[發明專利]一種基于節點注入功率的配電網運行拓撲辨識方法

有效

• 申請號: 201710564201.8
• 申請日: 2017-07-12
• 公開（公告）號: CN107453351B
• 公開（公告）日: 2020-12-11
• 發明（設計）人: 余昆;梅睿;陳星鶯
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 劉淵

本發明公開了一種基于節點注入功率的配電網運行拓撲辨識方法，首先通過微型同步相量量測單元μPMU多次采樣的節點注入功率，構建基于節點注入功率量測的支路電壓偏差的方差模型。采用Kruskal算法得到以支路電壓偏差的方差為線路權重的最小生成樹，實現對配電網拓撲運行結構的辨識。在此基礎上，對比分析節點注入功率量測的采樣次數以及網絡復雜程度對拓撲辨識誤差的影響。仿真結果表明，該算法對于配電網的運行拓撲辨識具有較好的可靠性和實用性。

技術領域

本發明涉及一種基于節點注入功率的配電網運行拓撲辨識方法，屬于電力系統分析與計算領域。

技術背景

配電網處于電力供應鏈的末端，直接面向廣大電力客戶的用電服務，其建設水平直接關系到電力網絡的供電能力、供電可靠性和電能質量。配電網拓撲辨識是配電網進行狀態估計、潮流計算、網絡重構等各種分析計算的基礎，正確的拓撲信息是配電網進行各種分析計算的前提。

國內外針對配電網拓撲錯誤辨識的研究較多，基于狀態估計的結果實現辨識拓撲錯誤，會引起再次狀態估計，從而增加計算量和時間周期。此外，拓撲錯誤辨識的大多數據來源于DSACAD，不能保證數據來源于同一時間斷面。國內外針對通過遙測數據直接實現配電網拓撲辨識的研究較少。近幾年，開始有學者針對配電網設計出成本較低且采樣高頻的微型相量量測單元μPMU，并研究通過μPMU的遙測數據準確實現配電網運行拓撲的辨識。文獻“Structure learning and statistical estimation in distribution networks-part I”中，基于配電網中的節點電壓幅值量測的二次矩，構造相連節點滿足的二階矩判據，判別節點間連接關系，從末節點到根節點利用搜索法建立配電網的運行樹結構。文獻“Data-driven approach for distribution network topology detection”將由μPMU采集的時間序列電壓實測值與從可能的模擬拓撲中導出的節點電壓進行比較，從而檢測配電網中的開關動作，實現配電網拓撲的實時分析。文獻“Estimating Distribution GridTopologies:A Graphical Learning based Approach”將μPMU采集的電壓量測值進行條件獨立性測試，從而判別配電網運行結構。顯然，國外配電網拓撲辨識研究大多以節點電壓量測為基礎，但是實際配電網中很難獲得各節點的電壓量測數據。較之獲取電壓量測數據，各節點的注入功率數據更易獲得，因此有必要研究一種基于節點注入功率量測的配電網拓撲辨識方法。

μPMU的量測精度高，量測的數據相角誤差小于0.01°、幅值誤差小于0.2％，μPMU每周波采樣點數為256/512，可以快速密集采集數據。相比于DSCADA采集數據，μPMU實時性更好，準確性更高，為配電網拓撲辨識提供可靠的數據支撐。本文在配電網部分安裝了μPMU，滿足配電網節點注入功率完全可觀測[14]的條件下，構建基于節點注入功率量測的支路電壓偏差的方差模型，并將其設為線路權重。通過Kruskal算法形成最小生成樹，從而實現配電網運行拓撲的辨識。最后以IEEE33和IEEE123網絡為例進行仿真，仿真結果驗證了所提方法的有效性。

發明內容

發明目的：本發明針對現有技術所需解決的技術問題提供一種基于節點注入功率的配電網運行拓撲辨識方法

技術方案：本發明為實現上述目的，采用如下技術方案：

一種計及源網荷不確定性的配電網開關動態優化配置算法，包括以下步驟：

1)首先由配電網的原始環網結構以及線路的阻抗信息，構建基于關聯矩陣的網絡模型；

2)構建節點電壓與節點注入功率的線性化關系模型；

3)構建基于節點注入功率量測的支路電壓偏差的方差模型

4)在此基礎上，將采集到的節點注入功率所形成的方差，設為線路權重，通過Kruskal算法實現配網網絡的運行拓撲的辨識。