CN117060383A - 考虑多维设备特征的配网运行综合监测方法、设备及介质 - Google Patents

Abstract

一种考虑多维设备特征的配网运行综合监测方法、设备及介质，涉及配网设备评估技术领域，建立了考虑规模化电动汽车接入后配网设备运行状态评估模型；综合考虑线路负载率、开关合格率、变压器N‑1超标率、等因素设计了配网设备运行状态评估指标；通过计算获取配电系统设备运行状态指标参数，在求取指标权重，结合配电系统设备运行状态指标参数求取评估值；根据上述的评估值对配电系统中设备运行状态进行评估。

Description

考虑多维设备特征的配网运行综合监测方法、设备及介质

技术领域

本发明涉及配网设备评估技术领域，具体涉及一种考虑多维设备特征的配网运行综合监测方法、设备及介质。

背景技术

在国家“双碳”政策的推动下，电动汽车及其配套充电基础设施得到大规模推广和普及。作为一种新型的可调节负荷，电动汽车充电行为的随机性和同时性对配网设备运行提出新的需求，配电网各节点电压和功率分布的随机性将进一步增强，从而对配网设备运行状态造成一定影响。与此同时，电动汽车及其配套充电基础设施的大规模接入改变了传统配电网的结构，造成配电网潮流分布复杂、运行调度不确定性增加、系统运行维护难度增加等问题。

对于配电网的设备运行状态评估，已经有成熟的计算和评估指标体系，但原有的评价模型与方法已很难满足未来以大规模电动汽车接入配电网后设备的综合评估要求。需多方位考虑电动汽车大规模接入对配电网运行的影响，从而准确的评估配电网设备的运行状态。亟需对配电网的设备综合评价指标体系进行全面改进，提出新的通过综合评估体系，对配网设备适应性、稳定性等进行评估对比，选择最优线路规划方法，对配电网最优经济规划方案提出指导意义。目前研究未给出较为完整的对规模化电动汽车接入后配网设备运行状态的综合评估方法，导致在配电网规划工作中缺乏统一的量化评价依据，增加了规划过程的时间，影响了工程技术实施的效率。

发明内容

本发明为了克服以上技术的不足，提供了一种实现了对规模化电动汽车接入后配网设备运行状态的综合评估的方法、设备及介质。

本发明克服其技术问题所采用的技术方案是：

一种考虑多维设备特征的配网运行综合监测方法，包括如下步骤：

a)获取配网设备运行状态的影响参数，根据运行状态影响参数计算配网设备运行状态评估参数，配网设备运行状态评估参数包括：用于评估配网设备运行安全性的重载线路占比L₂、开关合格率L₅、重载变压器占比L₇、故障情况保护误动率L₁₀、灵敏度校验合格率L₁₁、正常运行保护误动率L₁₂，用于评估配网设备运行可靠性的线路负载率L₁、开断容量裕度L₄、容载比L₆、灵敏度校验合格率L₁₀，用于评估配网设备运行适应性的最佳载荷运行线路占比L₃、最佳载荷运行变压器占比L₈、变压器N-1超标率L₉；

b)根据配网设备运行状态评估参数建立指标原始数据矩阵L；

c)通过指标原始数据矩阵L计算指标权重W_j；

d)根据指标权重W_j计算不同规模化电动汽车并网后配网设备运行状态的总评分S_I。

进一步的，步骤a)包括如下步骤：

a-1)通过公式计算得到线路负载率L₁，式中P_G为配电网电源所发电量，P_V为规模化电动汽车接入配电网后引起的电量变化值，I_in为第i条线路的额定电流，U_in为第i条线路的额定电压，n为配电网线路总数；

a-2)通过公式计算得到重载线路占比L₂，式中m₁为规模化电动汽车接入配电网后线路负载率超过其额定负载流量70％的线路条数；

a-3)通过公式计算得到最佳载荷运行线路占比L₃，式中m₂为规模化电动汽车接入配电网后线路负载率处在额定容量40％-60％区间的线路条数；

a-4)通过公式计算得到开断容量裕度L₄，式中M_j为第j个断路器的开关容量裕度，n_b为配电系统断路器总数；

a-5)通过公式计算得到开关合格率L₅，式中m₃为规模化电动汽车接入配电网后仍能正常工作的断路器个数；

a-6)通过公式计算得到容载比L₆，式中P_t为规模化电动汽车接入配网后网络中变压器总容量，P_f为所评价配网的负荷总量；

a-7)通过公式计算得到重载变压器占比L₇，式中m₄为变压器负载率超过其额定容量80％的变压器台数，n_t为配电系统变压器总台数；

a-8)通过公式计算得到最佳载荷运行变压器占比L₈，式中m₅为规模化电动汽车接入配电网后载荷处在50％-70％的变压器台数；

a-9)通过公式计算得到变压器N-1超标率L₉，式中n_Ti为规模化电动汽车接入配网后第i台变压器N-1安全性的变化量；

a-10)通过公式计算得到故障情况保护误动率L₁₀，式中m₆为规模化电动汽车接入配网后配电网故障情况下继电保护误动个数，n_P为配电系统保护装置安装总数；

a-11)通过公式计算得到灵敏度校验合格率L₁₁，式中m₇为规模化电动汽车接入配网后能够通过灵敏系数校验的保护总数；

a-12)通过公式计算得到正常运行保护误动率L₁₂，式中m₈为规模化电动汽车接入配网后配电网正常运行情况下发生误动的保护个数。

进一步的，步骤b)中指标原始数据矩阵iL_j为第i台电动汽车的第j个配网设备运行状态评估参数，i∈{1,2,...,I}，I为电动汽车的总数，j∈{1,2,...,12}。

进一步的，步骤c)包括如下步骤：

c-1)通过公式计算得到均值/>

c-2)通过公式计算得到标准差S_j；

c-3)通过公式计算得到指标R_j，式中r_ij为评价第i个配网设备运行状态评估参数L_i与第j个配网设备运行状态评估参数L_j之间的相关系数；

c-4)通过公式C_j＝S_j×R_j计算得到指标信息量C_j；

c-5)通过公式计算得到权重W_j。

进一步的，步骤d)中通过公式计算得到不同规模化电动汽车并网后配网设备运行状态的总评分S_I。

优选的，还包括将总评分S_I进行归一化处理，转换得到百分制的不同规模化电动汽车并网后配网设备运行状态的总评分S_I′。

一种考虑多维设备特征的配网运行综合监测设备，包括：

至少一个处理器，以及

与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够：

获取配网设备运行状态的影响参数，根据运行状态影响参数计算配网设备运行状态评估参数，配网设备运行状态评估参数包括：用于评估配网设备运行安全性的重载线路占比L₂、开关合格率L₅、重载变压器占比L₇、故障情况保护误动率L₁₀、灵敏度校验合格率L₁₁、正常运行保护误动率L₁₂，用于评估配网设备运行可靠性的线路负载率L₁、开断容量裕度L₄、容载比L₆、灵敏度校验合格率L₁₀，用于评估配网设备运行适应性的最佳载荷运行线路占比L₃、最佳载荷运行变压器占比L₈、变压器N-1超标率L₉；

根据配网设备运行状态评估参数建立指标原始数据矩阵L；

通过指标原始数据矩阵L计算指标权重W_j；

根据指标权重W_j计算不同规模化电动汽车并网后配网设备运行状态的总评分S_I。

一种非易失性计算机存储介质，存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令设置为：

获取配网设备运行状态的影响参数，根据运行状态影响参数计算配网设备运行状态评估参数，配网设备运行状态评估参数包括：用于评估配网设备运行安全性的重载线路占比L₂、开关合格率L₅、重载变压器占比L₇、故障情况保护误动率L₁₀、灵敏度校验合格率L₁₁、正常运行保护误动率L₁₂，用于评估配网设备运行可靠性的线路负载率L₁、开断容量裕度L₄、容载比L₆、灵敏度校验合格率L₁₀，用于评估配网设备运行适应性的最佳载荷运行线路占比L₃、最佳载荷运行变压器占比L₈、变压器N-1超标率L₉；

根据配网设备运行状态评估参数建立指标原始数据矩阵L；

通过指标原始数据矩阵L计算指标权重W_j；

根据指标权重W_j计算不同规模化电动汽车并网后配网设备运行状态的总评分S_I。

本发明的有益效果是：提出的并网性能综合评价体系可以从设备运行安全性、设备运行可靠性、设备运行适应性3方面对EV充放电站进行全面、有效的评价。提出的综合评价体系与评价模型可以分析出规模化电动汽车接入后配网设备运行状态的优劣，各分指标计算结果能够反映配电网设备运行的薄弱环节，并为配电网设备更新改造和优化运行提供有力依据。

附图说明

图1为本发明的方法流程图；

图2为本发明的配电网设备运行状态评估指标体系图。

具体实施方式

下面结合附图1、附图2对本发明做进一步说明。

一种考虑多维设备特征的配网运行综合监测方法，包括如下步骤：

a)获取配网设备运行状态的影响参数，根据运行状态影响参数计算配网设备运行状态评估参数，配网设备运行状态评估参数包括：用于评估配网设备运行安全性的重载线路占比L₂、开关合格率L₅、重载变压器占比L₇、故障情况保护误动率L₁₀、灵敏度校验合格率L₁₁、正常运行保护误动率L₁₂，用于评估配网设备运行可靠性的线路负载率L₁、开断容量裕度L₄、容载比L₆、灵敏度校验合格率L₁₀，用于评估配网设备运行适应性的最佳载荷运行线路占比L₃、最佳载荷运行变压器占比L₈、变压器N-1超标率L₉。

b)根据配网设备运行状态评估参数建立指标原始数据矩阵L。

c)通过指标原始数据矩阵L计算指标权重W_j。

d)根据指标权重W_j计算不同规模化电动汽车并网后配网设备运行状态的总评分S_I。

建立了考虑规模化电动汽车接入后配网设备运行状态评估模型；综合考虑线路负载率、开关合格率、变压器N-1超标率、等因素设计了配网设备运行状态评估指标；通过计算获取配电系统设备运行状态指标参数，在求取指标权重，结合配电系统设备运行状态指标参数求取评估值；根据上述的评估值对配电系统中设备运行状态进行评估。实现了对规模化电动汽车接入后配网设备运行状态的综合评估，本发明的评估方法对新型配电网的规划、运行、维护、改造具有重要意义。在本发明的一个实施例中，步骤a)包括如下步骤：

a-1)通过公式计算得到线路负载率L₁，式中P_G为配电网电源所发电量，P_V为规模化电动汽车接入配电网后引起的电量变化值，I_in为第i条线路的额定电流，U_in为第i条线路的额定电压，n为配电网线路总数。

a-2)通过公式计算得到重载线路占比L₂，式中m₁为规模化电动汽车接入配电网后线路负载率超过其额定负载流量70％的线路条数。

a-3)通过公式计算得到最佳载荷运行线路占比L₃，式中m₂为规模化电动汽车接入配电网后线路负载率处在额定容量40％-60％区间的线路条数。

a-4)通过公式计算得到开断容量裕度L₄，式中M_j为第j个断路器的开关容量裕度，n_b为配电系统断路器总数。

a-5)通过公式计算得到开关合格率L₅，式中m₃为规模化电动汽车接入配电网后仍能正常工作的断路器个数。

a-6)通过公式计算得到容载比L₆，式中P_t为规模化电动汽车接入配网后网络中变压器总容量，P_f为所评价配网的负荷总量。

a-7)通过公式计算得到重载变压器占比L₇，式中m₄为变压器负载率超过其额定容量80％的变压器台数，n_t为配电系统变压器总台数。

a-8)通过公式计算得到最佳载荷运行变压器占比L₈，式中m₅为规模化电动汽车接入配电网后载荷处在50％-70％的变压器台数。

a-9)通过公式计算得到变压器N-1超标率L₉，式中n_Ti为规模化电动汽车接入配网后第i台变压器N-1安全性的变化量。

a-10)通过公式计算得到故障情况保护误动率L₁₀，式中m₆为规模化电动汽车接入配网后配电网故障情况下继电保护误动个数，n_P为配电系统保护装置安装总数。

a-11)通过公式计算得到灵敏度校验合格率L₁₁，式中m₇为规模化电动汽车接入配网后能够通过灵敏系数校验的保护总数。

a-12)通过公式计算得到正常运行保护误动率L₁₂，式中m₈为规模化电动汽车接入配网后配电网正常运行情况下发生误动的保护个数。

在本发明的一个实施例中，步骤b)中指标原始数据矩阵iL_j为第i台电动汽车的第j个配网设备运行状态评估参数，i∈{1,2,...,I}，I为电动汽车的总数，j∈{1,2,...,12}。

在本发明的一个实施例中，步骤c)包括如下步骤：

c-1)通过公式计算得到均值/>

c-2)通过公式计算得到标准差S_j。

c-3)通过公式计算得到指标R_j，式中r_ij为评价第i个配网设备运行状态评估参数L_i与第j个配网设备运行状态评估参数L_j之间的相关系数；

c-4)通过公式C_j＝S_j×R_j计算得到指标信息量C_j。

c-5)通过公式计算得到权重W_j。

在本发明的一个实施例中，步骤d)中通过公式计算得到不同规模化电动汽车并网后配网设备运行状态的总评分S_I。

在本发明的一个实施例中，还包括将总评分S_I进行归一化处理，转换得到百分制的不同规模化电动汽车并网后配网设备运行状态的总评分S_I′。具体的总评分S_I′对规模化电动汽车并网后配网设备运行状态可以划分为以下几个等级：

不合格：分数小于60。

合格：分数在60到70之间(包含60，不包含70)。

中等：分数在70到80之间(包含70，不包含80)。

良好：分数在80到90之间(包含80，不包含90)。

优秀：分数在90到100之间(包含90和100)。

本发明还涉及一种考虑多维设备特征的配网运行综合监测设备，包括：

至少一个处理器，以及

与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够：

获取配网设备运行状态的影响参数，根据运行状态影响参数计算配网设备运行状态评估参数，配网设备运行状态评估参数包括：用于评估配网设备运行安全性的重载线路占比L₂、开关合格率L₅、重载变压器占比L₇、故障情况保护误动率L₁₀、灵敏度校验合格率L₁₁、正常运行保护误动率L₁₂，用于评估配网设备运行可靠性的线路负载率L₁、开断容量裕度L₄、容载比L₆、灵敏度校验合格率L₁₀，用于评估配网设备运行适应性的最佳载荷运行线路占比L₃、最佳载荷运行变压器占比L₈、变压器N-1超标率L₉；

根据配网设备运行状态评估参数建立指标原始数据矩阵L；

通过指标原始数据矩阵L计算指标权重W_j；

根据指标权重W_j计算不同规模化电动汽车并网后配网设备运行状态的总评分S_I。

本发明还涉及一种非易失性计算机存储介质，存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令设置为：

获取配网设备运行状态的影响参数，根据运行状态影响参数计算配网设备运行状态评估参数，配网设备运行状态评估参数包括：用于评估配网设备运行安全性的重载线路占比L₂、开关合格率L₅、重载变压器占比L₇、故障情况保护误动率L₁₀、灵敏度校验合格率L₁₁、正常运行保护误动率L₁₂，用于评估配网设备运行可靠性的线路负载率L₁、开断容量裕度L₄、容载比L₆、灵敏度校验合格率L₁₀，用于评估配网设备运行适应性的最佳载荷运行线路占比L₃、最佳载荷运行变压器占比L₈、变压器N-1超标率L₉；

根据配网设备运行状态评估参数建立指标原始数据矩阵L；

通过指标原始数据矩阵L计算指标权重W_j；

根据指标权重W_j计算不同规模化电动汽车并网后配网设备运行状态的总评分S_I。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，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。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种考虑多维设备特征的配网运行综合监测方法，其特征在于，包括如下步骤：

a)获取配网设备运行状态的影响参数，根据运行状态影响参数计算配网设备运行状态评估参数，配网设备运行状态评估参数包括：用于评估配网设备运行安全性的重载线路占比L₂、开关合格率L₅、重载变压器占比L₇、故障情况保护误动率L₁₀、灵敏度校验合格率L₁₁、正常运行保护误动率L₁₂，用于评估配网设备运行可靠性的线路负载率L₁、开断容量裕度L₄、容载比L₆、灵敏度校验合格率L₁₀，用于评估配网设备运行适应性的最佳载荷运行线路占比L₃、最佳载荷运行变压器占比L₈、变压器N-1超标率L₉；

b)根据配网设备运行状态评估参数建立指标原始数据矩阵L；

c)通过指标原始数据矩阵L计算指标权重W_j；

d)根据指标权重W_j计算不同规模化电动汽车并网后配网设备运行状态的总评分S_I。

2.根据权利要求1所述的考虑多维设备特征的配网运行综合监测方法，其特征在于，步骤a)包括如下步骤：

a-1)通过公式计算得到线路负载率L₁，式中P_G为配电网电源所发电量，P_V为规模化电动汽车接入配电网后引起的电量变化值，I_in为第i条线路的额定电流，U_in为第i条线路的额定电压，n为配电网线路总数；

a-2)通过公式计算得到重载线路占比L₂，式中m₁为规模化电动汽车接入配电网后线路负载率超过其额定负载流量70％的线路条数；

a-3)通过公式计算得到最佳载荷运行线路占比L₃，式中m₂为规模化电动汽车接入配电网后线路负载率处在额定容量40％-60％区间的线路条数；

a-4)通过公式计算得到开断容量裕度L₄，式中M_j为第j个断路器的开关容量裕度，n_b为配电系统断路器总数；

a-5)通过公式计算得到开关合格率L₅，式中m₃为规模化电动汽车接入配电网后仍能正常工作的断路器个数；

a-6)通过公式计算得到容载比L₆，式中P_t为规模化电动汽车接入配网后网络中变压器总容量，P_f为所评价配网的负荷总量；

a-7)通过公式计算得到重载变压器占比L₇，式中m₄为变压器负载率超过其额定容量80％的变压器台数，n_t为配电系统变压器总台数；

a-8)通过公式计算得到最佳载荷运行变压器占比L₈，式中m₅为规模化电动汽车接入配电网后载荷处在50％-70％的变压器台数；

a-9)通过公式计算得到变压器N-1超标率L₉，式中n_Ti为规模化电动汽车接入配网后第i台变压器N-1安全性的变化量；

a-10)通过公式计算得到故障情况保护误动率L₁₀，式中m₆为规模化电动汽车接入配网后配电网故障情况下继电保护误动个数，n_P为配电系统保护装置安装总数；

a-11)通过公式计算得到灵敏度校验合格率L₁₁，式中m₇为规模化电动汽车接入配网后能够通过灵敏系数校验的保护总数；

a-12)通过公式计算得到正常运行保护误动率L₁₂，式中m₈为规模化电动汽车接入配网后配电网正常运行情况下发生误动的保护个数。

3.根据权利要求1所述的考虑多维设备特征的配网运行综合监测方法，其特征在于：步骤b)中指标原始数据矩阵iL_j为第i台电动汽车的第j个配网设备运行状态评估参数，i∈{1,2,...,I}，I为电动汽车的总数，j∈{1,2,...,12}。

4.根据权利要求3所述的考虑多维设备特征的配网运行综合监测方法，其特征在于，步骤c)包括如下步骤：

c-1)通过公式计算得到均值/>

c-2)通过公式计算得到标准差S_j；

c-3)通过公式计算得到指标R_j，式中r_ij为评价第i个配网设备运行状态评估参数L_i与第j个配网设备运行状态评估参数L_j之间的相关系数；

c-4)通过公式C_j＝S_j×R_j计算得到指标信息量C_j；

c-5)通过公式计算得到权重W_j。

5.根据权利要求4所述的考虑多维设备特征的配网运行综合监测方法，其特征在于：步骤d)中通过公式计算得到不同规模化电动汽车并网后配网设备运行状态的总评分S_I。

6.根据权利要求4所述的考虑多维设备特征的配网运行综合监测方法，其特征在于：还包括将总评分S_I进行归一化处理，转换得到百分制的不同规模化电动汽车并网后配网设备运行状态的总评分S_I′。

7.一种考虑多维设备特征的配网运行综合监测设备，其特征在于，包括：

至少一个处理器，以及

与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够：

获取配网设备运行状态的影响参数，根据运行状态影响参数计算配网设备运行状态评估参数，配网设备运行状态评估参数包括：用于评估配网设备运行安全性的重载线路占比L₂、开关合格率L₅、重载变压器占比L₇、故障情况保护误动率L₁₀、灵敏度校验合格率L₁₁、正常运行保护误动率L₁₂，用于评估配网设备运行可靠性的线路负载率L₁、开断容量裕度L₄、容载比L₆、灵敏度校验合格率L₁₀，用于评估配网设备运行适应性的最佳载荷运行线路占比L₃、最佳载荷运行变压器占比L₈、变压器N-1超标率L₉；

根据配网设备运行状态评估参数建立指标原始数据矩阵L；

通过指标原始数据矩阵L计算指标权重W_j；

根据指标权重W_j计算不同规模化电动汽车并网后配网设备运行状态的总评分S_I。

8.一种非易失性计算机存储介质，存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令设置为：

获取配网设备运行状态的影响参数，根据运行状态影响参数计算配网设备运行状态评估参数，配网设备运行状态评估参数包括：用于评估配网设备运行安全性的重载线路占比L₂、开关合格率L₅、重载变压器占比L₇、故障情况保护误动率L₁₀、灵敏度校验合格率L₁₁、正常运行保护误动率L₁₂，用于评估配网设备运行可靠性的线路负载率L₁、开断容量裕度L₄、容载比L₆、灵敏度校验合格率L₁₀，用于评估配网设备运行适应性的最佳载荷运行线路占比L₃、最佳载荷运行变压器占比L₈、变压器N-1超标率L₉；

根据配网设备运行状态评估参数建立指标原始数据矩阵L；

通过指标原始数据矩阵L计算指标权重W_j；

根据指标权重W_j计算不同规模化电动汽车并网后配网设备运行状态的总评分S_I。