CN107508297A - 一种配网拓扑结构校验与维护方法 - Google Patents

一种配网拓扑结构校验与维护方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种配网拓扑结构校验与维护方法，包括：基于用电信息采集系统的配网相关数据的获取；计算不考虑三相负荷不平衡的影响时配变出口电压；计算同一条10kV线路下所供台区电压曲线的相关系数，对配网拓扑结构校验；根据拓扑校验结果，计算台区与其他变电站母线电压曲线的相关系数，判断台区所属的正确变电站；计算台区与变电站所有10kV出线台区电压曲线的相关系数，判断台区所属的正确10kV线路；根据配网GIS(地理信息系统)信息，对可能存在误判进行修正，完成配网拓扑结果的维护。本发明可以解决现有技术存在的配变的三相电压不平衡的问题导致校验结果存在偏差的问题，而且解决了传统依靠人工方式耗时、耗力的问题。

Description

一种配网拓扑结构校验与维护方法
技术领域
本发明涉及配网拓扑结构技术领域，尤其涉及一种配网拓扑结构校验与维护方法。
背景技术
配网运行时，为了降低有功网损、均衡负荷、提高可靠性，需要对配网的网络结构进行调整，网络结构调整后用电信息采集系统中的相关信息可能没有及时更新，通常都是通过人工的方式去校验和更新相关数据，耗时、耗力。
配网拓扑校验主要有两类：低压用户所属台区的校验和配变所属线路的校验。公开号CN 104218581的一种利用量测数据校验配电网拓扑结构的方法和CN 106250927的基于k最近邻分类算法的配电网拓扑结构校验方法均是对低压用户所属的台区进行校验，并未涉及台区配变所属的线路进行校验。
由于低压用户多是单相电压，可直接利用用户电压进行相似度计算即可；而对配变所属的线路进行校验时，该方法则不适用，主要是由于配变涉及三相电压，配变三相负荷不平衡导致配变三相电压存在偏差，严重时三相电压偏差可达60V，三相电压曲线的形状也不同，在对配变所属的线路进行校验时如果简单的选择其中一相电压进行计算，可能导致结果存在偏差。公开号CN 104218581和CN 106250927 均未涉及在校验拓扑结构时如何处理配变的三相电压不平衡的问题。
此外，一个35kV变电站可能有多条10kV出线，如何判断台区属于哪条10kV线路也是值得研究的问题。
发明内容
本发明提供一种配网拓扑结构校验与维护方法，可以解决现有技术存在的配变的三相电压不平衡的问题导致校验结果存在偏差的问题，而且解决了传统依靠人工方式耗时、耗力的问题。
本发明采用的技术方案为：一种配网拓扑结构校验与维护方法，其特征在于包括以下步骤：
A、基于用电信息采集系统的配网基础数据的获取；
B、基于步骤A中获取的配网基础数据中的台区配变三相电压，计算不考虑三相负荷不平衡的影响时台区配变出口电压；
C、基于步骤B计算的不考虑三相负荷不平衡的影响时的台区配变出口电压，计算同一条10kV线路下所供台区电压曲线的相关系数，通过比较相关系数的大小，对同一条10kV线路下所供的台区进行分类，对配网拓扑结构校验；
D、基于步骤C的拓扑校验结果，计算分类的典型代表台区与供区内所有变电站母线电压曲线的相关系数，判断台区所属的正确变电站；
E、基于步骤D判断的台区所属的正确变电站，计算台区与正确变电站的所有10kV出线台区电压曲线的相关系数，判断台区所属的正确10kV线路；
F、根据配网地理信息系统信息，对步骤中可能存在的误判进行修正，完成配网拓扑结果的维护。
进一步的，步骤A中所述的配网基础数据包括：a.10kV线路数据： 10kV线路名称、拓扑结构；b.配电变压器数据：配变名称、配变三相电压。
进一步的，步骤B中计算不考虑三相负荷不平衡的影响时台区配变出口电压具体为：生产管理系统记录台区一天的三相电压值，每隔一定时间记录一个点，全天共N个点的数据，A相电压值为Ua1， Ua2……UaN，B相电压值为Ub1，Ub2……UbN，C相电压值为Uc1， Uc2……UcN，采用如下公式计算不考虑三相负荷不平衡的影响时配变出口电压Ui：
其中Uai、Ubi、Uci分别为第i点A、B、C三相的电压，i＝1…N， Ui为不考虑三相负荷不平衡的影响时第i点配变出口电压，通过迭代法可以求得Ui。
进一步的，步骤C中所述的计算同一条10kV线路下所供台区电压曲线的相关系数具体为：假设某条10kV线路有M个台区，每个台区1台配变，分别为T1，T2……TM，不考虑三相负荷不平衡的影响时配变T1的出口电压为UT11，UT12……UT1N，配变T2的三相电压平均值为UT21，UT22……UT2N，配变T1和T2三相电压平均值之间的相关系数计算方法如下：
其中N为台区一天内间隔一定时间内记录的三相电压值的数据点的个数，X＝UT1i，Y＝UT2i，i＝1…N。
进一步的，步骤E中判断台区所属的正确10kV线路具体为：
1)首先计算其中一类台区与其他台区电压曲线的相关系数Pij，其中i为线路编号，i＝1…n，n为10kV线路的数量，j为台区编号， j＝1…m，m为某10kV线路中台区的个数；
2)计算该类区与n条10kV线路的台区电压曲线相关系数的平均值Pi；
3)比较相关系数平均值(P1…Pn)的大小，相关系数平均值最大的线路即为该类台区归属的线路
进一步的，步骤F中根据配网地理信息系统信息对可能存在误判进行修正主要是从GIS系统中获取10kV线路的经纬度和台区经纬度，对比经纬度，对可能存在的误判进行修正。
本发明基于用电信息采集系统的台区配变三相电压数据，提出了不考虑三相负荷不平衡的影响时台区配变出口电压的计算方法，通过计算台区配变出口电压曲线的相关系数对配网拓扑结构进行校验，提出了配变所属变电站和10kV线路的判断方法，解决了传统依靠人工方式耗时、耗力的问题。
附图说明
图1所示为本发明配网拓扑结构校验与维护方法的总体流程框图；
图2所示为1月27日MD#1台区三相电压曲线；
图3所示为1月27日YS#1台区三相电压曲线；。
图4所示为不考虑三相负荷不平衡影响时1月27日MD#1台区电压曲线；
图5所示为不考虑三相负荷不平衡影响时1月27日YS#1台区电压曲线。
具体实施方式
请参照图1，为本发明的一种配网拓扑结构校验与维护方法的总体流程框图。
步骤A，基于用电信息采集系统进行基础数据的获取。拓扑结构校验与维护所需的基础数据从用电信息采集系统中进行抽取，需要利用以下数据：a.10kV线路数据：10kV线路名称、拓扑结构；b.配电变压器数据：配变名称、配变三相电压。
以10kV ZM线为例，该线路属于35kV GC变电站，该线路所供台区共25个，如表1所示。
表1 10kV ZM线所供台区列表
步骤B，基于步骤A中获取的台区配变三相电压，计算不考虑三相负荷不平衡的影响时台区配变出口电压。由于配变三相电压受到三相负荷、变压器绕组接线形式的影响，会存在一定程度的三相电压不平衡，为了便于计算台区之间电压曲线的相关系数。具体做法如下：
用电信息采集系统记录台区一天的三相电压值，可每隔一定时间 (例如15分钟)记录一个点，这样全天共96个点的数据，例如A 相电压值为Ua1，Ua2……Ua96，B相电压值为Ub1，Ub2……Ub96，C相电压值为Uc1，Uc2……Uc96。如图2和3所示分别为MD#1和YS#1 台区2017年1月27日三相电压曲线，采用如下公式计算不考虑三相负荷不平衡的影响时配变出口电压Ui：
其中Uai、Ubi、Uci分别为第i点A、B、C三相的电压，i＝1…N，N＝96， Ui为不考虑三相负荷不平衡的影响时第i点配变出口电压，通过迭代法可以求得Ui。
如图4和5所示分别为MD#1和YS#1台区不考虑三相负荷不平衡的影响时台区出口电压曲线。
对表1中所有台区均采用上述方法计算不考虑三相负荷不平衡的影响时台区出口电压。
步骤C，基于步骤B的计算结果，计算10kV ZM线所供的25个台区出口电压曲线的相关系数，这25个台区的配变分别记为T1， T2……T25。配变T1的出口电压为UT11，UT12……UT196，配变T2的出口电压为UT21，UT22……UT296，配变T1和T2三相电压平均值之间的相关系数计算方法如下：
其中N＝96，为数据点的个数，X＝UT1i，Y＝UT2i，i＝1…N。
通过上述方法可以求得10kV ZM线所供的25个台区出口电压曲线相关系数，形成相关系数矩阵如表2所示，从相关系数的大小可以明显看出10kV ZM线所供的25个台区分为两类，第一类为MDC#1、 MDC#2、MDC#3、MLF、SS#5、SSD、TZ#1、TZ#2、TZ#3、YS#1、 YS#2、YS#3、YS#4、ZT#3、ZT#1、ZT#2这16个台区，这16个台区电压曲线相关系数接近1，第二类为GD#1、ML#6、ML#7、ML#8、 ML#5、MD#1、MD#2、MD#3、MD#4这9个台区，这9个台区电压曲线相关系数接近1。由于10kV ZM线所供的25个台区分为了两类，可以判断该10kV线路的配网拓扑结构存在错误。下面通过步骤 D、E、F对拓扑结构存在的错误进行修正。
表2 10kV ZM线所供的25个台区电压曲线的相关系数
在步骤D中，计算台区与供区内所有变电站母线电压曲线的相关系数，通过相关系数的大小，判断台区所属的正确变电站。10kV ZM 线所在地区共有25个变电站，通过计算10kV ZM线中的第一类台区中的代表台区YS#1和第二类台区中的代表台区MD#1与25个变电站母线电压曲线的相关系数，判断10kV ZM线第一类台区和第二类台区所归属的变电站，计算结果如表3所示，从相关系数的大小可以看出YS#1台区与WS变电站母线电压曲线的相关系数最大为 0.987913，非常接近1，表明第一类台区属于WS变电站；MD#1台区与GC变电站母线电压曲线相关系数为0.999596，非常接近1，表明第二类台区属于GC变电站。
表3 MD#1和YS#1电压曲线与各变电站电压曲线的相关系数
在步骤E中，进一步判断第一类台区所属的正确的10kV线路。 35kV WS变电站共有6条10kV出线，分别为BKX、GYX、GDX、JDX、SGX、MLX，其中BKX线有38个台区，GYX线有19个台区， GDX线有2个台区，JDX有5个台区，SGX有13个台区，MLX有 9个台区。
由于同一个变电站的不同10kV出线的电压波形非常相似，为了提高判断的准确性，采用如下方法，以MD#1台区为例进行介绍。
1)首先计算MD#1台区与这6条10kV线路的所有台区电压曲线的相关系数Pij，如附表4所示，其中i为线路编号，i＝1…n，本例中有6条10kV线路，因此n＝6，j为台区编号，j＝1…m，本例中对10kV BKX线而言m＝38；
表4 MD#1台区与其他台区电压的相关系数
2)计算MD#1台区与6条10kV线路的台区电压曲线相关系数的平均值Pi；
根据表5所示的数据，可计算得P1＝0.99342，P2＝0.98899，P3＝0.98613，P4＝0.98992，P5＝0.99388，P6＝0.99531
3)比较相关系数平均值(P1…Pn)的大小，可看出P6最大，表明 MD#1台区属于第6条线路——10kV MLX线。
同理，也可以对其它台区进行类似的计算，计算结果如表5所示，可以看出第一类的16个台区除TZ#3台区外均是与第6条线路—— 10kV MLX线的相关系数平均值最大。通过以上分析表明，除TZ#3 台区外的其它15个台区均属于10kV MLX线，TZ#3台区是否属于10kV SGX线还有待于进一步判断。
表5台区与10kV线路相关系数
在步骤F中，根据GIS系统信息判断TZ#3台区是否属于10kV SGX线。
从GIS系统查询可知10kV SGX线所覆盖的经纬度范围分别为：
经度范围为[113.10666087,113.14470258]
纬度范围为[30.10104506,30.11378373]
从GIS系统中查询到TZ#3台区配变的经纬度坐标为：
东经113.07877814，北纬30.09486801，可看出TZ#3台区明显不在该10kV线路的经纬度范围内，因此判断TZ#3台区不属于10kV SGX线。
经过与运维人员确认，验证了本发明所提方法的正确性。

Claims (6)

1.一种配网拓扑结构校验与维护方法，其特征在于包括以下步骤：
A、基于用电信息采集系统的配网基础数据的获取；
B、基于步骤A中获取的配网基础数据中的台区配变三相电压，计算不考虑三相负荷不平衡的影响时台区配变出口电压；
C、基于步骤B计算的不考虑三相负荷不平衡的影响时的台区配变出口电压，计算同一条10kV线路下所供台区电压曲线的相关系数，通过比较相关系数的大小，对同一条10kV线路下所供的台区进行分类，对配网拓扑结构校验；
D、基于步骤C的拓扑校验结果，计算分类的典型代表台区与供区内所有变电站母线电压曲线的相关系数，判断台区所属的正确变电站；
E、基于步骤D判断的台区所属的正确变电站，计算台区与正确变电站的所有10kV出线台区电压曲线的相关系数，判断台区所属的正确10kV线路；
F、根据配网地理信息系统信息，对步骤中可能存在的误判进行修正，完成配网拓扑结果的维护。
2.根据权利要求1所述的一种配网拓扑结构校验与维护方法，其特征在于：步骤A中所述的配网基础数据包括：a.10kV线路数据：10kV线路名称、拓扑结构；b.配电变压器数据：配变名称、配变三相电压。
3.根据权利要求1所述的一种配网拓扑结构校验与维护方法，其特征在于：步骤B中计算不考虑三相负荷不平衡的影响时台区配变出口电压具体为：生产管理系统记录台区一天的三相电压值，每隔一定时间记录一个点，全天共N个点的数据，A相电压值为Ua1，Ua2……UaN，B相电压值为Ub1，Ub2……UbN，C相电压值为Uc1，Uc2……UcN，采用如下公式计算不考虑三相负荷不平衡的影响时配变出口电压Ui：
其中Uai、Ubi、Uci分别为第i点A、B、C三相的电压，i＝1…N，Ui为不考虑三相负荷不平衡的影响时第i点配变出口电压，通过迭代法可以求得Ui。
4.根据权利要求1所述的一种配网运行方式校验方法，其特征在于：步骤C中所述的计算同一条10kV线路下所供台区电压曲线的相关系数具体为：假设某条10kV线路有M个台区，每个台区1台配变，分别为T1，T2……TM，不考虑三相负荷不平衡的影响时配变T1的出口电压为UT11，UT12……UT1N，配变T2的三相电压平均值为UT21，UT22……UT2N，配变T1和T2三相电压平均值之间的相关系数计算方法如下：
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其中N为台区一天内间隔一定时间内记录的三相电压值的数据点的个数，X＝UT1i，Y＝UT2i，i＝1…N。
5.根据权利要求1所述的一种配网运行方式校验方法，其特征在于：步骤E中判断台区所属的正确10kV线路具体为：
1)首先计算其中一类台区与其他台区电压曲线的相关系数Pij，其中i为线路编号，i＝1…n，n为10kV线路的数量，j为台区编号，j＝1…m，m为某10kV线路中台区的个数；
2)计算该类区与n条10kV线路的台区电压曲线相关系数的平均值Pi；
<mrow> <msub> <mi>P</mi> <mi>i</mi> </msub> <mo>=</mo> <munderover> <mo>&amp;Sigma;</mo> <mrow> <mi>j</mi> <mo>=</mo> <mn>1</mn> </mrow> <mi>m</mi> </munderover> <msub> <mi>P</mi> <mrow> <mi>i</mi> <mi>j</mi> </mrow> </msub> <mo>/</mo> <mi>m</mi> </mrow>
3)比较相关系数平均值(P1…Pn)的大小，相关系数平均值最大的线路即为该类台区归属的线路。
6.根据权利要求1所述的一种配网运行方式校验方法，其特征在于：步骤F中根据配网地理信息系统信息对可能存在误判进行修正主要是从GIS系统中获取10kV线路的经纬度和台区经纬度，对比经纬度，对可能存在的误判进行修正。
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