CN113049919A - 一种中压馈线供电负荷特性的多样性识别方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种中压馈线供电负荷特性的多样性识别方法及系统，其包括：将采集到的中压馈线及其装接配变的负荷曲线进行逐条排序，根据排序结果对负荷曲线上的负荷点进行等级赋值，逐点计算馈线负荷与配变负荷等级值的差值；根据差值计算中压配电网馈线中馈线首端负荷与其装接配电变压器的负荷的相关系数；以相关系数为基础，计算反应中压馈线供电负荷多样化的一致性系数，定义为馈线供电负荷多样化系数；根据馈线供电负荷多样化系数，判断中压馈线供电负荷的相关性。本发明有助于促进多样化的负荷接入中压配网，特别是具有互补特征的负荷接入，改善中压供电负荷特性，提高配网设备利用效率。本发明可以广泛在配电网技术领域中应用。
Description
技术领域
本发明涉及一种配电网技术领域，特别是关于一种中压馈线供电负荷特性的多样性识别方法及系统。
背景技术
配电网是电能供应链中联系电网企业和终端用电客户的关键环节，是电网的重要组成部分之一，是连接终端用电客户和上级输电网的纽带。安全可靠、经济高效的配电网结构是配电网高质量健康发展的物理基础。中压配电网的具有环网建设，开环运行的特点，通常情况下，中压馈线具有沿着其供电路径装接多组配电变压器。
伴随配电网中配电终端等高等级量测元件配置水平不断提高，配电网可观能力不断加强，配电网领域的规划设计、运行人员对配电网状态的感知能力和认识水平不断深入。随着经济社会的快速发展，电力负荷特性日趋多样化，利用海量的配电网数据，通过诸如负荷曲线等数据，分析中压馈线供电负荷多样性，如何建立量化的评价和识别方法与系统，成为目前亟需解决的技术问题。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种中压馈线供电负荷特性的多样性识别方法及系统，其有助于促进多样化的负荷接入中压配网，特别是具有互补特征的负荷接入，改善中压供电负荷特性，提高配网设备利用效率。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种中压馈线供电负荷特性的多样性识别方法，其包括：步骤1、将采集到的中压馈线及其装接配变的负荷曲线进行逐条排序，根据排序结果对负荷曲线上的负荷点进行等级赋值，逐点计算馈线负荷与配变负荷等级值的差值；步骤2、根据差值计算中压配电网馈线中馈线首端负荷与其装接配电变压器的负荷的相关系数；步骤3、以相关系数为基础，计算反应中压馈线供电负荷多样化的一致性系数，定义为馈线供电负荷多样化系数Z；步骤4、根据馈线供电负荷多样化系数，判断中压馈线供电负荷的相关性。
进一步，所述步骤1中，根据中压馈线负荷曲线和中压馈线装接的配变负荷曲线，建立负荷曲线等级数据，将每组负荷曲线从小到大进行排序，并赋等级值，计算线路负荷等级值与其装接配变负荷等级值的差值。
进一步，所述步骤2中，采用斯皮尔曼模型计算相关系数。
进一步，所述相关系数为：
其中，r j 为线路供电负荷与其装接的第j座配变负荷的相关系数，N为负荷曲线的采样点数，dij为负荷曲线间的负荷等级值的差值。
进一步，所述步骤3中，馈线供电负荷多样化系数Z为：
其中，Xj为第j台配变的负荷曲线，rj为中压馈线与其装接的第j台配变的负荷曲线相关系数，m为中压馈线装接的总配变台数，max为最大值取值函数，abs为绝对值取值函数。
进一步，所述步骤4中，馈线供电负荷多样化系数Z具有单调特性，0≤Z≤1。
进一步，所述判断方法为：
Z≤0.4时，表示低度多样性；
0.4<Z≤0.7时，表示显著多样性；
Z>0.7时，表示高度多样性；
Z＝1时，表示馈线装接的配变负荷完全互补；
Z＝0时，表示馈线装接配变负荷完全正相关，全部配变负荷特性一致。
一种中压馈线供电负荷特性的多样性识别系统，其包括：差值计算模块、相关系数模块、多样化系数模块和判断模块；
所述差值计算模块，将采集到的中压馈线及其装接配变的负荷曲线进行逐条排序，根据排序结果对负荷曲线上的负荷点进行等级赋值，逐点计算馈线负荷与配变负荷等级值的差值；
所述相关系数模块，根据差值计算中压配电网馈线中馈线首端负荷与其装接配电变压器的负荷的相关系数；
所述多样化系数模块，以相关系数为基础，计算反应中压馈线供电负荷多样化的一致性系数，定义为馈线供电负荷多样化系数Z；
所述判断模块，根据馈线供电负荷多样化系数，判断中压馈线供电负荷的相关性。
进一步，所述多样化系数模块中，馈线供电负荷多样化系数Z为：
其中，Xj为第j台配变的负荷曲线，rj为中压馈线与其装接的第j台配变的负荷曲线相关系数，m为中压馈线装接的总配变台数，max为最大值取值函数，abs为绝对值取值函数。
进一步，所述判断模块中，Z值愈大，馈线供电的配变负荷特性的多样性特征愈显著。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：
1、本发明通过负荷曲线排序进行等级赋值，计算负荷值间等级差，减少了直接采用负荷曲线值数值突变造成的分析失效可能性。
2、本发明利用斯皮尔曼模型，构建了用于负荷特性相关性系数计算方法，该方法能够量化分析馈线与其装接负荷间的特性相关性。
3、本发明构建了计算馈线供电负荷多样性系数，该系数具有单调特性，即多样化系数在0-1之间，结果愈大，馈线供电负荷的愈呈现出多样特征，反之愈取向一致或者某一类负荷为主，有助于促进多样化的负荷接入中压配网，改善中压供电负荷特性，提高配网设备利用效率。
附图说明
图1是本发明实施例中的方法流程示意图；
图2是本发明实施例中10kV配电网的电气接线示意图；
图3是本发明实施例中居民、办公和商业三类典型配电负荷曲线示意图；
图4是本发明实施例中居民与商业负荷占比变化时多样化系数曲线变化示意图；
图5是本发明实施例中办公与商业负荷占比变化时多样化系数曲线变化示意图。
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的附图，对本发明实施例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的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明基于配电网中中压馈线装接多个配电变压器并为其供电的特点，提供了通过中压馈线与其装接配电变压器的负荷曲线，馈线负荷与配变负荷相关性的识别方法，有效的促进了多样化的负荷接入中压配网，改善了中压供电负荷特性，提高配网设备利用效率。
在本发明的第一实施方式中，如图1所示，提供一种中压馈线供电负荷特性的多样性识别方法，其包括以下步骤：
步骤1、将采集到的中压馈线及其装接配变的负荷曲线进行逐条排序，根据排序结果对负荷曲线上的负荷点进行等级赋值，逐点计算馈线负荷与配变负荷等级值的差值；
在本实施例中，根据中压馈线负荷曲线和中压馈线装接的配变负荷曲线，建立负荷曲线等级数据，即将每组负荷曲线从小到大进行排序，并赋等级值，计算线路负荷等级值与其装接配变负荷等级值的差值：
dij＝Yi-Xij (1)
其中，Yi为线路负荷曲线在第i点的等级值，Xij分别为线路上第j座配变的负荷曲线在第i点的等级值，dij为负荷曲线问(即前述两个负荷)的负荷等级值的差值。
步骤2、根据差值计算中压配电网馈线中馈线首端负荷与其装接配电变压器的负荷的相关系数；
在本实施例中，采用斯皮尔曼(Spearman)模型计算相关系数；
相关系数为：
其中，rj为线路供电负荷与其装接的第j座配变负荷的相关系数，N为负荷曲线的采样点数。
相关系数r j 具有如下性质：
①rj的值介于-1与+1之间，即-1≤r≤+1。
②当rj＞0时，表明两变量X、Y为正相关，即当X的值增大或减小，Y值增大或减小。
③当rj＜0时，表明两变量X、Y为负相关，说明两变量即两条配变负荷曲线间具有互补特性。
④当|rj|＝1时，表明两变量X、Y为完全线性相关。
⑤当rj＝0时，表明两变量X、Y间无线性相关关系。
⑥一般可按三级划分：|rj|＜0.4为低度线性相关，0.4≤|rj|＜0.7为显著性相关，0.7≤|rj|＜1为高度线性相关。
步骤3、以中压馈线与其装接配变负荷的相关系数结果为基础，计算反应中压馈线供电负荷多样化的一致性系数，定义为馈线供电负荷多样化系数Z。
在本实施例中，以中压馈线与其装接配变负荷的相关系数结果为基础，考虑配电变压器最高供电负荷因素，计算馈线供电负荷多样化系数Z：
其中，Xj为第j台配变的负荷曲线，rj为中压馈线与其装接的第j台配变的负荷曲线相关系数，m为中压馈线装接的总配变台数，max为最大值取值函数，abs为绝对值取值函数。
步骤4、根据馈线供电负荷多样化系数，判断中压馈线供电负荷的相关性；
该馈线供电负荷多样化系数Z具有单调特性，0≤Z≤1，即多样化系数在0-1之间，Z值愈大，馈线供电负荷的多样化特征愈显著，反之则负荷特性愈趋一致。
在本实施例中，具体判断方法为：
Z值愈大，馈线供电的配变负荷特性的多样性特征愈显著，优选为：
Z≤0.4时，表示低度多样性；
0.4<Z≤0.7时，表示显著多样性；
Z＞0.7时，表示高度多样性。
Z＝1时，表示馈线装接的配变负荷完全互补；
Z＝0时，表示馈线装接配变负荷完全正相关，即：全部配变负荷特性一致。
在本发明的第二实施方式中，提供一种中压馈线供电负荷特性的多样性识别系统，其包括：差值计算模块、相关系数模块、多样化系数模块和判断模块；
差值计算模块，将采集到的中压馈线及其装接配变的负荷曲线进行逐条排序，根据排序结果对负荷曲线上的负荷点进行等级赋值，逐点计算馈线负荷与配变负荷等级值的差值；
相关系数模块，根据差值计算中压配电网馈线中馈线首端负荷与其装接配电变压器的负荷的相关系数；
多样化系数模块，以相关系数为基础，计算反应中压馈线供电负荷多样化的一致性系数，定义为馈线供电负荷多样化系数Z；
判断模块，根据馈线供电负荷多样化系数，判断中压馈线供电负荷的相关性。
上述实施例中，在多样化系数模块中，馈线供电负荷多样化系数Z为：
其中，Xj为第j台配变的负荷曲线，rj为中压馈线与其装接的第j台配变的负荷曲线相关系数，m为中压馈线装接的总配变台数，max为最大值取值函数，abs为绝对值取值函数。
上述实施例中，在判断模块中，Z值愈大，馈线供电的配变负荷特性的多样性特征愈显著；Z≤0.4时，表示低度多样性；0.4<Z≤0.7时，表示显著多样性；Z>0.7时，表示高度多样性；Z＝1时，表示馈线装接的配变负荷完全互补；Z＝0时，表示馈线装接配变负荷完全正相关，全部配变负荷特性一致。
实施例：
下面以某地区10kV配电网某馈线及其装接配变负荷为具体实施例，对本发明进行详细说明：
如图2所示，该10kV配电网的基本情况如下：区域内供电的变电站A通过10kV馈线向环网箱配出的配电变压器供电，馈线电缆材质为铜，截面400mm2，环网箱采用单母线接线，进出线规模为二进四出，其中，电缆单环网#1由馈线A1和馈线B1组成，通过环网箱1#、环网箱2#、环网箱6#和环网箱7#为负荷点1、负荷点2、负荷点6和负荷点7供电。该10kV配电网的电气接线如图2所示，配电网的负荷水平和负荷特性详见表1，居民、办公和商业三类负荷的特征曲线如图3所示。电缆单环网内的馈线负载率等指标情况详见表2。
表1 10kV配电网最高负荷水平和负荷特性
| 负荷点编号 | 最高负荷(MW) | 负荷特性 |
| 1 | 2.5 | 居民 |
| 2 | 2.6 | 商业 |
| 6 | 1.9 | 商业 |
| 7 | 2.5 | 办公 |
| 合计 | 9.5 | - |
表2环网中馈线负荷指标情况表
采用本发明方法，以典型日24点负荷曲线为对象，分析10千伏馈线A1和B1供电负荷与配变负荷的相关性。
(1)馈线B1供电负荷多样化系数计算
1)建立中压馈线B1负荷曲线与负荷点6和负荷点7的等级序列：
将馈线B1、负荷点6和负荷点7分别按照降序排列后，赋予等级值后，根据式1得到24点的等级差，计算结果详见表3。
表3馈线B1负荷数据和等级差计算结果一览表
2)计算馈线B1与其装接负荷点6、7的相关系数：
根据表3的等级差结果计算24点的等级差平方和，并根据式(2)计算中压馈线B1与负荷点6、负荷点7之间的相关系数，结果表4。
表4馈线与装接负荷的相关系数
| 计算项目 | 馈线B1与负荷6 | 馈线B1与负荷7 |
| 等级差平方和 | 256 | 472 |
| 相关系数值 | 0.89 | 0.79 |
3)计算馈线装接负荷多样化系数：
根据式(3)计算中压馈线供电负荷特性多样化系数。计算结果详见表5。
表5馈线供电负荷多样化系数
(2)不同负荷比例条件下的馈线多样化系数性变化分析。
1)计算分析居民和商业负荷不同比例，馈线A1的供电负荷多样化系数变化。接入馈线A1的负荷点1的供电负荷特性为应居民负荷，负荷点2为商业负荷。负荷点1和2的相关性计算结果显示，两者呈现负相关，计算结果详见表6
表6负荷点1、2相关系数表
| 负荷编号 | 1 | 2 |
| 1 | 1.0 | -0.83 |
| 2 | -0.83 | 1.0 |
负荷点1和负荷点2的负荷比例在10％-90％之间变化时，馈线A1的供电负荷多样化系数变化呈现两侧低中间高、从中间向两侧下降的曲线特征，而且由于负荷点1与负荷点2具有强负相关特征，在负荷点1负荷比例为65％，负荷点2比例为35％时，馈线A1的供电负荷多样化系数达到最高点0.8342。结果曲线如图4所示。
2)计算分析办公和商业负荷在不同比例条件下，馈线B1的供电负荷多样化系数变化。接入馈线B1的负荷点6的供电负荷特性为办公负荷，负荷点7为商业负荷。负荷点6和7的相关性计算结果显示，两者呈现正相关，计算结果详见表7。
表7负荷点6、7相关系数表
| 负荷编号 | 6 | 7 |
| 6 | 1.0 | 0.49 |
| 7 | 0.49 | 1.0 |
负荷点6和负荷点7的负荷比例在10％-90％之间变化时，馈线B1的供电负荷多样化系数变化与馈线A1的相似，同样呈现两侧低中间高、从中间向两侧下降的曲线特征，而且由于负荷点6与负荷点2具有正相关特征，在负荷点6负荷比例为50％，负荷点7比例为50％时，馈线B1的供电负荷多样化系数达到最高点0.1647结果曲线如图5所示。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
Claims (10)
1.一种中压馈线供电负荷特性的多样性识别方法，其特征在于，包括：
步骤1、将采集到的中压馈线及其装接配变的负荷曲线进行逐条排序，根据排序结果对负荷曲线上的负荷点进行等级赋值，逐点计算馈线负荷与配变负荷等级值的差值；
步骤2、根据差值计算中压配电网馈线中馈线首端负荷与其装接配电变压器的负荷的相关系数；
步骤3、以相关系数为基础，计算反应中压馈线供电负荷多样化的一致性系数，定义为馈线供电负荷多样化系数Z；
步骤4、根据馈线供电负荷多样化系数，判断中压馈线供电负荷的相关性。
2.如权利要求1所述多样性识别方法，其特征在于，所述步骤1中，根据中压馈线负荷曲线和中压馈线装接的配变负荷曲线，建立负荷曲线等级数据，将每组负荷曲线从小到大进行排序，并赋等级值，计算线路负荷等级值与其装接配变负荷等级值的差值。
3.如权利要求1所述多样性识别方法，其特征在于，所述步骤2中，采用斯皮尔曼模型计算相关系数。
4.如权利要求3所述多样性识别方法，其特征在于，所述相关系数为：
其中，r j 为线路供电负荷与其装接的第j座配变负荷的相关系数，N为负荷曲线的采样点数，dij为负荷曲线间的负荷等级值的差值。
5.如权利要求1所述多样性识别方法，其特征在于，所述步骤3中，馈线供电负荷多样化系数Z为：
其中，Xj为第j台配变的负荷曲线，rj为中压馈线与其装接的第j台配变的负荷曲线相关系数，m为中压馈线装接的总配变台数，max为最大值取值函数，abs为绝对值取值函数。
6.如权利要求1所述多样性识别方法，其特征在于，所述步骤4中，馈线供电负荷多样化系数Z具有单调特性，0≤Z≤1。
7.如权利要求6所述多样性识别方法，其特征在于，所述判断方法为：
Z≤0.4时，表示低度多样性；
0.4<Z≤0.7时，表示显著多样性；
Z>0.7时，表示高度多样性；
Z＝1时，表示馈线装接的配变负荷完全互补；
Z＝0时，表示馈线装接配变负荷完全正相关，全部配变负荷特性一致。
8.一种中压馈线供电负荷特性的多样性识别系统，其特征在于，包括：差值计算模块、相关系数模块、多样化系数模块和判断模块；
所述差值计算模块，将采集到的中压馈线及其装接配变的负荷曲线进行逐条排序，根据排序结果对负荷曲线上的负荷点进行等级赋值，逐点计算馈线负荷与配变负荷等级值的差值；
所述相关系数模块，根据差值计算中压配电网馈线中馈线首端负荷与其装接配电变压器的负荷的相关系数；
所述多样化系数模块，以相关系数为基础，计算反应中压馈线供电负荷多样化的一致性系数，定义为馈线供电负荷多样化系数Z；
所述判断模块，根据馈线供电负荷多样化系数，判断中压馈线供电负荷的相关性。
9.如权利要求8所述多样性识别系统，其特征在于，所述多样化系数模块中，馈线供电负荷多样化系数Z为：
其中，Xj为第j台配变的负荷曲线，rj为中压馈线与其装接的第j台配变的负荷曲线相关系数，m为中压馈线装接的总配变台数，max为最大值取值函数，abs为绝对值取值函数。
10.如权利要求8所述多样性识别系统，其特征在于，所述判断模块中，Z值愈大，馈线供电的配变负荷特性的多样性特征愈显著。
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