非健全信息下基于最小二乘拟合法的配电网损耗评估方法技术

本发明专利技术涉及一种非健全信息下基于最小二乘拟合法的配电网损耗评估方法，先收集配电网拓扑结构参数、变电站SCADA系统所测量数据，对SCADA系统所测量数据做不良数据的辨识与检测，对SCADA系统所测量数据中缺失数据及误差较大数据，采用数据插值与最小二乘数据拟合法进行处理，对经过数据插值与最小二乘数据拟合法处理后的数据进行潮流计算，最后依据潮流计算得到的配电网运行参数，以馈线作为基本单元，通过馈线上的各母线的有功功率计算出该段馈线上的损耗，从而计算出整个配电网的损耗。本发明专利技术克服了现有的配电网线损率计算方法，计算结果误差大、计算工作量大的缺点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电力系统能效评估领域，特别是一种在现有配电网运行数据存在数据缺失和数据误差较大等非健全信息的情况下，采用基于数据插值和最小二乘拟合法，估算得到配电网在非健全信息下的运行数据，利用运行数据做潮流计算，依据潮流计算结果计算出配电网的损耗，从而为评估配电网的能效、制定配电网节能降损措施提供理论数据支持的非健全信息下基于最小二乘拟合法的配电网损耗评估方法。
技术介绍
电力系统中，配电网的线损率是电力工业的重要技术经济指标，配电网的线损率过高不但减少电力部门经济效益，而且还浪费能源，由于历史原因，我国电力设施一直重视发电建设，而对输电建设重视程度相对较低，致使电网建设滞后、网架结构薄弱、设施老化、供电半径过长，导致电网线损率居高不下，因而降低线损率是电力部门在节约能源方面的重要任务，在制定合理改造措施降低线损率措施前，需要对现有运行配电网的数据进行收集，计算出现有配电网的线损率，从而为配电网改造提供理论数据支持，并在配电网改造后，通过改造后的线损率和改造前线损率进行比对，从而直观得到改造后减少线损率的数据，然而，现有的配电网线损率计算方法，由于部分配电网表计配置不齐备、配电网运行数据不全；在配电网的统计信息和测量信息中，因为人为疏忽、测量的错误、SCADA/EMS系统中通道错误与远程终端单元RTU故障等原因可能会导致配电网基本信息的数据缺失及数据错误，数据缺失及数据错误会导致某些指标计算不能实现或计算结果与实际不符，严重影响配网线损因素评估的精确性，造成配电网线损率计算工作量大，而且计算的结果误差大。
技术实现思路
为了克服现有的配电网线损率计算方法，由于部分配电网表计配置不齐备、配电网运行数据不全；人为疏忽、测量的错误、SCADA/EMS系统中通道错误与远程终端单元RTU故障等原因导致的配电网基本信息数据缺失及数据错误，使得配电网的运行数据和结构参数收集整理费事费力，造成配电网线损率计算工作量大、计算的结果误差大的弊端，本专利技术提供了一种在现有配电网运行数据存在数据缺失和数据误差较大的情况下，采用基于数据插值和最小二乘拟合法，估算得到配电网在非健全信息下的运行数据，利用运行数据做潮流计算，依据潮流计算结果计算出配电网的电能损耗，从而为评估配电网的能效、制定配电网节能降损措施提供理论数据支持的非健全信息下基于最小二乘拟合法的配电网损耗评估方法。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：非健全信息下基于最小二乘拟合法的配电网损耗评估方法，先收集配电网拓扑结构参数、变电站SCADA系统所测量数据，对SCADA系统所测量数据做不良数据的辨识与检测，对SCADA系统所测量数据中缺失数据及误差较大数据，采用数据插值与最小二乘数据拟合法进行处理，对数据插值与最小二乘数据拟合法处理后的数据进行潮流计算，计算出完整精确的配电网各线路的有功功率和无功功率、变压器各侧绕组通过的功率以及各节点电压幅值、节点注入有功功率、无功功率，最后依据潮流计算得到的配电网运行参数，以馈线作为基本单元，通过馈线上的各母线的有功功率计算出该段馈线上的损耗，从而计算出整个配电网的损耗。所述收集配电网拓扑结构参数、变电站SCADA系统所测量数据方法是：先收集各台主变压器、电容器组、电抗器的参数资料，参数资料是铭牌上的数据或试验数据，然后收集配电线路的单线图参数，单线图参数收集包括导线型号、线路长度、线路电阻的实际有名值数据收集，收集高压输电线路电阻的实际有名值时，还需要收集高压输电线路的电抗值，最后收集变电所变压器各侧、各级电压输电线路和中、高压配电线路的整点电流、有功功率、无功功率以及连续24h累计有功、无功电量、电压、电流、有功功率、无功功率数据。所述对SCADA系统所测量数据做不良数据的辨识与检测方法过程是：第一步进行限值检测，对任一测量数据做Mmin＜Mi＜Mmax验证，超出限值范围的数据直接记为不良数据；第二步进行母线注入量基尔霍夫检测，对某一母线的所有注入功率测量数据做基尔霍夫定律检测，即其中n是母线上所连的支路数，ε是预定的阀值，若不满足该约束阀值，则相关数据记录为可疑数据；第三步进行对端遥测匹配检测，依照线路对端功率数据应满足极性相反、数值接近的关系，首先判断对端功率数据是否达到|Pij|-|Pji|＜ε，不满足该约束的遥测功率数据记为可疑数据，然后对满足约束的遥测功率数据判断其极性是否相反，在此情况下，若一侧功率数据已经根据基尔霍夫检测判断为好数据，则另一侧功率数据极性应该相反，否则记录可疑数据。所述对SCADA系统所测量数据中缺失数据及误差较大数据，采用数据插值与最小二乘数据拟合法处理方法过程是：第一步进行数据插值处理，在离散数据的基础上补插连续函数，使得这条连续曲线通过全部给定的离散数据点，假定在区间[a、b]上的实值函数f(x)在该区间上n+1个互不相同点x0,x1,……,xn处的值是f[x0],……,f(xn)，要求估算f(x)在[a,b]中某点的值，其方法是，在事先选定的一个由简单函数构成的有n+1个参数C0,C1,……,Cn的函数类Φ(C0,C1,……,Cn)中求出满足条件P(xi)＝f(xi)(i＝0,1,……,n)的函数P(x)，并以P(作为f)的估值；第二步进行最小二乘数据拟合法处理，运用坏数据出现前一整点与后一整点的可靠数据做最小二乘的数据拟合，估算出在坏数据那一时刻的数据负荷估计值，由于在正常运行时，电力网母线电压波动不大，基本在额定电压附近小幅波动，所以在计算时，一律以母线额定电压值为准，设拟合函数为y＝ax+b，其中a、b为参数，然后根据已有测量数据(tk,yk)，k＝1，2，···，n，确定a、b，使取最小值，可以看做是参数a,b的函数，为了使达到极小，代入多元函数求极值的必要条件，即可求解出a与b的解，得到数据的一次最小二乘逼近，进而可得数据突变点可以采纳的一个拟合值。所述对数据插值与最小二乘数据拟合法处理后的数据进行潮流计算，计算出完整精确的配电网各线路的有功功率和无功功率、变压器各侧绕组通过的功率以及各节点电压幅值、节点注入有功功率、无功功率方法过程是：第一步对于一个N节点的配电网络，设第i个节点电压实部和虚部分别为ei、fi，流入该节点的有功功率和无功功率分别为Pi、Qi，网络导纳矩阵第p行q列元素为，Ypq＝Gpq+jBpq，N个节点电力系统的2～N节点潮流一般形式为，即实部虚部展开得到，其中e1为根节点额定电压，f1＝0；第二步依据牛顿-拉夫逊法，求出上述方程的雅克比矩阵： J = ∂ ΔP 2 ∂ e 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
非健全信息下基于最小二乘拟合法的配电网损耗评估方法，其特征在于，先收集配电网拓扑结构参数、变电站SCADA系统所测量数据，对SCADA系统所测量数据做不良数据的辨识与检测，对SCADA系统所测量数据中缺失数据及误差较大数据，采用数据插值与最小二乘数据拟合法进行处理，对数据插值与最小二乘数据拟合法处理后的数据进行潮流计算，计算出完整精确的配电网各线路的有功功率和无功功率、变压器各侧绕组通过的功率以及各节点电压幅值、节点注入有功功率、无功功率，最后依据潮流计算得到的配电网运行参数，以馈线作为基本单元，通过馈线上的各母线的有功功率计算出该段馈线上的损耗，从而计算出整个配电网的损耗。

【技术特征摘要】
1.非健全信息下基于最小二乘拟合法的配电网损耗评估方法，其特征在于，先收集配电网拓扑结构参数、变电站SCADA系统所测量数据，对SCADA系统所测量数据做不良数据的辨识与检测，对SCADA系统所测量数据中缺失数据及误差较大数据，采用数据插值与最小二乘数据拟合法进行处理，对数据插值与最小二乘数据拟合法处理后的数据进行潮流计算，计算出完整精确的配电网各线路的有功功率和无功功率、变压器各侧绕组通过的功率以及各节点电压幅值、节点注入有功功率、无功功率，最后依据潮流计算得到的配电网运行参数，以馈线作为基本单元，通过馈线上的各母线的有功功率计算出该段馈线上的损耗，从而计算出整个配电网的损耗。2.根据权利要求1所述的非健全信息下基于最小二乘拟合法的配电网损耗评估方法，其特征在于，收集配电网拓扑结构参数、变电站SCADA系统所测量数据方法是：先收集各台主变压器、电容器组、电抗器的参数资料，参数资料是铭牌上的数据或试验数据，然后收集配电线路的单线图参数，单线图参数收集包括导线型号、线路长度、线路电阻的实际有名值数据收集，收集高压输电线路电阻的实际有名值时，还需要收集高压输电线路的电抗值，最后收集变电所变压器各侧、各级电压输电线路和中、高压配电线路的整点电流、有功功率、无功功率以及连续24h累计有功、无功电量、电压、电流、有功功率、无功功率数据。3.根据权利要求2所述的非健全信息下基于最小二乘拟合法的配电网损耗评估方法，其特征在于，对SCADA系统所测量数据做不良数据的辨识与检测方法过程是：第一步进行限值检测，对任一测量数据做Mmin＜Mi＜Mmax验证，超出限值范围的数据直接记为不良数据；第二步进行母线注入量基尔霍夫检测，对某一母线的所有注入功率测量数据做基尔霍夫定律检测，即其中n是母线上所连的支路数，ε是预定的阀值，若不满足该约束阀值，则相关数据记录为可疑数据；第三步进行对端遥测匹配检测，依照线路对端功率数据应满足极性相反、数值接近的关系，首先判断对端功率数据是否达到|Pij|-|Pji|＜ε，不满足该约束的遥测功率数据记为可疑数据，然后对满足约束的遥测功率数据判断其极性是否相反，在此情况下，若一侧功率数据已经根据基尔霍夫检测判断为好数据，则另一侧功率数据极性应该相反，否则记录可疑数据。4.根据权利要求3所述的非健全信息下基于最小二乘拟合法的配电网损耗评估方法，其特征在于，对SCADA系统所测量数据中缺失数据及误差较大数据，采用数据插值与最小二乘数据拟合法处理方法过程是：第一步进行数据插值处理，在离散数据的基础上补插连续函数，使得这条连续曲线通过全部给定的离散数据点，假定在区间[a、b]上的实值函数f(x)在该区间上n+1个互不相同点x0,x1,……,xn处的值是f[x0],……,f(xn)，要求估算f(x)在[a,b]中某点的值，其方法是，在事先选定的一个由简单函数构成的有n+1个参数C0,C1,……,Cn的函数类Φ(C0,C1,……,Cn)中求出满足条件P(xi)＝f(xi)(i＝0,1,……,n)的函数P(x)，并以P(作为f)的估值；第二步进行最小二乘数据拟合法处理，运用坏数据出现前一整点与后一整点的可靠数据做最小二乘的数据拟合，估算出在坏数据那一时刻的数据负荷估计值，由于在正常运行时，电力网母线电压波动不大，基本在额定电压附近小幅波动，所以在计算时，一律以母线额定电压值为准，设拟合函数为y＝ax+b，其中a、b为参数，然后根据已有测量数据(tk,yk)，k＝1，2，···，n，确定a、b，使取最小值，可以看做是参数a,b的函数，(a、b)，为了使(a、b)达到极小，代入多元函数求极值的必要条件，即可求解出a与b的解，得到数据的一次最小二乘逼近，进而可得数据突变点可以采纳的一个拟合值。5.根据权利要求4所述的非健全信息下基于最小二乘拟合法的配电网损耗评估方法，其特征在于，对数据插值与最小二乘数据拟合法处理后的数据进行潮流计算，计算出完整精确的配电网各线路的有功功率和无功功率、变压器各侧绕组通过的功率以及各节点电压幅值、节点注入有功功率、无功功率方法过程是：第一步对于一个N节点的配电网络，设第i个节点电压实部和虚部分别为ei、fi，流入该节点的有功功率和无功功率分别为Pi、Qi，网络导纳矩阵第p行q列元素为，Ypq＝Gpq+jBpq，N个节点电力系统的2～N节点潮流一般形式为，即实部虚部展开得到，其中e1为根节点额定电压，f1＝0；第二步依据牛顿-拉夫逊法，求出上述方程的雅克比矩阵： J = ∂ ΔP 2 ∂ e 2 ∂ ΔP 2 ∂ f 2 ...... ∂ ΔP 2 ∂ e n ∂ ΔP 2 ∂ f n ∂ ΔQ 2 ∂ e 2 ∂ ΔP 2 ∂ f 2 ...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈小飞，万长瑛，邱泽晶，肖楚鹏，李俊，黄静，
申请(专利权)人：南瑞武汉电气设备与工程能效测评中心，国网江苏省电力公司，南京南瑞集团公司，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42