CN115327235A - 用于三相四线制配电台区的线路阻抗参数辨识方法及系统 - Google Patents

用于三相四线制配电台区的线路阻抗参数辨识方法及系统 Download PDF

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CN115327235A
CN115327235A CN202210955406.XA CN202210955406A CN115327235A CN 115327235 A CN115327235 A CN 115327235A CN 202210955406 A CN202210955406 A CN 202210955406A CN 115327235 A CN115327235 A CN 115327235A
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陈仲伟
何智强
冷阳
梁海维
陈远扬
伍也凡
刘浩田
詹扬
屈少青
刘文军
郑楚玉
陈剑
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State Grid Corp of China SGCC
State Grid Hunan Electric Power Co Ltd
Economic and Technological Research Institute of State Grid Hunan Electric Power Co Ltd
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State Grid Corp of China SGCC
State Grid Hunan Electric Power Co Ltd
Economic and Technological Research Institute of State Grid Hunan Electric Power Co Ltd
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    • G—PHYSICS
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Abstract

本发明公开了一种用于三相四线制配电台区的线路阻抗参数辨识方法，包括获取目标配电台区的台区数据信息；构建目标配电台区的台区拓扑图模型；根据当前的台区拓扑图模型，随机选取台区内的1个末端节点并确定节点连接的上游节点；构建两节点间的电压线性回归方程并求解获得线路阻抗参数；将两个节点合并并更新目标配电台区的台区拓扑图模型及对应的数据信息；重复以上步骤直至完成目标配电台区的线路阻抗参数辨识。本发明还公开了一种实现所述用于三相四线制配电台区的线路阻抗参数辨识方法的系统。本发明能够以现有台区中设备所提供的数据，实现完整的线路自阻抗与互阻抗参数的辨识，而且可靠性高，精确性好，效率较高。

Description

用于三相四线制配电台区的线路阻抗参数辨识方法及系统
技术领域
本发明属于电气自动化领域，具体涉及一种用于三相四线制配电台区的线路阻抗参数辨识方法及系统。
背景技术
随着经济技术的发展和人们生活水平的提高，电能已经成为了人们生产和生活中必不可少的二次能源，给人们的生产和生活带来了无尽的便利。因此，保障电能的稳定可靠供应，就成为了电力系统最重要的任务之一。
线路阻抗参数是电力系统潮流计算、故障分析的基础，精确的线路阻抗参数能够给台区运维和管理带来极大的便利，不仅能够减小台区管理人员进行线损管理的工作量，也有助于新能源的接入规划等工作。
当前，台区线路阻抗参数，一般是通过线路厂商提供的线路电阻率及线路长度，通过计算的方式获得。但是，本身台区线路长度难以获取，且随着时间的推移，线路电阻率也会因老化而发生变化，所以通过现有的方法来计算线路阻抗参数，难以保证参数的精确性和可靠性。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种可靠性高且精确性好的用于三相四线制配电台区的线路阻抗参数辨识方法。
本发明的目的之二在于提供一种实现所述用于三相四线制配电台区的线路阻抗参数辨识方法的系统。
本发明提供的这种用于三相四线制配电台区的线路阻抗参数辨识方法，包括如下步骤：
S1.获取目标配电台区的台区数据信息；
S2.根据步骤S1获取的台区数据信息，构建目标配电台区的台区拓扑图模型；
S3.根据当前的台区拓扑图模型，随机选取台区内的1个末端节点，并确定选定的末端节点所连接的上游节点；
S4.根据步骤S3选定的两个节点，构建两节点间的电压线性回归方程；
S5.求解步骤S4构建的电压线性回归方程，获得线路阻抗参数；
S6.将步骤S3选定的两个节点合并，并更新目标配电台区的台区拓扑图模型及对应的数据信息；
S7.重复步骤S3～S6，直至获取了目标配电台区中所有线路的阻抗参数，完成目标配电台区的线路阻抗参数辨识。
步骤S1所述的获取目标配电台区的台区数据信息，具体为获取目标配电台区的拓扑结构、目标配电台区的节点数量和各个节点的三相电压及功率数据。
步骤S2所述的构建目标配电台区的台区拓扑图模型，具体包括如下步骤：
目标配电台区的台区拓扑图模型包括图模型G和对应的邻接矩阵A，其中图模型G的节点为目标配电台区内的各个电表箱，图模型G的边为电表箱间的线路；
节点的三相电压表示为
Figure BDA0003791120490000021
其中
Figure BDA0003791120490000023
为第f个节点的
Figure BDA0003791120490000022
相电压；节点的有功功率表示为
Figure BDA0003791120490000024
其中
Figure BDA0003791120490000026
为第f个节点的
Figure BDA0003791120490000025
相有功功率；节点的无功功率表示为
Figure BDA0003791120490000027
其中
Figure BDA0003791120490000029
为第f个节点的
Figure BDA0003791120490000028
相无功功率；
Figure BDA00037911204900000310
取值为A、B或C，依次表示A相、B相或C相。
步骤S3所述的随机选取台区内的1个末端节点，具体为随机选取目标配电台区的台区拓扑图模型G中的度为1的节点。
步骤S4所述的构建两节点间的电压线性回归方程，具体包括如下步骤：
获取两个节点的电压时序数据序列；
构建两节点间的电压线性回归方程为：
Figure BDA0003791120490000031
式中，设定m表示末端节点，n表示与末端节点相连的上游节点；
Figure BDA00037911204900000320
为台区中节点n的电压向量，
Figure BDA00037911204900000321
为台区中节点m的
Figure BDA00037911204900000311
相电压向量；
Figure BDA00037911204900000312
取值为A、B或C，依次表示A相、B相或C相；Ir为线路电流的电阻分量集合，且Ir＝[IAr,IBr,ICr]，
Figure BDA00037911204900000322
为线路
Figure BDA00037911204900000314
相上电流的电阻分量集合，且
Figure BDA0003791120490000032
为线路
Figure BDA00037911204900000313
相上电流电阻分量的第k个数据，且
Figure BDA0003791120490000033
为m节点上第k个
Figure BDA00037911204900000315
相有功功率，
Figure BDA0003791120490000034
为m节点上第k个
Figure BDA00037911204900000316
相电压；Ix为线路电流的电感分量集合且Ix＝[IAx,IBx,ICx]，
Figure BDA0003791120490000035
为线路
Figure BDA0003791120490000036
相上电流的电感分量集合且
Figure BDA0003791120490000037
为线路
Figure BDA0003791120490000038
相上电流电感分量的第k个数据且
Figure BDA0003791120490000039
为m节点上第k个
Figure BDA00037911204900000317
相无功功率，
Figure BDA00037911204900000319
为m节点上第k个
Figure BDA00037911204900000318
相电压；R为线路mn上的电阻且R＝[rA,rB,rC]，rA为线路A相电阻，rB为线路B相电阻，rC为线路C相电阻；X为线路mn上的电抗且X＝[xA,xB,xC]，xA为线路A相电感，xB为线路B相电感，xC为线路C相电感。
步骤S5所述的求解步骤S4构建的电压线性回归方程，获得线路阻抗参数，具体为通过最小二乘法求解步骤S4构建的电压线性回归方程，从而获得线路阻抗参数。
步骤S6所述的将步骤S3选定的两个节点合并，并更新目标配电台区的台区拓扑图模型及对应的数据信息，具体包括如下步骤：
设定m表示末端节点，n表示与末端节点相连的上游节点；
计算线路mn上的各相的有功功率损耗
Figure BDA0003791120490000043
和无功功率损耗
Figure BDA0003791120490000044
取值为A、B或C，依次表示A相、B相或C相；
计算上游节点n在合并后的各相功率为：
Figure BDA0003791120490000041
Figure BDA0003791120490000042
式中
Figure BDA0003791120490000046
为合并后的上游节点n的
Figure BDA0003791120490000047
相有功功率；
Figure BDA00037911204900000421
为合并前的上游节点n的
Figure BDA0003791120490000045
相有功功率；
Figure BDA0003791120490000048
为线路mn上的
Figure BDA0003791120490000049
相的有功功率损耗；
Figure BDA00037911204900000422
为合并前的末端节点m的
Figure BDA00037911204900000410
相有功功率；
Figure BDA00037911204900000411
为合并后的上游节点n的
Figure BDA00037911204900000412
相无功功率；
Figure BDA00037911204900000413
为合并前的上游节点n的
Figure BDA00037911204900000414
相无功功率；
Figure BDA00037911204900000415
为线路mn上的
Figure BDA00037911204900000416
相的无功功率损耗；
Figure BDA00037911204900000417
为合并前的末端节点m的
Figure BDA00037911204900000418
相无功功率；
计算完成后，删除末端节点m的数据
Figure BDA00037911204900000419
和
Figure BDA00037911204900000420
并将目标配电台区的台区拓扑图模型G所对应的邻接矩阵A中第m行和第m列的元素全部置为0；
以更新后的图模型G和邻接矩阵A作为当前的台区拓扑图模型。
本发明还公开了一种实现所述用于三相四线制配电台区的线路阻抗参数辨识方法的系统，包括参数信息获取模块、图模型构建模块、阻抗参数计算模块和阻抗参数输出模块；参数信息获取模块、图模型构建模块、阻抗参数计算模块和阻抗参数输出模块依次串联；参数信息获取模块用于获取目标配电台区的台区数据信息，并将获取的数据信息上传图模型构建模块；图模型构建模块用于根据获取的数据信息构建目标配电台区的台区拓扑图模型，并将构建的台区拓扑图模型上传阻抗参数计算模块；阻抗参数计算模块用于根据获取的台区拓扑图模型，采用循环计算的方式，计算得到目标配电台区中所有线路的阻抗参数，并将得到的阻抗参数上传阻抗参数输出模块；阻抗参数输出模块用于将接收到的阻抗参数输出，从而完成目标配电台区的线路阻抗参数辨识。
本发明提供的这种用于三相四线制配电台区的线路阻抗参数辨识方法及系统，完全以现有台区中具备的设备所提供的各节点电压及功率数据实现台区线路参数的自动辨识，能够完整的对线路的自阻抗与互阻抗进行辨识，而且可靠性高，精确性好，效率较高。
附图说明
图1为本发明的方法流程示意图。
图2为本发明方法的实施例的低压台区拓扑仿真示意图。
图3为本发明方法的实施例的台区各线路电阻辨识结果示意图。
图4为本发明方法的实施例的台区各线路电抗辨识结果示意图。
图5为本发明的系统功能模块图。
具体实施方式
如图1所示为本发明的方法流程示意图：本发明提供的这种用于三相四线制配电台区的线路阻抗参数辨识方法，包括如下步骤：
S1.获取目标配电台区的台区数据信息；具体为获取目标配电台区的拓扑结构、目标配电台区的节点数量和各个节点的三相电压及功率数据；
S2.根据步骤S1获取的台区数据信息，构建目标配电台区的台区拓扑图模型；具体包括如下步骤：
目标配电台区的台区拓扑图模型包括图模型G和对应的邻接矩阵A，其中图模型G的节点为目标配电台区内的各个电表箱，图模型G的边为电表箱间的线路；
节点的三相电压表示为
Figure BDA0003791120490000064
其中
Figure BDA0003791120490000063
为第f个节点的
Figure BDA0003791120490000062
相电压；节点的有功功率表示为
Figure BDA0003791120490000067
其中
Figure BDA0003791120490000066
为第f个节点的
Figure BDA0003791120490000065
相有功功率；节点的无功功率表示为
Figure BDA00037911204900000610
其中
Figure BDA0003791120490000069
为第f个节点的
Figure BDA0003791120490000068
相无功功率；
Figure BDA00037911204900000611
取值为A、B或C，依次表示A相、B相或C相；
S3.根据当前的台区拓扑图模型，随机选取台区内的1个末端节点，并确定选定的末端节点所连接的上游节点；具体为随机选取目标配电台区的台区拓扑图模型G中的度为1的节点；
S4.根据步骤S3选定的两个节点，构建两节点间的电压线性回归方程；具体包括如下步骤：
获取两个节点的电压时序数据序列；
构建两节点间的电压线性回归方程为：
Figure BDA0003791120490000061
式中，设定m表示末端节点，n表示与末端节点相连的上游节点；
Figure BDA00037911204900000615
为台区中节点n的电压向量，
Figure BDA00037911204900000612
为台区中节点m的
Figure BDA00037911204900000613
相电压向量；
Figure BDA00037911204900000614
取值为A、B或C，依次表示A相、B相或C相；Ir为线路电流的电阻分量集合且Ir＝[IAr,IBr,ICr]，
Figure BDA0003791120490000075
为线路
Figure BDA0003791120490000076
相上电流的电阻分量集合且
Figure BDA0003791120490000077
为为线路
Figure BDA0003791120490000078
相上电流电阻分量的第k个数据且
Figure BDA0003791120490000071
为m节点上第k个
Figure BDA0003791120490000079
相有功功率，
Figure BDA00037911204900000710
为m节点上第k个
Figure BDA00037911204900000711
相电压；Ix为线路电流的电感分量集合且Ix＝[IAx,IBx,ICx]，为线路
Figure BDA00037911204900000712
相上电流电感分量的第k个数据且
Figure BDA0003791120490000072
为m节点上第k个
Figure BDA00037911204900000713
相无功功率，
Figure BDA00037911204900000714
为m节点上第k个
Figure BDA00037911204900000715
相电压；R为线路mn上的电阻且R＝[rA,rB,rC]，rA为线路A相电阻，rB为线路B相电阻，rC为线路C相电阻；X为线路mn上的电抗且X＝[xA,xB,xC]，xA为线路A相电感，xB为线路B相电感，xC为线路C相电感；
S5.求解步骤S4构建的电压线性回归方程，获得线路阻抗参数；具体为通过最小二乘法求解步骤S4构建的电压线性回归方程，从而获得线路阻抗参数；
S6.将步骤S3选定的两个节点合并，并更新目标配电台区的台区拓扑图模型及对应的数据信息；具体包括如下步骤：
设定m表示末端节点，n表示与末端节点相连的上游节点；
计算线路mn上的各相的有功功率损耗
Figure BDA00037911204900000721
和无功功率损耗
Figure BDA00037911204900000720
取值为A、B或C，依次表示A相、B相或C相；
计算上游节点n在合并后的各相功率为：
Figure BDA0003791120490000073
Figure BDA0003791120490000074
式中
Figure BDA00037911204900000717
为合并后的上游节点n的
Figure BDA00037911204900000718
相有功功率；
Figure BDA00037911204900000719
为合并前的上游节点n的
Figure BDA00037911204900000716
相有功功率；
Figure BDA00037911204900000722
为线路mn上的
Figure BDA00037911204900000723
相的有功功率损耗；
Figure BDA00037911204900000724
为合并前的末端节点m的
Figure BDA00037911204900000725
相有功功率；
Figure BDA00037911204900000726
为合并后的上游节点n的
Figure BDA00037911204900000727
相无功功率；
Figure BDA00037911204900000728
为合并前的上游节点n的
Figure BDA0003791120490000081
相无功功率；
Figure BDA0003791120490000082
为线路mn上的
Figure BDA0003791120490000083
相的无功功率损耗；
Figure BDA0003791120490000084
为合并前的末端节点m的
Figure BDA0003791120490000085
相无功功率；
计算完成后，删除末端节点m的数据
Figure BDA0003791120490000086
和
Figure BDA0003791120490000087
并将目标配电台区的台区拓扑图模型G所对应的邻接矩阵A中第m行和第m列的元素全部置为0；
以更新后的图模型G和邻接矩阵A作为当前的台区拓扑图模型；
S7.重复步骤S3～S6，直至获取了目标配电台区中所有线路的阻抗参数，完成目标配电台区的线路阻抗参数辨识。
以下结合一个实施例，对本发明方法的效果进行说明：
采用本发明提出的阻抗参数辨识方法，对某低压配电台区进行拓扑信息辨识，台区拓扑如图2所示。
本发明方法对台区各线路的电阻的辨识结果如图3所示。本发明方法对台区各线路的电抗的辨识结果如图4所示。
由仿真结果可看到本发明能够有效对台区线路阻抗参数进行辨识，具有较高的准确度，能够实现台区线路自阻抗及互阻抗的辨识，而且可靠性高，准确性好。
如图5所示为本发明的系统功能模块图：本发明公开的这种实现所述用于三相四线制配电台区的线路阻抗参数辨识方法的系统，包括参数信息获取模块、图模型构建模块、阻抗参数计算模块和阻抗参数输出模块；参数信息获取模块、图模型构建模块、阻抗参数计算模块和阻抗参数输出模块依次串联；参数信息获取模块用于获取目标配电台区的台区数据信息，并将获取的数据信息上传图模型构建模块；图模型构建模块用于根据获取的数据信息构建目标配电台区的台区拓扑图模型，并将构建的台区拓扑图模型上传阻抗参数计算模块；阻抗参数计算模块用于根据获取的台区拓扑图模型，采用循环计算的方式(对应于本发明方法的步骤S3～S6)，计算得到目标配电台区中所有线路的阻抗参数，并将得到的阻抗参数上传阻抗参数输出模块；阻抗参数输出模块用于将接收到的阻抗参数输出，从而完成目标配电台区的线路阻抗参数辨识。

Claims (8)

1.一种用于三相四线制配电台区的线路阻抗参数辨识方法，包括如下步骤：
S1.获取目标配电台区的台区数据信息；
S2.根据步骤S1获取的台区数据信息，构建目标配电台区的台区拓扑图模型；
S3.根据当前的台区拓扑图模型，随机选取台区内的1个末端节点，并确定选定的末端节点所连接的上游节点；
S4.根据步骤S3选定的两个节点，构建两节点间的电压线性回归方程；
S5.求解步骤S4构建的电压线性回归方程，获得线路阻抗参数；
S6.将步骤S3选定的两个节点合并，并更新目标配电台区的台区拓扑图模型及对应的数据信息；
S7.重复步骤S3～S6，直至获取了目标配电台区中所有线路的阻抗参数，完成目标配电台区的线路阻抗参数辨识。
2.根据权利要求1所述的用于三相四线制配电台区的线路阻抗参数辨识方法，其特征在于步骤S1所述的获取目标配电台区的台区数据信息，具体为获取目标配电台区的拓扑结构、目标配电台区的节点数量和各个节点的三相电压及功率数据。
3.根据权利要求2所述的用于三相四线制配电台区的线路阻抗参数辨识方法，其特征在于步骤S2所述的构建目标配电台区的台区拓扑图模型，具体包括如下步骤：
目标配电台区的台区拓扑图模型包括图模型G和对应的邻接矩阵A，其中图模型G的节点为目标配电台区内的各个电表箱，图模型G的边为电表箱间的线路；
节点的三相电压表示为
Figure FDA0003791120480000021
其中
Figure FDA0003791120480000022
为第f个节点的
Figure FDA0003791120480000023
相电压；节点的有功功率表示为
Figure FDA0003791120480000024
其中
Figure FDA0003791120480000025
为第f个节点的
Figure FDA0003791120480000026
相有功功率；节点的无功功率表示为
Figure FDA0003791120480000027
其中
Figure FDA0003791120480000028
为第f个节点的
Figure FDA0003791120480000029
相无功功率；
Figure FDA00037911204800000210
取值为A、B或C，依次表示A相、B相或C相。
4.根据权利要求3所述的用于三相四线制配电台区的线路阻抗参数辨识方法，其特征在于步骤S3所述的随机选取台区内的1个末端节点，具体为随机选取目标配电台区的台区拓扑图模型G中的度为1的节点。
5.根据权利要求4所述的用于三相四线制配电台区的线路阻抗参数辨识方法，其特征在于步骤S4所述的构建两节点间的电压线性回归方程，具体包括如下步骤：
获取两个节点的电压时序数据序列；
构建两节点间的电压线性回归方程为：
Figure FDA00037911204800000211
式中，设定m表示末端节点，n表示与末端节点相连的上游节点；
Figure FDA00037911204800000212
为台区中节点n的电压向量，
Figure FDA00037911204800000213
为台区中节点m的
Figure FDA00037911204800000214
相电压向量；
Figure FDA00037911204800000215
取值为A、B或C，依次表示A相、B相或C相；Ir为线路电流的电阻分量集合且Ir＝[IAr,IBr,ICr]，
Figure FDA00037911204800000216
为线路
Figure FDA00037911204800000217
相上电流的电阻分量集合且
Figure FDA00037911204800000218
Figure FDA00037911204800000219
为为线路
Figure FDA00037911204800000220
相上电流电阻分量的第k个数据且
Figure FDA00037911204800000221
Figure FDA00037911204800000222
为m节点上第k个
Figure FDA00037911204800000223
相有功功率，
Figure FDA00037911204800000224
为m节点上第k个
Figure FDA00037911204800000225
相电压；Ix为线路电流的电感分量集合且Ix＝[IAx,IBx,ICx]，为线路
Figure FDA0003791120480000031
相上电流电感分量的第k个数据且
Figure FDA0003791120480000032
Figure FDA0003791120480000033
为m节点上第k个
Figure FDA0003791120480000034
相无功功率，
Figure FDA0003791120480000035
为m节点上第k个
Figure FDA0003791120480000036
相电压；R为线路mn上的电阻且R＝[rA,rB,rC]，rA为线路A相电阻，rB为线路B相电阻，rC为线路C相电阻；X为线路mn上的电抗且X＝[xA,xB,xC]，xA为线路A相电感，xB为线路B相电感，xC为线路C相电感。
6.根据权利要求5所述的用于三相四线制配电台区的线路阻抗参数辨识方法，其特征在于步骤S5所述的求解步骤S4构建的电压线性回归方程，获得线路阻抗参数，具体为通过最小二乘法求解步骤S4构建的电压线性回归方程，从而获得线路阻抗参数。
7.根据权利要求6所述的用于三相四线制配电台区的线路阻抗参数辨识方法，其特征在于步骤S6所述的将步骤S3选定的两个节点合并，并更新目标配电台区的台区拓扑图模型及对应的数据信息，具体包括如下步骤：
设定m表示末端节点，n表示与末端节点相连的上游节点；
计算线路mn上的各相的有功功率损耗
Figure FDA0003791120480000037
和无功功率损耗
Figure FDA0003791120480000038
取值为A、B或C，依次表示A相、B相或C相；
计算上游节点n在合并后的各相功率为：
Figure FDA0003791120480000039
Figure FDA00037911204800000310
式中
Figure FDA00037911204800000311
为合并后的上游节点n的
Figure FDA00037911204800000312
相有功功率；
Figure FDA00037911204800000313
为合并前的上游节点n的
Figure FDA00037911204800000314
相有功功率；
Figure FDA00037911204800000315
为线路mn上的
Figure FDA00037911204800000316
相的有功功率损耗；
Figure FDA00037911204800000317
为合并前的末端节点m的
Figure FDA00037911204800000318
相有功功率；
Figure FDA00037911204800000319
为合并后的上游节点n的
Figure FDA00037911204800000320
相无功功率；
Figure FDA00037911204800000321
为合并前的上游节点n的
Figure FDA00037911204800000322
相无功功率；
Figure FDA00037911204800000323
为线路mn上的
Figure FDA00037911204800000324
相的无功功率损耗；
Figure FDA0003791120480000041
为合并前的末端节点m的
Figure FDA0003791120480000042
相无功功率；
计算完成后，删除末端节点m的数据
Figure FDA0003791120480000043
和
Figure FDA0003791120480000044
并将目标配电台区的台区拓扑图模型G所对应的邻接矩阵A中第m行和第m列的元素全部置为0；
以更新后的图模型G和邻接矩阵A作为当前的台区拓扑图模型。
8.一种实现权利要求1～7之一所述的用于三相四线制配电台区的线路阻抗参数辨识方法的系统，其特征在于包括参数信息获取模块、图模型构建模块、阻抗参数计算模块和阻抗参数输出模块；参数信息获取模块、图模型构建模块、阻抗参数计算模块和阻抗参数输出模块依次串联；参数信息获取模块用于获取目标配电台区的台区数据信息，并将获取的数据信息上传图模型构建模块；图模型构建模块用于根据获取的数据信息构建目标配电台区的台区拓扑图模型，并将构建的台区拓扑图模型上传阻抗参数计算模块；阻抗参数计算模块用于根据获取的台区拓扑图模型，采用循环计算的方式，计算得到目标配电台区中所有线路的阻抗参数，并将得到的阻抗参数上传阻抗参数输出模块；阻抗参数输出模块用于将接收到的阻抗参数输出，从而完成目标配电台区的线路阻抗参数辨识。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116054158A (zh) * 2023-03-29 2023-05-02 北京志翔科技股份有限公司 台区数据处理方法、装置、电子设备和存储介质

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