CN111191966B - 一种基于时空特性的配电网电压不合格时段识别方法 - Google Patents

一种基于时空特性的配电网电压不合格时段识别方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于时空特性的配电网电压不合格时段识别方法，基于高频的采样信息，根据生产管理系统提供的拓扑、隶属数据确定待研究台变和馈线的所属信息，根据计量自动化、营销管理系统获取高频采样电压、电量数据，基于电压电量数据按供电层级从下往上的聚合方法计算站‑线‑变‑户综合电压合格率，利用所述各时段台区综合电压合格率、馈线综合电压合格率和变电站综合电压合格率分别计算各时段电压不合格率占比，分析台区、馈线和变电站内电压的时间特性，识别电压不合格时段。本发明通过智能电表和电压监测装置实时数据计算电压不合格时段，有利于对公变台区电压的及时调度优化运行以及进行技术改造。

Description

一种基于时空特性的配电网电压不合格时段识别方法
技术领域
本发明涉及电力系统领域，尤其涉及一种基于时空特性的配电网电压不合格时段识别方法。
背景技术
配电网供电电压合格率问题涉及面广，需要从成因分析、诊断、治理到治理后效果评估以及电压预警开展研究。其中，供电电压合格率的评价在整个治理过程中占据基础地位。
供电电压合格率是衡量供电质量的一项重要指标，是系统正常运行情况下，实际运行电压偏差在限值范围内的累计时间与电压监测总时间的百分比。配网用户供电电压等级多、电压偏差要求不同，为便于区域供电电压合格率考核管理，供电公司将供电用户分为A、B、C、D四类，采用抽样分类考核，并通过加权汇总获得区域供电电压综合合格率。
随着计算机、通信技术的发展以及智能终端在配电网广泛应用，智能电表的普及实现了配电网对电压数据采集的低间隔、全覆盖，为精细刻画供电电压合格率提供了基础数据；地理信息系统、用户采集系统、生产管理系统等系统数据的集成和交互，为配电网透明化操作提供了平台数据。综合电压合格率是对越限进行长时间统计，通常以日、月为统计周期、以季度为考核周期计算各类电压合格率，以便监管部门考察评分。
在公开号为CN110175761A的一种基于用户端电压偏差率的配电网低电压综合评价方法的发明专利中，利用智能电表的实采电压值，以户端精细化的电压偏差率评估方法代替供电企业为衡量供电质量提出的监测点的电压合格率指标。对台区、馈线、变电站电压质量的评价方法，以用户端电压电压偏差率为单位，按照户、变、线、站依次归类，得到配电网低电压的综合评价体系。与传统指标相比，本发明可对配电网低电压情况做出更科学、多维度、精细化的评价，也为构建低电压治理后的评价体系提供有效可靠的依据。但是而该专利中采用大范围、长时间统计淹没了局部区段用户用电特性，无法刻画分析局部用户不同时刻的电压特性，难以为局部区域电压优化运行提供技术支撑。
发明内容
发明目的：针对现有技术中电压合格率评价体系中采用大范围、长时间统计淹没了局部区段用户用电特性，无法刻画分析局部用户不同时刻的电压特性的问题，本发明公开了一种基于时空特性的配电网电压不合格时段识别方法，通过智能电表和电压监测装置实时数据计算电压不合格时段，有利于对公变台区电压的及时调度优化运行以及进行技术改造。
技术方案：本发明公开了一种基于时空特性的配电网电压不合格时段识别方法，方法包括以下步骤：
步骤A、利用智能电表和电压监测装置采集低压用户端电压数据，计算各时段低压用户端电压合格率；
步骤B、利用所述各时段低压用户端电压合格率计算各时段台区综合电压合格率；
步骤C、利用所述台区综合电压合格率加权计算馈线综合电压合格率；
步骤D、利用所述馈线综合电压合格率计算变电站综合电压合格率；
步骤E、利用所述各时段台区综合电压合格率、馈线综合电压合格率和变电站综合电压合格率分别计算各时段电压不合格率占比，分析台区、馈线和变电站内电压的时间特性，识别电压不合格时段。
优选地，所述步骤A中计算各时段低压用户端电压合格率具体步骤如下：
步骤A1、根据智能电表和电压监测装置采集的低压用户端电压数据，计算各时段低压用户端电压偏差：
其中，ui为户端实测电压；uN为户端标称电压；
步骤A2、计算各时段低压用户端电压合格率：
其中，CT为T监测时间内低压用户电压合格率；NT表示T时段低压用户电压越限次数，N表示T时段电压总采样次数。
优选地，所述步骤B中各时段台区综合电压合格率基于所述台区内低压用户电压合格率计算求得；所述台区包括公变台区和专变台区，所述专变台区包括一个用户，专变台区综合电压合格率为专变台区内该用户电压合格率；
所述公变台区包括若干用户，计算各时段公变台区综合电压合格率公式如下：
其中，CTh表示T监测时间内第h个用户的电压合格率，m表示台区中总用户数。
优选地，所述步骤C中计算馈线综合电压合格率为：
其中，FT表示T监测时间内馈线综合电压合格率；TTi表示T监测时间内第i台配变电压合格率；ETi表示采样T时间内第i台配变的用电量，n表示馈线中总配变数。
优选地，所述步骤D中计算变电站综合电压合格率公式为：
其中，ST表示T监测时间内变电站综合供电电压合格率；FTj表示T监测时间内第j条馈线供电电压合格率；ETj表示采样T时间内第j条馈线的用电量，l表示变电站中总馈线数。
优选地，所述步骤E中还包括：
步骤E1、根据步骤B计算的各时段公变台区综合电压合格率，计算各时段电压不合格率占比：
其中，k为小时数；Tk％表示各时段电压不合格率占比值，如T1％表示第一个小时电压不合格率占比值；Tk表示各时段台区综合电压合格率；
根据步骤C计算的各时段馈线综合电压合格率，计算各时段电压不合格率占比：
其中，k为小时数；Fk％表示各时段电压不合格率占比值；Fk表示各时段馈线综合电压合格率；
根据步骤D计算的各时段变电站综合电压合格率，计算各时段电压不合格率占比：
其中，k为小时数；Sk％表示各时段电压不合格率占比值；Sk表示各时段变电站综合电压合格率；
步骤E2、计算获取识别警示时段：根据所述计算得出的各时段电压不合格率占比，与警示时段阈值相对比，将电压不合格率占比超出阈值的时段标记为当天警示时段；
步骤E3、识别电压不合格时段：对所述警示时段进行识别，计算若干时间内警示时段出现的概率，并与重复率阈值相对比，所述概率超出重复率阈值即该时段电压具有时间特性，即该时段为公变台区电压不合格时段。
应用于一种基于时空特性的配电网电压不合格时段识别方法的系统，系统为包括配电SCADA系统、营销系统、地理信息系统的配电自动化数据平台，利用所述平台获取高频采样电压数据、电量数据和低压用户位置数据，基于所述电压、电量数据按供电层级从下往上的聚合方法计算站-线-变-户综合电压合格率，实现局部区域的电压细化评价。
有益效果：
1、本发明充分利用多源数据，精准评估站-线-变-户多层级的整体或局部精细化电压水平，分析配电网电压的空间特性；通过智能电表和电压监测装置获取用户端实时电压数据，计算各时段低压用户端电压合格率；进而计算各时段台区电压合格率；从而计算馈线电压合格率，最终计算获得变电站的电压合格率；
2、本发明基于分时段的台变、馈线电压合格率计算，找出警示时段，并识别时段性电压不合格，实现对配电网电压时间特性精细刻画，有利于对公变台区电压的及时调度优化运行以及进行技术改造。
附图说明
图1为本发明的配电网电压时空特性系统分析图；
图2为本发明配电网电压空间分层聚合流程图；
图3为本发明中公变台区电压不合格时段识别方法流程图；
图4为本发明中实施例的公变台区电压不合格时段统计图。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
如附图1所示，应用于一种基于时空特性的配电网电压不合格时段识别方法的系统，所述系统为包括配电SCADA系统、营销系统、地理信息系统的配电自动化数据平台，基于高频的采样信息，提出分时段计算馈线/台变综合电压合格率，利用各时段电压合格率分析局部电压的时间特性，找出用户用电的时段性规律，并识别警示时段。其中，馈线、台变综合电压合格率是由配电SCADA系统、营销系统、地理信息系统等多源数据，按站-线-变-户供电层级从下往上聚合的方法计算，实现局部区域的电压细化评价，便于时段性电压不合格的识别。
如附图2所示，一种基于时空特性的配电网电压不合格时段识别方法，需要先计算出馈线/台变综合电压合格率。即根据生产管理系统提供的拓扑、隶属数据确定待研究台变/馈线的所属信息，根据计量自动化、营销管理系统获取高频采样电压、电量数据。基于电压电量数据按供电层级从下往上的聚合方法计算站-线-变-户综合电压合格率。具体包括以下步骤：
步骤A、利用智能电表和电压监测装置采集低压用户端电压数据，计算各时段低压用户端电压合格率；
步骤A中计算各时段低压用户端电压合格率具体步骤如下：
步骤A1、根据智能电表和电压监测装置采集的低压用户端电压数据，计算各时段低压用户端电压偏差：
其中，ui为户端实测电压；uN为户端标称电压；
步骤A2、计算各时段低压用户端电压合格率：
其中，CT为T监测时间内低压用户电压合格率；NT表示T时段低压用户电压越限次数，N表示T时段电压总采样次数。
步骤B、利用所述各时段低压用户端电压合格率计算各时段台区综合电压合格率；各时段台区综合电压合格率基于所述台区内低压用户电压合格率计算求得；所述台区包括公变台区和专变台区，所述专变台区包括一个用户，专变台区综合电压合格率为专变台区内该用户电压合格率；
所述公变台区包括若干用户，计算各时段公变台区综合电压合格率公式如下：
其中，CTh表示T监测时间内第h个用户的电压合格率，m表示台区中总用户数。
步骤C、利用所述台区综合电压合格率加权计算馈线综合电压合格率；馈线下有多个公变和专变，因容量差异较大，故根据用电量进行加权计算。具体计算公式为
其中，FT表示T监测时间内馈线综合电压合格率；TTi表示T监测时间内第i台配变电压合格率；ETi表示采样T时间内第i台配变的用电量，n表示馈线中总配变数。
步骤D、利用所述馈线综合电压合格率计算变电站综合电压合格率；参考馈线电压合格率计算方法，统计监测时间内，变电站所有馈线电压合格率加权占总变电站的比值。具体计算公式为：
其中，ST表示T监测时间内变电站综合供电电压合格率；FTj表示T监测时间内第j条馈线供电电压合格率；ETj表示采样T时间内第j条馈线的用电量，l表示变电站中总馈线数。
步骤E、利用所述各时段台区综合电压合格率、馈线综合电压合格率和变电站综合电压合格率分别计算各时段电压不合格率占比，分析台区、馈线和变电站内电压的时间特性，识别电压不合格时段。如附图3所示，具体步骤还包括：
步骤E1、根据步骤B计算的各时段公变台区电压合格率，计算各时段电压不合格率占比：
其中，k为小时数；Tk％表示各时段电压不合格率占比值，如T1％表示第一个小时电压不合格率占比值；Tk表示各时段台区综合电压合格率；
根据步骤C计算的各时段馈线综合电压合格率，计算各时段电压不合格率占比：
其中，k为小时数；Fk％表示各时段电压不合格率占比值；Fk表示各时段馈线综合电压合格率。
根据步骤D计算的各时段变电站综合电压合格率，计算各时段电压不合格率占比：
其中，k为小时数；Sk％表示各时段电压不合格率占比值；Sk表示各时段变电站综合电压合格率；
步骤E2、计算获取识别警示时段：根据所述计算得出的各时段电压不合格率占比，与警示时段阈值相对比，将电压不合格率占比超出阈值的时段标记为当天警示时段，如设警示阈值为1/12，若T11％＝1/6大于1/12，则上午10-11点为电压越限警示时段，警示时段阈值的设置可根据实际需要自行修改；
步骤E3、识别电压不合格时段：对所述警示时段进行识别，计算若干时间内警示时段出现的概率，并与重复率阈值相对比，所述概率超出重复率阈值即该时段电压具有时间特性，即该时段为公变台区电压不合格时段。
本发明充分利用多源数据，精准评估站-线-变-户多层级的整体或局部精细化电压水平，分析配电网电压的空间特性；通过智能电表和电压监测装置获取用户端实时电压数据，计算各时段低压用户端电压合格率；进而计算各时段台区电压合格率；从而计算馈线电压合格率，最终计算获得变电站的电压合格率。
实施例
本实施例中利用各时段台区综合电压合格率计算各时段电压不合格率占比，分析台区电压的时间特性，识别电压不合格时段。
基于大化局城区所古河街上公变2019年3月3号至10号每小时低压用户电压合格率，按本发明方法计算出各时段台区综合电压合格率。根据前述公式(6)计算各时段电压不合格率占比。如附图4所示，展示电压不合格率占比大于十二分之一的所有时段(已设定警示时段阈值为十二分之一)。图中以色块深浅表示占比值，如3号当天的警示时段为10-11点、15-17点、20-21点。预设重复率阈值为50％，对3至10号内所有警示时段进行电压不合格识别。累计日期内，警示时段重复率超过阈值的时段为时段性电压不合格。图中15-16点警示时段重复率为100％，16-17点警示时段重复率为75％，则以上两个时段均为时段性电压不合格。
分析与古河街上公变相关联用户的用电信息，发现15-17点之间，古河乡农业技术推广站带动乡民们进行农业技术实践，引起该时段内电压合格率偏低。该识别方法能识别除早晚高峰时段外的电压时段特性，发现用户用电的时段性规律，有利于调度优化运行。本发明基于分时段的台变、馈线电压合格率计算，找出警示时段，并识别时段性电压不合格，实现对配电网电压时间特性精细刻画，有利于对公变台区电压的及时调度优化运行以及进行技术改造。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种基于时空特性的配电网电压不合格时段识别方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：
步骤A、利用智能电表和电压监测装置采集低压用户端电压数据，计算各时段低压用户端电压合格率；
步骤B、利用所述各时段低压用户端电压合格率计算各时段台区综合电压合格率；
步骤C、利用所述台区综合电压合格率加权计算馈线综合电压合格率；
步骤D、利用所述馈线综合电压合格率计算变电站综合电压合格率；
步骤E、利用所述各时段台区综合电压合格率、馈线综合电压合格率和变电站综合电压合格率分别计算各时段电压不合格率占比，分析台区、馈线和变电站内电压的时间特性，识别电压不合格时段；
所述步骤E中还包括：
步骤E1、根据步骤B计算的各时段公变台区综合电压合格率，计算各时段电压不合格率占比：
其中，k为小时数；Tk％表示各时段电压不合格率占比值；Tk表示各时段台区综合电压合格率；
根据步骤C计算的各时段馈线综合电压合格率，计算各时段电压不合格率占比：
其中，k为小时数；Fk％表示各时段电压不合格率占比值；Fk表示各时段馈线综合电压合格率；
根据步骤D计算的各时段变电站综合电压合格率，计算各时段电压不合格率占比：
其中，k为小时数；Sk％表示各时段电压不合格率占比值；Sk表示各时段变电站综合电压合格率；
步骤E2、计算获取识别警示时段：根据所述计算得出的各时段电压不合格率占比，与警示时段阈值相对比，将电压不合格率占比超出阈值的时段标记为当天警示时段；
步骤E3、识别电压不合格时段：对所述警示时段进行识别，计算若干时间内警示时段出现的概率，并与重复率阈值相对比，所述概率超出重复率阈值即该时段电压具有时间特性，即该时段为公变台区电压不合格时段。
2.根据权利要求1所述的一种基于时空特性的配电网电压不合格时段识别方法，其特征在于：所述步骤A中计算各时段低压用户端电压合格率具体步骤如下：
步骤A1、根据智能电表和电压监测装置采集的低压用户端电压数据，计算各时段低压用户端电压偏差：
其中，ui为户端实测电压；uN为户端标称电压；
步骤A2、计算各时段低压用户端电压合格率：
其中，CT为T监测时间内低压用户电压合格率；NT表示T时段低压用户电压越限次数，N表示T时段电压总采样次数。
3.根据权利要求1所述的一种基于时空特性的配电网电压不合格时段识别方法，其特征在于：所述步骤B中各时段台区综合电压合格率基于所述台区内低压用户电压合格率计算求得；所述台区包括公变台区和专变台区，所述专变台区包括一个用户，专变台区综合电压合格率为专变台区内该用户电压合格率；
所述公变台区包括若干用户，计算各时段公变台区综合电压合格率公式如下：
其中，CTh表示T监测时间内第h个用户的电压合格率，m表示台区中总用户数。
4.根据权利要求1所述的一种基于时空特性的配电网电压不合格时段识别方法，其特征在于：所述步骤C中计算馈线综合电压合格率为：
其中，FT表示T监测时间内馈线综合电压合格率；TTi表示T监测时间内第i台配变电压合格率；ETi表示采样T时间内第i台配变的用电量，n表示馈线中总配变数。
5.根据权利要求1所述的一种基于时空特性的配电网电压不合格时段识别方法，其特征在于：所述步骤D中计算变电站综合电压合格率公式为：
其中，ST表示T监测时间内变电站综合供电电压合格率；FTj表示T监测时间内第j条馈线供电电压合格率；ETj表示采样T时间内第j条馈线的用电量，l表示变电站中总馈线数。
6.一种应用于权利要求1-5任一项所述的一种基于时空特性的配电网电压不合格时段识别方法的系统，其特征在于：所述系统为包括配电SCADA系统、营销系统、地理信息系统的配电自动化数据平台，利用所述平台获取高频采样电压数据、电量数据和低压用户位置数据，基于所述电压、电量数据按供电层级从下往上的聚合方法计算站-线-变-户综合电压合格率，实现局部区域的电压细化评价。
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