CN116599062B - 一种用于分析配网线路供电能力的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于电力电网数据分析技术领域。更具体地，本发明涉及一种用于分析配网线路供电能力的方法及系统，该方法包括获取配网线路负荷运行数据，并根据配网线路负荷运行数据确定配网线路供电能力；将供电能力与配电变压器高负荷运行指标进行比较，以确定配电变压器是否即将发生过载情况；响应于所述配电变压器即将发生过载情况，确定配网线路中各节点风力信息和电缆张力信息；根据各节点风力信息和电缆张力信息对配网线路中各节点配电能量进行调整。根据本发明的方案，解决了目前配电线路供电能力分析过程不准确、不全面的问题。

Description

一种用于分析配网线路供电能力的方法及系统

技术领域

本发明一般地涉及电力电网数据分析技术领域。更具体地，本发明涉及一种用于分析配网线路供电能力的方法及系统。

背景技术

随着电动汽车的快速发展，它在为人们的生活带来便利的同时，也伴随着一些问题。配网线路在初始规划时仅将交流负载考虑在内，而后期增设的某些直流负载并不在原始供电规划方案中，比如直流充电站，这就可能在后期的配电运行过程中出现过载的情况。在电动汽车进行充电的过程中，配电变压器可能会出现过载情况，这将造成配电变压器的寿命减短，增加维修替换成本。电动汽车充电造成的配电变压器寿命减短是一个长期的影响，所以在短时间内，变压器容易在峰值用电期间出现过载，那么电动汽车充电桩可能会造成配电变压器的保险丝熔断，这将会造成大量的用户停机。

对此，工作人员试图通过对配电网线路的调整和供电分配设置出发，实现配网过程的动态分配，保证供电可靠性。对于配电网线路供电分析，需要由电网规划人员根据每条线路的负荷结合其联络情况，分析线路在故障或失压情况下，配网线路供电的负荷是否能快速转移至其他线路来复电，并将其作为评价依据。

例如授权公告号为CN106253299B、名称为配电变压器过载概率计算方法、装置及配电变压器的中国发明专利中，就公开了通过计算配电变压器的过载概率来放置配电变压器因过载出现损坏，且能够为利用最佳化替换策略来减少配电变压器替换成本，保证了电网的安全稳定运行和经济效益。

然而，该方案中，由于配网线路数量庞大，同时供电能力分析涉及负荷、联络情况等复杂繁琐的数据，导致配网线路供电能力分析的工作量巨大，电网规划人员难以准确、全面地对配网线路供电能力进行分析，也难以为配网线路规划提供有效指导。

基于此，如何解决目前配电线路供电能力分析过程不准确、不全面的问题，是目前亟需解决的。

发明内容

为解决上述一个或多个技术问题，本发明提出通过将配网线路中的负载信息、各节点处风力信息和电缆张力信息进行判断，从而实现对不同区域供电过程的动态分配，实现了准确而全面地对配网线路供电能力的分析和供电分配。为此，本发明在如下的多个方面中提供方案。

在第一方面中，本发明提供了一种用于分析配网线路供电能力的方法，包括：获取配网线路负荷运行数据，并根据配网线路负荷运行数据确定配网线路供电能力；将供电能力与配电变压器高负荷运行指标进行比较，以确定配电变压器是否即将发生过载情况；响应于所述配电变压器即将发生过载情况，确定配网线路中各节点风力信息和电缆张力信息，其中所述各节点风力信息和电缆张力信息通过以下公式计算得到：

式中，W表示风力信息，T表示电缆张力信息，表示各节点风力权重，/>表示各节点风力因子，/>表示各节点风向与电缆敷设方向的夹角，m表示节点位置，/>表示配网线路中各节点风力值，/>表示电缆参数，/>表示第m个节点电缆的张力数值，/>表示第m-1个节点电缆的张力数值，/>表示第m+1个节点电缆的张力数值；根据各节点风力信息和电缆张力信息对配网线路中各节点配电能量进行调整。

上述方案中，通过对配网线路中负荷运行数据配电变压器过载情况分析，并结合各节点风力和电缆张力等进行各节点配电能量调整，有效提升了配电变压器的使用寿命，同时为配网线路规划提供了准确、可靠地指导。

在一个实施例中，所述获取配网线路负荷运行数据包括：以设定采样时间采集负载电流值和配电变压器运行电流，以获取全区高峰时刻配网线路的负荷运行数据。

在一个实施例中，所述将供电能力与配电变压器高负荷运行指标进行比较，以确定配电变压器是否即将发生过载情况包括：将供电能力与配电变压器高负荷运行指标进行比较；响应于所述供电能力大于配电变压器高负荷运行指标，预测所述配电变压器即将发生过载情况。

上述方案中，通过确定配电变压器的是否即将发生过载，实现了对变压器不同负载情况的准确分析，便于根据不同状况进行配网线路调整，为配网线路规划提供有效指导。

在一个实施例中，所述确定配网线路中各节点风力信息和电缆张力信息包括：在设定周期内采集各节点风力信息和电缆张力信息，所述各节点风力信息包括全局风力信息和局部风力信息。

在一个实施例中，所述根据各节点风力信息和电缆张力信息对配网线路中各节点配电能量进行调整包括：根据各节点风力信息和电缆张力信息调整各节点电量分配大小；或根据根据各节点风力信息和电缆张力信息调整用电成本。

在一个实施例中，其中根据各节点风力信息和电缆张力信息调整各节点电量分配大小包括：判断所述各节点风力信息是否处于设定区间；响应于任一节点处风力信息处于设定区间，优先进行供电；响应于任意节点处风力信息大于所述设定区间的最大值，暂停进行供电。

在一个实施例中，所述根据各节点风力信息和电缆张力信息调整各节点电量分配大小还包括：判断所述电缆张力信息是否大于设定值；响应于任一区域的电缆张力信息大于设定值，暂停对应区域的供电。

在一个实施例中，所述根据各节点风力信息和电缆张力信息对配网线路中各节点配电能量进行调整包括：根据所述各节点风力信息和电缆张力信息计算对应区域的配电优先级，其中配电优先级的计算公式包括：

式中，表示配电优先级，/>表示标准张力数值，/>表示风力权重，/>表示配网线路中最大安全风力，/>表示张力权重，其中/>；对所述各节点的配电优先级进行排序，并根据排序顺序进行供电调整。

上述方案中，通过结合风力和电缆张力计算实时的配电优先级，从而有针对性性的对不同区域的供电进行调整，有效保证配网线路供电过程的可靠性，为准确分析功能能力提供数据支撑。

在第二方面中，本发明还提供了一种用于分析配网线路供电能力的系统，包括：处理器；以及存储器，其存储有用于分析配网线路供电能力的计算机指令，当所述计算机指令由所述处理器运行时，使得设备执行根据前述一个或多个实施例所述的用于分析配网线路供电能力的方法。

本发明的有益效果在于：本发明通过对配网线路中负荷运行数据对配电变压器是否即将发生过载情况进行分析，并结合各节点风力和电缆张力等进行各节点配电能量调整，一方面，减小了配电变压器的过载率，提升了配电变压器的使用寿命，另一方面，实现了智能、准确、全面地对配网线路供电能力进行分析，以便于为配网线路规划提供有效指导。同时，通过结合风力和电缆张力进行配网线路动态分析，有效提升了配网线路功能规划的可靠性。

附图说明

通过参考附图阅读下文的详细描述，本发明示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本发明的若干实施方式，并且相同或对应的标号表示相同或对应的部分，其中：

图1是示意性示出其中应用本发明的方法的配网线路的结构的示意图；

图2是示意性示出根据本发明的实施例的用于分析配网线路供电能力的方法的流程图；

图3是示意性示出根据本发明的实施例的配电变压器过载判断方法的流程图；

图4是示意性示出根据本发明的实施例的调整各节点电量分配大小的方法的流程图；

图5是示意性示出根据本发明的实施例的根据配电优先级进行供电调整的方法的流程图；

图6是示意性示出根据本发明的实施例的用于分析配网线路供电能力的系统的示意图。

具体实施方式

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。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做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。

下面结合附图来详细描述本发明的具体实施方式。

图1是示意性示出其中应用本发明的方法的配网线路100的结构的示意图。

如图1所示，目前的配网线路对应的控制系统中，主要包括：高压智能断路器（B1、B2）、低压智能断路器（B3、B4）、电参数采集器（CT1、CT2）和智能融合终端（图1中未示出）等。高压智能断路器设置在配电变压器（T1、T2）和电网之间的高压线路上，用于控制高压线路的通断。低压智能断路器设置在配电变压器和负荷（例如负荷1至负荷6）之间和/或各个负荷之间的低压线路上，用于控制低压线路的通断。

不同区域负荷还可以通过断路器B5实现统一供电。智能融合终端通过通信线分别与高压智能断路器和低压智能断路器相连，通过电力线与电参数采集器相连，用于获取电参数采集器采集的电参数、以及高压智能断路器和低压智能断路器的状态信息，并基于本发明的方法控制高压智能断路器和低压智能断路器的状态，以实现配电变压器的可靠运行，避免配电变压器出现过载运行的情况，同时实现对配网线路中各区域的均衡供电。

负荷1至负荷6分别表示不同类型的负载，例如负荷2、负荷3、负荷4和负荷6均为交流负载，负荷1和负荷5为直流负载，例如电动汽车充电站。由于在配网线路初期规划阶段，交流负载就考虑在内，而对于直流负载的电动汽车充电站等，则是在后期应用过程中接入的负载，这些直流负载的投入，将可能引发配电变压器的过载运行情况。因此，对这些直流负载等进行有效地供电分配调整，可以有效提升配网线路运行的可靠性。

通过对配网线路中的线路负荷运行数据进行分析，可以确定是否即将发生过载运行情况，同时根据配网线路各节点风力和电缆张力等因素，实现可靠的供电分配，例如确定是否对负荷1和负荷5进行供电。

需要说明的是，上述配网线路及其控制系统结构仅仅是示例性的而非限制性的，本领域技术人员可以根据实际情况将本发明的方案应用于其他类型的配网线路中。

接下来将结合图2至图6对本发明中的方案进行详细说明。

图2是示意性示出根据本发明的实施例的用于分析配网线路供电能力的方法200的流程图。

如图2所示，在步骤S201处，获取配网线路负荷运行数据，并根据配网线路负荷运行数据确定配网线路供电能力。在一些实施例中，以设定采样时间采集负载电流值和配电变压器运行电流，以获取全区高峰时刻配网线路的负荷运行数据。可以根据配网线路负荷运行数据计算配网线路中的负载电流，然后根据负载电流表征配网线路供电能力。由于此过程为现有技术，此处将不再进行详细说明。

在步骤S202处，将供电能力与配电变压器高负荷运行指标进行比较，以确定配电变压器是否即将发生过载情况。例如配电变压器T2出现故障，此时高压智能断路器T2将断开，断路器B5连通后，负荷4至负荷6与负荷1等负荷将一同通过配电变压器T1进行供电。此时配电变压器T1将大概率发生过载运行情况，可以根据负载等计算供电能力，并将其与配电变压器高负荷运行指标进行比较，从而确定是否即将发生过载运行情况。该高负荷运行指标例如可以是配电变压器额定电流的70%。

在步骤S203处，响应于配电变压器即将发生过载情况，确定配网线路中各节点风力信息和电缆张力信息。在一些实施例中，在设定周期内采集各节点风力信息和电缆张力信息，各节点风力信息包括全局风力信息和局部风力信息。其中各节点风力信息和电缆张力信息通过以下公式计算得到：

式中，W表示风力信息，T表示电缆张力信息，表示各节点风力权重，/>表示各节点风力因子，/>表示各节点风向与电缆敷设方向的夹角，m表示节点位置，/>表示配网线路中各节点风力值，/>表示电缆参数，/>表示第m个节点电缆的张力数值，/>表示第m-1个节点电缆的张力数值，/>表示第m+1个节点电缆的张力数值。

在步骤S204处，根据各节点风力信息和电缆张力信息对配网线路中各节点配电能量进行调整。在一些实施例中，可以通过暂停新能源负荷的运行实现不同区域配电能量调整。由于用电高峰通常是在晚上，例如可以前半夜暂停，后半夜开始给充电站供电。还可以仅对部分负载进行供电。假设充电站10个充电桩，限制当前只能为5个充电桩供电。还可以通过电流传感器监测电流情况，即可限制充电站总的能量，内部由充电站内部进行协调。作为另一种实施方式，还可以在预测可能出现过载时，增加电费，通过这种方式来实现供电调整。具体的上述方式中对那些区域暂停供电，或优先对哪些区域进行供电。

图3是示意性示出根据本发明的实施例的配电变压器过载判断方法300的流程图。

如图3所示，在步骤S301处，将供电能力与配电变压器高负荷运行指标进行比较。在一些实施例中，该供电能力例如可以通过负载电流来确定。

在步骤S302处，响应于供电能力大于配电变压器高负荷运行指标，预测配电变压器即将发生过载情况。

图4是示意性示出根据本发明的实施例的调整各节点电量分配大小的方法的流程图。

在一些实施例中，根据各节点风力信息和电缆张力信息对配网线路中各节点配电能量进行调整的方式可以包括以下两种：

一种是根据各节点风力信息和电缆张力信息调整各节点电量分配大小，具体如下图4中的步骤S401-步骤S403为根据各节点风力信息进行供电分配，步骤S404和步骤S405则是根据电缆张力信息进行供电分配。另一种是根据根据各节点风力信息和电缆张力信息调整用电成本。

如图4所示，在步骤S401处，判断各节点风力信息是否处于设定区间。可以根据风力等级划分多个区间，从而判别不同区域分别对应那个区间，以对应进行供电调整。由于风力是每时每刻发生变化的，因此可以在每两小时测量，每次测量5-10分钟，并利用测得的数据计算风力信息。

在步骤S402处，响应于任一节点处风力信息处于设定区间，优先进行供电。

在步骤S403处，响应于任意节点处风力信息大于所述设定区间的最大值，暂停进行供电。根据风力信息的情况，风力较大时，处于供电安全性考虑，不作为优先供电区域。而处于某一区间内的风力，有助于对应区域的负荷降低，例如空调等的使用量减小，那么这个地区的充电站可以优先进行供电。基于此，可以对处于不同区间的风力的区域进行优先级划分，从而有侧重地进行配电。

在步骤S404处，判断电缆张力信息是否大于设定值。在一些实施例中，电缆张力的不同可以表现为配网线路的线损，通过线损

在步骤S405处，响应于任一区域的电缆张力信息大于设定值，暂停对应区域的供电。

进一步，对于电缆张力信息不大于设定值的区域，可以根据电缆张力的大小进行排序，并据此设置配电优先级进行供电。基于此，可以根据电缆张力的排序进行优先级划分，从而有侧重地进行配电。

需要说明的是，本领域技术人员可以利用风力信息进行配电调整的方式，通过风力信息确定不同区域的配电优先级，从而实现调整。也可以根据电缆张力信息进行配电调整。同时，还可以综合风力信息和电缆张力信息进行配电调整。接下来将结合图5对综合两种参数确定配电优先级的方式进行详细描述。

图5是示意性示出根据本发明的实施例的根据配电优先级进行供电调整的方法500的流程图。

如图5所示，在步骤S501处，根据各节点风力信息和电缆张力信息计算对应区域的配电优先级。其中配电优先级的计算公式包括：

式中，表示配电优先级，/>表示标准张力数值，/>表示风力权重，/>表示配网线路中最大安全风力，/>表示张力权重，其中/>。

在步骤S502处，对各节点的配电优先级进行排序，并根据排序顺序进行供电调整。通过结合配电优先级进行供电分配，也可以及时对供电过程进行调整，从而有效保证配网线路供电能力的可靠分析和调整。例如可以仅针对优先级排在前3位的区域进行供电，其他区域暂停供电。

图6是示意性示出根据本发明的实施例的用于分析配网线路供电能力的系统600的示意图。

在本发明的另一方面中，还提供了一种用于分析配网线路供电能力的系统，包括：处理器以及存储器，存储器中存储有用于分析配网线路供电能力的计算机指令，当计算机指令由所述处理器运行时，使得设备执行根据上述一个或多个实施例中所述的用于分析配网线路供电能力的方法。

如图6中所示，该系统中的设备601可以包括CPU6011，其可以是通用CPU、专用CPU或者其他信息处理以及程序运行的执行单元。进一步，设备601还可以包括大容量存储器6012和只读存储器ROM 6013，其中大容量存储器6012可以配置用于存储各类数据以及多媒体网络所需的各种程序，ROM 6013可以配置成存储对于设备601的加电自检、系统中各功能模块的初始化、系统的基本输入/输出的驱动程序及引导操作系统所需的数据。

进一步，设备601还包括其他的硬件平台或组件，例如示出的TPU（TensorProcessing Unit，张量处理单元）6014、GPU（Graphic Processing Unit，图形处理器）6015、FPGA（Field Programmable Gate Array，现场可编程逻辑门阵列）6016和MLU（MemoryLogic Unit)，存储器逻辑单元）6017。可以理解的是，尽管在设备601中示出了多种硬件平台或组件，但这里仅仅是示例性的而非限制性的，本领域技术人员可以根据实际需要增加或移除相应的硬件。例如，设备601可以仅包括CPU作为公知硬件平台和另一硬件平台作为本发明的测试硬件平台。

本发明的设备601还包括通信接口6018，从而可以通过该通信接口6018连接到局域网/无线局域网（LAN/WLAN）605，进而可以通过LAN/WLAN连接到本地服务器606或连接到因特网（“Internet”）607。替代地或附加地，本发明的设备601还可以通过通信接口6018基于无线通信技术直接连接到因特网或蜂窝网络，例如基于第三代（“3G”）、第四代（“4G”）或第5代（“5G”）的无线通信技术。在一些应用场景中，本发明的设备601还可以根据需要访问外部网络的服务器608以及可能的数据库609。

设备601的外围设备可以包括显示装置602、输入装置603以及数据传输接口604。在一个实施例中，显示装置602可以例如包括一个或多个扬声器和/或一个或多个视觉显示器。输入装置603可以包括例如键盘、鼠标、麦克风、姿势捕捉相机，或其他输入按钮或控件，其配置用于接收数据的输入或用户指令。数据传输接口604可以包括例如串行接口、并行接口或通用串行总线接口（“USB”）、小型计算机系统接口（“SCSI”）、串行ATA、火线（“FireWire”）、PCI Express和高清多媒体接口（“HDMI”）等，其配置用于与其他设备或系统的数据传输和交互。

本发明的设备601的上述CPU 6011、大容量存储器6012、只读存储器ROM 6013、TPU6014、GPU 6015、FPGA 6016、MLU 6017和通信接口6018可以通过总线6019相互连接，并且通过该总线与外围设备实现数据交互。在一个实施例中，通过该总线6019，CPU 6011可以控制设备601中的其他硬件组件及其外围设备。

在工作中，本发明的设备601的处理器CPU 6011可以通过输入装置603或数据传输接口604获取媒体数据包，并调取存储于存储器6012中的计算机程序指令或代码对配网线路供电能力、风力、电缆张力等进行计算。

虽然本说明书已经示出和描述了本发明的多个实施例，但对于本领域技术人员显而易见的是，这样的实施例只是以示例的方式提供的。本领域技术人员会在不偏离本发明思想和精神的情况下想到许多更改、改变和替代的方式。应当理解的是在实践本发明的过程中，可以采用对本文所描述的本发明实施例的各种替代方案。

Claims (8)

1.一种用于分析配网线路供电能力的方法，其特征在于，包括：

获取配网线路负荷运行数据，并根据配网线路负荷运行数据确定配网线路供电能力；

将供电能力与配电变压器高负荷运行指标进行比较，以确定配电变压器是否即将发生过载情况；

响应于所述配电变压器即将发生过载情况，确定配网线路中各节点风力信息和电缆张力信息，其中所述各节点风力信息和电缆张力信息通过以下公式计算得到：

式中，W表示风力信息，T表示电缆张力信息，表示各节点风力权重，/>表示各节点风力因子，/>表示各节点风向与电缆敷设方向的夹角，m表示节点位置，/>表示配网线路中各节点风力值，/>表示电缆参数，/>表示第m个节点电缆的张力数值，/>表示第m-1个节点电缆的张力数值，/>表示第m+1个节点电缆的张力数值；

根据各节点风力信息和电缆张力信息对配网线路中各节点配电能量进行调整；

所述根据各节点风力信息和电缆张力信息对配网线路中各节点配电能量进行调整还包括：

根据所述各节点风力信息和电缆张力信息计算对应区域的配电优先级，其中配电优先级的计算公式包括：

式中，表示配电优先级，/>表示标准张力数值，/>表示风力权重，/>表示配网线路中最大安全风力，/>表示张力权重，其中/>；

对所述各节点的配电优先级进行排序，并根据排序顺序进行供电调整。

2. 根据权利要求1 所述的一种用于分析配网线路供电能力的方法，其特征在于，所述获取配网线路负荷运行数据包括：

以设定采样时间采集负载电流值和配电变压器运行电流，以获取全区高峰时刻配网线路的负荷运行数据。

3. 根据权利要求1 所述的一种用于分析配网线路供电能力的方法，其特征在于，所述将供电能力与配电变压器高负荷运行指标进行比较，以确定配电变压器是否即将发生过载情况包括：

将供电能力与配电变压器高负荷运行指标进行比较；

响应于所述供电能力大于配电变压器高负荷运行指标，预测所述配电变压器即将发生过载情况。

4. 根据权利要求1 所述的一种用于分析配网线路供电能力的方法，其特征在于，所述确定配网线路中各节点风力信息和电缆张力信息包括：

在设定周期内采集各节点风力信息和电缆张力信息，所述各节点风力信息包括全局风力信息和局部风力信息。

5. 根据权利要求1 所述的一种用于分析配网线路供电能力的方法，其特征在于，所述根据各节点风力信息和电缆张力信息对配网线路中各节点配电能量进行调整包括：

根据各节点风力信息和电缆张力信息调整各节点电量分配大小；或

根据各节点风力信息和电缆张力信息调整用电成本。

6. 根据权利要求5 所述的一种用于分析配网线路供电能力的方法，其特征在于，其中根据各节点风力信息和电缆张力信息调整各节点电量分配大小包括：

判断所述各节点风力信息是否处于设定区间；

响应于任一节点处风力信息处于设定区间，优先进行供电；

响应于任意节点处风力信息大于所述设定区间的最大值，暂停进行供电。

7. 根据权利要求6 所述的一种用于分析配网线路供电能力的方法，其特征在于，所述根据各节点风力信息和电缆张力信息调整各节点电量分配大小还包括：

判断所述电缆张力信息是否大于设定值；

响应于任一区域的电缆张力信息大于设定值，暂停对应区域的供电。

8. 一种用于分析配网线路供电能力的系统，其特征在于，包括：

处理器；以及

存储器，其存储有用于分析配网线路供电能力的计算机指令，当所述计算机指令由所述处理器运行时，使得设备执行根据权利要求1-7的任意一项所述的用于分析配网线路供电能力的方法。