一种配电网状态估计实用算法的探讨

文章介绍了一种新的配电网状态估计算法。该算法中的潮流算法是基于ZBUS法的潮流算法，并针对配电网的树状辐射形结构，采用了基于支路电流的量测变换方法以处理量测量，经特殊处理后也可以方便地处理电流幅值量测和节点电压量测。文中还给出了6节点、IEEE9节点和湖北恩施40节点配电网的计算结果。计算结果表明，文中所提算法能大大提高数据精度，并能快速可靠收敛。     

基于负荷分类的台区线损测算方法

以低压供电台区线路损耗的计算为目的,对传统低压线损计算方法的误差及可行性进行了分析,在此基础上,提出了通过分类负荷曲线叠加确定电流方差,进而利用考核期内运行参数(实抄电量)确定线损指标的新方法,该方法针对低压供电台区用户的负荷特点,将其分为3种类型,实测3类用户的典型负荷曲线,利用3类用户的典型负荷曲线和售电量,合成低压配变出口待测月的负荷曲线,最后得到持续电流负荷曲线,进而计算电流方差。这样提高了等效功率法中电流方差的计算精度,使得该方法计算的台区线损比传统方法精度要高,基本满足台区线损指标要求。文中利用一台区的电量数据对所提方法进行了测试,并与传统方法的计算结果进行了比较,算例表明所提方法可行,具有较强的工程实用价值。     

基于量测信息的低压配电网阻抗拓扑模型构建

针对低压配电网阻抗拓扑模型不明确的问题,提出一种基于高级量测体系的低压配电网阻抗拓扑模型构建的在线识别方法。利用AMI提供的各用电用户电压数据,根据各负荷节点的电压相关性及辐射性网络节点电压分布特点,通过K-means聚类算法和用户间的皮尔逊电压相关系数分析原则,完成对低压配电网络拓扑模型的修正。根据修正后的台区拓扑结构中同一相别下智能电表所采集的序列数据,通过计算同一相别所有用户的相电压搭建优化问题模型,使得使用时间序列内不同电表数据计算得到的相电压矩阵方差最小,从而求得配电网线路阻抗参数,实现对配电网络的建模。通过实际算例验证了该方法的可行性和有效性。     

考虑泵类负荷特性的低压配电网潮流计算

提出了一种考虑泵类负荷特性的低压配电网潮流计算方法。通过将泵类负荷的电动机转矩平衡方程和配电网各节点功率平衡方程组合起来,构成了考虑泵类负荷特性的低压配电网潮流计算模型。在求解配电网潮流计算的牛拉法的基础上,提出通过将泵类负荷电动机转矩平衡方程与各节点功率平衡方程进行统一迭代和交替迭代两种方法进行求解。通过对实际低压配电网台区的计算分析,验证了该方法能获得更加准确的配网负荷节点电压,而且能够获得泵类负荷正常运行时和启动时的节点电压。     

含分布式光伏的配变台区无功协调控制策略

目前,配变台区大量分布式光伏的接入导致电压抬升甚至越限,对配电网设备和用户用电设备安全造成威胁。为此,提出按电压灵敏度将配电网的光伏用户进行分区的协调控制策略,来解决低压台区的电压控制问题。首先,介绍了基于灵敏度数值的分区原则;然后,定义了台区无功协调控制方式优先级,依次为光伏逆变器自身的无功自治控制、沿馈线其余逆变器的无功协调控制、变压器有载调压抽头调节和削减光伏有功功率出力;最后,搭建含光伏发电系统的低压配变台区线路模型进行仿真,验证了所提控制策略的有效性。     

基于数据关联分析的低压配电网拓扑识别方法

文中介绍了一种基于数据关联分析的低压配电网拓扑识别方法。基于低压配电网停电事件、恢复上电事件及地理位置信息将待识别低压配电网划分为单一配电变压器停电台区、由于10kV配电线路停电引起的多个配变停电台区和未停过电台区,在每类台区内筛选特征电压序列,并利用Tanimoto相似度系数计算各分组内配电变压器、分支箱、表箱、用户智能电表之间相关性和非相关性,从而实现低压配电网拓扑识别;结合同一配电变压器台区内停电与带电状态、停电时长、地理位置、供电半径等台区拓扑校验规则对识别出的拓扑进行校验。通过实际案例证明文章提出的方法能够解决现有基于大数据挖掘方法计算量大、计算结果不准确、无法校验等问题,实现了配电变压器台区拓扑的高效、准确识别,提升了配电网的信息化水平和数据质量。     

基于改进匹配潮流技术的配电网虚拟量测

针对缺少冗余量测的配电网系统,为了简化状态估计方法、保证计算精度,优化配电网络状态,基于匹配潮流思想提出了配电网虚拟量测的概念,建立了以电压量测自适应抗差加权最小二乘为目标函数、以网络潮流匹配和功率失配量分配参数方程为约束条件的虚拟量测数学模型,给出了引入混沌优化、强引导机制的改进粒子群优化求解方法,并详细介绍了配电网虚拟量测的应用流程。采用IEEE8、IEEE33、IEEE69节点系统对该方法进行测试,结果表明,方法可在较少的迭代次数内获得较为准确的配电网状态,且不涉及量测变换、矩阵计算,具有良好的应用前景。     

基于支路电流的配电网非量测负荷估计

提出一种基于支路电流的抗差估计算法用于修正10kV配电网非量测负荷。该算法将配电网中的功率量测变换为电流量测,实现了雅可比矩阵常数化,支路电流实虚部解耦求解。并采用了权值随残差变化的权函数,较大程度地抑制了伪量测中坏数据对估计结果的不良影响。文中还给出IEEE 33节点配电系统的计算结果。结果表明,本文的算法能够有效地修正伪量测数据,使其准确度达到或接近实际量测值的准确度。     

基于配电物联网技术的台区拓扑自动生成方法研究

随着配电物联网的建设发展,低压台区数据的深度融合、低压配电网全景感知的精益化管理等深化应用在智能配电网的发展中已经必不可少。低压配电网拓扑网络结构是台区智能化应用的基础,而台区拓扑的自动生成一直是技术难点,为此提出一种以融合终端为核心,基于配电物联网的拓扑自动生成技术。首先,基于智能融合终端与用户高速电力线载波(high speed power line carrier,HPLC)智能电表的深度数据交流采集,充分利用智能电表采集的用户数据,形成用户特征信息集合,通过电压数据计算任意智能电表之间的相关性,判断其是否处于同一表箱。然后,通过数据集合中其余电气量数据,计算分支箱与智能电表之间最优解集,研判计算数据。最后,通过仿真算例和实际试点应用效果验证所提方法的可行性,并对未来拓扑生成技术的发展方向提出展望。     

基于离散Fréchet距离和剪辑近邻法的低压配电网拓扑结构校验方法

针对低压配电网拓扑结构人工校验成本高、准确性不够、可操作性差的问题,提出了一种基于离散Fréchet距离和剪辑K近邻的配电网拓扑结构校验方法。基于电网GIS平台配变经纬度坐标数据计算校验用户台区变压器与该地区其它变压器之间的距离,搜索该校验用户的邻近台区。通过计算校验用户与所在台区其它用户、邻近台区所有用户之间智能电能表电压曲线离散Fréchet距离,进而运用剪辑近邻法对训练样本集进行修剪生成少量的关键样本集,可有效降低搜索复杂度,进而快速判别校验用户的正确台区类别,有效验证电网GIS平台用户与台区变压器拓扑连接关系的正确性。     

基于改进NSGA-3和不平衡潮流的配电网相序优化

低压配电网存在大量单相负荷,三相负荷不平衡会造成台区线路损耗增加,危害电网运行安全。提出一种基于历史数据的用户相序优化方法。使用台区用户的历史电压、电流数据构建台区不平衡潮流模型。针对台区一天内的运行状况建立用户节点电压平均不平衡度最小、台区线路损耗最小和换相次数最小的目标函数。提出含有正态分布交叉算子(normal distribution crossover,?NDX)的改进非支配遗传算法(non-dominated sorting genetic algorithm-3, NSGA-3),对用户节点的相序进行优化,以获得较好的种群分布并减少优化时间。然后从解集中选择最符合条件的一组解作为换相策略。最后以安徽省某配电台区实际用户数据为例,验证了所提方法可以有效地降低三相电压不平衡度,减小线路损耗。     

基于负荷电流的配电网非量测负荷估计

提出了一种基于负荷电流的抗差估计算法用于修正10kv配电网非量测负荷。该算法将配电网中的功率量测变换为电流量测，实现了雅可比矩阵常数化，负荷电流实虚部解耦求解。并采用了权值随残差变化的权函数，从而较大程度上抑制了伪量测中坏数据对估计结果的不良影响。文中还给出了IEEE33节点配电系统的计算结果。结果表明，该算法能够有效地修正伪量测数据，使其准确度达到或接近实际量测值的准确度。     

有源配电网潮流越限问题的解决策略

随着大量分布式电源接入配电网,分布式电源总发电功率大于负载需求功率时,会导致配电网发生潮流倒 送.倒送电流大于馈线或者配变额定电流时会发生反向过负荷,并且会显著提升馈线节点电压甚至发生电压越限,影 响电力系统的安全稳定运行,因此有源配电网潮流越限已成为当前电网急需解决的问题.为此,通过研究计算馈线负 载功率、分布式电源发电功率及分析电网运行拓扑关系,提出采用台区功率互济、分布式电源限制发电策略及１０kV 馈线负载均衡策略,能够有效解决电网潮流越限问题.     

基于筛选电压数据的配电低压用户相别辨识方法

目前配电网低压台区相位关系存在记录不准确或更新不及时的问题,不利于低压台区的运行与管理。提出一种基于筛选电压数据的配电台区低压用户相别自动辨识和校验方法。首先,获取最近一段时间内配电变压器三相电压及该台区所有用户电压的历史数据,计算变压器电压在不同时刻的三相不平衡率,筛选出不平衡率最大的时刻,并由这些时刻对应的电压值构成变压器三相电压及用户电压的新时间序列;然后,计算各电压新序列之间的动态时间弯曲距离,采用改进的K均值聚类算法实现用户相别的自动辨识;最后,采用变压器各相总电能与用户智能电表数据对用户相别辨识结果进行校验。仿真结果和工程实例验证了所提方法的有效性。     

基于预测残差的配电网三相状态估计

为了提高配电网状态估计的计算精度和计算速度,针对常规抗差状态估计算法迭代次数较多的特点,给出了一种以节点电压为状态量,基于预测残差的配电网三相抗差状态估计方法。利用了配电网中各种类型的量测,通过对节点电压和支路电流的相位变换,以及对电流幅值量测进行的等效量测变换,实现了整个雅可比矩阵的常数化,在迭代过程中保持不变,降低了计算量。基于预测残差的信息设置抗差状态估计中的等价权,避免了常规抗差状态估计算法对等价权修正中不必要的多次迭代,提高了收敛速度。算例分析表明,所提的算法抗差能力强、计算速度快、数值稳定性和鲁棒性较好。     

广义特勒根求解的配电网混合变换三相解耦状态估计算法

提出一种适用于配电网的三相解耦状态估计算法。该方法将量测量混合变换,避免传统电流量测变换带来的误差,基于电流解耦-补偿模型实现三相不对称状态估计解耦计算,并应用广义特勒根定理求解。所提出的方法能够适应配电网三相不平衡、电流量测较多的现状,且适用于考虑电缆线充电电容的网络。求解方法简单、快速,在保证计算精度的基础上,进一步满足配电网状态估计对实时性的要求。通过典型配电网络算例分析,从估计正确性、算法收敛性、估计时间三方面验证该方法实用性。     

解耦变换模式下智能配电网快速状态估计算法

提出一种解耦变换模式下的智能配电网快速状态估计算法,基于修正功率解耦思想,将配电网中支路功率量测、负荷量测、虚拟伪量测、电流幅值量测解耦变换表达。进一步对解耦变换后的功率量测和电流幅值量测作保留非线性变换,使得量测方程线性化,从而简化迭代求解。该文算法以网络节点电压幅值、相角对其初值的变化量为状态变量,利用配电网中多种量测,将功率量测解耦迭代表达,求解规模降低,同时适用于含新能源接入的不同阻抗比配电网络。变换后量测雅克比矩阵常数化,状态估计中无需重复计算,进一步提高求解速度。通过标准测试系统和实际配电系统算例分析,从估计正确性、算法收敛情况、计算时间三方面验证该方法实用性。     

基于电压聚类和关联卷积的配电网户变关系识别方法

准确的低压配电网户变关系是电力营销管理和台区线损治理的重要基础,传统的户变关系识别方法排查成本高、识别效果欠佳,无法适用于规模日趋庞大的低压配电网.在此背景下,提出了一种基于智能电表量测数据和用户档案信息的低压配电网户变关系识别方法.首先利用用户地理位置信息实现邻近用户的初步合并,再基于GMM聚类算法对电压时序数据进行聚类划分,用户划分结果作为下一步的迭代初值.然后基于能量供需平衡建立配变与用户的关联卷积识别模型实现低压配电台区户变关系的辨识.最后,在实际的低压配电系统中验证了该方法在提升户变关系识别效率和准确率等方面具有显著优势,具备一定的实践应用价值和工程指导作用.     

基于相坐标系的配电网三相不对称解耦状态估计算法

提出了一种基于相坐标系的配电网三相不对称解耦的状态估计算法.在等效电流量测变换法的基础上,针对配电系统线路参数不对称的特点,引入三相不对称潮流计算中的解耦-补偿电流模型,在相坐标下将三相不对称状态估计方程完全解耦;同时引入旋转变换使每一相的雅可比矩阵和信息矩阵实虚部严格解耦,进一步降低了问题的求解规模.最后提供算例将所提出的方法与等效电流量测变换法进行了比较,结果表明所提出的方法精度较高,具有工程应用的前景和价值.     

信息物理环境下基于电力电子变压器的跨台区光伏消纳策略

高比例光伏接入低压配电网易导致潮流反转和电压越限问题。在基于电力电子变压器(PET)互联的交直流配电网中,通过PET之间的功率互济实现光伏消纳,可有效降低潮流反转和电压越限的概率,如何协调交互功率是关键问题。配电网信息物理系统(CPS)集中控制可实现优化分配,但大规模配电网中难以保证通信质量。为此,提出了一种基于改进下垂特性的双模式自适应控制(DBAC)方法,以直流母线电压为全局变量,以各台区PET的端口状态为局部变量,通过引入传输因子,实现PET端口在发送或接收功率模式之间的平滑切换;通过引入不平衡因子,实现光伏功率在接收台区之间按需分配;无需跨台区通信和集中控制,即可实现跨台区PET之间的功率互济。为了验证所提策略的正确性和有效性,构建了由先进配电网小步长仿真机、OPNET和配电主站组成的配电网CPS仿真平台,建立了基于PET的交直流配电网信息物理模型。仿真算例的结果验证了所提DBAC方法可实现高比例光伏跨台区消纳。