CN112952821A - 配电网稳定性评估系统、方法及终端设备和可读存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种配电网稳定性评估系统、方法及终端设备和可读存储介质，包括：从电力系统中调取待分析区域的配电网框架模型，得到现有的配电网拓扑结构；提取待分析区域配电网的所有设备信息；遍历待分析区的所有元件信息并确定关键元件；采用基于关键元件的拓扑精缩方法，对所有非关键元件进行弹性拓扑精缩得到精简的拓扑网络；采用PQ分解法进行配电网潮流计算；根据节点电压和潮流分布情况，分析新负荷接入后配电网节点的电压和负荷情况，从而掌握新负荷接入后配电网的可靠性情况。本发明充分利用电力系统中的配电网构架图，在原有配电网拓扑的基础上进行弹性精缩，使得配电网结构得到极大的简化，同时也可在此基础上发展配电网可视化技术。

Description

配电网稳定性评估系统、方法及终端设备和可读存储介质

技术领域

本发明属于配电网稳定性评估技术领域，涉及一种配电网稳定性评估系统、方法及终端设备和可读存储介质。

背景技术

配电网运行过程中，容易出现负荷接入或负荷退出配电网节点的情况，这改变了配电网的拓扑结构，配电网潮流发生变化，需要高效地评估配电网运行状态。尤其当有较大新负荷接入配电网节点时，容易引起本地供电量不足、电压降低等影响配电网可靠、高效运行的情况。

当前主要技术：新负荷接入可靠性分析，涉及配电网状态评估。当前配电网状态评估多利用冗余信息估计配电网的运行状态，当配电网信息不足够或可用数据不足时，多利用已有的量测值来推算伪测量，以达到扩大可用于配电网状态评估数据的功能。通过增加伪测量的方法有助于增加配电网的状态评估范围，但增加了运算工作量，容易降低状态评估精度。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中的问题，提供一种配电网稳定性评估系统、方法及终端设备和可读存储介质，相较于目前通过增加伪测量的电网评估方法，本发明具有计算量小，运算速度快的特点。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种配电网稳定性评估方法，包括以下步骤：

从电力系统中调取待分析区域的配电网框架模型，得到现有的配电网拓扑结构；

提取待分析区域配电网的所有设备信息；

遍历待分析区的所有元件信息并确定关键元件；

采用基于关键元件的拓扑精缩方法，确定分析区域的所有关键元件，以原有拓扑网络为基础，对所有非关键元件进行弹性拓扑精缩得到精简的拓扑网络；

基于拓扑精缩、运算量少的弹性配电网结构，采用PQ分解法进行配电网潮流计算；

根据节点电压和潮流分布情况，分析新负荷接入后配电网节点的电压和负荷情况，从而掌握新负荷接入后配电网的可靠性情况。

本发明进一步的改进在于：

所述设备信息包括变压器、开关设备的信息。

所述遍历待分析区的所有元件信息并确定关键元件的具体方法为：

1)采集信息齐全和准确性高的节点，包括量测采集量的出口断路器与负荷配变；

2)新负荷接入点节点；并将除关键元件外的设备认定为非关键元件。

所述基于关键元件的拓扑精缩方法，包括以下步骤：

步骤1，根据配电网原有拓扑结构，以设备端口性质进行分类；

步骤2，调取分析区域的配电网拓扑结构，遍历拓扑网络所有末端设备并于其所在节点开始拓扑精缩；

步骤3，对步骤2的末端设备进行一次逻辑判断，即该末端设备是否为电源；若为电源，保留该节点，并顺序前挪到前一个节点；判断是否为关键节点，为关键节点则保留，否则顺序前挪到前一个节点，若非电源或关键节点，则进行节点合并操作。并认定经过节点合并操作后的节点为已精缩节点；

步骤4，于最新的精缩节点向前一节点进行节点合并操作，并根据前一节点的端口性质选择合适的遍历方法，确定遍历路线；

步骤5，遍历分析区域所有节点，并保证在完成遍历后不存在相连的两个非关键元件节点，即完成对分析区域的拓扑网络精缩。

所述步骤1中以设备端口性质进行分类的具体方法如下：

1)设备位于拓扑网络末端，即该节点仅存在一个端口，便判定该设备为末端设备；

2)设备所处节点存在两个端口，便判定该设备为二端口设备；

3)设备所处节点存在三个端口及三个以上端口的，便判定该设备为多端口设备。

一种配电网稳定性评估系统，包括：

配电网框架模型调取模块，所述配电网框架模型调取模块用于从电力系统中调取待分析区域的配电网框架模型，得到现有的配电网拓扑结构；

设备信息提取模块，所述设备信息提取模块用于提取待分析区域配电网的所有设备信息；

关键元件确定模块，所述关键元件确定模块用于遍历待分析区的所有元件信息并确定关键元件；

弹性拓扑精缩模块，所述弹性拓扑精缩模块采用基于关键元件的拓扑精缩方法，确定分析区域的所有关键元件，以原有拓扑网络为基础，对所有非关键元件进行弹性拓扑精缩得到精简的拓扑网络；

配电网潮流计算模块，所述配电网潮流计算模块基于拓扑精缩、运算量少的弹性配电网结构，采用PQ分解法进行配电网潮流计算；

电压和负荷分析模块，所述电压和负荷分析模块根据节点电压和潮流分布情况，分析新负荷接入后配电网节点的电压和负荷情况，从而掌握新负荷接入后配电网的可靠性情况。

一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述方法的步骤。

一种可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述方法的步骤。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明针对通过增加伪测量实现配电网状态评估容易存在计算量大、精度低的问题，提出一种基于关键元件配电网拓扑精缩的新负荷接入可靠性分析方法。首先根据新负荷接入时形成的配电网拓扑，结合配电网运行实际测量值，确定配电网的关键元件和非关键元件，以关键元件为中心，对配电网的非关键元件进行合并，形成拓扑精缩、运算量少的弹性配电网结构。基于该弹性配电网结构，分析新接入负荷后的潮流情况，从而评估新负荷接入的配电网可靠性。

本发明充分利用电力系统中的配电网构架图，在原有配电网拓扑的基础上进行弹性精缩，使得配电网结构得到极大的简化，同时也可在此基础上发展配电网可视化技术。

附图说明

为了更清楚的说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明配电网稳定性评估方法的流程图；

图2为本发明基于关键元件拓扑精缩方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“水平”、“内”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，若出现术语“水平”，并不表示要求部件绝对水平，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

术语解释：

关键元件：指配电网中量测采集量精度较高同时出错率较低的配电设备。

节点合并操作：在满足该节点为非关键元件且其上一节点为非关键元件时，将这两个节点合并后，将原有的两个节点有功、无功、额定信息等属性合并于上一节点并认为这一新的节点为非关键元件，然后删除原有拓扑中的该节点，便完成节点的合并。其余情况皆为不能进行合并，保留原有拓扑即可。

伪测量：根据经验对非关键元件做数值上的预先假设。

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

参见图1，本发明实施例公开了一种配电网稳定性评估方法，包括以下步骤：

步骤1，从电力系统中调取待分析区域的配电网框架模型，得到现有的配电网拓扑结构；

步骤2，提取待分析区域配电网的所有设备信息，包括变压器，开关等元件设备的信息；

步骤3，遍历待分析区的所有元件信息并确定关键元件，其中包括：1)采集信息齐全和准确性高的节点，主要包括量测采集量的出口断路器与负荷配变；2)新负荷接入点节点；并将除关键元件外的设备认定为非关键元件；

步骤4，基于关键元件的拓扑精缩方法，确定分析区域的所有关键元件，以原有拓扑网络为基础，对所有非关键元件进行弹性拓扑精缩得到较为精简的拓扑网络；

如图2所示，步骤4中，基于关键元件的拓扑精缩方法，具体如下：

步骤4-1，根据配电网原有拓扑结构，以设备端口性质进行分类：

1)设备位于拓扑网络末端，即该节点仅存在一个端口，便判定该设备为末端设备；

2)设备所处节点存在两个端口，便判定该设备为二端口设备；

3)设备所处节点存在三个端口及三个以上端口的，便判定该设备为多端口设备。

步骤4-2，调取分析区域的配电网拓扑结构，遍历拓扑网络所有末端设备并于其所在节点开始拓扑精缩；

步骤4-3，对步骤4-2的末端设备进行一次逻辑判断，即该末端设备是否为电源。若为电源，保留该节点，并顺序前挪到前一个节点；判断是否为关键节点，为关键节点则保留，否则顺序前挪到前一个节点，若非电源或关键节点，则进行节点合并操作。并认定经过节点合并操作后的节点为已精缩节点。

步骤4-4，于最新的精缩节点向前一节点进行节点合并操作，并根据前一节点的端口性质选择合适的遍历方法，确定遍历路线；

步骤4-5，遍历分析区域所有节点，并保证在完成遍历后不存在相连的两个非关键元件节点，即完成对分析区域的拓扑网络精缩。

步骤5，基于拓扑精缩，运算量少的弹性配电网结构，采用PQ分解法进行配电网潮流计算；

步骤6，根据步骤5得出的节点电压和潮流分布情况，分析新负荷接入后配电网节点的电压和负荷情况，从而掌握新负荷接入后配电网的可靠性情况。

本发明还具有以下优点：

1、根据当前配电网数据可用性不好的实际情况，定义了关键元件和非关键元件；

2、基于对关键元件和非关键元件的遍历，实现对非关键元件的拓扑精缩。

本发明实施例还公开了一种配电网稳定性评估系统，包括：

配电网框架模型调取模块，所述配电网框架模型调取模块用于从电力系统中调取待分析区域的配电网框架模型，得到现有的配电网拓扑结构；

设备信息提取模块，所述设备信息提取模块用于提取待分析区域配电网的所有设备信息；

关键元件确定模块，所述关键元件确定模块用于遍历待分析区的所有元件信息并确定关键元件；

弹性拓扑精缩模块，所述弹性拓扑精缩模块采用基于关键元件的拓扑精缩方法，确定分析区域的所有关键元件，以原有拓扑网络为基础，对所有非关键元件进行弹性拓扑精缩得到精简的拓扑网络；

配电网潮流计算模块，所述配电网潮流计算模块基于拓扑精缩、运算量少的弹性配电网结构，采用PQ分解法进行配电网潮流计算；

电压和负荷分析模块，所述电压和负荷分析模块根据节点电压和潮流分布情况，分析新负荷接入后配电网节点的电压和负荷情况，从而掌握新负荷接入后配电网的可靠性情况。

本发明一实施例提供的终端设备。该实施例的终端设备包括：处理器、存储器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，例如语音识别程序。所述处理器执行所述计算机程序时实现上述各个方法实施例中的步骤，例如图1所示。或者，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述各装置实施例中各模块/单元的功能。

所述计算机程序可以被分割成一个或多个模块/单元，所述一个或者多个模块/单元被存储在所述存储器中，并由所述处理器执行，以完成本发明。

所述终端设备可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。所述终端设备可包括，但不仅限于，处理器、存储器。

所述处理器可以是中央处理单元(CentralProcessingUnit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(DigitalSignalProcessor，DSP)、专用集成电路(ApplicationSpecificIntegratedCircuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-ProgrammableGateArray，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。

所述存储器可用于存储所述计算机程序和/或模块，所述处理器通过运行或执行存储在所述存储器内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，实现所述终端设备的各种功能。

所述终端设备集成的模块如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccessMemory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种配电网稳定性评估方法，其特征在于，包括以下步骤：

从电力系统中调取待分析区域的配电网框架模型，得到现有的配电网拓扑结构；

提取待分析区域配电网的所有设备信息；

遍历待分析区的所有元件信息并确定关键元件；

采用基于关键元件的拓扑精缩方法，确定分析区域的所有关键元件，以原有拓扑网络为基础，对所有非关键元件进行弹性拓扑精缩得到精简的拓扑网络；

基于拓扑精缩、运算量少的弹性配电网结构，采用PQ分解法进行配电网潮流计算；

根据节点电压和潮流分布情况，分析新负荷接入后配电网节点的电压和负荷情况，从而掌握新负荷接入后配电网的可靠性情况。

2.根据权利要求1所述的配电网稳定性评估方法，其特征在于，所述设备信息包括变压器、开关设备的信息。

3.根据权利要求1所述的配电网稳定性评估方法，其特征在于，所述遍历待分析区的所有元件信息并确定关键元件的具体方法为：

1)采集信息齐全和准确性高的节点，包括量测采集量的出口断路器与负荷配变；

2)新负荷接入点节点；并将除关键元件外的设备认定为非关键元件。

4.根据权利要求1所述的配电网稳定性评估方法，其特征在于，所述基于关键元件的拓扑精缩方法，包括以下步骤：

步骤1，根据配电网原有拓扑结构，以设备端口性质进行分类；

步骤2，调取分析区域的配电网拓扑结构，遍历拓扑网络所有末端设备并于其所在节点开始拓扑精缩；

步骤3，对步骤2的末端设备进行一次逻辑判断，即该末端设备是否为电源；若为电源，保留该节点，并顺序前挪到前一个节点；判断是否为关键节点，为关键节点则保留，否则顺序前挪到前一个节点，若非电源或关键节点，则进行节点合并操作；并认定经过节点合并操作后的节点为已精缩节点；

步骤4，于最新的精缩节点向前一节点进行节点合并操作，并根据前一节点的端口性质选择合适的遍历方法，确定遍历路线；

步骤5，遍历分析区域所有节点，并保证在完成遍历后不存在相连的两个非关键元件节点，即完成对分析区域的拓扑网络精缩。

5.根据权利要求4所述的配电网稳定性评估方法，其特征在于，所述步骤1中以设备端口性质进行分类的具体方法如下：

1)设备位于拓扑网络末端，即该节点仅存在一个端口，便判定该设备为末端设备；

2)设备所处节点存在两个端口，便判定该设备为二端口设备；

3)设备所处节点存在三个端口及三个以上端口的，便判定该设备为多端口设备。

6.一种配电网稳定性评估系统，其特征在于，包括：

配电网框架模型调取模块，所述配电网框架模型调取模块用于从电力系统中调取待分析区域的配电网框架模型，得到现有的配电网拓扑结构；

设备信息提取模块，所述设备信息提取模块用于提取待分析区域配电网的所有设备信息；

关键元件确定模块，所述关键元件确定模块用于遍历待分析区的所有元件信息并确定关键元件；

弹性拓扑精缩模块，所述弹性拓扑精缩模块采用基于关键元件的拓扑精缩方法，确定分析区域的所有关键元件，以原有拓扑网络为基础，对所有非关键元件进行弹性拓扑精缩得到精简的拓扑网络；

配电网潮流计算模块，所述配电网潮流计算模块基于拓扑精缩、运算量少的弹性配电网结构，采用PQ分解法进行配电网潮流计算；

电压和负荷分析模块，所述电压和负荷分析模块根据节点电压和潮流分布情况，分析新负荷接入后配电网节点的电压和负荷情况，从而掌握新负荷接入后配电网的可靠性情况。

7.一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1-5任一项所述方法的步骤。

8.一种可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-5任一项所述方法的步骤。

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