CN106130019A - 一种基于大数据的配电线路潮流分析方法 - Google Patents

Abstract

一种基于大数据的配电线路潮流分析方法，所述方法对基于GIS系统配电线路路径及参数对配电线路进行分层与编号；利用PMS系统配电线路参数得出每段线路上的阻抗值；在此配电线路拓扑关系下结合用电信息采集系统采集到的配电变压器实时运行数据，包括电压、电流和功率；应用基尔霍夫定理进行计算，得出配电线路每个节点上的电压、电流、功率信息，在此基础上生成配电线路潮流图，在潮流图的基础上开展潮流分析。本发明方法适用在省级电网运行监测中心集中布置，统一运维，实现全省10kV配电线路潮流分析。

Description

一种基于大数据的配电线路潮流分析方法

技术领域

本发明涉及一种基于大数据的配电线路潮流分析方法，属于电力信息自动化技术领域。

背景技术

潮流分析是电力系统分析的重要内容，通过潮流分析可有效掌握电力系统的实时运行情况，在此基础上采取相应措施，确保电力系统安全稳定运行。长期以来，潮流分析的主要手段是潮流计算，通过在电力系统中设立平衡节点，利用赛德尔法或牛顿拉夫逊法进行迭代计算，使得各个计算节点上的计算结果收敛，从而得到所需结论。这种方法在电力系统监测技术尚不具备的阶段对输电线路的潮流分析起到了积极作用。随着监测技术的发展，变电站SCADA系统基本实现了全覆盖，通过对输电线路遥测量的实时监测与分析，输电线路潮流分析已从潮流计算发展到了基于实时量测值的潮流分析。

然而对于配电线路，不同于输电线路的点对点方式，配电线路拓扑结构复杂，分支众多，也缺乏配电线路准确参数，配电线路潮流分析尚处于较为落后水平，国内外研究学者也尝试在输电线路潮流计算的基础上进行改进，如隐式高斯法，或基于前推回代法的计算机算法，但在实用过程中却有明显缺点，隐式高斯法原理简单，程序设计比较容易，但收敛速度慢，迭代次数随着计算网络节点数的增加而上升，只适用于节点较少的配电网。前推回代法需要对支路进行分层与编号，包含连续的两步迭代计算，根据配电馈线的辐射状结构，在推算过程中不断更新节点电压和支路电流，由于配电网特有的辐射性结构，使得配网拓扑结构呈现“树”的形式，因此一般的前推回代法都采用递归算法。虽然递归算法实现简单，易于理解，但是，当计算节点数量明显增加时，递归算法将出现内存占用量大增、运算速度变慢的缺点。

基于以上问题，目前基于配电线路潮流计算的潮流分析水平不高，潮流计算还处于研究水平，只能对一些经典的配电线路网络拓扑进行理论计算仿真，实际应用中准确性较差。配电专业亟待一种新的潮流分析方法，实现对配电线路潮流的精确分析，从而提升配电线路运行控制水平。

发明内容

本发明的目的在于，为了解决目前基于配电线路潮流计算的潮流分析存在的问题，本发明提供一种基于大数据的配电线路潮流分析方法。

本发明的目的是这样实现的：一种基于大数据的配电线路潮流分析方法，所述方法对基于GIS系统配电线路路径及参数对配电线路进行分层与编号，利用PMS系统配电线路参数得出每段线路上的阻抗值，在此配电线路拓扑关系下结合用电信息采集系统采集到的配电变压器实时运行数据，包括电压、电流和功率，应用基尔霍夫定理进行计算，得出配电线路每个节点上的电压、电流、功率等信息，在此基础上生成配电线路潮流图，在潮流图的基础上开展潮流分析。

本发明包括以下步骤：

(1)配电线路拓扑及线路参数采集；

(2)配电线路分支分层编号；

(3)基于基尔霍夫定律的配电线路节点实时潮流计算；

(4)基于大数据的配电线路潮流分析。

本发明的有益效果是，本发明方法建立在已有的电网运行监测系统基础上，无需增加硬件设备；本方法建立在变电站-出线-支线-配变的立体式网络拓扑关系准确基础上，计算精度与配电监测系统监测精度相关；本方法的实时性与配变监测数据采集频率相关。本发明方法应用于10kV配电线路上配电变压器监测全覆盖基础上，包括公变及用户专变。

本发明方法适用在省级电网运行监测中心集中布置，统一运维，实现全省10kV配电线路潮流分析，不增加全省地市县公司运维工作量。

附图说明

图1为10kV配电线路实时潮流分析流程图；

图2配电线路分支分层命名示意图；

图3为生产实时管控系统与其余系统连接方式示意图；

图4为生产实时管控系统技术架构示意图；

图5为生产实时管控系统逻辑结构图。

具体实施方式

下面以江西省电力公司为例对本发明作进一步详细说明。实施步骤如图1所示。

1、配电线路拓扑及线路参数采集

本方法实施需要有配电线路的线路拓扑及每个线段上的具体线路参数。目前江西公司所有十二个地市公司已完成了10kV配电线路地理信息采集工作，所有杆塔的经纬度坐标、杆塔间导线型号、杆塔上所带设备、配电线路包括各分支线拓扑情况等，所有配电线路地理信息录入了地理信息系统，即GIS，所有的配电线路设备台账，包括杆塔名称和线径、配变名称和参数等都录入了生产管理系统，即PMS。

2、配电线路分支分层编号

本实施例利用统一的规则对配电线路进行分支分层编号，如图2所示。

3、基于基尔霍夫定律的配电线路节点实时潮流计算

以图2为例，要计算#57处的潮流情况，可通过瑶田移动配变与枫林配变的实时监测数据结合瑶田移动次支线与枫林支线的线路参数算得。

假设10kV燕山线馈线电流为枫林配变实时电压为实时电流为功角为θ₁，瑶田移动配变实时电压为实时电流为功角为θ₂，R₁和X₁为枫林支线线路阻抗值，R₂和X₂为瑶田移动次支线线路阻抗值，由基尔霍夫定律可得出枫林支线#9处实时电压和实时电流并由此可得出主干线#57处实时电压及电流值具体推算过程见公式(1)-(4)。

${\stackrel{\·}{I}}_{\#9}={\stackrel{\·}{I}}_1+{\stackrel{\·}{I}}_2=I_1{\mathrm{cos\θ}}_1+I_2{\mathrm{cos\θ}}_2+j(I_1{\mathrm{sin\θ}}_1+I_2{\mathrm{sin\θ}}_2);---\left(1\right)$

${\stackrel{\·}{U}}_{\#9}={\stackrel{\·}{U}}_2+{\stackrel{\·}{I}}_2(R_2+{\mathrm{jX}}_2);---\left(2\right)$

${\stackrel{\·}{U}}_{\#57}={\stackrel{\·}{U}}_{\#9}+{\stackrel{\·}{I}}_{\#9}(R_1+{\mathrm{jX}}_1);---\left(3\right)$

${\stackrel{\·}{I}}_{\#57}=\stackrel{\·}{I}-{\stackrel{\·}{I}}_{\#9}.---\left(4\right)$

按照以上算法对10kV燕山线所有节点进行计算，可以得出10kV燕山线所有节点实时潮流值。

4、基于大数据的配电线路潮流分析

江西公司已建成用电信息采集系统，覆盖全省13万台公用配电变压器，覆盖率达97.6％，通过安装于配电变压器上的数据采集终端实时采集配电变压器运行电压、电流、功率及电量数据，并通过GPRS信息传送至省公司用电信息采集系统主站。

由于变电站设备运行信息与配电变压器运行信息分属不同系统，按照国家电网公司安全管理条例，EMS系统数据保存于1区，用电信息采集系统数据保存于3区，为获得两个系统数据实现高级应用，江西公司通过信息交互技术建成了生产实时管控系统，实通过与EMS系统及用电信息采集系统分别开发数据接口，收集EMS系统的变电站设备运行信息及配电变压器运行信息，实现了EMS系统与用电信息采集系统的数据共享，目前生产实时管控系统已接入了用采配变采集设备132280台，地市及县公司厂站接入1450座、配电线路9000条，及相应的低压侧用户数据。建成变电站-出线-支线-配变-典型低压侧的立体式网络拓扑关系。生产实时管控系统与其余系统连接方式如图3所示。

生产实时管控系统自建了数据存储中心，能够将收集到的来自EMS系统及用电信息采集系统信息存储于数据中心中，并在数据中心的基础上开发了应用服务层和展示层，应用服务层在数据中心的基础上进行分析处理，实现各种应用功能，展示层作为系统终端，实现了系统终端的web访问功能，用户通过省公司的通信信息网可以实现对系统的远程访问功能。系统具体架构见图4，逻辑层级划分见图5。

Claims (2)

1.一种基于大数据的配电线路潮流分析方法，其特征在于，所述方法对基于GIS系统配电线路路径及参数对配电线路进行分层与编号；利用PMS系统配电线路参数得出每段线路上的阻抗值；在此配电线路拓扑关系下结合用电信息采集系统采集到的配电变压器实时运行数据，包括电压、电流和功率；应用基尔霍夫定理进行计算，得出配电线路每个节点上的电压、电流、功率信息，在此基础上生成配电线路潮流图，在潮流图的基础上开展潮流分析。

2.根据权利要求1所述一种基于大数据的配电线路潮流分析方法，其特征在于，所述方法具体步骤如下：

（1）配电线路拓扑及线路参数采集；

（2）配电线路分支分层编号；

（3）基于基尔霍夫定律的配电线路节点实时潮流计算；

（4）基于大数据的配电线路潮流分析。