智能配电网拓扑信息的分布式存储和管理方法

提出一种适用于智能配电网分布式保护和控制系统的网络拓扑信息存储和拓扑管理方法。每个智能配电终端仅需配置安装处的基本拓扑信息,通过制定有序的广播通信策略可自动完成相邻配电终端信息的获取和拓扑逻辑层的划分,实现局部拓扑的识别,为快速的保护和控制功能提供所需的拓扑支撑。基于局部拓扑识别结果生成拓扑最小连接树,以拓扑最小连接树为基本单元确定代理终端,提出了基于代理节点的网络拓扑简化方法,为需要大范围拓扑信息支撑的功能提供拓扑信息的获取和管理方法。以智能配电网分布式故障自愈系统功能的实现为例,对智能配电网拓扑信息分布式存储和管理方法的应用进行了分析。     

基于智能终端逐级查询的馈线拓扑识别方法

配电网中的智能终端(STU)要实现分布式控制需要知道馈线实时拓扑。依赖配电自动化主站给STU下发馈线实时拓扑的方式灵活性差,不利于实现自治性控制系统;为每一个STU人工配置关联馈线全局静态拓扑,通过STU获取关联馈线域内开关的实时状态信息建立馈线实时拓扑的方式配置工作量大;提出了一种STU自主识别馈线拓扑的方法,为每个STU配置局部拓扑信息,由STU通过逐级查询的方式获取馈线实时拓扑。以广域闭锁分布式电流保护为例,在有源配电网静态模拟系统上搭建了测试系统,证明了所提馈线拓扑识别方法的有效性。     

考虑光伏出力相关性的主动配电网薄弱环节识别

随着大规模分布式光伏的接入,中低压配电网出现了电压越限、潮流反送等问题,为有效识别含分布式光伏配电网的薄弱环节,提出了考虑分布式光伏出力相关性的概率潮流计算,基于Copula理论和联合分布拒绝采样产生光伏出力相关场景,综合考虑网架状态薄弱和结构薄弱两方面特征建立评估指标体系,有效实现节点和线路的风险刻画。一方面,提出了基于改进重复潮流的主动配电网元件状态薄弱评估指标;另一方面,改进了主动配电网元件的结构薄弱性评估指标,并针对含大规模分布式光伏的配电网提出了基于最小二乘支持向量机的薄弱环节识别方法。最后,通过区域配电网实际数据和仿真算例验证了所提方法的有效性。     

基于馈线树动态拓扑的高容错故障定段方法

开关的投切和分布式电源的渗透使得配电网拓扑和运行方式复杂多变,给馈线故障定段带来挑战。提出把馈线拓扑分解为树枝和分叉区两种连接单元的馈线树故障定段法。通过智能馈线终端单元识别馈线上各开关的状态变化以实时更新馈线拓扑信息,计算树枝状态函数。根据节点共识容错判据进行故障区段可信度判断,进一步结合分叉区状态进行交叉验证。对节点信息正方向的定义以过流前潮流信息为基准,解决有源配电网故障电流的方向定义问题。最后通过算例验证所提方法的优越性。     

基于数据驱动的配电网拓扑识别及线路阻抗估计

中低压配电网的拓扑识别及线路阻抗参数估计是未来智能配电网实现各种功能的基础。依托AMI（高级量测体系）提供的电量信息,提出了一种仅依靠配电网节点电压及功率数据驱动的中低压配电网拓扑识别及线路阻抗估计方法。利用核密度估计方法计算各节点电压数据间的互信息并据此分析各节点间相关性;根据图的最小生成树算法生成以邻接矩阵形式表示的配电网拓扑;结合线性回归及Distflow潮流模型对拓扑进行校正,检验拓扑中是否存在AMI系统中没有相关数据的汇流节点并计算线路阻抗;最终得到准确的配电网拓扑及线路阻抗参数。通过IEEE 33节点中压配电网及典型低压配电网算例对所提方法进行了验证,结果表明所提方法能够准确辨识拓扑及线路阻抗参数,即使在感知设备不足的低压配电网中仍有较好的辨识效果。     

基于数据驱动技术的配电网拓扑结构及线路参数识别方法

配电系统能量管理的优化需要掌控运行状态监测信息,需要对配电网拓扑结构及线路参数进行识别,然而,目前很多方法在识别过程中都要求用相量测量单元（phasor measurement unit,PMU）测量节点电压角,但这对于传统的配电网是不现实的。由此,本文提出了一种在不考虑电压相角信息的情况下进行线路拓扑辨识和参数估计的数值方法,第1步用数据驱动的回归方法对拓扑和线路参数进行初步估计;第2步采用数据和模型驱动的联合方法计算线路参数,恢复电压相角后进一步修正拓扑结构。最后通过算例表明,所提方法可以在不需要电压相角的情况下,在有限的测量样本基础上,准确估计出拓扑和线路参数。     

离散学习优化算法在含分布式电源的配网重构中的应用

灵活的网架重构作为主动配电网的重要特征,利于高效消纳分布式能源。传统的数学规划方法难以求解非凸的含分布式电源的配电网重构问题。为此,提出了一种离散学习优化算法(DLOA),并将其应用于有源配电网重构问题。所提方法主要包括三个模块:学习优化算法、离散策略以及拓扑结构分析技术。其中,学习优化算法作为程序优化的核心,离散策略用于确定配电网线路的开闭状态,拓扑结构分析技术则用于分析配电网的网架结构。通过33节点测试系统验证离散学习优化算法的有效性,算例分析表明,所提方法能够有效求解高度非凸的含分布式电源的配电网重构问题。     

基于RTLAB的配电网智能分布式自愈控制系统测试技术

面对可靠性提升的迫切需求，智能分布式自愈控制系统作为配电网的重要“免疫系统”将逐渐广泛应用，针对功能测试和入网检测的需求将日益增长。通过在实验室搭建真实的配电测试系统的方式，虽然能够保证测试的准确性，但存在可测试网架单一、造价贵、效率低和有潜在危险的缺点。基于半实物硬件在环实时仿真的技术思路，提出了一种基于RTLAB的智能分布式自愈控制系统测试技术，可根据需要更改配电网的网架结构及运行方式。以双环网为例，对实际的自愈终端进行联调测试，实现了自愈控制系统在故障处置和自愈能力方面的测试验证，验证了所提技术方法的有效性和实用性。所提技术方法可方便地将智能分布式自愈终端等设备部署安装到各类网架结构的配电网现场，针对其故障自愈功能进行有效检测，从而提升配电设备可靠性和配电自动化水平。     

智能配电网分布式拓扑识别与应用方法

为实现配电网中的分布式保护与控制,提出了一种基于智能终端单元(Smart Terminal Unit, STU)的分布式拓扑识别与应用方法。对于每个STU,在该方法中仅需为其配置与之关联的静态网络拓扑信息。在一定的拓扑识别规则下,通过与其他智能终端交换信息,各智能终端可以确定馈线支路集的边界终端以及边界终端之间的连接关系,形成动态网络拓扑信息,从而实现拓扑信息的识别与存储。以配电网故障自愈、分布式电源孤岛检测功能为例,介绍了在拓扑信息分布式存储情况下的拓扑应用方法。     

基于有向邻接矩阵的配电网拓扑检测与识别

准确的拓扑结构是配电网精细化管理和安全运行的基础。针对现有配电网拓扑识别方法无法确定网络潮流方向以及拓扑变动检测方法受负荷突变影响大的问题,提出一种基于有向邻接矩阵的配电网拓扑变动检测与识别方法。首先,提出一种基于有向邻接矩阵的配电网拓扑识别模型,将配电网的未知拓扑描述为不确定的有向邻接矩阵,实现配电网的拓扑识别并确定潮流方向。其次,提出一种基于节点电压邻接矩阵的拓扑变动检测方法,通过分析相邻节点电压幅值的下降趋势判断拓扑是否发生变动。此外,所提出的拓扑变动检测方法可以缩小未知拓扑的范围,降低拓扑识别问题的变量规模。最后,通过仿真分析验证了所提方法的正确性和有效性。     

基于序列运算的含分布式发电配电网潮流分析

针对分布式电源接入配电网及负荷变化产生的随机潮流造成可能出现的功率越限问题,提出一种基于序列运算的线路双向潮流分析方法。通过序列化方法描述包含分布式电源的配电网系统随机变化情况;在此基础上结合线路状态转移模型,对不确定性出力导致支路正反两向剩余可用裕度概率分布的变化进行综合风险评判。通过IEEE-34节点算例表明,上述方法能准确识别出配电网中敏感和危险线路,并有效地对含分布式发电的配电网提供安全运行的优化决策。     

基于有限关键节点及Wasserstein距离的配网拓扑识别

明确配电网结构是配电网最优潮流、安全评估、网络重建、故障定位的基础。针对现有配电网拓扑识别方法缺乏结合现有网络结构参数和潮流信息,仅通过量测数据来进行拓扑识别效率低的问题,提出一种基于有限关键节点及Wasserstein距离的配电网拓扑识别方法。首先,利用子空间扰动模型证明配网拓扑变化时,可以利用有限的关键节点来进行拓扑识别,基于熵值法的混合K-Shell算法引入影响度概念,通过影响度与节点电气距离得出节点的重要度,确定配电网拓扑结构中的关键节点。其次,基于密度的噪声应用聚类算法通过电压、电流、有功、无功等4个特征来进行节点的聚类,将其他节点与关键节点进行类别归属,再结合Wasserstein距离得出节点间的连接关系从而得出配电网的拓扑结构。最后,通过IEEE 33节点算例和某小区实例,验证该方法的有效性。该方法极大地提高配电网拓扑识别效率与正确率,实现了配网拓扑结构的动态识别。     

一种基于拓扑结构变化的主动配电网自适应保护方法

随着逆变型分布式电源大量接入配电网,配电网运行方式灵活多变,保护方案的设计与保护装置的动作范围受拓扑变化的影响。在此背景下并结合工程实际,提出一种基于拓扑结构变化的主动配电网自适应保护方法。通过多点量测信息感知配电网的运行状态,利用电压量和电流量之间的相关性,对拓扑结构的变化进行识别。然后,根据拓扑结构的变化,形成新的关联矩阵,自适应调整系统的保护方案与参数。最后,通过仿真验证了所提出的方法有效性。     

计及区域自组网的含分布式电源配电网网架柔性规划

在含分布式电源的配电网中,区域自组网的运行方式和分布式电源出力的随机性对其网架规划提出了更高要求。为此,文中计及分布式电源出力和负荷的随机性,定义了负荷供电恢复率,以此反映在网架规划方案和区域自组网方式下负荷的供电恢复情况。通过将其与分区供电要求、指定接线模式约束和支路潮流、节点电压柔性约束等作为约束条件,建立了以经济性和可靠性为目标的配电网线路开关联合优化的柔性规划模型。在该模型的网架方案可靠性评估中,计及了区域自组网运行方式下分布式电源出力和负荷的随机性对负荷供电恢复的影响,从而使所得的网架规划方案适应分布式电源的广泛接入,充分发挥电网区域自组网能力,突破了传统模型的应用局限。基于实际算例的计算分析验证了该方法的有效性,表明其可为含分布式电源配电网的网架规划提供理论依据。     

考虑分布式光伏电源与负荷相关性的接入容量分析

研究了配电网网架结构和运行工况已知的条件下,分布式光伏电源的可接入容量问题。通过分析配电网网架结构和各节点负荷的历史数据,设定分布式光伏电源接入位置和容量初始值,构建了初始相关性样本矩阵。通过分析分布式光伏电源出力与负荷的相关性,提出了光伏发电就地消纳能力指数的概念及计算方法,构建了改进型相关性样本矩阵。以系统向配电网传输功率最小为目标函数,建立了节点电压、配电网潮流为主要约束的规划模型,利用前推回代潮流算法和退火算法求解。以中山供电局马新站10 kV配电网为例,仿真及潮流验算结果表明:对于一个已知网架结构和运行工况的配电网,考虑分布式光伏电源与负荷的相关性可有效提高分布式光伏电源的接入容量。     

计及拓扑结构变化的分布式自适应电流保护方法

针对配电网络重构、线路拓扑关系发生变化导致保护误动或拒动的问题,提出一种自适应电流保护方法,该方法由智能终端实时获取配电线路的拓扑关系,自适应调整保护定值,实现自适应保护和故障自愈功能。该方法可减少配置维护工作量,提高配电网的可靠性。为了实现互操作性,建立了基于IEC 61850标准的分布式自适应电流保护相关的逻辑节点,构建了分布式自适应电流保护应用的信息模型,以期能为现场应用提供一定的参考。     

计及节点-线路重要度的配网实时健康状态评估

随着大量分布式光伏的接入，配电网运行状态变得更为复杂。为准确的评估配电系统实时健康状态，提出一种计及网络节点与线路重要度的配电网实时健康状态评估方法。首先，考虑光伏接入网络最优潮流、负荷重要性和某节点停运后的负荷损失对LeaderRank算法进行改进，考虑某节点停运后的功率损失和节点LR值对负荷矩算法进行改进，利用改进的电气LeaderRank算法和线路负荷矩算法对配电网中节点与线路重要度进行评估；然后，基于配电设备运行的电气量与非电气量参数分别计算配电节点与线路的健康指数。综合考虑配电网中节点与线路的健康度和重要度计算配电网的健康指数，判断配电网的健康状态。最后，以某地10 kV配电网为例，得到其健康指数为2.266 3,处于一般缺陷状态，适当提高该配电网中分布式光伏渗透率，其健康状态有所改善，证明所提方法的有效性与合理性。     

基于动态拓扑的配电网分布式保护自愈方法

为提高配电网保护自愈的适应性,提出了一种基于动态拓扑分析、开关关联配合的配电网分布式保护自愈方法。从电网结构出发,建立基于图论的配电网动态拓扑描述模型,实现配电网拓扑和运行方式的动态分析;通过关联矩阵的运算,求得开关的电气联接子图,并利用可达矩阵和广度优先生成树,获取开关的上下级配合矩阵,基于此实现开关动作定值和时限的配合整定。故障时,开关通过动作定值和时序的协调配合,实现故障切除与隔离,以及健全区域供电恢复,形成一种拓扑自适应、开关协调配合的配电网分布式保护自愈方法。     

基于设备健康与网架拓扑的配电网运行可靠性分析

为了应对当前配电网设备复杂多样化、可靠性分析困难的问题,提出了一种考虑实时停电率与网架拓扑的配电网运行可靠性分析方法.通过对配电网CIM网架拓扑信息进行解析,结合配电网设备实时故障率信息,进而计算负荷点乃至系统级的实时停电率与停电时间指标,并得到配电网系统的实时等值年停电时户数与平均停电持续时间等指标.该方法能从实时指标中反映系统当前设备健康、网架拓扑与运行状态等因素下对系统可靠运行造成的影响,对配电网运行管理与决策具有积极参考意义.基于广州某区配电网实际数据进行测试与分析,结果表明该方法能反映多源因素影响下配电网的运行可靠性水平与用户停电风险.     

基于SCADA系统大数据分析的配电网辅助监视方法研究

配电网设备众多,但单一设备的容量相对较小,为了提高配电网建设的经济性,往往仅在配电网的关键节点进行信息采集,因此,配电网的信息采集客观上存在信息盲区,在一定程度上降低了配电网运行时故障查找及故障恢复的工作效率。针对配电网信息盲区无法直接进行监视的问题,提出一种基于大数据分析的辅助监视方法。通过研究配电网上级电网的运行数据,挖掘配电网运行状态的典型特征信息,建立信息盲区配电网运行状态辨识模型;再将上级电网实时运行信息与配电网运行状态模型相匹配,实现对配电网运行状态的辅助监视,可在一定程度上解决配电网信息盲区的故障监视问题。新的监视方法以SCADA系统运行数据为基础,结合新的特征信息大数据滚动优化算法模型,可有效提高配电网信息盲区的故障监视水平。现已成功应用于武汉配电网19座110kV变电站211条10kV配电网线路的监视。实践结果表明,基于SCADA系统大数据分析的辅助监视方法能够较准确识别配电网的运行状态,及时发现配电网线路故障,有效提升配电网线路信息盲区的监视水平。