本發(fā)明涉及故障檢測與容錯手段，屬于電力，尤其涉及一種分布式發(fā)電系統(tǒng)故障檢測與容錯方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、當(dāng)前的電力供應(yīng)體系主要依托于集中式供電系統(tǒng)，其特征是采用大容量發(fā)電機(jī)組、廣泛的電網(wǎng)覆蓋和高電壓傳輸，這一系統(tǒng)支撐著全球大部分地區(qū)的電力需求，因此對能源的品質(zhì)和電力供應(yīng)的穩(wěn)定性提出了極高的要求。然而，集中式電網(wǎng)的架構(gòu)也帶來了潛在的脆弱性：電網(wǎng)中的任何局部故障，如設(shè)備損壞或過載，都有可能產(chǎn)生連鎖反應(yīng)，影響到整個電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行；在極端情況下，這種連鎖故障可能導(dǎo)致大規(guī)模停電，甚至引發(fā)整個電網(wǎng)的癱瘓，造成嚴(yán)重的社會和經(jīng)濟(jì)損失。

2、而分布式發(fā)電技術(shù)因其具有高可靠性、高質(zhì)量、高效率以及靈活性等優(yōu)點(diǎn)，成為了集中供電方式技術(shù)不可缺少的重要補(bǔ)充，并作為能源領(lǐng)域的重要發(fā)展方向被廣泛的運(yùn)用，根據(jù)所使用一次能源的不同，分布式發(fā)電可分為基于化石能源的分布式發(fā)電技術(shù)、基于可再生能源的分布式發(fā)電技術(shù)以及混合的分布式發(fā)電技術(shù)，雖然分布式發(fā)電技術(shù)有效解決了單一供電系統(tǒng)的缺陷，但由于其主要是通過光伏逆變器并網(wǎng)，這樣的直接并網(wǎng)操作容易產(chǎn)生許多問題，例如：諧波、三相不平衡、無功和電壓、孤島問題等，因此，如何及時(shí)有效的實(shí)現(xiàn)分布式發(fā)電系統(tǒng)故障檢測并提供容錯，以提高分布式發(fā)電系統(tǒng)的準(zhǔn)確率和容錯率，成為了亟需解決的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述缺陷與問題，提供一種及時(shí)有效的一種分布式發(fā)電系統(tǒng)故障檢測與容錯方法及系統(tǒng)。

2、為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：一種分布式發(fā)電系統(tǒng)故障檢測與容錯方法，所述分布式發(fā)電系統(tǒng)用于向目標(biāo)電網(wǎng)供電，所述分布式發(fā)電系統(tǒng)包括多個分布式發(fā)電設(shè)備與多個移動儲能設(shè)備；所述方法包括：

3、s1、獲取各個分布式發(fā)電設(shè)備的位置信息以及設(shè)備所在位置的天氣信息；

4、s2、基于位置信息和天氣信息，對各個分布式發(fā)電設(shè)備進(jìn)行聚類分析，獲得多個設(shè)備聚類簇；

5、s3、將各個分布式發(fā)電設(shè)備分別確定為目標(biāo)發(fā)電設(shè)備，并獲取目標(biāo)發(fā)電設(shè)備的發(fā)電功率真實(shí)值；

6、s4、獲取目標(biāo)發(fā)電設(shè)備所在的各個設(shè)備聚類簇內(nèi)的各個分布式發(fā)電設(shè)備的發(fā)電功率真實(shí)值；

7、s5、基于各個分布式發(fā)電設(shè)備的發(fā)電功率真實(shí)值，確定目標(biāo)發(fā)電設(shè)備的發(fā)電功率預(yù)估值；

8、s6、將目標(biāo)發(fā)電設(shè)備的發(fā)電功率真實(shí)值與預(yù)估值進(jìn)行比對；所述比對結(jié)果包括以下幾種：

9、第一種：若目標(biāo)發(fā)電設(shè)備的發(fā)電功率真實(shí)值大于等于預(yù)估值的預(yù)設(shè)比例，則目標(biāo)發(fā)電設(shè)備不存在故障；

10、第二種：若目標(biāo)發(fā)電設(shè)備的發(fā)電功率真實(shí)值小于預(yù)估值的預(yù)設(shè)比例，則目標(biāo)發(fā)電設(shè)備確定為故障發(fā)電設(shè)備，并進(jìn)行步驟s7；

11、s7、將多個移動儲能設(shè)備中的至少部分移動儲能設(shè)備確認(rèn)為多個目標(biāo)移動儲能設(shè)備，然后將多個目標(biāo)移動儲能設(shè)備接入電網(wǎng)中以向目標(biāo)電網(wǎng)供電。

12、所述步驟s2，具體包括：

13、s21、獲取各個分布式發(fā)電設(shè)備的位置信息以及設(shè)備所在位置的天氣信息，然后對位置信息和天氣信息進(jìn)行歸一化處理，并基于分布式發(fā)電設(shè)備的類型從天氣信息中選擇聚類分析的關(guān)鍵特征；

14、s22、基于位置信息與關(guān)鍵特征，計(jì)算獲得各個分布式發(fā)電設(shè)備之間的空間距離與天氣差異并賦權(quán)，獲得各個分布式發(fā)電設(shè)備的綜合距離度量；所述綜合距離度量的表達(dá)式如下：

15、dcombined＝wspatial×dspatial+wweather×dweather；

16、wspatial+wweather＝1；

17、其中：dcombined為綜合距離度量，wspatial為空間距離的權(quán)重，dspatial為空間距離，wweather為天氣差異的權(quán)重，dweather為天氣差異；

18、s23、基于聚類算法與綜合距離度量，對各個分布式發(fā)電設(shè)備進(jìn)行聚類分析，獲得多個設(shè)備聚類簇。

19、所述步驟s5，具體包括：

20、s51、獲取各個分布式發(fā)電設(shè)備與目標(biāo)發(fā)電設(shè)備之間的目標(biāo)距離；所述目標(biāo)距離是指各個分布式發(fā)電設(shè)備與目標(biāo)發(fā)電設(shè)備之間的空間距離；

21、s52、基于目標(biāo)距離確認(rèn)各個分布式發(fā)電設(shè)備的目標(biāo)權(quán)重；所述目標(biāo)權(quán)重的表達(dá)式如下：

22、w＝a*eb*d；

23、其中：w為目標(biāo)權(quán)重，a、b均為預(yù)設(shè)固定參數(shù)，d為目標(biāo)距離；

24、s53、基于目標(biāo)權(quán)重與各個分布式發(fā)電設(shè)備的發(fā)電功率真實(shí)值，確定目標(biāo)發(fā)電設(shè)備的發(fā)電功率預(yù)估值。

25、所述步驟s53，具體包括：

26、s531、從各個分布式發(fā)電設(shè)備中選取若干個設(shè)備作為候選發(fā)電設(shè)備；

27、s532、基于候選發(fā)電設(shè)備的目標(biāo)權(quán)重與候選發(fā)電設(shè)備的發(fā)電功率真實(shí)值，獲得目標(biāo)發(fā)電設(shè)備的發(fā)電功率預(yù)估值；

28、所述發(fā)電功率預(yù)估值的表達(dá)式如下：

29、

30、其中：pest為目標(biāo)發(fā)電設(shè)備的發(fā)電功率預(yù)估值，pi為第i個候選發(fā)電設(shè)備的發(fā)電功率真實(shí)值，wi為第i個候選發(fā)電設(shè)備的目標(biāo)權(quán)重。

31、所述預(yù)估值的預(yù)設(shè)比例為60％-80％。

32、所述步驟s7，具體包括：

33、s71、獲取各個移動儲能設(shè)備的充放電次數(shù)、充放電時(shí)間間隔、剩余電量；

34、s72、對充放電次數(shù)、充放電時(shí)間間隔、剩余電量進(jìn)行賦權(quán)，并計(jì)算各個移動儲能設(shè)備的優(yōu)先級得分；所述優(yōu)先級得分的表達(dá)式如下：

35、ps＝nt*wn+ti*wt+rc+wr；

36、其中：ps為優(yōu)先級得分，nt為充放電次數(shù)，wn為充放電次數(shù)的權(quán)重，ti為充放電時(shí)間間隔，wt為充放電時(shí)間間隔的權(quán)重，rc為剩余電量，wr為剩余電量的權(quán)重；

37、s73、基于優(yōu)先級得分對各個移動儲能設(shè)備進(jìn)行排序，按順序排序?qū)⒍鄠€移動儲能設(shè)備中的至少部分移動儲能設(shè)備確認(rèn)為多個目標(biāo)移動儲能設(shè)備，并按照優(yōu)先級將多個目標(biāo)移動儲能設(shè)備接入電網(wǎng)中以向目標(biāo)電網(wǎng)供電。

38、一種分布式發(fā)電系統(tǒng)故障檢測與容錯系統(tǒng)，所述分布式發(fā)電系統(tǒng)用于向目標(biāo)電網(wǎng)供電，所述分布式發(fā)電系統(tǒng)包括多個分布式發(fā)電設(shè)備與多個移動儲能設(shè)備；所述系統(tǒng)包括：

39、設(shè)備信息獲取模塊，用于獲取各個分布式發(fā)電設(shè)備的位置信息以及設(shè)備所在位置的天氣信息；

40、聚類分析模塊，用于基于位置信息和天氣信息，對各個分布式發(fā)電設(shè)備進(jìn)行聚類分析，獲得多個設(shè)備聚類簇；

41、第一功率獲取模塊，用于將各個分布式發(fā)電設(shè)備分別確定為目標(biāo)發(fā)電設(shè)備，并獲取目標(biāo)發(fā)電設(shè)備的發(fā)電功率真實(shí)值；

42、第二功率獲取模塊，用于獲取目標(biāo)發(fā)電設(shè)備所在的各個設(shè)備聚類簇內(nèi)的各個分布式發(fā)電設(shè)備的發(fā)電功率真實(shí)值；

43、預(yù)估功率獲取模塊，用于基于各個分布式發(fā)電設(shè)備的發(fā)電功率真實(shí)值，確定目標(biāo)發(fā)電設(shè)備的發(fā)電功率預(yù)估值；

44、故障確認(rèn)模塊，用于將目標(biāo)發(fā)電設(shè)備的發(fā)電功率真實(shí)值與預(yù)估值進(jìn)行比對；所述比對結(jié)果包括以下幾種：

45、第一種：若目標(biāo)發(fā)電設(shè)備的發(fā)電功率真實(shí)值大于等于預(yù)估值的預(yù)設(shè)比例，則目標(biāo)發(fā)電設(shè)備不存在故障；

46、第二種：若目標(biāo)發(fā)電設(shè)備的發(fā)電功率真實(shí)值小于預(yù)估值的預(yù)設(shè)比例，則目標(biāo)發(fā)電設(shè)備確定為故障發(fā)電設(shè)備，并進(jìn)行容錯執(zhí)行模塊的相關(guān)步驟；

47、容錯執(zhí)行模塊，用于將多個移動儲能設(shè)備中的至少部分移動儲能設(shè)備確認(rèn)為多個目標(biāo)移動儲能設(shè)備，然后將多個目標(biāo)移動儲能設(shè)備接入電網(wǎng)中以向目標(biāo)電網(wǎng)供電。

48、所述聚類分析模塊根據(jù)以下步驟獲得設(shè)備聚類簇：

49、s21、獲取各個分布式發(fā)電設(shè)備的位置信息以及設(shè)備所在位置的天氣信息，然后對位置信息和天氣信息進(jìn)行歸一化處理，并基于分布式發(fā)電設(shè)備的類型從天氣信息中選擇聚類分析的關(guān)鍵特征；

50、s22、基于位置信息與關(guān)鍵特征，計(jì)算獲得各個分布式發(fā)電設(shè)備之間的空間距離與天氣差異并賦權(quán)，獲得各個分布式發(fā)電設(shè)備的綜合距離度量；所述綜合距離度量的表達(dá)式如下：

51、dcombined＝wspatial×dspatial+wweather×dweather；

52、wspatial+wweather＝1；

53、其中：dcombined為綜合距離度量，wspatial為空間距離的權(quán)重，dspatial為空間距離，wweather為天氣差異的權(quán)重，dweather為天氣差異；

54、s23、基于聚類算法與綜合距離度量，對各個分布式發(fā)電設(shè)備進(jìn)行聚類分析，獲得多個設(shè)備聚類簇。

55、所述預(yù)估功率獲取模塊根據(jù)以下步驟獲得發(fā)電功率預(yù)估值：

56、s51、獲取各個分布式發(fā)電設(shè)備與目標(biāo)發(fā)電設(shè)備之間的目標(biāo)距離；所述目標(biāo)距離是指各個分布式發(fā)電設(shè)備與目標(biāo)發(fā)電設(shè)備之間的空間距離；

57、s52、基于目標(biāo)距離確認(rèn)各個分布式發(fā)電設(shè)備的目標(biāo)權(quán)重；所述目標(biāo)權(quán)重的表達(dá)式如下：

58、w＝a*eb*d；

59、其中：w為目標(biāo)權(quán)重，a、b均為預(yù)設(shè)固定參數(shù)，d為目標(biāo)距離；

60、s53、基于目標(biāo)權(quán)重與各個分布式發(fā)電設(shè)備的發(fā)電功率真實(shí)值，確定目標(biāo)發(fā)電設(shè)備的發(fā)電功率預(yù)估值；

61、s531、從各個分布式發(fā)電設(shè)備中選取若干個設(shè)備作為候選發(fā)電設(shè)備；

62、s532、基于候選發(fā)電設(shè)備的目標(biāo)權(quán)重與候選發(fā)電設(shè)備的發(fā)電功率真實(shí)值，獲得目標(biāo)發(fā)電設(shè)備的發(fā)電功率預(yù)估值；

63、所述發(fā)電功率預(yù)估值的表達(dá)式如下：

64、

65、其中：pest為目標(biāo)發(fā)電設(shè)備的發(fā)電功率預(yù)估值，pi為第i個候選發(fā)電設(shè)備的發(fā)電功率真實(shí)值，wi為第i個候選發(fā)電設(shè)備的目標(biāo)權(quán)重。

66、所述容錯執(zhí)行模塊根據(jù)以下步驟執(zhí)行容錯：

67、s71、獲取各個移動儲能設(shè)備的充放電次數(shù)、充放電時(shí)間間隔、剩余電量；

68、s72、對充放電次數(shù)、充放電時(shí)間間隔、剩余電量進(jìn)行賦權(quán)，并計(jì)算各個移動儲能設(shè)備的優(yōu)先級得分；所述優(yōu)先級得分的表達(dá)式如下：

69、ps＝nt*wn+ti*wt+rc+wr；

70、其中：ps為優(yōu)先級得分，nt為充放電次數(shù)，wn為充放電次數(shù)的權(quán)重，ti為充放電時(shí)間間隔，wt為充放電時(shí)間間隔的權(quán)重，rc為剩余電量，wr為剩余電量的權(quán)重；

71、s73、基于優(yōu)先級得分對各個移動儲能設(shè)備進(jìn)行排序，按順序排序?qū)⒍鄠€移動儲能設(shè)備中的至少部分移動儲能設(shè)備確認(rèn)為多個目標(biāo)移動儲能設(shè)備，并按照優(yōu)先級將多個目標(biāo)移動儲能設(shè)備接入電網(wǎng)中以向目標(biāo)電網(wǎng)供電。

72、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：

73、本發(fā)明一種分布式發(fā)電系統(tǒng)故障檢測與容錯方法及系統(tǒng)中，方法首先獲取系統(tǒng)中各個設(shè)備的位置信息和設(shè)備所在位置的天氣信息并進(jìn)行聚類分析，獲得設(shè)備聚類簇，然后各個設(shè)備分別確定為目標(biāo)發(fā)電設(shè)備，獲得其發(fā)電功率真實(shí)值，再獲取目標(biāo)設(shè)備在各個設(shè)備聚類簇的各個設(shè)備的真實(shí)值，接著基于各個設(shè)備的發(fā)電功率真實(shí)值，確定預(yù)估值，并與真實(shí)值進(jìn)行比對，確定是否存在故障，若存在故障，則選擇移動儲能設(shè)備進(jìn)行供電；本設(shè)計(jì)在應(yīng)用中，通過基于位置和天氣的聚類分析，并結(jié)合發(fā)電功率的真實(shí)值與預(yù)估值差異，不僅能夠精準(zhǔn)地識別出設(shè)備是否出現(xiàn)故障，而且可以及時(shí)有效的對故障設(shè)備進(jìn)行定位，并且通過移動儲能設(shè)備為發(fā)電系統(tǒng)提供容錯儲備，綜合提高了發(fā)電系統(tǒng)的準(zhǔn)確率和容錯率。