CN114512982A - 配电网拓扑辨识方法、装置和终端设备 - Google Patents
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Abstract
本发明适用于配电网拓扑辨识技术领域，提供了一种配电网拓扑辨识方法、装置和终端设备，该方法包括：通过微型同步相量量测装置获取配电网拓扑变化过程中各节点电压相位实际值，并根据拓扑变化过程中各节点电压相位实际值确定第一时刻，其中，第一时刻为配电网拓扑变化后各节点可测量电气量稳定的时刻；对多个候选拓扑进行建模，得到每个候选拓扑的仿真模型；针对每个候选拓扑，基于该候选拓扑的仿真模型和第一时刻配电网拓扑各节点电气量进行潮流计算，得到该候选拓扑中各节点电压相位预估值；基于每个候选拓扑中各节点电压相位预估值和第一时刻的各节点电压相位实际值，从多个候选拓扑中确定第一时刻的配电网拓扑结构。
Description
技术领域
本申请属于配电网拓扑辨识技术领域，尤其涉及一种配电网拓扑辨识方法、装置和终端设备。
背景技术
随着新型电力系统的发展，配电网的结构愈发复杂且变化更加频繁，为了保证系统安全、稳定以及经济运行，需要采集配电网系统的多种数据信息，从而能够及时了解和更新配电网网络拓扑。现有技术中，配电网系统中的数据信息往往利用数据采集与监视控制系统(Supervisory Control And Data Acquisition，SCADA)来获取，SCADA系统不仅获取的系统数据种类有限，而且获取的遥信数据经常存在误报或未报的情况，数据缺乏精确时标且具有较长的刷新周期，导致配电网系统测量数据的实时性较差。
近些年来，微型同步相量量测装置(Micro-synchronous Phasor MeasurementUnit，PMU)的出现弥补了SCADA系统的不足。μPMU装置采样频率高，可达9600Hz，大大提高了数据采集的实时性，还可以同步测量安装节点的注入功率、电压相位等多种数据信息，带有时标的相量数据为配电网拓扑识别的实时性问题提供了新的可能。
然而，适用于SCADA系统的拓扑识别的传统方法如图论法、矩阵法、潮流转移法等不仅在拓扑识别的实时性上存在缺陷，在配电网系统线路发生变化时，很难及时检测和识别出变化后的配电网拓扑，而且在拓扑识别的准确性上，也有待提高。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种配电网拓扑辨识方法、装置和终端设备，提升了配电网拓扑辨识的实时性和准确性。
本申请是通过如下技术方案实现的：
第一方面，本申请实施例提供了一种配电网拓扑辨识方法，包括：通过微型同步相量量测装置获取配电网拓扑变化过程中各节点电压相位实际值，并根据拓扑变化过程中各节点电压相位实际值确定第一时刻，其中，第一时刻为配电网拓扑变化后各节点可测量电气量稳定的时刻；对多个候选拓扑进行建模，得到每个候选拓扑的仿真模型，其中，候选拓扑相对于配电网拓扑变化前的拓扑，各节点间的支路连接状态不同；针对每个候选拓扑，基于该候选拓扑的仿真模型和第一时刻配电网拓扑各节点电气量进行潮流计算，得到该候选拓扑中各节点电压相位预估值；基于每个候选拓扑中各节点电压相位预估值和第一时刻的各节点电压相位实际值，从多个候选拓扑中确定第一时刻的配电网拓扑结构。
基于第一方面，在一些实施例中，根据拓扑变化过程中各节点电压相位实际值确定第一时刻，包括：选取时间窗w，确定计算函数Δ(t)；根据配电网拓扑变化过程中各节点电压相位实际值计算计算函数Δ(t)在不同时间窗下的函数值，确定函数值发生陡增的时刻为第二时刻；函数值发生陡增的时刻的函数值相对于第三时刻的增幅超过阈值，第三时刻在第二时刻之前；第一时刻在第二时刻之后，当函数Δ(t)的值在预设时段内的最大值与最小值的差值小于阈值时，确定该预设时段的末端时刻为第一时刻。
基于第一方面，在一些实施例中，计算函数Δ(t)为：
其中，Δ(t)是以时间t为变量的1-范数函数，θ(t)是t时刻节点电压相位实际值组成的向量，θ(t-i)是t-i时刻节点电压相位实际值组成的向量，w是函数Δ(t)的时间窗。
基于第一方面，在一些实施例中，对多个候选拓扑进行建模，得到每个候选拓扑的仿真模型，其中，候选拓扑相对于配电网拓扑变化前的拓扑，各节点间的支路连接状态不同，还包括：基于配电网第一拓扑中的支路设置，依次改变配电网第一拓扑中一条支路的连接状态，得到多种不同的候选拓扑，其中，第一拓扑为第三时刻的配电网拓扑。
基于第一方面，在一些实施例中，针对每个候选拓扑，基于该候选拓扑的仿真模型和第一时刻配电网拓扑各节点的电气量进行潮流计算，得到该候选拓扑中各节点的电压相位预估值，包括：通过微型同步相量量测装置获取第一时刻配电网拓扑各节点的电气量，电气量包括节点电压幅值和节点功率；针对每个候选拓扑，基于该候选拓扑的仿真模型和第一时刻配电网拓扑各节点的电气量进行潮流计算，得到该候选拓扑的潮流计算结果；根据潮流计算结果筛选潮流收敛的候选拓扑，保存潮流收敛的候选拓扑潮流计算结果中的各节点电压相位预估值。
基于第一方面，在一些实施例中，基于每个候选拓扑中各节点电压相位预估值和第一时刻的各节点电压相位实际值，从多个候选拓扑中确定第一时刻的配电网拓扑结构，包括：根据候选拓扑中各节点的电压相位预估值和第一时刻的各节点电压相位实际值，依次计算每个候选拓扑与第一时刻配电网拓扑结构的差异度D；确定差异度D最接近0的候选拓扑为第一时刻的配电网拓扑结构。
基于第一方面，在一些实施例中，差异度D为：
其中，D为差异度值，M为节点数，θl代表节点l的节点电压相位预估值，θlm代表节点l的节点电压相位实际值。
第二方面，本申请实施例提供了一种直流配电网故障定位装置，包括：数据获取模块，用于通过微型同步相量量测装置获取配电网拓扑变化过程中各节点电压相位实际值，并根据所述拓扑变化过程中各节点电压相位实际值确定第一时刻，其中，所述第一时刻为所述配电网拓扑变化后各节点可测量电气量稳定的时刻；拓扑建模模块，用于对多个候选拓扑进行建模，得到每个候选拓扑的仿真模型，其中，候选拓扑相对于配电网拓扑变化前的拓扑，各节点间的支路连接状态不同；潮流计算模块，用于针对每个候选拓扑，基于该候选拓扑的仿真模型和所述第一时刻配电网拓扑各节点电气量进行潮流计算，得到该候选拓扑中各节点电压相位预估值；拓扑辨识模块，用于基于每个候选拓扑中各节点电压相位预估值和所述第一时刻的各节点电压相位实际值，从所述多个候选拓扑中确定所述第一时刻的配电网拓扑结构。
第三方面，本申请实施例提供了一种终端设备，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有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上述第一方面中任一项所述配电网拓扑辨识方法的步骤。
第四方面，本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，计算机程序被处理器执行时实现如上述第一方面中任一项所述配电网拓扑辨识方法的步骤。
本申请实施例中，采用微型同步向量量测装置获取的配电网各节点实时电压相位值，能够及时发现配电网拓扑发生了变化，提升了配电网拓扑辨识的实时性。通过多时刻上电压相位值的变化确定配电网完成拓扑变化后的稳定时刻，用于进行配电网拓扑辨识。利用候选拓扑的电压相位预估值和电压相位实际值之间的差异，穷举拥有不同连接状态的候选拓扑，从中确定配电网拓扑变化后的实际拓扑，提升了配电网拓扑辨识的准确性。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本说明书。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请实施例提供的配电网拓扑辨识方法的流程示意图；
图2是本申请实施例提供的配电网变化前拓扑结构示意图；
图3是本申请实施例提供的配电网变化后实际拓扑结构示意图；
图4是本申请实施例提供的拓扑时刻辨识参数函数值示意图；
图5是本申请实施例提供的配电网拓扑节点信息和节点连接状态示意图；
图6是本申请实施例提供的潮流计算原理示意图；
图7是本申请实施例提供的配电网拓扑辨识装置结构示意图；
图8是本申请实施例提供的终端设备示意图。
具体实施方式
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本申请实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本申请。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本申请的描述。
应当理解，当在本申请说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
还应当理解，在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
如在本申请说明书和所附权利要求书中所使用的那样，术语“如果”可以依据上下文被解释为“当...时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地，短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到[所描述条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。
另外，在本申请说明书和所附权利要求书的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本申请说明书中描述的参考“一个实施例”或“一些实施例”等意味着在本申请的一个或多个实施例中包括结合该实施例描述的特定特征、结构或特点。由此，在本说明书中的不同之处出现的语句“在一个实施例中”、“在一些实施例中”、“在其他一些实施例中”、“在另外一些实施例中”等不是必然都参考相同的实施例，而是意味着“一个或多个但不是所有的实施例”，除非是以其他方式另外特别强调。术语“包括”、“包含”、“具有”及它们的变形都意味着“包括但不限于”，除非是以其他方式另外特别强调。
为解决配电网中网络拓扑辨识的实时性和准确性问题，本发明提供了一种配电网拓扑辨识方法。如图1所示，该配电网拓扑辨识方法可以包括步骤101至步骤104。
步骤101：通过微型同步相量量测装置获取配电网拓扑变化过程中各节点电压相位实际值，并根据拓扑变化过程中各节点电压相位实际值确定第一时刻，其中，第一时刻为配电网拓扑变化后各节点可测量电气量稳定的时刻。
在配电网运行过程中，若某一时刻其拓扑发生变化，系统中的潮流分布也会随之发生变化，各个节点的电压相量同时改变。相较于各节点电压幅值的变化，节点电压相位的变化更加明显，μPMU装置可以量测节点电压相位在拓扑变化过程中各时间点上的实际值，通过拓扑变化时刻辨识参数确定拓扑变化发生的时刻。
利用拓扑变化前后电压相位的变化，定义拓扑变化时刻辨识参数：
其中，Δ(t)是以时间t为变量的1-范数函数，θ(t)是t时刻节点电压相位实际值组成的向量，θ(t-i)是t-i时刻节点电压相位实际值组成的向量，w是函数Δ(t)的时间窗。
当t时刻配电网拓扑结构发生改变时，Δ(t)值相比于Δ(t-i)值会有一个阶跃性变化，并且w值越大，Δ(t)值与Δ(t-i)值的差值越大。选取时间窗w，确定计算函数Δ(t)后，根据配电网拓扑变化过程中各节点电压相位实际值计算计算函数Δ(t)在不同时间窗下的函数值，确定函数值发生陡增的时刻为第二时刻，函数值发生陡增的时刻的函数值相对于第三时刻的增幅超过阈值，第三时刻在第二时刻之前。
在一些实施例中，在0-50s时间范围内配电网拓扑结构从图2变为图3，节点2和节点3之间的支路断开，拓扑变化时刻辨识参数的时间窗w分别取1、2、4和6四种不同的值，该0-50s时间范围内各时刻的Δ(t)函数值如图4所示，在t＝20s时纵轴的Δ(t)函数值出现陡增，确定t＝20s为第二时刻。
同时，选取不同的时间窗时，随着时间窗w的增大，Δ(t)函数值变化幅度业随之增大，可辨识度更高，当选取的多个时间窗的Δ(t)函数曲线在同一时刻出现陡增时，多个时间窗的函数图形可以互相印证。
在一些实施例中，在某一时刻函数值增长为前一时刻的五倍以上时，判断该时刻相对于前一时刻的增幅超过阈值，函数值发生了陡增，确定该时刻为第二时刻，前一时刻为第三时刻。
第一时刻在第二时刻之后，当函数Δ(t)的值在预设时段内的最大值与最小值的差值小于阈值时，确定该预设时段的末端时刻为第一时刻。例如，预设时段为5s，在5s内各时刻函数值的最大值与最小值之差小于5s内函数最小值的十倍时，判断该5s时段内最大值与最小值的差值小于阈值，确定该5s时段的末端时刻为第一时刻。
上述第一时刻时μPMU装置量测的节点电压相位值即为配电网拓扑变化后新拓扑的节点电压相位实际值。
步骤102：对多个候选拓扑进行建模，得到每个候选拓扑的仿真模型，其中，候选拓扑相对于配电网拓扑变化前的拓扑，各节点间的支路连接状态不同。
配电网在不同拓扑条件下，潮流分布也不相同。对于已知的配电网来说，其所包含的节点信息是固定的，但节点间的连接状态会发生改变，对于每种节点连接状态，可以通过潮流计算得到该节点连接状态下的各节点电压相位预估值。
在一些实施例中，基于配电网第一拓扑中的支路设置，依次改变配电网第一拓扑中一条支路的连接状态，得到多种不同的候选拓扑，其中，第一拓扑为第三时刻的配电网拓扑。
步骤103：针对每个候选拓扑，基于该候选拓扑的仿真模型和第一时刻配电网拓扑各节点电气量进行潮流计算，得到该候选拓扑中各节点电压相位预估值。
在一些实施例中，步骤103的实现过程可以包括步骤1031至步骤1033。
步骤1031：通过微型同步相量量测装置获取第一时刻配电网拓扑各节点的电气量，电气量包括节点电压幅值和节点功率。
如图5所示的配电网拓扑中共有10个节点，图5中显示了该10个节点间所有可能的连接关系，对于已知的配电网拓扑来说，其每两个节点间的导纳是确定值。本实施例中，该10个节点上均布置有μPMU装置，通过μPMU装置可以测量节点的注入电流和节点电压。
步骤1032：针对每个候选拓扑，基于该候选拓扑的仿真模型和第一时刻配电网拓扑各节点的电气量进行潮流计算，得到该候选拓扑的潮流计算结果。
如图6所示，根据节点电压方程，节点m的注入电流Im满足以下公式：
式中，Vn为节点n的电压，Ymn满足下述等式：
式中，ymn为节点m与n间的支路导纳；k∈m表示与m相连的节点集合。
节点m的注入功率与注入电流Im和节点m的电压Vm的关系如下：
式中，Pm+jQm表示节点m的注入功率，Pm为节点m的注入有功功率，Qm为节点m的注入无功功率，Vm为节点m的电压，
为注入电流的共轭。
通过式(2)和式(4)推导得注入电流Im表达式：
式中
表示Vm的共轭。
由式(2)与式(5)推导得：
将上式中的导纳共轭
用代数表示，电压
用极坐标形式表示，式(6)中实部虚部分别表示为：
其中，
式中
与
分别代表节点m处负荷的有功功率和无功功率，
与
分别代表节点m处发电机发出的有功功率和无功功率。
基于牛顿-拉夫逊法，利用式(7)及已知支路导纳ymn、节点电压Vm和功率数据Pm可计算出不同拓扑条件下的节点电压相位预估值θ。
步骤1033：根据潮流计算结果筛选潮流收敛的候选拓扑，保存潮流收敛的候选拓扑潮流计算结果中的各节点电压相位预估值。
在一些实施例中，设置收敛判断标志success：success＝1时，收敛；success＝0时，不收敛。潮流不收敛的拓扑为线路错误的拓扑，进行舍弃，保留潮流收敛的拓扑作为候选拓扑。计算每个候选拓扑各节点电压相位预估值用于拓扑辨识。
步骤104：基于每个候选拓扑中各节点电压相位预估值和第一时刻的各节点电压相位实际值，从多个候选拓扑中确定第一时刻的配电网拓扑结构。
根据候选拓扑中各节点的电压相位预估值和第一时刻的各节点电压相位实际值，依次计算每个候选拓扑与第一时刻配电网拓扑结构的差异度D。
相位差异度D通过为各节点的电压相位预估值和第一时刻的各节点电压相位实际值计算，其计算公式为：
式中D为差异度值，M为安装μPMU装置的节点数，θl代表节点l在某拓扑下得到的电压相位预估值，θlm代表节点l处节点电压相位实际值。
确定差异度D最接近0的候选拓扑为第一时刻的配电网拓扑结构。
实施例1，该实施例的实际拓扑在50s内从图2变化为图3，利用μPMU装置获取变化过程中的各节点电压相位实际值。
通过拓扑变化时刻辨识参数确定第一时刻、第二时刻和第三时刻，记录第一时刻的各节点电压相位实际值。依次改变图2中拓扑其中一条支路的连接状态，得到多个候选拓扑，对每个候选拓扑进行建模并进行潮流计算，舍弃潮流计算结果不收敛的候选拓扑，保留潮流计算结果收敛的候选拓扑。
计算每个潮流收敛的候选拓扑的差异度D，并进行比较，其中差异度D值最小的候选拓扑即为第一时刻实际的配电网拓扑，该候选拓扑的节点连通状态如表1所示，“1”表示连通；“0”表示断开。
表1节点连接状态
该候选拓扑的差异度D＝6.6381e-04，趋近于0。
对照分析表1与图3结构可知，识别结果中节点间的连接关系及状态与图中结构是一一对应的，表明识别结果正确。
为测试该拓扑识别方法的识别效果，在测量值中加入了不同的误差，并按照上述步骤进行了多次拓扑识别，识别结果见表2。
表2识别效果
在不同的误差设定下，识别正确率均达到了95％以上。这表明在所有节点均安装μPMU装置的情况下，基于μPMU装置的拓扑识别算法可以实现对配电网拓扑的正确辨识。
参见图7，本发明实施例提供了一种配电网拓扑辨识装置70，包括数据获取模块710、拓扑建模模块720、潮流计算模块730和拓扑辨识模块740。
数据获取模块710，用于通过微型同步相量量测装置获取配电网拓扑变化过程中各节点电压相位实际值，并根据拓扑变化过程中各节点电压相位实际值确定第一时刻，其中，第一时刻为配电网拓扑变化后各节点可测量电气量稳定的时刻。
拓扑建模模块720，用于对多个候选拓扑进行建模，得到每个候选拓扑的仿真模型，其中，候选拓扑相对于配电网拓扑变化前的拓扑，各节点间的支路连接状态不同。
潮流计算模块730，用于针对每个候选拓扑，基于该候选拓扑的仿真模型和第一时刻配电网拓扑各节点电气量进行潮流计算，得到该候选拓扑中各节点电压相位预估值。
拓扑辨识模块740，用于基于每个候选拓扑中各节点电压相位预估值和第一时刻的各节点电压相位实际值，从多个候选拓扑中确定第一时刻的配电网拓扑结构。
图8是本发明一实施例提供的终端设备的示意图。如图8所示，该实施例的终端设备8包括：处理器80、存储器81以及存储在存储器81中并可在所述处理器80上运行的计算机程序82，例如配电网拓扑辨识程序。所述处理器80执行所述计算机程序82时实现上述配电网拓扑辨识方法实施例中的步骤，例如图1所示的步骤101至步骤104。或者，所述处理器80执行所述计算机程序82时实现上述各装置实施例中各模块/单元的功能，例如图7所示模块710至740的功能。
示例性的，所述计算机程序82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81中，并由所述处理器80执行，以完成本发明。所述一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序82在所述终端设备8中的执行过程。例如，所述计算机程序82可以被分割成数据获取模块710、拓扑建模模块720、潮流计算模块730和拓扑辨识模块740。
所述终端设备8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80、存储器81。本领域技术人员可以理解，图8仅仅是终端设备8的示例，并不构成对终端设备8的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述终端设备还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
所称处理器80可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，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。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
所述存储器81可以是所述终端设备8的内部存储单元，例如终端设备8的硬盘或内存。所述存储器81也可以是所述终端设备8的外部存储设备，例如所述终端设备8上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。进一步地，所述存储器81还可以既包括所述终端设备8的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器81用于存储所述计算机程序以及所述终端设备所需的其他程序和数据。所述存储器81还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/终端设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/终端设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的模块/单元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-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、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。
以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种配电网拓扑辨识方法，其特征在于，包括：
通过微型同步相量量测装置获取配电网拓扑变化过程中各节点电压相位实际值，并根据所述拓扑变化过程中各节点电压相位实际值确定第一时刻，其中，所述第一时刻为所述配电网拓扑变化后各节点可测量电气量稳定的时刻；
对多个候选拓扑进行建模，得到每个候选拓扑的仿真模型，其中，候选拓扑相对于配电网拓扑变化前的拓扑，各节点间的支路连接状态不同；针对每个候选拓扑，基于该候选拓扑的仿真模型和所述第一时刻配电网拓扑各节点电气量进行潮流计算，得到该候选拓扑中各节点电压相位预估值；基于每个候选拓扑中各节点电压相位预估值和所述第一时刻的各节点电压相位实际值，从所述多个候选拓扑中确定所述第一时刻的配电网拓扑结构。
2.如权利要求1所示的配电网拓扑辨识方法，其特征在于，所述根据所述拓扑变化过程中各节点电压相位实际值确定第一时刻，包括：
选取时间窗w，确定计算函数Δ(t)；
根据所述配电网拓扑变化过程中各节点电压相位实际值计算所述计算函数Δ(t)在不同时间窗下的函数值，确定函数值发生陡增的时刻为第二时刻；所述函数值发生陡增的时刻的函数值相对于第三时刻的增幅超过阈值，所述第三时刻在所述第二时刻之前；
所述第一时刻在所述第二时刻之后，当所述函数Δ(t)的值在预设时段内的最大值与最小值的差值小于阈值时，确定该预设时段的末端时刻为所述第一时刻。
3.如权利要求2所示的配电网拓扑辨识方法，其特征在于，所述计算函数Δ(t)为：
其中，Δ(t)是以时间t为变量的1-范数函数，θ(t)是t时刻所述节点电压相位实际值组成的向量，θ(t-i)是t-i时刻所述节点电压相位实际值组成的向量，w是函数Δ(t)的时间窗。
4.如权利要求2所示的配电网拓扑辨识方法，其特征在于，所述对多个候选拓扑进行建模，得到每个候选拓扑的仿真模型，其中，候选拓扑相对于配电网拓扑变化前的拓扑，各节点间的支路连接状态不同，还包括：
基于配电网第一拓扑中的支路设置，依次改变配电网第一拓扑中一条支路的连接状态，得到多种不同的候选拓扑，其中，所述第一拓扑为所述第三时刻的配电网拓扑。
5.如权利要求4所示的配电网拓扑辨识方法，其特征在于，所述针对每个候选拓扑，基于该候选拓扑的仿真模型和所述第一时刻配电网拓扑各节点的电气量进行潮流计算，得到该候选拓扑中各节点的电压相位预估值，包括：
通过微型同步相量量测装置获取所述第一时刻配电网拓扑各节点的电气量，所述电气量包括节点电压幅值和节点功率；
针对每个候选拓扑，基于该候选拓扑的仿真模型和所述第一时刻配电网拓扑各节点的电气量进行潮流计算，得到该候选拓扑的潮流计算结果；
根据所述潮流计算结果筛选潮流收敛的候选拓扑，保存所述潮流收敛的候选拓扑潮流计算结果中的各节点电压相位预估值。
6.如权利要求5所示的配电网拓扑辨识方法，其特征在于，所述基于每个候选拓扑中各节点电压相位预估值和所述第一时刻的各节点电压相位实际值，从所述多个候选拓扑中确定所述第一时刻的配电网拓扑结构，包括：
根据候选拓扑中各节点的电压相位预估值和所述第一时刻的各节点电压相位实际值，依次计算每个候选拓扑与所述第一时刻配电网拓扑结构的差异度D；
确定差异度D最接近0的候选拓扑为所述第一时刻的配电网拓扑结构。
7.如权利要求6所示的配电网拓扑辨识方法，其特征在于，所述差异度D为：
其中，D为差异度值，M为节点数，θl代表节点l的节点电压相位预估值，θlm代表节点l的节点电压相位实际值。
8.一种配电网拓扑辨识装置，其特征在于，包括：
数据获取模块，用于通过微型同步相量量测装置获取配电网拓扑变化过程中各节点电压相位实际值，并根据所述拓扑变化过程中各节点电压相位实际值确定第一时刻，其中，所述第一时刻为所述配电网拓扑变化后各节点可测量电气量稳定的时刻；
拓扑建模模块，用于对多个候选拓扑进行建模，得到每个候选拓扑的仿真模型，其中，候选拓扑相对于配电网拓扑变化前的拓扑，各节点间的支路连接状态不同；
潮流计算模块，用于针对每个候选拓扑，基于该候选拓扑的仿真模型和所述第一时刻配电网拓扑各节点电气量进行潮流计算，得到该候选拓扑中各节点电压相位预估值；
拓扑辨识模块，用于基于每个候选拓扑中各节点电压相位预估值和所述第一时刻的各节点电压相位实际值，从所述多个候选拓扑中确定所述第一时刻的配电网拓扑结构。
9.一种终端设备，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有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至7中任一项所述配电网拓扑辨识方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，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至7中任一项所述配电网拓扑辨识方法的步骤。
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| CN202210191654.1A CN114512982A (zh) | 2022-02-28 | 2022-02-28 | 配电网拓扑辨识方法、装置和终端设备 |
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN114971938A (zh) * | 2022-06-07 | 2022-08-30 | 上海山源电子科技股份有限公司 | 煤矿供电系统防越级网络拓扑检测方法、设备及存储介质 |
| CN117411190A (zh) * | 2023-12-14 | 2024-01-16 | 石家庄科林电气股份有限公司 | 基于多源信息的配电网拓扑识别方法、设备、系统及介质 |
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| CN117411190B (zh) * | 2023-12-14 | 2024-03-29 | 石家庄科林电气股份有限公司 | 基于多源信息的配电网拓扑识别方法、设备、系统及介质 |
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