[發(fā)明專利]一種低壓配電網(wǎng)拓撲識別與參數(shù)估計方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011024761.2
• 申請日: 2020-09-25
• 公開（公告）號: CN112117763B
• 公開（公告）日: 2022-03-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙劍鋒;董坤;施展
• 申請（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00;G06F30/20;G06F113/04
• 代理公司: 北京同輝知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11357
• 代理人: 王依

本發(fā)明公開一種低壓配電網(wǎng)拓撲識別與參數(shù)估計方法,包括以下步驟:融合節(jié)點串并聯(lián)關(guān)系特征，建立基于電壓降方程的統(tǒng)一并聯(lián)電路回歸模型；篩選最佳匹配表對：根據(jù)量測數(shù)據(jù)的回歸結(jié)果做最小誤差均方根篩選；實現(xiàn)兩點間的拓撲識別與參數(shù)估計：根據(jù)回歸系數(shù)從統(tǒng)一并聯(lián)電路模型中恢復(fù)出實際電網(wǎng)模型；排除冗余信息：實現(xiàn)根據(jù)電壓相關(guān)性分析匹配上下游節(jié)點，生成支路集數(shù)據(jù)。本發(fā)明拓撲識別與參數(shù)估計方法能夠準(zhǔn)確地識別低壓配電網(wǎng)中各量測節(jié)點的從屬關(guān)系并且高精度估計臺區(qū)線路參數(shù)；將該算法與拓撲識別及參數(shù)估計問題的特征相結(jié)合，可以降低誤判與產(chǎn)生冗余信息的風(fēng)險。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電氣技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種低壓配電網(wǎng)拓撲識別與參數(shù)估計方法。

背景技術(shù)

低壓配電網(wǎng)是輸電到用電之間的關(guān)鍵一環(huán)，通常指臺區(qū)400/220V的供電網(wǎng)絡(luò)，直接滿足居民、商戶和辦公用電。在電網(wǎng)的觀測和識別方面，供電部門可以監(jiān)測配網(wǎng)變壓器高、低壓側(cè)的運行工況，通過電表可以獲得用戶負荷數(shù)據(jù)，卻對低壓網(wǎng)絡(luò)中因地制宜、就近取電的私接電纜、竊電現(xiàn)象缺乏有效監(jiān)測和管理，網(wǎng)絡(luò)的可觀性較差；并且高比例分布式電源接入的主動式配電網(wǎng)拓撲變化頻繁，這些因素對網(wǎng)絡(luò)的拓撲識別和系統(tǒng)生成提出了技術(shù)上的新挑戰(zhàn)。與傳統(tǒng)電網(wǎng)分析基于物理模型不同，利用高級計量系統(tǒng)AMI提供的精確量測數(shù)據(jù)以及配電網(wǎng)SCADA系統(tǒng)提供的實時數(shù)據(jù)，可以從量測電氣量時間序列中求解潮流映射關(guān)系、挖掘物理模型。

最早的拓撲識別技術(shù)起因于遙測數(shù)據(jù)中存在錯誤，更類似于在初始拓撲的基礎(chǔ)上進行狀態(tài)估計，然而低壓配電網(wǎng)在規(guī)劃與施工上存在結(jié)構(gòu)上和參數(shù)上的差異，其導(dǎo)納矩陣信息不完整，通過先驗式拓撲信息進行潮流計算和拓撲識別十分困難，因此學(xué)界提出在配電網(wǎng)臺區(qū)下轄的開關(guān)、分支箱等節(jié)點加裝具有采集與通訊功能的模塊，典型的代表為智能開關(guān)等，在用戶側(cè)裝配帶有同步時標(biāo)的智能電表，基于測量數(shù)據(jù)判斷任意兩節(jié)點的連接關(guān)系，進一步，基于節(jié)點連接關(guān)系構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)。

目前學(xué)界在這種思路的啟發(fā)下，提出如下幾種有代表性的算法：以節(jié)點電壓時間序列的相關(guān)系數(shù)為依據(jù)，相關(guān)性越大表示物理位置越近，同時以電壓幅值大小判斷節(jié)點的父子關(guān)系；以節(jié)點電壓序列互信息散度為依據(jù)，連接信息散度從大到小的節(jié)點對；以節(jié)點電壓為依據(jù)做主成分分析，子節(jié)點之間相互獨立而子節(jié)點構(gòu)成父節(jié)點的主成分，分析父子節(jié)點的關(guān)系；以電壓降的標(biāo)準(zhǔn)差和均值構(gòu)成的多項式關(guān)系判斷節(jié)點連接關(guān)系，等等。但以上算法單一使用節(jié)點電壓作為統(tǒng)計數(shù)據(jù)，忽略分布式能源多點接入時電源出力具有高度相關(guān)性，簡化了電壓和物理距離的關(guān)系；另外，驗證算法的數(shù)據(jù)幾乎均來源于仿真數(shù)據(jù)，仿真數(shù)據(jù)則基于既定的拓撲結(jié)構(gòu)，與實際配電網(wǎng)采集的數(shù)據(jù)相比仍缺乏真實性和代表性。目前另一種廣泛討論的思路是基于電氣物理方程，利用數(shù)學(xué)回歸進行電力線路參數(shù)辨識，進一步通過篩選最佳匹配電表對的方法進行電網(wǎng)拓撲識別。但是在應(yīng)用的過程中，這類統(tǒng)計類算法會一定程度上產(chǎn)生電路模型的錯估，產(chǎn)生虛擬節(jié)點以及虛擬支路等冗余信息，因此此類算法仍存在很大的改進空間。針對以上問題，本發(fā)明基于電路特性和統(tǒng)計分析方法等綜合提出了一種低電壓配電網(wǎng)拓撲識別與參數(shù)估計方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種低壓配電網(wǎng)拓撲識別與參數(shù)估計方法，能夠準(zhǔn)確識地別低壓配電網(wǎng)中各量測節(jié)點的從屬關(guān)系并且高精度估計臺區(qū)線路參數(shù)。鑒于現(xiàn)存基于電路回歸分析誤差篩選算法的拓撲識別及參數(shù)辨識方法會出現(xiàn)電路模型的誤判，同時不能妥善處理虛擬節(jié)點和虛擬支路的問題，本發(fā)明提出一種改進型回歸誤差篩選算法，將該算法與拓撲識別及參數(shù)估計問題的特征相結(jié)合，可以降低誤判與產(chǎn)生冗余信息的風(fēng)險。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種低壓配電網(wǎng)拓撲識別與參數(shù)估計方法,包括以下步驟:

S1：融合節(jié)點串并聯(lián)關(guān)系特征，建立基于電壓降方程的統(tǒng)一并聯(lián)電路回歸模型；

S2:篩選最佳匹配表對：根據(jù)量測數(shù)據(jù)的回歸結(jié)果做最小誤差均方根篩選；

S3：實現(xiàn)兩點間的拓撲識別與參數(shù)估計：根據(jù)回歸系數(shù)從統(tǒng)一并聯(lián)電路模型中恢復(fù)出實際電網(wǎng)模型；