：

pils＝e^{-card(rpis-sais)}

對于分支相離導(dǎo)致故障點(diǎn)上下游皆產(chǎn)生被動隔離范圍的情況，規(guī)定其被動隔離范圍縱向相似度pils為0。

步驟四、確定實(shí)時隔離信息陣和標(biāo)準(zhǔn)隔離信息陣重要指標(biāo)縱向相似度；

用最大最小相似度法和指數(shù)相似度法綜合描述實(shí)時隔離信息陣riim與標(biāo)準(zhǔn)隔離信息陣siim的第3列元素的單點(diǎn)縱向相似度r(rii3,sii3)，具體為：

其中i＝0,1...n,為故障饋線號，即實(shí)時隔離信息陣riim與標(biāo)準(zhǔn)隔離信息陣siim的行號，sii3為標(biāo)準(zhǔn)隔離信息陣siim第i行3列元素，rii3為實(shí)時隔離信息陣riim第i行3列元素；

運(yùn)用指數(shù)相似度法描述實(shí)時隔離信息陣riim與標(biāo)準(zhǔn)隔離信息陣siim的第4列元素的單點(diǎn)縱向相似度r(rii4,sii4)，具體為：

運(yùn)用算數(shù)平均最小相似度法和指數(shù)相似度法綜合描述信息陣riim與siim的第5列元素的單點(diǎn)縱向相似度r(rii5,sii5)，具體為：

對于分支相離的情況，規(guī)定其重要指標(biāo)相似度為0。

步驟五、根據(jù)主動隔離范圍縱向相似度、被動隔離范圍縱向相似度、重要指標(biāo)縱向相似度確定實(shí)時隔離信息陣和標(biāo)準(zhǔn)隔離信息陣綜合相似度。

根據(jù)縱向相似度分析方法可得到實(shí)時隔離信息陣riim與標(biāo)準(zhǔn)隔離信息陣siim的每個元素的相似度，得出一個n×5矩陣即實(shí)時節(jié)點(diǎn)相似度矩陣rnsm；

每條故障饋線的整體橫向相似度ffhs可用歐幾里德距離表示，具體為：

其中i＝0,1...n,為故障饋線號；rnij為矩陣rnsm第i行j列元素；

實(shí)時隔離信息陣riim與標(biāo)準(zhǔn)隔離信息陣siim的總體相似度iims可以表述為：

如圖1所示，其中a～n為分段開關(guān)，o為聯(lián)絡(luò)開關(guān)，s1、s2為變電站出線開關(guān)，故障發(fā)生在分段開關(guān)e、f之間的區(qū)域。實(shí)線環(huán)0為標(biāo)準(zhǔn)主動隔離范圍，虛線環(huán)1～8為8種實(shí)時主動隔離范圍。各最小配電區(qū)域所含用戶數(shù)、負(fù)荷量如表2所示，其中第1行表示最小配電區(qū)域，第2行表示最小配電區(qū)域所含普通用戶數(shù)，第3行表示最小配電區(qū)域所含重要用戶數(shù)，第4行表示最小配電區(qū)域所含負(fù)荷量(a)。

表1實(shí)時被動隔離范圍表

表2最小配電區(qū)域負(fù)荷分布表

若最小配電區(qū)域ef發(fā)生故障，而調(diào)度員誤判故障區(qū)間為de，則實(shí)時隔離信息陣riim和標(biāo)準(zhǔn)隔離信息陣siim分別為：

riim＝[{d,e},{f-o,s2},335,22,199.1]

主動隔離范圍縱向相似度ails和被動隔離范圍縱向相似度pils為：

ails＝card({s1,a,b,c})/card({s1,a-d,g-l,o})＝4/12

＝0.333pils＝e^{-card({e,g-o，s2})}＝e^-11

重要指標(biāo)縱向相似度為：

r(rii3,sii3)＝24/335＝0.072r(rii4,sii4)＝e^-20

r(rii5,sii5)＝14.6/106.85＝0.137

隔離信息陣綜合相似度iims為：

iims＝ffhs＝0.219同理，可分別計(jì)算調(diào)度員隔離操作范圍為環(huán)1～環(huán)8時的相似度評價如表3所示。

表3各種隔離操作下的培訓(xùn)評價