CN113541141B - 一种基于分层处理的中压配网运行拓扑识别方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于分层处理的中压配网运行拓扑识别方法，包括以下步骤：以中压馈线为单元，根据配网设备的从属馈线数据以及连接点信息构建配网档案静态拓扑；通过开关类设备的GIS信息，挖掘临近开关所属的不同馈线，作为潜在连接馈线；对比配电变压器与其档案所属馈线、潜在连接馈线的电压相似性大小，判定配电变压器运行时的实际连接馈线；根据馈线功率守恒判断拓扑识别的有效性；重复步骤形成拓扑网络。本发明通过对比静态档案拓扑，筛选潜在连接馈线，计算配电变压器电压与馈线电压相关系数，得出实际连接馈线，确定动态拓扑，校验确保动态拓扑识别的准确性，解决了中压配网实际动态拓扑与档案静态拓补差异大且难以识别的问题。

Description

一种基于分层处理的中压配网运行拓扑识别方法
技术领域
本发明涉及一种基于分层处理的中压配网运行拓扑识别方法，属于智能电网技术领域。
背景技术
配电系统是电网运行中直接面向电力最终客户的系统。一个完善、稳定、可靠的配电系统是为客户提供良好服务的可靠保证。对于电网企业而言，除保证用户的供电质量与可靠性之外，对配网整体损耗的管理是衡量配网运行管理水平的重要指标。
当前，随着电力事业的发展以及人民生活水平的不断提高，人民对电力的需求逐年增长，对配电安全可靠性有了更高的使用要求。而配电网客观存在计划性改造、增容和升级、新建变电站、新建线路和新增用户负荷等工况。而且为了运行的灵活性和供电的可靠性配网广泛采用“闭环设计+开环运行”的模式，经常进行负荷投切与转供，由此造成了配网实际运行的动态拓扑与静态的档案拓扑差异很大，然而开关类设备的状态信息不能及时获取，这给配网的线损管理等方面造成诸多困扰，不得不采用打包计算的方式估算线路损耗，给线损的精益化管理平添障碍，不利于供电企业的管理以及节能工作的深入开展。
因此需要一种识别梳理中压配网的实际运行拓扑的方法。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种基于分层处理的中压配网运行拓扑识别方法，其具体技术方案如下：
一种基于分层处理的中压配网运行拓扑识别方法，包括以下步骤：
步骤1：建立中压配网的拓扑基础层：以中压馈线为单元，根据配网设备的从属馈线数据以及连接点信息构建配网档案静态拓扑；
步骤2：建立拓扑潜在调整节点标记层：通过开关类设备的GIS信息，挖掘临近开关所属的不同馈线，作为当前馈线的潜在连接馈线；
步骤3：根据电压相似性判定实际连接馈线：对比配电变压器的电压与其档案所属馈线的首端电压、潜在连接馈线的首端电压的相似性大小，判定配电变压器运行时的实际连接馈线；
步骤4：根据馈线功率守恒判据校核拓扑识别的有效性；
步骤5：重复步骤2-4确定配电变压器的运行拓扑，形成拓扑网络。
进一步的，所述步骤1的具体步骤为：
步骤1.1：调取一次设备所属的馈线数据，根据一次设备所属的不同馈线形成集合；
步骤1.2：根据一次设备的连接点信息将一次设备依次连接起来，形成以馈线为单元的配网档案静态拓扑；
所述一次设备包括：配网母线、线段、隔离开关、断路器、熔断器和负荷开关。
进一步的，所述步骤2的具体步骤为：
步骤2.1：获取开关类设备的GIS坐标，计算当前开关类设备与其它开关类设备间的GIS距离；
步骤2.2：筛选GIS距离低于设定阈值且属于其它馈线的开关类设备；
步骤2.3：将筛选出的开关类设备的所属馈线作为当前开关类设备所属馈线的潜在连接馈线。
进一步的，所述开关类设备为熔断器。
进一步的，所述步骤3的相似性大小采用皮尔森相关系数公式进行计算：
Figure 640042DEST_PATH_IMAGE001
其中，
Figure 760444DEST_PATH_IMAGE002
代表配电变压器的电压数据序列，
Figure 9023DEST_PATH_IMAGE003
代表配电变压器的电压数据平均值，
Figure 873074DEST_PATH_IMAGE004
代表配电变压器档案所属馈线的首端电压数据序列或潜在连接馈线的首端电压数据序列，
Figure 890708DEST_PATH_IMAGE005
代表配电变压器档案所属馈线的首端电压数据平均值或潜在连接馈线的首端电压数据平均值；
根据计算得到的皮尔森相关系数，选取首端电压相似性较大的潜在连接馈线作为实际连接馈线。
进一步的，所述步骤4的具体过程为：在实际运行拓扑下，以馈线为单元统计馈线连接的配电变压器总功率占馈线轴端总功率的比值
Figure 182012DEST_PATH_IMAGE006
，若
Figure 652308DEST_PATH_IMAGE007
，则认为运行拓扑识别准确，否则认为运行拓扑识别异常，其中
Figure 320050DEST_PATH_IMAGE008
，
Figure 192191DEST_PATH_IMAGE009
代表
Figure 654396DEST_PATH_IMAGE010
时刻第
Figure 609058DEST_PATH_IMAGE011
台变压器的功率，
Figure 549332DEST_PATH_IMAGE012
代表
Figure 275980DEST_PATH_IMAGE010
时刻
Figure 174666DEST_PATH_IMAGE013
台变压器的总功率，
Figure 619554DEST_PATH_IMAGE014
代表
Figure 363519DEST_PATH_IMAGE015
时间内
Figure 475831DEST_PATH_IMAGE013
台变压器的总功率，
Figure 14260DEST_PATH_IMAGE016
代表
Figure 946444DEST_PATH_IMAGE015
时间内馈线轴端总功率。
本发明的有益效果是：本发明通过建立以馈线为单元的静态档案拓扑，计算馈线上的开关类设备间的距离筛选潜在连接馈线，并计算配电变压器电压与馈线出线电压的相关系数，确定馈线动态拓扑，同时还利用馈线功率守恒判据保证了动态拓扑建立的准确性，解决了中压配网实际运行的动态拓扑与静态档案拓补差异大且难以识别的问题。
附图说明
图1是拓扑分层识别技术的逻辑图，
图2是中压配网环形供电网络配变与开关设备的示意图。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示，本发明的基于分层处理的中压配网运行拓扑识别方法，包括以下步骤：
步骤1：建立中压配网的拓扑基础层：调取配网中的一次设备的所属馈线数据，根据一次设备所属馈线形成集合，根据一次设备的连接点信息将其依次连接起来，形成以馈线为单元的配网档案静态拓扑，配网中的一次设备包括配网母线、线段、隔离开关、断路器、熔断器和负荷开关；
步骤2：建立拓扑潜在调整节点标记层：获取断路器的GIS坐标，计算断路器之间的GIS距离，筛选GIS距离低于设定阈值且属于其它馈线的断路器，将筛选出的断路器的所属馈线作为当前断路器所属馈线的潜在连接馈线；
步骤3：根据电压相似性判定实际连接馈线：获取配电变压器的电压数据、其档案所属馈线的首端电压以及潜在连接馈线的首端电压，根据皮尔森相关系数公式：
Figure 494100DEST_PATH_IMAGE001
其中，
Figure 460919DEST_PATH_IMAGE002
代表配电变压器的电压数据序列，
Figure 435828DEST_PATH_IMAGE003
代表配电变压器的电压数据平均值，
Figure 855308DEST_PATH_IMAGE004
代表配电变压器档案所属馈线的首端电压数据序列或潜在连接馈线的首端电压数据序列，
Figure 955724DEST_PATH_IMAGE005
代表配电变压器档案所属馈线的首端电压数据平均值或潜在连接馈线的首端电压数据平均值；
计算配电变压器的电压数据与两个出线电压之间的相关性，选取首端电压相似性较大的潜在连接馈线作为实际连接馈线。
步骤4：在实际运行拓扑下，以馈线为单元统计馈线连接的配电变压器总功率占馈线轴端总功率的比值
Figure 511470DEST_PATH_IMAGE006
，若
Figure 922860DEST_PATH_IMAGE007
，则认为运行拓扑识别准确，否则认为运行拓扑识别异常，其中
Figure 829636DEST_PATH_IMAGE017
，
Figure 453516DEST_PATH_IMAGE009
代表
Figure 129348DEST_PATH_IMAGE010
时刻第
Figure 711639DEST_PATH_IMAGE011
台变压器的功率，
Figure 105711DEST_PATH_IMAGE012
代表
Figure 533281DEST_PATH_IMAGE010
时刻
Figure 63620DEST_PATH_IMAGE013
台变压器的总功率，
Figure 816812DEST_PATH_IMAGE014
代表
Figure 432601DEST_PATH_IMAGE015
时间内
Figure 929442DEST_PATH_IMAGE013
台变压器的总功率，
Figure 311357DEST_PATH_IMAGE016
代表
Figure 969871DEST_PATH_IMAGE015
时间内馈线轴端总功率。
步骤5：重复步骤2-4确定配电变压器的运行拓扑，形成拓扑网络。
如图2所示，TX为配电变压器，Bus为总线，BR为断路器，Line为馈线，断路器BR5所属馈线为Line-1，计算与断路器BR5的GIS距离，筛选在设定阈值内的其他断路器，得到BR3和BR4，其中BR3和BR5同属Line-1，而BR4所属的馈线为Line-2，因此判定BR4为潜在连接馈线。
以配网档案静态拓扑为基础，计算配变电压器TX与馈线Line-1首端三相电压的皮尔森相关系数
Figure 72957DEST_PATH_IMAGE018
，计算配变电压器TX与潜在连接馈线Line-2首端电压的皮尔森相关系数
Figure 107909DEST_PATH_IMAGE019
，若
Figure 612839DEST_PATH_IMAGE020
，则判定运行拓扑为TX与Line-1相连，否则认为运行拓扑为TX与Line-2相连。
完成运行拓扑判定后，在实际运行拓扑下，以馈线为单元统计馈线连接的配电变 压器总功率占馈线轴端总功率的比值
Figure 442255DEST_PATH_IMAGE006
，若
Figure 298216DEST_PATH_IMAGE007
，则认为运行拓扑识别准确，否 则认为运行拓扑识别异常，其中
Figure 871279DEST_PATH_IMAGE021
，
Figure 965137DEST_PATH_IMAGE009
代表
Figure 231034DEST_PATH_IMAGE010
时刻第
Figure 308711DEST_PATH_IMAGE011
台变压器的 功率，
Figure 685466DEST_PATH_IMAGE012
代表
Figure 164989DEST_PATH_IMAGE010
时刻
Figure 339137DEST_PATH_IMAGE013
台变压器的总功率，
Figure 904110DEST_PATH_IMAGE022
代表
Figure 818977DEST_PATH_IMAGE015
时间内
Figure 153006DEST_PATH_IMAGE013
台变 压器的总功率，
Figure 495126DEST_PATH_IMAGE016
代表
Figure 547395DEST_PATH_IMAGE015
时间内馈线轴端总功率。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (4)

1.一种基于分层处理的中压配网运行拓扑识别方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：建立中压配网的拓扑基础层：以中压馈线为单元，根据配网设备的从属馈线数据以及连接点信息构建配网档案静态拓扑；
步骤2：建立拓扑潜在调整节点标记层：通过开关类设备的GIS信息，挖掘临近开关所属的不同馈线，作为当前馈线的潜在连接馈线；
步骤3：根据电压相似性判定实际连接馈线：对比配电变压器的电压与其档案所属馈线的首端电压、潜在连接馈线的首端电压的相似性大小，判定配电变压器运行时的实际连接馈线，
所述相似性大小采用皮尔森相关系数公式进行计算：
Figure 661221DEST_PATH_IMAGE001
其中，
Figure 82450DEST_PATH_IMAGE002
代表配电变压器的电压数据序列，
Figure 701651DEST_PATH_IMAGE003
代表配电变压器的电压数据平均值，
Figure 703105DEST_PATH_IMAGE004
代表配电变压器档案所属馈线的首端电压数据序列或潜在连接馈线的首端电压数据序列，
Figure 449475DEST_PATH_IMAGE005
代表配电变压器档案所属馈线的首端电压数据平均值或潜在连接馈线的首端电压数据平均值，
根据计算得到的皮尔森相关系数，选取首端电压相似性较大的潜在连接馈线作为实际连接馈线；
步骤4：根据馈线功率守恒判据校核拓扑识别的有效性，在实际运行拓扑下，以馈线为单元统计馈线连接的配电变压器总功率占馈线轴端总功率的比值
Figure 977408DEST_PATH_IMAGE006
，若
Figure 518242DEST_PATH_IMAGE007
，则认为运行拓扑识别准确，否则认为运行拓扑识别异常，其中
Figure 6992DEST_PATH_IMAGE008
，
Figure 540742DEST_PATH_IMAGE009
代表
Figure 673914DEST_PATH_IMAGE010
时刻第
Figure 900496DEST_PATH_IMAGE011
台变压器的功率，
Figure 876542DEST_PATH_IMAGE012
代表
Figure 696206DEST_PATH_IMAGE010
时刻
Figure 198732DEST_PATH_IMAGE013
台变压器的总功率，
Figure 2740DEST_PATH_IMAGE014
代表
Figure 279131DEST_PATH_IMAGE015
时间内
Figure 217000DEST_PATH_IMAGE013
台变压器的总功率，
Figure 183819DEST_PATH_IMAGE016
代表
Figure 299674DEST_PATH_IMAGE015
时间内馈线轴端总功率；
步骤5：重复步骤2-4确定配电变压器的运行拓扑，形成拓扑网络。
2.根据权利要求1所述的基于分层处理的中压配网运行拓扑识别方法，其特征在于：所述步骤1的具体步骤为：
步骤1.1：调取一次设备所属的馈线数据，根据一次设备所属的不同馈线形成集合；
步骤1.2：根据一次设备的连接点信息将一次设备依次连接起来，形成以馈线为单元的配网档案静态拓扑；
所述一次设备包括：配网母线、线段、隔离开关、断路器、熔断器和负荷开关。
3.根据权利要求1所述的基于分层处理的中压配网运行拓扑识别方法，其特征在于：所述步骤2的具体步骤为：
步骤2.1：获取开关类设备的GIS坐标，计算当前开关类设备与其它开关类设备间的GIS距离；
步骤2.2：筛选GIS距离低于设定阈值且属于其它馈线的开关类设备；
步骤2.3：将筛选出的开关类设备的所属馈线作为当前开关类设备所属馈线的潜在连接馈线。
4.根据权利要求3所述的基于分层处理的中压配网运行拓扑识别方法，其特征在于：所述开关类设备为熔断器。
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