[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

CN113177324A - 一种基于拓扑匹配和参数估计的配电网支路老化评估方法 - Google Patents

一种基于拓扑匹配和参数估计的配电网支路老化评估方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113177324A
CN113177324A CN202110533226.8A CN202110533226A CN113177324A CN 113177324 A CN113177324 A CN 113177324A CN 202110533226 A CN202110533226 A CN 202110533226A CN 113177324 A CN113177324 A CN 113177324A
Authority
CN
China
Prior art keywords
branch
distribution network
power distribution
value
omega
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202110533226.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113177324B (zh
Inventor
龙寰
陈畅
顾伟
谢吉华
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Southeast University
Original Assignee
Southeast University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Southeast University filed Critical Southeast University
Priority to CN202110533226.8A priority Critical patent/CN113177324B/zh
Publication of CN113177324A publication Critical patent/CN113177324A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113177324B publication Critical patent/CN113177324B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/20—Design optimisation, verification or simulation
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q10/00—Administration; Management
    • G06Q10/06—Resources, workflows, human or project management; Enterprise or organisation planning; Enterprise or organisation modelling
    • G06Q10/063—Operations research, analysis or management
    • G06Q10/0639—Performance analysis of employees; Performance analysis of enterprise or organisation operations
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q50/00—Information and communication technology [ICT] specially adapted for implementation of business processes of specific business sectors, e.g. utilities or tourism
    • G06Q50/06—Energy or water supply
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for AC mains or AC distribution networks
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2113/00—Details relating to the application field
    • G06F2113/04—Power grid distribution networks
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2119/00—Details relating to the type or aim of the analysis or the optimisation
    • G06F2119/04—Ageing analysis or optimisation against ageing
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2203/00—Indexing scheme relating to details of circuit arrangements for AC mains or AC distribution networks
    • H02J2203/20—Simulating, e g planning, reliability check, modelling or computer assisted design [CAD]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S10/00—Systems supporting electrical power generation, transmission or distribution
    • Y04S10/50—Systems or methods supporting the power network operation or management, involving a certain degree of interaction with the load-side end user applications

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Human Resources & Organizations (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Economics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Strategic Management (AREA)
  • Development Economics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Entrepreneurship & Innovation (AREA)
  • Educational Administration (AREA)
  • Tourism & Hospitality (AREA)
  • Marketing (AREA)
  • General Business, Economics & Management (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Primary Health Care (AREA)
  • Game Theory and Decision Science (AREA)
  • Operations Research (AREA)
  • Quality & Reliability (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)

Abstract

本发明公开一种基于拓扑匹配和参数估计的配电网支路老化评估方法，方法包括以下步骤：首先，在拓扑匹配阶段，考虑配电网中所有开关的全部开闭状态生成备选拓扑结构集，基于各开关支路上电压幅值曲线的计算值与实际值之间的差异，在备选拓扑结构集中确定最佳匹配拓扑结构；其次，在参数估计阶段，利用基于老化特性的固定步长迭代算法，并结合特殊牛顿迭代算法，估计最佳匹配拓扑结构的支路参数实际值；最后，在支路老化评估阶段，通过比较支路参数的估计值与理论铭牌值之间的偏差，评估各支路的老化程度。本发明评估方法实现了配电网支路的老化程度评估，识别了严重老化支路的具体位置，为供电企业制定具有针对性的降损改造方案提供了指导意见。

Description

一种基于拓扑匹配和参数估计的配电网支路老化评估方法
技术领域
本发明涉及一种配电网设备评估技术领域，具体是一种基于拓扑匹配和参数估计的配电网支路老化评估方法。
背景技术
目前，高损耗老化设备的比例不断增加是导致配电网线损问题日趋严重的重要原因之一，电力设备的老化对配电网的负面影响会随着时间的推移而逐渐显现，一旦设备老化过于严重，将会影响配电网的安全稳定运行，也会给配电网的经济效益带来巨大损失。因此，对配电网的电力设备进行老化评估是十分必要的。现有电力设备老化方面的研究主要集中在设备老化建模和老化影响因素探索上，仅针对单个电力设备进行老化评估，未能在实际配电网中定位老化设备所在支路以及评估各支路的老化程度。
准确的配电网拓扑结构和支路实际参数是定位配电网老化设备所在支路以及准确评估其老化程度的重要前提。但是在配电网的实际运行中，供电企业往往通过改变配电网的拓扑结构，以优化配电网的运行方式，这就给获取准确的拓扑信息带来了很大的困难。因此，如何准确地评估配电网支路的老化程度是供电企业亟待解决的难题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于拓扑匹配和参数估计的配电网支路老化评估方法，通过拓扑匹配筛选出最符合实际量测数据的配电网拓扑结构，考虑了配电网拓扑结构在实际配电网运行中的不确定性；利用基于老化特性的固定步长迭代算法，结合特殊牛顿迭代算法，更新配电网支路的实际参数，并与支路参数理论值进行比较，量化评估各支路的老化程度。
评估方法需要获取配电网各负荷节点的电压幅值、有功功率和无功功率数据，无需电压相角数据，且在实际量测数据存在量测误差的情况下也具有鲁棒性，能够辨识老化严重的配电网支路，为供电企业制定具有针对性的降损改造方案提供理论指导。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种基于拓扑匹配和参数估计的配电网支路老化评估方法，所述评估方法包括以下步骤：
步骤一：考虑配电网所有开关支路的开闭状态，构建配电网备选拓扑结构集；
步骤二：基于配电网电力设备铭牌值和实际量测数据，通过比较电压幅值的计算值与实际值之间的差异，筛选出最佳匹配拓扑结构；
步骤三：通过基于老化特性的固定步长迭代算法，估计步骤二中最佳匹配拓扑结构的支路参数；
步骤四：基于步骤三中的支路参数估计结果，采用特殊牛顿迭代算法进一步更新支路参数；
步骤五：将步骤四中的支路参数估计结果与支路参数理论值进行比较，评估配电网各支路的老化程度。
进一步的，所述步骤一内容为假设配电网含有个Nb节点，开关支路集合为Γ，实际配电网拓扑为Ω，考虑分段开关和联络开关的全部开闭状态及其所有组合情况，根绝辐射状运行原则筛选出NGT种备选的配电网拓扑结构。
进一步的，所述步骤二包括以下步骤：
S2.1、基于配电网电力设备铭牌值，配电网实际量测数据包括时间范围T内的电压幅值数据Va＝{Vt a,t＝1,...,T}，有功功率数据Pa＝{Pt a,t＝1,...,T}以及无功功率数据Qa＝{Qt a,t＝1,...,T}，计算配电网各支路的理论参数值Φ(包括电导和电纳)；
S2.2、针对步骤一中所有的配电网备选拓扑结构Ωn(n＝1,...,NGT)，基于S2.1中的配电网各支路理论参数值Φ、有功功率数据Pa、无功功率数据Qa，通过潮流计算得到每种配电网备选拓扑结构的电压幅值计算值
Figure BDA00030687638800000310
S2.3、针对步骤一中所有的配电网备选拓扑结构Ωn(n＝1,...,NGT)，通过寻找开关支路处电压幅值的计算值
Figure BDA00030687638800000311
与实际值Va之间的最小偏差，计算配电网备选拓扑结构Ωn与实际拓扑结构Ω之间的相似匹配度ρ，从而筛选出最符合实际量测数据的最佳匹配拓扑结构Ω'，相似匹配度ρ和最佳匹配拓扑结构Ω'的计算公式为：
Figure BDA0003068763880000031
Ω'＝Ωargmax(ρ)
其中，T为时间范围；Nn为第n种备选拓扑结构Ωn中闭合的开关支路数量；Ψn为第n种备选拓扑结构Ωn中闭合状态的开关支路集合；ΨH,n和ΨE,n分别代表Ψn的首、尾节点集合；
Figure BDA0003068763880000032
为时间t时ΨH,n中第k个节点的电压幅值计算值；
Figure BDA0003068763880000033
为时间t时ΨE,n中第k个节点的电压幅值计算值；
Figure BDA0003068763880000034
为时间t时ΨH,n中第k个节点的电压幅值实际值；
Figure BDA0003068763880000035
为时间t时ΨE,n中第k个节点的电压幅值实际值；Ωargmax(ρ)为最大相似匹配度ρ所对应的备选拓扑结构。
进一步的，所述步骤三包括以下步骤：
设
Figure BDA0003068763880000036
分别为最佳匹配拓扑结构Ω'中第
Figure BDA0003068763880000038
条支路的电导、电纳、电阻、电抗参数的理论值，设
Figure BDA0003068763880000037
分别为最佳匹配拓扑结构Ω'中第
Figure BDA0003068763880000039
条支路的电导、电纳、电阻、电抗参数的实际值，假设第
Figure BDA00030687638800000423
条支路的理论阻抗值与实际阻抗值满足
Figure BDA0003068763880000041
且
Figure BDA0003068763880000042
(
Figure BDA00030687638800000424
为常数，
Figure BDA00030687638800000425
)；
S3.1、设定支路电导和电纳参数的迭代步长
Figure BDA00030687638800000426
和
Figure BDA00030687638800000427
和
Figure BDA00030687638800000428
的计算公式为：
Figure BDA0003068763880000043
Figure BDA0003068763880000044
其中，α和β分别为支路电导和电纳参数的迭代步长系数；
Figure BDA0003068763880000045
和
Figure BDA0003068763880000046
为每条支路电导和电纳参数值的迭代方向：
Figure BDA0003068763880000047
若
Figure BDA00030687638800000429
则
Figure BDA0003068763880000048
若
Figure BDA00030687638800000430
且
Figure BDA0003068763880000049
则
Figure BDA00030687638800000410
若
Figure BDA00030687638800000431
且
Figure BDA00030687638800000411
则
Figure BDA00030687638800000412
S3.2、根据S3.1中对应的
Figure BDA00030687638800000432
和
Figure BDA00030687638800000433
更新
Figure BDA00030687638800000434
和
Figure BDA00030687638800000435
更新后的支路电导
Figure BDA00030687638800000413
和电纳
Figure BDA00030687638800000414
的计算公式为：
Figure BDA00030687638800000415
Figure BDA00030687638800000416
S3.3、基于最佳匹配拓扑结构Ω'，更新后的支路电导
Figure BDA00030687638800000417
和电纳
Figure BDA00030687638800000418
Pa以及Qa，利用潮流计算得到所有节点上的电压幅值计算值数据Vc，计算公式为：
Figure BDA00030687638800000419
其中，f(·)为潮流计算，
Figure BDA00030687638800000420
为t时刻的电压幅值计算值数据；Pt a和Qt a为t时刻的有功功率及无功功率数据实际值；
S3.4、计算所有节点处的电压幅值实际值与计算值之间的偏差之和ΔV，计算公式为：
Figure BDA00030687638800000422
其中，Nl为最佳匹配拓扑结构Ω'中的节点个数，
Figure BDA0003068763880000051
和
Figure BDA0003068763880000052
分别为t时刻第b个节点的电压幅值计算值和实际值数据；
S3.5、比较S3.4中的ΔV与预设的阈值σ，若ΔV小于σ，此时对应的支路电导和电纳参数值为最终估计值；否则，则返回S3.2。
进一步的，所述步骤五通过计算支路参数的电导偏差量
Figure BDA0003068763880000053
以及电纳偏差量
Figure BDA0003068763880000054
并将二者相加作为支路的老化程度值
Figure BDA00030687638800000511
以量化评估最佳匹配拓扑结构Ω'中每条支路
Figure BDA00030687638800000513
的老化严重程度，
Figure BDA0003068763880000055
和
Figure BDA00030687638800000512
的计算公式为：
Figure BDA0003068763880000056
Figure BDA0003068763880000057
Figure BDA0003068763880000058
其中，
Figure BDA0003068763880000059
和
Figure BDA00030687638800000510
分别为步骤四的支路参数估计结果。
本发明的有益效果：
1、本发明评估方法通过拓扑匹配筛选出最符合实际量测数据的配电网拓扑结构，考虑了配电网拓扑结构在实际配电网运行中的不确定性；利用基于老化特性的固定步长迭代算法，结合特殊牛顿迭代算法，更新配电网支路的实际参数，并与支路参数理论值进行比较，量化评估各支路的老化程度；
2、本发明评估方法需要获取配电网各负荷节点的电压幅值、有功功率和无功功率数据，无需电压相角数据，且在实际量测数据存在量测误差的情况下也具有鲁棒性，能够辨识老化严重的配电网支路，为供电企业制定具有针对性的降损改造方案提供理论指导。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1是本发明评估方法的流程图；
图2是本发明改进的IEEE123节点系统的拓扑结构示意图；
图3是本发明备选拓扑结构的相似匹配度示意图；
图4是本发明配电网支路老化评估示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例
一种基于拓扑匹配和参数估计的配电网支路老化评估方法，如图1所示，评估方法包括以下步骤：
步骤一：考虑配电网所有开关支路的开闭状态，构建配电网备选拓扑结构集；
假设配电网含有Nb个节点，开关支路集合为Γ，实际配电网拓扑为Ω，考虑分段开关和联络开关的全部开闭状态及其所有组合情况，根绝辐射状运行原则筛选出NGT种备选的配电网拓扑结构，构建配电网备选拓扑结构集Ω。
如图2所示，本实施例在原标准IEEE123节点系统的基础上增加了部分开关支路，分别为第一开关支路1、第二开关支路2、第三开关支路3、……、第十四开关支路14，考虑所有开关支路的开闭状态，改进后的配电网拓扑总共有161种辐射状的备选拓扑结构。
步骤二：基于配电网电力设备铭牌值和实际量测数据，通过比较电压幅值的计算值与实际值之间的差异，筛选出最佳匹配拓扑结构；
步骤二包括以下步骤：
S2.1、基于配电网电力设备铭牌值，配电网实际量测数据包括时间范围T内的电压幅值数据Va＝{Vt a,t＝1,...,T}，有功功率数据Pa＝{Pt a,t＝1,...,T}以及无功功率数据Qa＝{Qt a,t＝1,...,T}，计算配电网各支路的理论参数值Φ(包括电导和电纳)；
S2.2、针对步骤一中所有的配电网备选拓扑结构Ωn(n＝1,...,NGT)，基于S2.1中的配电网各支路理论参数值Φ、有功功率数据Pa、无功功率数据Qa，通过潮流计算得到每种配电网备选拓扑结构的电压幅值计算值
Figure BDA0003068763880000071
S2.3、针对步骤一中所有的配电网备选拓扑结构Ωn(n＝1,...,NGT)，通过寻找开关支路处电压幅值的计算值
Figure BDA0003068763880000077
与实际值Va之间的最小偏差，计算配电网备选拓扑结构Ωn与实际拓扑结构Ω之间的相似匹配度ρ，从而筛选出最符合实际量测数据的最佳匹配拓扑结构Ω'，相似匹配度ρ和最佳匹配拓扑结构Ω'的计算公式为：
Figure BDA0003068763880000072
Ω'＝Ωargmax(ρ)
其中，T为时间范围；Nn为第n种备选拓扑结构Ωn中闭合的开关支路数量；Ψn为第n种备选拓扑结构Ωn中闭合状态的开关支路集合；ΨH,n和ΨE,n分别代表Ψn的首、尾节点集合；
Figure BDA0003068763880000073
为时间t时ΨH,n中第k个节点的电压幅值计算值；
Figure BDA0003068763880000074
为时间t时ΨE,n中第k个节点的电压幅值计算值；
Figure BDA0003068763880000075
为时间t时ΨH,n中第k个节点的电压幅值实际值；
Figure BDA0003068763880000076
为时间t时ΨE,n中第k个节点的电压幅值实际值；Ωargmax(ρ)为最大相似匹配度ρ所对应的备选拓扑结构。
本实施例将图2中的第一开关支路1、第二开关支路2、第三开关支路3、第四开关支路4、第六开关支路6、第十四开关支路14闭合，其余开关支路断开，假设此拓扑结构为实际拓扑结构，对其进行拓扑匹配。如图3所示，每个备选拓扑结构的归一化后的相似匹配度ρ，第一个拓扑结构的ρ值最接近于1，因此该拓扑结构被认定为最佳匹配拓扑结构Ω'。
步骤三：通过基于老化特性的固定步长迭代算法，估计步骤二中最佳匹配拓扑结构的支路参数；
设
Figure BDA00030687638800000820
分别为最佳匹配拓扑结构Ω'中第
Figure BDA00030687638800000822
条支路的电导、电纳、电阻、电抗参数的理论值，设
Figure BDA0003068763880000081
分别为最佳匹配拓扑结构Ω'中第
Figure BDA00030687638800000821
条支路的电导、电纳、电阻、电抗参数的实际值，假设第
Figure BDA00030687638800000823
条支路的理论阻抗值与实际阻抗值满足
Figure BDA0003068763880000082
且
Figure BDA0003068763880000083
(λz为常数，
Figure BDA00030687638800000824
)；
S3.1、设定支路电导和电纳参数的迭代步长
Figure BDA00030687638800000825
和
Figure BDA00030687638800000826
和
Figure BDA00030687638800000827
的计算公式为：
Figure BDA0003068763880000084
Figure BDA0003068763880000085
其中，α和β分别为支路电导和电纳参数的迭代步长系数；
Figure BDA0003068763880000086
和
Figure BDA0003068763880000087
为每条支路电导和电纳参数值的迭代方向：
Figure BDA0003068763880000088
若
Figure BDA00030687638800000828
则
Figure BDA0003068763880000089
若
Figure BDA00030687638800000834
且
Figure BDA00030687638800000810
则
Figure BDA00030687638800000811
若
Figure BDA00030687638800000829
且
Figure BDA00030687638800000812
则
Figure BDA00030687638800000813
S3.2、根据S3.1中对应的
Figure BDA00030687638800000830
和
Figure BDA00030687638800000831
更新
Figure BDA00030687638800000832
和
Figure BDA00030687638800000833
更新后的支路电导
Figure BDA00030687638800000814
和电纳
Figure BDA00030687638800000815
的计算公式为：
Figure BDA00030687638800000816
Figure BDA00030687638800000817
S3.3、基于最佳匹配拓扑结构Ω'，更新后的支路电导
Figure BDA00030687638800000818
和电纳
Figure BDA00030687638800000819
Pa以及Qa，利用潮流计算得到所有节点上的电压幅值计算值数据Vc，计算公式为：
Figure BDA0003068763880000091
其中，f(·)为潮流计算，Vt c为t时刻的电压幅值计算值数据；Pt a和Qt a为t时刻的有功功率及无功功率数据实际值；
S3.4、计算所有节点处的电压幅值实际值与计算值之间的偏差之和ΔV，计算公式为：
Figure BDA0003068763880000092
其中，Nl为最佳匹配拓扑结构Ω'中的节点个数，
Figure BDA0003068763880000093
和
Figure BDA0003068763880000094
分别为t时刻第b个节点的电压幅值计算值和实际值数据；
S3.5、比较S3.4中的ΔV与预设的阈值σ，若ΔV小于σ，此时对应的支路电导和电纳参数值为最终估计值；否则，则返回S3.2。
步骤四：基于步骤三中的支路参数估计结果，采用特殊牛顿迭代算法进一步更新支路参数。
本实施例为了验证基于老化特性的固定步长迭代算法，记作FSAP以及FSAP-特殊牛顿迭代算法在配电网中的参数估计有效性，分别在负荷量测误差εpq设为0.5％，1.0％，3.0％，5.0％和10％条件下进行了对比实验，实验结果如下表所示。
表1.参数估计对比实验结果
Figure BDA0003068763880000095
由上表可知，FSAP-特殊牛顿迭代算法比FSAP算法的参数估计效果更佳，在复杂大规模配电网中，采用固定步长迭代求解的参数估计是不理想的，所有的支路参数还必须采用特殊牛顿迭代算法进行变步长精细调整，才能使参数估计结果更加接近真实值，因此，FSAP-特殊牛顿迭代算法更适用于大规模配电网的参数估计。
步骤五：将步骤四中的支路参数估计结果与支路参数理论值进行比较，评估配电网各支路的老化程度。
通过计算支路参数的电导偏差量
Figure BDA0003068763880000101
以及电纳偏差量
Figure BDA0003068763880000102
Figure BDA0003068763880000109
并将二者相加作为支路的老化程度值
Figure BDA00030687638800001011
以量化评估最佳匹配拓扑结构Ω'中每条支路
Figure BDA00030687638800001010
的老化严重程度，
Figure BDA0003068763880000103
和
Figure BDA00030687638800001012
的计算公式为：
Figure BDA0003068763880000104
Figure BDA0003068763880000105
Figure BDA0003068763880000106
其中，
Figure BDA0003068763880000107
和
Figure BDA0003068763880000108
分别为步骤四的支路参数估计结果。
本实施例为了评估图2所示拓扑中每条支路的老化严重程度，将上述更新后的支路参数估计结果与其理论值进行比较，支路老化评估结果如图4所示。当老化警戒值Vaw设为0.12时，有5条支路超出了警戒值。因此，供电企业在之后的降损改造实施中可以重点更换这部分老化严重的支路。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。

Claims (5)

1.一种基于拓扑匹配和参数估计的配电网支路老化评估方法，其特征在于，所述评估方法包括以下步骤：
步骤一：考虑配电网所有开关支路的开闭状态，构建配电网备选拓扑结构集；
步骤二：基于配电网电力设备铭牌值和实际量测数据，通过比较电压幅值的计算值与实际值之间的差异，筛选出最佳匹配拓扑结构；
步骤三：通过基于老化特性的固定步长迭代算法，估计步骤二中最佳匹配拓扑结构的支路参数；
步骤四：基于步骤三中的支路参数估计结果，采用特殊牛顿迭代算法进一步更新支路参数；
步骤五：将步骤四中的支路参数估计结果与支路参数理论值进行比较，评估配电网各支路的老化程度。
2.根据权利要求1所述的一种基于拓扑匹配和参数估计的配电网支路老化评估方法，其特征在于，所述步骤一内容为假设配电网含有个Nb节点，开关支路集合为Γ，实际配电网拓扑为Ω，考虑分段开关和联络开关的全部开闭状态及其所有组合情况，根绝辐射状运行原则筛选出NGT种备选的配电网拓扑结构。
3.根据权利要求1所述的一种基于拓扑匹配和参数估计的配电网支路老化评估方法，其特征在于，所述步骤二包括以下步骤：
S2.1、基于配电网电力设备铭牌值，配电网实际量测数据包括时间范围T内的电压幅值数据Va＝{Vt a,t＝1,...,T}，有功功率数据Pa＝{Pt a,t＝1,...,T}以及无功功率数据Qa＝{Qt a,t＝1,...,T}，计算配电网各支路的理论参数值Φ(包括电导和电纳)；
S2.2、针对步骤一中所有的配电网备选拓扑结构Ωn(n＝1,...,NGT)，基于S2.1中的配电网各支路理论参数值Φ、有功功率数据Pa、无功功率数据Qa，通过潮流计算得到每种配电网备选拓扑结构的电压幅值计算值
Figure FDA0003068763870000021
S2.3、针对步骤一中所有的配电网备选拓扑结构Ωn(n＝1,...,NGT)，通过寻找开关支路处电压幅值的计算值
Figure FDA0003068763870000022
与实际值Va之间的最小偏差，计算配电网备选拓扑结构Ωn与实际拓扑结构Ω之间的相似匹配度ρ，从而筛选出最符合实际量测数据的最佳匹配拓扑结构Ω'，相似匹配度ρ和最佳匹配拓扑结构Ω'的计算公式为：
Figure FDA0003068763870000023
Ω'＝Ωargmax(ρ)
其中，T为时间范围；Nn为第n种备选拓扑结构Ωn中闭合的开关支路数量；Ψn为第n种备选拓扑结构Ωn中闭合状态的开关支路集合；ΨH,n和ΨE,n分别代表Ψn的首、尾节点集合；
Figure FDA0003068763870000024
为时间t时ΨH,n中第k个节点的电压幅值计算值；
Figure FDA0003068763870000025
为时间t时ΨEn中第k个节点的电压幅值计算值；
Figure FDA0003068763870000026
为时间t时ΨH,n中第k个节点的电压幅值实际值；
Figure FDA0003068763870000027
为时间t时ΨE,n中第k个节点的电压幅值实际值；Ωargmax(ρ)为最大相似匹配度ρ所对应的备选拓扑结构。
4.根据权利要求3所述的一种基于拓扑匹配和参数估计的配电网支路老化评估方法，其特征在于，所述步骤三包括以下步骤：
设gl、bl、rl、xl分别为最佳匹配拓扑结构Ω'中第l条支路的电导、电纳、电阻、电抗参数的理论值，设
Figure FDA0003068763870000028
分别为最佳匹配拓扑结构Ω'中第l条支路的电导、电纳、电阻、电抗参数的实际值，假设第l条支路的理论阻抗值与实际阻抗值满足
Figure FDA0003068763870000029
且
Figure FDA00030687638700000210
(λl为常数，λl>1)；
S3.1、设定支路电导和电纳参数的迭代步长Δgl和Δbl，Δgl和Δbl的计算公式为：
Figure FDA0003068763870000031
Figure FDA0003068763870000032
其中，α和β分别为支路电导和电纳参数的迭代步长系数；
Figure FDA0003068763870000033
和
Figure FDA0003068763870000034
为每条支路电导和电纳参数值的迭代方向：
Figure FDA0003068763870000035
若xl<rl，则
Figure FDA0003068763870000036
若xl>rl且
Figure FDA0003068763870000037
则
Figure FDA0003068763870000038
若xl>rl且
Figure FDA0003068763870000039
则
Figure FDA00030687638700000310
S3.2、根据S3.1中对应的Δgl和Δbl，更新gl和bl，更新后的支路电导
Figure FDA00030687638700000311
和电纳
Figure FDA00030687638700000312
的计算公式为：
Figure FDA00030687638700000313
Figure FDA00030687638700000314
S3.3、基于最佳匹配拓扑结构Ω'，更新后的支路电导
Figure FDA00030687638700000315
和电纳
Figure FDA00030687638700000316
Pa以及Qa，利用潮流计算得到所有节点上的电压幅值计算值数据Vc，计算公式为：
Figure FDA00030687638700000317
其中，f(·)为潮流计算，
Figure FDA00030687638700000318
为t时刻的电压幅值计算值数据；
Figure FDA00030687638700000319
和
Figure FDA00030687638700000323
为t时刻的有功功率及无功功率数据实际值；
S3.4、计算所有节点处的电压幅值实际值与计算值之间的偏差之和ΔV，计算公式为：
Figure FDA00030687638700000320
其中，Nl为最佳匹配拓扑结构Ω'中的节点个数，
Figure FDA00030687638700000321
和
Figure FDA00030687638700000322
分别为t时刻第b个节点的电压幅值计算值和实际值数据；
S3.5、比较S3.4中的ΔV与预设的阈值σ，若ΔV小于σ，此时对应的支路电导和电纳参数值为最终估计值；否则，则返回S3.2。
5.根据权利要求1所述的一种基于拓扑匹配和参数估计的配电网支路老化评估方法，其特征在于，所述步骤五通过计算支路参数的电导偏差量
Figure FDA0003068763870000041
以及电纳偏差量
Figure FDA0003068763870000042
l∈Ω'，并将二者相加作为支路的老化程度值S(l)，以量化评估最佳匹配拓扑结构Ω'中每条支路l的老化严重程度，
Figure FDA0003068763870000043
和S(l)的计算公式为：
Figure FDA0003068763870000044
Figure FDA0003068763870000045
Figure FDA0003068763870000046
其中，
Figure FDA0003068763870000047
和
Figure FDA0003068763870000048
分别为步骤四的支路参数估计结果。
CN202110533226.8A 2021-05-17 2021-05-17 一种基于拓扑匹配和参数估计的配电网支路老化评估方法 Active CN113177324B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110533226.8A CN113177324B (zh) 2021-05-17 2021-05-17 一种基于拓扑匹配和参数估计的配电网支路老化评估方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110533226.8A CN113177324B (zh) 2021-05-17 2021-05-17 一种基于拓扑匹配和参数估计的配电网支路老化评估方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113177324A true CN113177324A (zh) 2021-07-27
CN113177324B CN113177324B (zh) 2024-04-09

Family

ID=76929082

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110533226.8A Active CN113177324B (zh) 2021-05-17 2021-05-17 一种基于拓扑匹配和参数估计的配电网支路老化评估方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113177324B (zh)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112072659A (zh) * 2020-09-17 2020-12-11 清华大学 一种对量测数据质量自适应的配电网拓扑与参数辨识方法
CN112117763A (zh) * 2020-09-25 2020-12-22 东南大学 一种低压配电网拓扑识别与参数估计方法
CN112488874A (zh) * 2020-12-07 2021-03-12 清华大学 一种数据驱动的配电网络拓扑估计与线路参数辨识方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112072659A (zh) * 2020-09-17 2020-12-11 清华大学 一种对量测数据质量自适应的配电网拓扑与参数辨识方法
CN112117763A (zh) * 2020-09-25 2020-12-22 东南大学 一种低压配电网拓扑识别与参数估计方法
CN112488874A (zh) * 2020-12-07 2021-03-12 清华大学 一种数据驱动的配电网络拓扑估计与线路参数辨识方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN113177324B (zh) 2024-04-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108667048B (zh) 新能源并网系统振荡稳定性的频域判稳方法及装置
Hirose Maximum likelihood estimation in the 3-parameter Weibull distribution. A look through the generalized extreme-value distribution
US10503839B2 (en) Detecting state estimation network model data errors
Lin et al. Adaptive wavelet networks for power-quality detection and discrimination in a power system
US5708590A (en) Method and apparatus for real time recursive parameter energy management system
Zhang et al. Distribution network admittance matrix estimation with linear regression
CN107565553A (zh) 一种基于ukf的配电网抗差动态状态估计方法
CN105676069B (zh) 一种基于ap聚类数据筛选的谐波责任划分方法
Prince et al. Power quality enhancement in a distribution network using PSO assisted Kalman filter—Based shunt active power filter
Larsson et al. An overview of important practical aspects of continuous-time ARMA system identification
Jereminov et al. Linear load model for robust power system analysis
CN108809273A (zh) 基于lms自适应滤波的复数直接频率估计方法
CN109492268A (zh) 一种换流变压器交直流复合电场的复频域计算方法
Huda et al. Distribution system reliability assessment using sequential multilevel Monte Carlo method
CN113177324A (zh) 一种基于拓扑匹配和参数估计的配电网支路老化评估方法
CN115658664A (zh) 基于任意分割异常线损数据修复方法、系统、设备及介质
CN109816555A (zh) 一种基于支持向量机的负荷建模方法
CN110532731A (zh) 一种电压暂降凹陷域快速计算方法
CN107132500A (zh) 一种同步相量测量单元在线校准方法与装置
Moffat et al. The multiple model adaptive power system state estimator
CN117318014A (zh) 一种基于智能电表数据的低压配电网拓扑与线路参数联合辨识方法
CN117454289A (zh) 一种低压配电台区相户关系识别方法及存储介质
El-Zonkoly Power system model validation for power quality assessment applications using genetic algorithm
CN108334721A (zh) 基于mMIFS-U的两阶段电力系统关键特征选择方法及装置
Tufan et al. Procedures for accelerating the convergence of the Hănțilă method for solving three-phase circuits with nonlinear elements–Part I

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant