基于新息圖法的含dg配電網(wǎng)的拓撲辨識方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于新息圖法的含DG配電網(wǎng)的拓撲辨識方法，具體包括以下步驟：對配電網(wǎng)建模，確定連支和樹支；計算k時刻的狀態(tài)估計結(jié)果；計算有量測支路的新息值；計算全網(wǎng)的計算新息值；對配備量測的樹支計算差別向量；判斷是否存在部分支路差別向量很大且獨立存在；判斷是否存在差別向量很大支路構(gòu)成不良回路；排除壞數(shù)據(jù)的影響后重新得到全網(wǎng)的計算新息值；求估計潮流；判斷所含DG是否為小功率場合；判斷是否存在DG所在連支的新息值不為零；判斷是否存在計算新息絕對值很大，且估計潮流值很小接近于零的支路；根據(jù)判斷結(jié)果達到辨識拓撲錯誤支路的目的。本發(fā)明的適用于含DG配電網(wǎng)的拓撲辨識，對量測配置要求較低，易于工程實踐。
【專利說明】基于新息圖法的含DG配電網(wǎng)的拓撲辨識方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種配電網(wǎng)的拓撲辨識方法，特別是一種對含有DG的缺乏量測信息 的配電網(wǎng)的拓撲辨識方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 目前電力系統(tǒng)集中發(fā)電、遠距離輸電和大電網(wǎng)互聯(lián)的方式在資源調(diào)配和系統(tǒng)穩(wěn) 定性方面表現(xiàn)出了極大的優(yōu)越性，但存在局部事故容易擴散導(dǎo)致大面積停電事故等弊端。 隨著常規(guī)能源的衰竭和環(huán)境污染日益加劇，環(huán)保、高效和靈活的分布式發(fā)電（Distributed Generation，DG)得到世界各國的關(guān)注與重視，并且近年來發(fā)展迅速。
[0003] 分布式發(fā)電一般指的是發(fā)電功率在數(shù)千瓦到50兆瓦的小型化、規(guī)?；⒎稚⒃谟?戶附近的接入配電系統(tǒng)的小型發(fā)電系統(tǒng)。孤島運行是伴隨著分布式發(fā)電技術(shù)發(fā)展而在配電 網(wǎng)中出現(xiàn)的新的運行方式，指的是由DG獨立向部分負荷供電的運行狀態(tài)。當配網(wǎng)發(fā)生故障 后，在保證電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定的前提下，盡可能地維持DG正常供電在孤島運行狀態(tài)下，以 減小停電面積，提高供電可靠性。但考慮到孤島運行的電壓和頻率不穩(wěn)定，因此標準《IEEE Std 1547-2003》中要求大功率的應(yīng)用場合即DG發(fā)出的電能除滿足地區(qū)負荷供應(yīng)外還需上 送至電網(wǎng)，在該種情況下發(fā)生孤島，要求DG工作于孤島運行狀態(tài)；而小功率的應(yīng)用場合即 DG發(fā)出的電能僅滿足部分地區(qū)負荷需求，若發(fā)生孤島狀態(tài)則啟動孤島保護功能，DG停止向 周圍負載供電。
[0004] 在配電網(wǎng)實際遠動系統(tǒng)中，一旦開關(guān)遙信與開關(guān)實際位置不相符，則稱為網(wǎng)絡(luò)結(jié) 構(gòu)錯誤，亦即網(wǎng)絡(luò)拓撲錯誤。正確的配電網(wǎng)拓撲是狀態(tài)估計、故障定位與故障恢復(fù)等應(yīng)用的 前提，錯誤的拓撲結(jié)構(gòu)會導(dǎo)致狀態(tài)估計結(jié)果不正確，甚至不收斂，使得調(diào)度員無法獲取電網(wǎng) 的運行狀態(tài)，因而無法進行負荷轉(zhuǎn)供等操作，并且拓撲錯誤還可能導(dǎo)致故障定位結(jié)果錯誤， 造成供電質(zhì)量差、供電可靠性降低等后果，因此，對含DG的配電網(wǎng)進行拓撲辨識意義重大。
[0005] 目前，用于拓撲辨識的方法主要有突變量啟動法、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)搜索辨識法和參數(shù)估 計法。突變量啟動法主要依據(jù)配網(wǎng)自動化終端上傳的遙測和遙信量進行分析判斷拓撲錯誤 區(qū)段；網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)搜索辨識法是一種狀態(tài)估計的方法，其將可能的配電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)組合--枚 舉進行狀態(tài)估計計算，直到搜索得到滿足判據(jù)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；參數(shù)估計法通過參數(shù)估計得到 支路的參數(shù)進而判斷該支路狀態(tài)，達到拓撲辨識的目的。突變量啟動法對配網(wǎng)自動化硬件 要求高，目前大部分配網(wǎng)自動化未能達到該要求；網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)搜索辨識法需進行多次狀態(tài)估 計計算，且對多個拓撲錯誤情況不適用；參數(shù)估計法對量測配置的要求很高，使其對量測相 對匱乏的配電網(wǎng)不適用。并且上述方法均未考慮分布式電源接入的影響，并且對于量測數(shù) 據(jù)匱乏的配電網(wǎng)并不適用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明需要解決的技術(shù)問題是提供一種對量測數(shù)據(jù)要求較低，且能夠?qū)珼 G的 配電網(wǎng)進行準確地拓撲辨識的方法，以避免因拓撲錯誤問題所導(dǎo)致的故障處理時間長、供 電可靠性降低的情況出現(xiàn)。
[0007] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案如下。
[0008] 基于新息圖法的含DG配電網(wǎng)的拓撲辨識方法，包括以下步驟： 步驟一，對配電網(wǎng)建模，確定連支和樹支； 步驟二，計算k時刻的狀態(tài)估計結(jié)果； 步驟三，計算所有量測支路的新息值； 步驟四，根據(jù)連支的新息值推算得到全網(wǎng)的計算新息值； 步驟五，對配備量測的樹支計算其真實新息值和計算新息值之差的差別向量； 步驟六，判斷是否存在部分支路差別向量很大且獨立存在，若存在進行步驟八；若不存 在進行步驟九； 步驟七，判斷是否存在差別向量很大支路構(gòu)成不良回路，若存在進行步驟八；若不存在 進行步驟九； 步驟八，根據(jù)判斷結(jié)果排除壞數(shù)據(jù)的影響后重新得到全網(wǎng)的計算新息值； 步驟九，根據(jù)k時刻的狀態(tài)估計結(jié)果和計算新息值求得估計潮流； 步驟十，判斷所含DG配電網(wǎng)是否為小功率場合；若為大功率場合進行步驟十一；若為 小功率場合進行步驟十二； 步驟十一，判斷是否存在某條支路的計算新息值很大但估計潮流值很小接近于零；如 果存在某條支路的計算新息值很大，但是估計潮流值很小接近于零，那么該支路存在突然 斷開拓撲錯誤，該支路實際為斷開狀態(tài)，拓撲辨識結(jié)束；若不存在則表明網(wǎng)絡(luò)無拓撲錯誤， 拓撲辨識結(jié)束； 步驟十二，判斷是否存在DG所在連支的新息值不為零；如果DG所在連支的新息值不為 零進行步驟十三，如果DG所在連支的新息值為零則進行步驟十四； 步驟十三，若所有DG所在連支的新息值均為零，判斷是否存在計算新息絕對值很大， 且估計潮流值很小接近于零的支路；若存在支路滿足新息值絕對值較大，估計潮流值接近 于零的條件，那么拓撲錯誤支路為滿足上述條件的最下游支路，該支路實際狀態(tài)為斷開，拓 撲辨識結(jié)束；若不存在則表明網(wǎng)絡(luò)中無拓撲錯誤，拓撲辨識結(jié)束； 步驟十四，若存在DG所在連支的新息值不為零，則為DG在拓撲錯誤支路下游的情況， 應(yīng)將DG所在連支的新息值改為其相反數(shù)，重新根據(jù)步驟四推算全網(wǎng)計算新息值和步驟九 計算各支路的估計潮流值，若某條支路的計算新息值很大，但是估計潮流值很小接近于零， 則該支路存在突然斷開拓撲錯誤，該支路實際為斷開狀態(tài)，拓撲辨識結(jié)束。
[0009] 本發(fā)明步驟二所述計算k時刻的狀態(tài)估計結(jié)果是以k時刻的量測量及網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié) 構(gòu)進行狀態(tài)估計計算，狀態(tài)估計根據(jù)式一計算：

【權(quán)利要求】
1. 基于新息圖法的含DG配電網(wǎng)的拓撲辨識方法，其特征在于包括以下步驟： 步驟一，對配電網(wǎng)建模，確定連支和樹支； 步驟二，計算k時刻的狀態(tài)估計結(jié)果； 步驟三，計算所有量測支路的新息值； 步驟四，根據(jù)連支的新息值推算得到全網(wǎng)的計算新息值； 步驟五，對配備量測的樹支計算其真實新息值和計算新息值之差的差別向量； 步驟六，判斷是否存在部分支路差別向量很大且獨立存在，若存在進行步驟八；若不存 在進行步驟九； 步驟七，判斷是否存在差別向量很大支路構(gòu)成不良回路，若存在進行步驟八；若不存在 進行步驟九； 步驟八，根據(jù)判斷結(jié)果排除壞數(shù)據(jù)的影響后重新得到全網(wǎng)的計算新息值； 步驟九，根據(jù)k時刻的狀態(tài)估計結(jié)果和計算新息值求得估計潮流； 步驟十，判斷所含DG配電網(wǎng)是否為小功率場合；若為大功率場合進行步驟十一；若為 小功率場合進行步驟十二； 步驟十一，判斷是否存在某條支路的計算新息值很大但估計潮流值很小接近于零；如 果存在某條支路的計算新息值很大，但是估計潮流值很小接近于零，那么該支路存在突然 斷開拓撲錯誤，該支路實際為斷開狀態(tài)，拓撲辨識結(jié)束；若不存在則表明網(wǎng)絡(luò)無拓撲錯誤， 拓撲辨識結(jié)束； 步驟十二，判斷是否存在DG所在連支的新息值不為零；如果DG所在連支的新息值不為 零進行步驟十三，如果DG所在連支的新息值為零則進行步驟十四； 步驟十三，若所有DG所在連支的新息值均為零，判斷是否存在計算新息絕對值很大， 且估計潮流值很小接近于零的支路；若存在支路滿足新息值絕對值較大，估計潮流值接近 于零的條件，那么拓撲錯誤支路為滿足上述條件的最下游支路，該支路實際狀態(tài)為斷開，拓 撲辨識結(jié)束；若不存在則表明網(wǎng)絡(luò)中無拓撲錯誤，拓撲辨識結(jié)束； 步驟十四，若存在DG所在連支的新息值不為零，則為DG在拓撲錯誤支路下游的情況， 應(yīng)將DG所在連支的新息值改為其相反數(shù)，重新根據(jù)步驟四推算全網(wǎng)計算新息值和步驟九 計算各支路的估計潮流值，若某條支路的計算新息值很大，但是估計潮流值很小接近于零， 則該支路存在突然斷開拓撲錯誤，該支路實際為斷開狀態(tài)，拓撲辨識結(jié)束。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于新息圖法的含DG配電網(wǎng)的拓撲辨識方法，其特征在于： 步驟二所述計算k時刻的狀態(tài)估計結(jié)果是以k時刻的量測量及網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)進行狀態(tài)估計 計算，狀態(tài)估計根據(jù)式一計算：
式中，x為狀態(tài)變量，對于配電網(wǎng)選取支路電流幅值和相角作為其狀態(tài)變量，Z為量測 量，A(x)為量測函數(shù)，fF為量測權(quán)重矩陣； 用牛拉法解所得到的非線性方程，第k次迭代量為：
X**1 = :cfc + &;* 其屯
w言息矩 陣，迭代計算直到么^小于設(shè)定閾僅
，此時的狀態(tài)量X即為所求，進而可 得整個網(wǎng)絡(luò)的電壓、潮流信息。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于新息圖法的含DG配電網(wǎng)的拓撲辨識方法，其特征在于： 步驟三中所述的新息值根據(jù)式二獲得：
式中％1為k+1時刻量測量，為k時刻量測估計值，vA+1即為k+1時刻的新息 值。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于新息圖法的含DG配電網(wǎng)的拓撲辨識方法，其特征在于： 步驟五中所述的差別向量根據(jù)式三獲得：
式中，為由連支新息推算所得的計算新息值，為步驟三獲得的支路的真 實新息值。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于新息圖法的含DG配電網(wǎng)的拓撲辨識方法，其特征在于： 步驟九中所述的估算潮流根據(jù)式四獲得：
式中為k時刻量測估計值即狀態(tài)估計結(jié)果。
【文檔編號】G06F17/50GK104281749SQ201410530548
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年10月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月10日
【發(fā)明者】陸宏治, 梁東貴, 梁哲輝, 陸慧, 鄒時容, 陳春芳, 秦滔, 吳春林, 肖玲 申請人:廣州供電局有限公司, 廣州科騰信息技術(shù)有限公司, 廣州嘉緣電力科技有限公司