CN111709612B - 一种考虑用采历史数据的配电网状态估计方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种考虑用采历史数据的配电网状态估计方法，涉及电力系统调度自动化领域。该方法首先通过插值法计算当前时刻配电网中无实时量测采集的台区的用采量测估计值；然后根据配电网实时拓扑结构，结合配电网中的实时量测配置和配电馈线关口实时量测，计算当前时刻每条馈线供电的台区列表中无实时量测采集的台区的用采量测修正估计值；最后综合考虑实时量测数据和用采量测估计修正数据的量测方差，调用配电网状态估计方法完成配电网运行状态的精准估计。本发明充分利用了用采历史数据扩大了配电网计算的可观测范围，极大地节省了配电网实时数据采集的所需的设备投资，实现了配电网运行状态的精准估计，对于配电网的分析控制具有重要作用。

Description

一种考虑用采历史数据的配电网状态估计方法
技术领域
本发明属于电力系统调度自动化领域，特别涉及一种考虑用采历史数据的配电网状态估计方法。
背景技术
近年来，随着配电网大规模建设及分布式电源的接入，配电网的结构日趋复杂。国民经济的发展和生活水平的提高，社会对供电可靠性的要求日益提高；配电网作为整个电网的重要环节，在保障经济社会发展和客户可靠供电方面具有非常重要的作用。由于配电网覆盖范围广泛，配电网调度自动化系统需要实时采集和管理的电网运行数据众多，能够实现实时测量采集的配电网台区比例较小，使得不少的配电网实时运行处于未知状态。同时，配电网台区存在用户电量采集系统能够采集用采数据；如图1中的配电网量测配置示意图所示，通常在配电网馈线的馈线开关和少量的台区具备实时量测采集，多数台区只具备用采历史数据。用采历史数据具有采集数据量大、传送周期长的特点，存在着数据采集时间滞后等问题，无法应用于配电网实时调度。这导致难以实时获取配电网中部分区域存在的负荷重载和低电压问题并进行调度校正控制，严重影响了配电网运行安全和电网终端用户的用电质量。因此，如何利用用采历史数据来提高配电网运行的可观测范围，实现配电网实时状态的精准状态估计成为配电网调度控制中迫切需要解决的问题。
发明内容
本发明的目的是为克服已有技术的不足之处，提出一种考虑用采历史数据的配电网状态估计方法。该方法改善了部分无实时采集的配电网“盲调”的状况，提升配电网的可观测和调度能力，增强配电网自动化系统调度应用水平，提高了配电网安全经济运行的水平。
本发明提出一种考虑用采历史数据的配电网状态估计方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)设置采样周期，从用户电量采集系统中获取配电网各台区在设定历史日期中每个采样周期的历史用采量测数据，通过插值法计算当前时刻配电网中无实时量测采集的台区的用采量测估计值；具体步骤如下：
1-1)设置采样周期，从用户电量采集系统中获取配电网各台区在设定历史日期中每个采样周期的历史用采量测数据；
1-2)对配电网中无实时量测采集的每个台区，通过插值法计算当前时刻该台区用采量测估计值；所述用采量测估计值包括有功估计值和无功估计值；
对每个台区，计算表达式分别如式(1)和(2)所示：
其中，t表示当前时刻；Ps-t表示t时刻该台区用采量测有功估计值；Qs-t表示t时刻该台区用采量测无功估计值；Mstep表示采样周期；Pm-tn表示在步骤1-1)得到的历史用采量测数据中在历史日期的t时刻前最接近t时刻的该台区用采量测有功数据；Qm-tn表示在步骤1-1)得到的历史用采量测数据中在历史日期的t时刻前最接近t时刻的该台区用采量测无功数据；Pm-tn1表示步骤1-1)得到的历史用采量测数据中在历史日期的t时刻后最接近t时刻的该台区用采量测有功数据；tn表示t时刻前最接近t时刻的采样时刻；
2)根据配电网实时拓扑结构，获取当前时刻配电网每条馈线供电的台区列表，计算当前时刻每条馈线供电的台区列表中无实时量测采集的台区的用采量测修正估计值；具体步骤如下：
2-1)获取当前时刻配电网馈线的拓扑结构；按照实时开关状态，获取当前时刻配电网每条馈线供电的台区列表；
2-2)利用步骤2-1)的结果，计算每条馈线供电的台区列表中具备实时量测采集的台区对应的实时量测总量；所述实施量测总量包括实时有功量测总量和实时无功量测总量；
对每条馈线，计算表达式分别如式(3)和(4)所示：
其中，SPrm-t表示t时刻该馈线具备实时量测采集的台区对应的实时有功量测总量；Prm-t-k表示t时刻该馈线供电的台区列表中第k个具备实时量测采集的台区的实时有功量测值；SQrm-t表示t时刻该馈线具备实时量测台区对应的实时无功量测总量；Qrm-t-k表示t时刻该馈线供电的台区列表中第k个具备实时量测采集的台区的实时无功量测值；n表示当前时刻该馈线供电的台区列表中具备实时量测采集的台区数量；
2-3)计算每条馈线供电的台区列表中所有无实时量测采集的台区对应的用采量测总量估计值；所述用采量测总量估计值包括用采有功量测总量估计值和用采无功量测总量估计值；
对每条馈线，计算表达式分别如式(5)和(6)所示：
其中，SPsm-t表示t时刻该馈线无实时量测采集的台区对应的用采有功量测总量估计值；Ps-t-i表示t时刻该馈线供电的台区列表中第i个无实时量测采集的台区的用采有功量测估计值；SQsm-t表示t时刻该馈线无实时量测采集的台区对应的用采无功量测总量估计值；Qs-t-i表示t时刻该馈线供电的台区列表中第i个无实时量测采集的台区的用采无功量测估计值；z表示当前时刻该馈线供电的台区列表中不具备实时量测的台区数量；
2-4)分别计算当前时刻每条馈线供电的台区列表中无实时量测采集的台区的用采量测有功估计修正值和用采量测无功估计修正值；
对任一馈线上每个无实时量测采集的台区，计算表达式分别如式(7)和(8)所示：
其中，Prs-t表示t时刻该无实时量测采集的台区的用采量测有功估计修正值；Prl-t表示t时刻该台区所在馈线的根节点的实时量测有功数据；Qrs-t表示t时刻该无实时量测采集的台区的用采量测无功估计修正值；Qrl-t表示t时刻该台区所在馈线的根节点的实时量测无功数据；
3)调用配电网状态估计方法完成配电网运行状态的精准估计；具体步骤如下：
3-1)将步骤2)得到当前时刻每条馈线供电的台区列表中无实时量测采集的台区的用采量测有功估计修正值和用采量测无功估计修正值作为该台区当前时刻的实时量测值；
3-2)将采用用采量测估计修正值的台区的量测方差设置为采用实时量测值台区的量测方差的p倍；
3-3)采用任一配网状态估计方法完成配电网馈线的状态估计计算，得到当前时刻配网各节点电压和相角作为配电网的状态估计结果。
本发明提出一种考虑用采历史数据的配电网状态估计方法，其优点如下：
1、本发明提出的一种考虑用采历史数据的配电网状态估计方法，充分利用了用采历史数据扩大了配电网计算的可观测范围，极大地节省了配电网实时数据采集的所需的设备投资，实现了配电网运行状态的精准估计。
2、本发明方法利用历史用采数据进行插值，通过配电网实时拓扑状态进一步进行量测数据匹配和测量方差设置，提高了配电网状态估计的准确性。
附图说明
图1是配电网量测配置示意图。
图2是本发明方法的流程框图。
具体实施方式
本发明提出一种考虑用采历史数据的配电网状态估计方法，下面结合附图及具体实施例对本发明进一步详细说明如下。
本发明提出一种考虑用采历史数据的配电网状态估计方法，整体流程如图2所示，包括以下步骤：
1)设置采样周期，从用户电量采集系统中获取配电网各台区在设定历史日期中每个采样周期的历史用采量测数据，通过插值法计算当前时刻配电网中无实时量测采集的台区的用采量测估计值；具体步骤如下：
1-1)设置用采量测数据的采样周期(本实施例为15分钟)，从用户电量采集系统中获取配电网各台区在设定历史日期(本实施例设置为前一天)中每个采样周期的历史用采量测数据；其中，获取历史数据的采集周期可设置，通常按照用户电量采集系统的数据生成和存储周期来决定；
1-2)对配电网中无实时量测采集的每个台区，通过插值法计算当前时刻该台区用采量测估计值；所述用采量测估计值包括有功估计值和无功估计值；
对每个台区，计算表达式分别如式(1)和(2)所示：
其中，t表示当前时刻；Ps-t表示t时刻该台区用采量测有功估计值；Qs-t表示t时刻该台区用采量测无功估计值；Mstep表示用采量测数据采样周期(默认为15分钟)；Pm-tn表示在步骤1-1)得到的历史用采量测数据中在历史日期的t时刻前最接近t时刻的该台区用采量测有功数据；Qm-tn表示在步骤1-1)得到的历史用采量测数据中在历史日期的t时刻前最接近t时刻的该台区用采量测无功数据；Pm-tn1表示步骤1-1)得到的历史用采量测数据中在历史日期的t时刻后最接近t时刻的该台区用采量测有功数据；tn表示在t时刻前最接近t时刻的台区用采量测数据的采集时刻；
(2)根据配电网实时拓扑结构，获取当前时刻配电网每条馈线供电的台区列表，结合配电网中的实时量测配置和配电馈线关口实时量测，计算当前时刻每条馈线供电的台区列表中无实时量测采集的台区的用采量测修正估计值；具体步骤如下：
2-1)调用配电网网络拓扑模块，生成当前时刻配电网馈线的拓扑结构；按照实时开关状态，获取当前时刻配电网每条馈线供电的台区列表；
2-2)利用步骤2-1)的结果，分别计算每条馈线供电的台区列表中具备实时量测采集的台区对应的实时量测总量；所述实施量测总量包括实时有功量测总量和实时无功量测总量；
对每条馈线，计算表达式分别如式(3)和(4)所示：
其中，SPrm-t表示t时刻该馈线具备实时量测采集的台区对应的实时有功量测总量；Prm-t-k表示t时刻该馈线供电的台区列表中第k个具备实时量测采集的台区的实时有功量测值；SQrm-t表示t时刻该馈线具备实时量测台区对应的实时无功量测总量；Qrm-t-k表示t时刻该馈线供电的台区列表中第k个具备实时量测采集的台区的实时无功量测值；n表示当前时刻该馈线供电的台区列表中具备实时量测采集的台区数量；
2-3)计算每条馈线供电的台区列表中所有无实时量测采集的台区对应的用采量测总量估计值；所述用采量测总量估计值包括用采有功量测总量估计值和用采无功量测总量估计值；
对每条馈线，计算表达式分别如式(5)和(6)所示：
其中，SPsm-t表示t时刻该馈线无实时量测采集的台区对应的用采有功量测总量估计值；Ps-t-i表示t时刻该馈线供电的台区列表中第i个无实时量测采集的台区的用采有功量测估计值；
SQsm-t表示t时刻该馈线无实时量测采集的台区对应的用采无功量测总量估计值；Qs-t-i表示t时刻该馈线供电的台区列表中第i个无实时量测采集的台区的用采无功量测估计值；
z表示当前时刻该馈线供电的台区列表中不具备实时量测的台区数量；
2-4)分别计算当前时刻每条馈线供电的台区列表中无实时量测采集的台区的用采量测有功估计修正值和用采量测无功估计修正值；对任一馈线上每个无实时量测采集的台区，计算表达式分别如式(7)和(8)所示：
其中，Prs-t表示t时刻该无实时量测采集的台区的用采量测有功估计修正值；Prl-t表示t时刻该台区所在馈线的根节点(即馈线开关处)的实时量测有功数据；Qrs-t表示t时刻该无实时量测采集的台区的用采量测无功估计修正值；Qrl-t表示t时刻该台区所在馈线的根节点的实时量测无功数据；
3)综合考虑实时量测数据和用采量测估计修正数据的量测方差，调用配电网状态估计方法完成配电网运行状态的精准估计；具体步骤如下：
3-1)将步骤2)得到当前时刻每条馈线供电的台区列表中无实时量测采集的台区的用采量测有功估计修正值和用采量测无功估计修正值作为该台区当前时刻的实时量测值；
3-2)将采用用采量测估计修正值的台区(即无实时量测采集的台区)的量测方差设置为采用实时量测值台区(即具备实时量测采集的台区)的量测方差的p倍，p通常为大于1的正数，默认值为3；以减少实时量测的估计误差；
量测方差用于表示应用于状态估计的量测采集精度,量测方差小表示采集精度高；实时有功量测值的量测方差常用的取值为1.0，实时无功量测值的量测方差常用的取值为(1.2-1.5)；
3-3)利用配电网中各台区当前时刻的实时量测值以及设置完毕的量测方差，调用已有的配网状态估计方法完成配电网馈线的状态估计计算，得到当前时刻配网各节点电压和相角的状态估计结果并写入配电网状态估计设备结果表中，完成配电网精准估计计算。

Claims (1)

1.一种考虑用采历史数据的配电网状态估计方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)设置采样周期，从用户电量采集系统中获取配电网各台区在设定历史日期中每个采样周期的历史用采量测数据，通过插值法计算当前时刻配电网中无实时量测采集的台区的用采量测估计值；具体步骤如下：
1-1)设置采样周期，从用户电量采集系统中获取配电网各台区在设定历史日期中每个采样周期的历史用采量测数据；
1-2)对配电网中无实时量测采集的每个台区，通过插值法计算当前时刻该台区用采量测估计值；所述用采量测估计值包括有功估计值和无功估计值；
对每个台区，计算表达式分别如式(1)和(2)所示：
其中，t表示当前时刻；Ps-t表示t时刻该台区用采量测有功估计值；Qs-t表示t时刻该台区用采量测无功估计值；Mstep表示采样周期；Pm-tn表示在步骤1-1)得到的历史用采量测数据中在历史日期的t时刻前最接近t时刻的该台区用采量测有功数据；Qm-tn表示在步骤1-1)得到的历史用采量测数据中在历史日期的t时刻前最接近t时刻的该台区用采量测无功数据；Pm-tn1表示步骤1-1)得到的历史用采量测数据中在历史日期的t时刻后最接近t时刻的该台区用采量测有功数据；tn表示t时刻前最接近t时刻的采样时刻；
2)根据配电网实时拓扑结构，获取当前时刻配电网每条馈线供电的台区列表，计算当前时刻每条馈线供电的台区列表中无实时量测采集的台区的用采量测修正估计值；具体步骤如下：
2-1)获取当前时刻配电网馈线的拓扑结构；按照实时开关状态，获取当前时刻配电网每条馈线供电的台区列表；
2-2)利用步骤2-1)的结果，计算每条馈线供电的台区列表中具备实时量测采集的台区对应的实时量测总量；所述实时量测总量包括实时有功量测总量和实时无功量测总量；
对每条馈线，计算表达式分别如式(3)和(4)所示：
其中，SPrm-t表示t时刻该馈线具备实时量测采集的台区对应的实时有功量测总量；Prm-t-k表示t时刻该馈线供电的台区列表中第k个具备实时量测采集的台区的实时有功量测值；SQrm-t表示t时刻该馈线具备实时量测台区对应的实时无功量测总量；Qrm-t-k表示t时刻该馈线供电的台区列表中第k个具备实时量测采集的台区的实时无功量测值；n表示当前时刻该馈线供电的台区列表中具备实时量测采集的台区数量；
2-3)计算每条馈线供电的台区列表中所有无实时量测采集的台区对应的用采量测总量估计值；所述用采量测总量估计值包括用采有功量测总量估计值和用采无功量测总量估计值；
对每条馈线，计算表达式分别如式(5)和(6)所示：
其中，SPsm-t表示t时刻该馈线无实时量测采集的台区对应的用采有功量测总量估计值；Ps-t-i表示t时刻该馈线供电的台区列表中第i个无实时量测采集的台区的用采有功量测估计值；SQsm-t表示t时刻该馈线无实时量测采集的台区对应的用采无功量测总量估计值；Qs-t-i表示t时刻该馈线供电的台区列表中第i个无实时量测采集的台区的用采无功量测估计值；z表示当前时刻该馈线供电的台区列表中不具备实时量测的台区数量；
2-4)分别计算当前时刻每条馈线供电的台区列表中无实时量测采集的台区的用采量测有功估计修正值和用采量测无功估计修正值；
对任一馈线上每个无实时量测采集的台区，计算表达式分别如式(7)和(8)所示：
其中，Prs-t表示t时刻该无实时量测采集的台区的用采量测有功估计修正值；Prl-t表示t时刻该台区所在馈线的根节点的实时量测有功数据；Qrs-t表示t时刻该无实时量测采集的台区的用采量测无功估计修正值；Qrl-t表示t时刻该台区所在馈线的根节点的实时量测无功数据；
3)调用配电网状态估计方法完成配电网运行状态的精准估计；具体步骤如下：
3-1)将步骤2)得到当前时刻每条馈线供电的台区列表中无实时量测采集的台区的用采量测有功估计修正值和用采量测无功估计修正值作为该台区当前时刻的实时量测值；
3-2)将采用用采量测估计修正值的台区的量测方差设置为采用实时量测值台区的量测方差的p倍；
3-3)采用任一配网状态估计方法完成配电网馈线的状态估计计算，得到当前时刻配网各节点电压和相角作为配电网的状态估计结果。
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