專利名稱：一種基于物聯(lián)網(wǎng)技術的配網(wǎng)線路動態(tài)增容方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種基于物聯(lián)網(wǎng)技術的配網(wǎng)線路動態(tài)增容方法，屬電力信息自動化技術領域。
背景技術：
一個省內大部分城市供電以居民用電為主，城市配電網(wǎng)峰谷差較大，為滿足高峰期居民用電負荷的需要畢竟進行大規(guī)模電力基礎設施建設，電網(wǎng)負荷率低，影響了電網(wǎng)運行的經(jīng)濟性。長期以來，配電線路載流量設計是在選定的氣象條件(如環(huán)境溫度40°C，風速0.5m/s，太陽輻射功率1000W/m2)和導線最高允許溫度(70 90°C )下計算的線路載流量，這是線路的靜態(tài)載流量，也稱為靜態(tài)熱定額，它可在極端條件下保證導線強度和線路安全，但過于保守。變電站IOkV饋線配置的過負荷保護的保護定值基于此數(shù)值計算過負荷保護定值進行配電網(wǎng)運行調度控制，降低了設備的利用率，影響了電網(wǎng)運行的經(jīng)濟性。應用物聯(lián)網(wǎng)技術和高速通信方式直接采集電氣設備實時運行狀態(tài)量，根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)進行計及配電網(wǎng)安全約束的電力設備熱穩(wěn)定限值在線分析計算，根據(jù)計算結果實時判斷配電網(wǎng)主設備實際運行工況，突破過負荷保護定值的限值，實現(xiàn)配電網(wǎng)動態(tài)增容，提高配電網(wǎng)負荷率，在不影響配電網(wǎng)運行可靠性基礎上提升配電網(wǎng)運行經(jīng)濟性。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種應用物聯(lián)網(wǎng)技術和高速通信網(wǎng)絡進行配電網(wǎng)設備運行狀態(tài)實時監(jiān)測，將采集到的實時監(jiān)測數(shù)據(jù)進行計及配電網(wǎng)安全約束的電力設備熱穩(wěn)定限值在線分析計算，根據(jù)計算結果進行配電運行調度控制，實現(xiàn)配電網(wǎng)動態(tài)增容的方法。實現(xiàn)本發(fā)明的技術方案是，利用配電網(wǎng)設備運行工況采集終端實現(xiàn)對配電網(wǎng)主設備運行工況的實時監(jiān)測，并將實時監(jiān)測數(shù)據(jù)通過電力通信網(wǎng)傳輸至配電網(wǎng)調控主站，配電網(wǎng)調控主站根據(jù)主設備監(jiān)測數(shù)據(jù)進行計及配電網(wǎng)安全約束的電力設備熱穩(wěn)定限值在線分析計算，再根據(jù)計算結果對配電網(wǎng)運行調度控制方式進行控制。本發(fā)明方法如下:
1、數(shù)據(jù)采集:由配電網(wǎng)設備運行工況實時采集終端實時采集配電線路的運行工況，采集到的信息主要是配電線路的實時溫度，重點是接頭等最容易發(fā)熱的關鍵部位，同時也應包括電壓、電流等電氣量，作為配網(wǎng)調控主站在線計算的輔助參數(shù)。2、數(shù)據(jù)傳輸:將配電網(wǎng)設備運行工況實時采集終端采集到的實時數(shù)據(jù)通過電網(wǎng)快速通信網(wǎng)絡上傳至配網(wǎng)調控主站。3、主站在線計算:主站根據(jù)收集實時監(jiān)測數(shù)據(jù)進行計及配電網(wǎng)安全約束的電力設備熱穩(wěn)定限值在線分析計算。配電網(wǎng)安全約束條件應包括配電網(wǎng)運行全景工況，配電線路轉供能力等，根據(jù)計算結果對配網(wǎng)運行方式進行實時控制。進行計及配電網(wǎng)安全約束的電力設備熱穩(wěn)定限值在線分析計算包括:
(O網(wǎng)絡拓樸:根據(jù)實時數(shù)據(jù)庫中的元件模型、連接關系以及開關的實時狀態(tài)，確定配電網(wǎng)中各種設備的連接關系和帶電狀態(tài)。(2)狀態(tài)估計:應用估計算法來檢測與剔除壞數(shù)據(jù)，提高數(shù)據(jù)精度，保持數(shù)據(jù)的一致性，實現(xiàn)配電網(wǎng)不良量測數(shù)據(jù)的辨識，并通過負荷估計及其他相容性分析方法進行一定的數(shù)據(jù)修復和補充。狀態(tài)估計從不完整的DSCAFA數(shù)據(jù)和母線負荷預測數(shù)據(jù)，來獲得完整的實時網(wǎng)絡狀態(tài)。(3)潮流計算:潮流計算根據(jù)配電網(wǎng)絡指定運行狀態(tài)下的拓撲結構、變電站母線電壓(即饋線出口電壓)、負荷類設備的運行功率等數(shù)據(jù)，計算整個配電網(wǎng)絡的節(jié)點電壓，以及支路電流、功率分布?？刹捎门ｎD-拉夫遜潮流計算方法、支路類配電網(wǎng)潮流計算方法進行潮流計算。(4)負荷預測:針對6_20kV母線、區(qū)域配電網(wǎng)進行負荷預測，在對系統(tǒng)歷史負荷數(shù)據(jù)、氣象因素、節(jié)假日，以及特殊事件等信息分析的基礎上，依據(jù)配網(wǎng)負荷變化規(guī)律，建立預測模型，選擇適合策略預測未來系統(tǒng)負荷變化。(5)負荷轉供:當配網(wǎng)線路發(fā)生過負荷情況時，主站根據(jù)實際采集的狀態(tài)量(線路潮流、線路溫度、配變運行狀態(tài)等)進行線路供電能力判斷，當線路確實發(fā)生過負荷時，或者設定停電檢修區(qū)間時，可能導致除事故區(qū)間或檢修區(qū)間以外的區(qū)間停電，需要對這些區(qū)間進行負荷轉移，使因此而導致的負荷損失最小及用戶停電時間最少，此時需要使用負荷轉移功能。負荷轉供根據(jù)目標設備分析其影響負荷，并將受影響負荷安全轉至新電源點，提出包括轉供路徑、轉供容量在內的負荷轉供操作方案。4、配網(wǎng)運行方式進行實時控制:依據(jù)轉供策略分析的結果，采用自動或人工介入的方式對負荷進行轉移，實現(xiàn)消除越陷、減少停電時間等目標，形成的閉環(huán)控制。本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明應用物聯(lián)網(wǎng)技術和高速通信方式直接采集電氣設備實時運行狀態(tài)量，并根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)進行計及配電網(wǎng)安全約束的電力設備熱穩(wěn)定限值在線分析計算，再根據(jù)計算結果實時判斷配電網(wǎng)主設備實際運行工況，突破過負荷保護定值的限值，實現(xiàn)配電網(wǎng)動態(tài)增容，提高配電網(wǎng)負荷率，在不影響配電網(wǎng)運行可靠性基礎上提升配電網(wǎng)運行經(jīng)濟性。`本發(fā)明適用于配電網(wǎng)動態(tài)增容，特別適用于實施配電自動化區(qū)域配電網(wǎng)動態(tài)增容。


圖1為本發(fā)明配電網(wǎng)動態(tài)增容方式實現(xiàn)結構圖。
具體實施例方式 下面對本發(fā)明作進一步詳細說明。1、數(shù)據(jù)采集
配電網(wǎng)設備運行工況實時采集終端實時采集配電線路的運行工況，采集到的信息主要是配電線路的實時溫度，重點是接頭等最容易發(fā)熱的關鍵部位，同時也應包括電壓電流等電氣量，作為配網(wǎng)調控主站在線計算的輔助參數(shù)。除了配電線路外，配電網(wǎng)設備運行工況實時采集終端還應對配電網(wǎng)其他主設備，如配電變壓器運行工況進行采集，運行工況主要是配變實時負荷，實時油溫、油色譜及實時局放等。終端應滿足以下要求:
O終端應采用模塊化、可擴展、低功耗的產(chǎn)品，具有高可靠性和適應性；
2)結構形式應滿足現(xiàn)場安裝的規(guī)范性和安全性要求；
3)終端電源采用系統(tǒng)供電和蓄電池(或者超級電容)相結合的供電模式；
4)終端應具有明顯的裝置運行、通訊、遙信等狀態(tài)指示； 5)終端與外部裝置接線宜采用航空插頭形式。2、數(shù)據(jù)傳輸
配電網(wǎng)設備運行工況實時采集終端采集到的實時數(shù)據(jù)通過電網(wǎng)快速通信網(wǎng)絡上傳至配網(wǎng)調控主站。數(shù)據(jù)通信規(guī)約應遵循DL/T 634.5101-2002、DL/T634.5104-2002協(xié)議。3、主站在線計算
主站收集實時監(jiān)測進行計及配電網(wǎng)安全約束的電力設備熱穩(wěn)定限值在線分析計算。配電網(wǎng)安全約束條件應包括配電網(wǎng)運行全景工況，配電線路轉供能力等，根據(jù)計算結果對配網(wǎng)運行方式進行實時控制。主站在線計算速度必須滿足一定要求，確保配網(wǎng)實時控制需要。進行計及配電網(wǎng)安全約束的電力設備熱穩(wěn)定限值在線分析計算包括:
O網(wǎng)絡拓撲
網(wǎng)絡拓撲根據(jù)實時數(shù)據(jù)庫中的元件模型、連接關系以及開關的實時狀態(tài)，確定配電網(wǎng)中各種設備的連接關系和帶電狀態(tài)，還可用來檢測網(wǎng)絡是否出現(xiàn)閉環(huán)現(xiàn)象，并根據(jù)其運行狀態(tài)進行動態(tài)著色，將結果以醒目的顏色顯示在系統(tǒng)聯(lián)絡圖和接線圖上。根據(jù)電網(wǎng)連接關系和設備的運行狀態(tài)進行動態(tài)分析，分析結果可以應用于配電監(jiān)控、安全約束等，也可針對復雜的配電網(wǎng)絡模型形成狀態(tài)估計、潮流計算使用的計算模型。2)狀態(tài)估計
狀態(tài)估計利用實時量測的冗余性，應用估計算法來檢測與剔除壞數(shù)據(jù)，提高數(shù)據(jù)精度，保持數(shù)據(jù)的一致性，實現(xiàn)配電網(wǎng)不良量測數(shù)據(jù)的辨識，并通過負荷估計及其他相容性分析方法進行一定的數(shù)據(jù)修復和補充。狀態(tài)估計從不完整的DSCAFA數(shù)據(jù)和母線負荷預測數(shù)據(jù)，來獲得完整的實時網(wǎng)絡狀態(tài)。它是網(wǎng)絡分析類推之源。狀態(tài)估計分兩大部分:一是主配網(wǎng)的估計，有實時量測量，屬一般狀態(tài)估計模型；二是沿饋線的潮流分量，無實時量測量，即在已知饋線始端功率和電壓(估計值)的條件下，利用母線負荷預測模型，將其分配到各負荷點用于測量計算。3)潮流計算
潮流計算根據(jù)配電網(wǎng)絡指定運行狀態(tài)下的拓撲結構、變電站母線電壓(即饋線出口電壓)、負荷類設備的運行功率等數(shù)據(jù)，計算整個配電網(wǎng)絡的節(jié)點電壓，以及支路電流、功率分布。對于配電自動化覆蓋區(qū)域由于實時數(shù)據(jù)采集較全，可進行精確潮流計算；對于自動化尚未覆蓋或未完全覆蓋區(qū)域，可利用用電信息采集、負荷管理系統(tǒng)的準實時數(shù)據(jù)，利用狀態(tài)估計盡量補全數(shù)據(jù)，進行潮流估算。目前廣泛應用的潮流計算方法主要有牛頓-拉夫遜潮流計算方法、支路類配電網(wǎng)潮流計算方法等。4)負荷預測
配電網(wǎng)負荷預測主要針對6-20kV母線、區(qū)域配電網(wǎng)進行負荷預測，在對系統(tǒng)歷史負荷數(shù)據(jù)、氣象因素、節(jié)假日，以及特殊事件等信息分析的基礎上，挖掘配網(wǎng)負荷變化規(guī)律，建立預測模型，選擇適合策略預測未來系統(tǒng)負荷變化。由于配電網(wǎng)實際測量量太少，所以負荷預報對配電網(wǎng)運行有重要意義。負荷預報軟件根據(jù)周期分為超短期負荷預報和短期負荷預報。超短期負荷預報一般用于預測未來1-2小時系統(tǒng)負荷，短期負荷預報一般用來預測未來I天-1周(節(jié)假日可以提前更多時間進行)的系統(tǒng)負荷。
5)線路實時過載能力計算及負荷轉供
算法的核心是結合線路潮流、線路負荷預測、線路溫度及配變運行狀態(tài)進行線路實時過載能力計算。線路實時過載能力計算以IEEE 738-2006標準中導線溫度和載流量計算方法中動態(tài)熱穩(wěn)定方程為基礎:
權利要求
1.一種基于物聯(lián)網(wǎng)技術的配網(wǎng)線路動態(tài)增容方法，包括由配電網(wǎng)設備運行工況實時采集終端實時采集數(shù)據(jù)和通過電網(wǎng)快速通信網(wǎng)絡上傳至配網(wǎng)調控主站的數(shù)據(jù)傳輸，其特征在于，主站根據(jù)收集實時監(jiān)測數(shù)據(jù)進行計及配電網(wǎng)安全約束的電力設備熱穩(wěn)定限值在線分析計算；配電網(wǎng)安全約束條件應包括配電網(wǎng)運行全景工況，配電線路轉供能力；根據(jù)計算結果對配網(wǎng)運行方式進行實時控制；進行計及配電網(wǎng)安全約束的電力設備熱穩(wěn)定限值在線分析計算包括: (1)網(wǎng)絡拓樸:根據(jù)實時數(shù)據(jù)庫中的元件模型、連接關系以及開關的實時狀態(tài)，確定配電網(wǎng)中各種設備的連接關系和帶電狀態(tài)； (2)狀態(tài)估計:應用估計算法來檢測與剔除壞數(shù)據(jù)，提高數(shù)據(jù)精度，保持數(shù)據(jù)的一致性，實現(xiàn)配電網(wǎng)不良量測數(shù)據(jù)的辨識，并通過負荷估計及其他相容性分析方法進行一定的數(shù)據(jù)修復和補充；狀態(tài)估計從不完整的DSCAFA數(shù)據(jù)和母線負荷預測數(shù)據(jù)，來獲得完整的實時網(wǎng)絡狀態(tài)； (3)潮流計算:潮流計算根據(jù)配電網(wǎng)絡指定運行狀態(tài)下的拓撲結構、變電站母線電壓(即饋線出口電壓)、負荷類設備的運行功率等數(shù)據(jù)，計算整個配電網(wǎng)絡的節(jié)點電壓，以及支路電流、功率分布； (4)負荷預測:針對6-20kV母線、區(qū)域配電網(wǎng)進行負荷預測，在對系統(tǒng)歷史負荷數(shù)據(jù)、氣象因素、節(jié)假日，以及特殊事件等信息分析的基礎上，挖掘配網(wǎng)負荷變化規(guī)律，建立預測模型，選擇適合策略預測未來系統(tǒng)負荷變化； (5)負荷轉供:當配網(wǎng)線路發(fā)生過負荷情況時，主站根據(jù)實際采集的狀態(tài)量進行線路供電能力判斷，計算結合線路潮流、線路負荷預測、線路溫度及配變運行狀態(tài)進行線路實時過載能力計算； 線路實時過載能力計算以IEEE 738-2006標準中導線溫度和載流量計算方法中動態(tài)熱穩(wěn)定方程為基礎并對其中參數(shù)進行修正，加入計及電網(wǎng)安全的約束條件； 動態(tài)熱穩(wěn)定方程為:
2.根據(jù)權利要求1所述的一種基于物聯(lián)網(wǎng)技術的配網(wǎng)線路動態(tài)增容方法，其特征在于，所述根據(jù)計算結果對配網(wǎng)運行方式進行實時控制，是依據(jù)轉供策略分析的結果，采用自動或人工介入的方式對負荷進行轉移，實現(xiàn)消除越陷、減少停電時間等目標，形成的閉環(huán)控制。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種基于物聯(lián)網(wǎng)技術的配網(wǎng)線路動態(tài)增容方法，其特征在于，以IEEE 738-2006標準中導線溫度和載流量計算方法中動態(tài)熱穩(wěn)定方程為基礎，根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)實測數(shù)據(jù)對動態(tài)熱穩(wěn)定方程進行修正并作為電網(wǎng)安全約束條件，修正后得出的導線溫度和載流量作為配電系統(tǒng)運行調度和控制依據(jù)。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種基于物聯(lián)網(wǎng)技術的配網(wǎng)線路動態(tài)增容方法，其特征在于，所述負荷轉供中主站根據(jù)實際采集的狀態(tài)量包括線路潮流、線路溫度、配變運行狀態(tài)。
5.根據(jù)權利要求1所述的一種基于物聯(lián)網(wǎng)技術的配網(wǎng)線路動態(tài)增容方法，其特征在于，所述狀態(tài)估計分兩大部分:一是主配網(wǎng)的估計，有實時量測量，屬一般狀態(tài)估計模型；二是沿饋線的潮流分量，無實時量測量，即在已知饋線始端功率和電壓的條件下，利用母線負荷預測模型，將其分配到各負荷點用于測量計算。
全文摘要
一種基于物聯(lián)網(wǎng)技術的配網(wǎng)線路動態(tài)增容方法，包括由配電網(wǎng)設備運行工況實時采集終端實時采集數(shù)據(jù)和通過電網(wǎng)快速通信網(wǎng)絡上傳至配網(wǎng)調控主站的數(shù)據(jù)傳輸，主站根據(jù)收集實時監(jiān)測數(shù)據(jù)進行計及配電網(wǎng)安全約束的電力設備熱穩(wěn)定限值在線分析計算；配電網(wǎng)安全約束條件應包括配電網(wǎng)運行全景工況，配電線路轉供能力；根據(jù)計算結果對配網(wǎng)運行方式進行實時控制；進行計及配電網(wǎng)安全約束的電力設備熱穩(wěn)定限值在線分析計算包括(1)網(wǎng)絡拓樸；(2)狀態(tài)估計；(3)潮流計算；(4)負荷預測；(5)負荷轉供。本發(fā)明突破過負荷保護定值的限值，實現(xiàn)配電網(wǎng)動態(tài)增容，提高配電網(wǎng)負荷率，提升了配電網(wǎng)運行經(jīng)濟性。本發(fā)明適用于配電網(wǎng)動態(tài)增容。
文檔編號H04L29/08GK103138397SQ20121046516
公開日2013年6月5日 申請日期2012年11月19日 優(yōu)先權日2012年11月19日
發(fā)明者鄭蜀江, 曾偉, 潘本仁, 余侃勝, 安義, 蔡木良 申請人:江西省電力科學研究院, 國家電網(wǎng)公司