基于μPMU与SCADA的配电网网络拓扑分析方法技术

本发明专利技术公开了一种基于μPMU与SCADA的配电网网络拓扑分析方法，将根据SCADA数据形成的初始节点支路关联矩阵每一行与支路开关矩阵各个元素进行与运算，得到节点支路关联矩阵。通过μPMU采集的模拟电流量分析和校验根据SCADA系统得到的开关量，根据下一时刻μPMU的模拟支路电流判断支路电流是否突变，如果突变则修正支路开关矩阵，将节点支路关联矩阵每一行与实时支路开关矩阵进行与运算，得到实时节点支路关联矩阵。对实时节点支路关联矩阵进行广度优先搜索，得到配电网网络拓扑结构。本发明专利技术可以有效地区别负荷变化对于配电网网络拓扑的影响，快速准确的辨识配电网网络拓扑结构的变化，提供实时可靠的配电网网络拓扑。

【技术实现步骤摘要】
基于μPMU与SCADA的配电网网络拓扑分析方法
本专利技术属于配电网网络拓扑分析领域，更具体地，涉及一种基于μPMU与SCADA的配电网网络拓扑分析方法。
技术介绍
随着国家经济的不断发展，电力行业正在迅速发展，电网结构也在不断地优化，配电网技术得到了显著的提升。随着新能源的大力发展，分布式电源，电动汽车等的接入对于现有配电网的结构带来很大的挑战。配电网网络拓扑分析是状态估计、参数估计、故障分析等的基础，因此快速、准确的配电网网络拓扑分析显得尤为重要。目前，配电网拓扑分析大多是根据数据采集与监视控制系统(SupervisoryControlAndDataAcquisition，SCADA)提供的开关状态，SCADA系统采样的时间周期较长，因此配电网结构的追踪效率会大大降低，有必要结合新的更高速率的测量系统来分析网络拓扑。随着广域同步测量系统(WideAreaMeasurementSystem，WAMS)的出现，使得电力系统从静态到动态的全过程都可以测量和监视。广域动态测量系统是以相量测量单元(PhasorMeasurementUnit，PMU)或微型相量测量单元(Micro-phasormeasurementunit，μPMU)装置为基本组成元件构成的新一代测量系统，它以提供高精度定时定位能力的全球定位系统(GlobalPositioningSystem，GPS)技术为基础，根据GPS提供的高精度时钟可以快速的测量网络中的各种电气量。随着当前配电网中微同步相量测量单元μPMU的逐步应用，使得量测量的更新速度由原来的几秒缩减到几十毫秒，因此借助于采样更快的μPMU装置采集的数据来分析校验配电网网络拓扑，可以大大提高配电网网络拓扑分析实时性和准确性。相对于WAMS系统，SCADA系统的数据上传时存在一定的时间滞后，因此如果WAMS系统的拓扑信息完全依靠SCADA系统采集开关量获取，则会导致在滞后时间内WAMS所使用的拓扑信息不正确。此外，SCADA系统采集开关状态也存在一定的差错概率。因此，如何实现在配电网中实时网络拓扑分析的快速性和准确性是目前亟需解决的技术问题。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种基于μPMU与SCADA的配电网网络拓扑分析方法，由此解决现有技术无法实现在配电网中网络拓扑分析的快速性和准确性的技术问题。为实现上述目的，本专利技术提供了一种基于μPMU与SCADA的配电网网络拓扑分析方法，包括：(1)利用当前时刻SCADA量测数据来生成初始节点支路关联矩阵，根据SCADA系统采集的开关量生成支路开关矩阵，其中，所述初始节点支路关联矩阵表示节点支路之间的关联状态，所述支路开关矩阵表示支路的连通或断开状态；(2)将所述初始节点支路关联矩阵的每一行与所述支路开关矩阵的各个对应元素进行与运算，得到目标节点支路关联矩阵；(3)根据实际配电系统选取最大负荷转切系数λmax，读取下一时刻μPMU的模拟电流量，以判断支路电流是否有突变，若所述支路电流有突变则修正所述支路开关矩阵得到实时支路开关矩阵，用所述实时支路开关矩阵替换所述支路开关矩阵，并执行步骤(2)；(4)若所述支路电流没有突变，则对于得到的所述目标节点支路关联矩阵，进行广度优先搜索BFS，从而得到配电网网络拓扑结构。优选地，步骤(1)包括：利用当前时刻SCADA量测数据生成初始节点支路关联矩阵，其中，在生成节点支路时，先存入平衡节点，然后依次按照节点的编号存入，相关联的节点支路为1，不相关联的节点支路为0。优选地，所述支路开关矩阵的维数为1，连通的支路为1，断开的支路为0，在所述支路开关矩阵中所含元素个数为支路的个数。优选地，步骤(3)包括：(3.1)获取当前时刻SCADA模拟电流量的有效值和下一时刻的μPMU的模拟电流量的有效值，将SCADA的模拟电流量的有效值和下一时刻μPMU的模拟电流量的有效值值做差值，再对电流差值取绝对值；(3.2)取μPMU的模拟电流量的有效值和SCADA的模拟电流量的有效值两者中的最小电流有效值，若电流差值的绝对值大于λmax倍最小电流有效值，则根据变化的节点找到对应的所述支路开关矩阵中的元素，并修改所述支路开关矩阵中所对应的值，然后返回执行所述将所述初始节点支路关联矩阵的每一行与所述支路开关矩阵的各个对应元素进行与运算，得到目标节点支路关联矩阵；(3.3)若电流差值的绝对值不大于λmax倍最小电流有效值，则表示SCADA系统下一时刻μPMU的电流没有发生突变，表明此时网络拓扑没有发生变化，对所述目标节点支路关联矩阵进行广度优先搜索。优选地，步骤(4)包括：(4.1)对于得到的所述目标节点支路关联矩阵，从平衡节点开始搜索，搜索到的元素为第一个元素；(4.2)搜到第一个元素之后，固定第一个元素对应的行，根据固定的相应的行，查找到列的值，找到之后将此元素置为0；(4.3)查找到相应的列的值后，然后固定相应的列，找到对应的行标，将找到的节点存入节点矩阵；(4.4)将找到的节点存入节点矩阵后，从下一个节点继续开始搜索执行步骤(4.1)，直到遍历搜索完所有的节点为止，最后根据所述节点矩阵中的节点得到配电网网络拓扑结构。总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：通过本专利技术，先获得网络中的μPMU和SCADA的量测支路电流的有效值，利用SCADA数据来生成初始化的节点支路关联矩阵。根据SCADA系统采集的开关量来生成支路开关矩阵，将支路开关矩阵各个对应元素与上一步得到的初始化的节点支路关联矩阵每一行相乘，得到初始的节点支路关联矩阵。读取下一时刻μPMU的支路电流有效值，根据实际配电系统选取负荷转切系数λ，判断支路电流有效值是否有突变，修正支路开关矩阵。在SCADA系统数据传输时间间隔内，通过μPMU装置采集到的模拟量来分析和校验根据SCADA系统得到的开关量，对于得到的节点支路关联矩阵进行广度优先搜索BFS，从而快速的得到配电网网络拓扑结构。此外，本专利技术可以有效的区分出是配电网负荷的改变还是配电网网络结构的改变，可以为后续配电网的合环优化控制提供理论依据。附图说明图1是本专利技术实施例提供的一种基于μPMU与SCADA的配电网网络拓扑分析方法的流程示意图；图2是本专利技术实施例提供的额一直负荷转切关系图；图3是本专利技术实施例提供的一种配电网网络结构图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。如图1所示是本专利技术实施例提供的一种基于μPMU与SCADA的配电网网络拓扑分析方法的流程示意图，在图1所示的方法中，包括：(1)首先是读取μPMU和SCADA量测系统的量测数据，由于μPMU和SCADA系统是不同步的，SCADA系统的量测数据每隔2s传输一次，而μPMU的量测数据传送速率比较快，大约50次/s，每20ms传输一次，因此，在SCADA数据传输的一个间隔内会有100组μPMU的量测数据，因此使用μPMU的量测数据可以得到实时的网络拓扑。(本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于μPMU与SCADA的配电网网络拓扑分析方法，其特征在于，包括：(1)利用当前时刻SCADA量测数据来生成初始节点支路关联矩阵，根据SCADA系统采集的开关量生成支路开关矩阵，其中，所述初始节点支路关联矩阵表示节点支路之间的关联状态，所述支路开关矩阵表示支路的连通或断开状态；(2)将所述初始节点支路关联矩阵的每一行与所述支路开关矩阵的各个对应元素进行与运算，得到目标节点支路关联矩阵；(3)根据实际配电系统选取最大负荷转切系数λmax，读取下一时刻μPMU的模拟电流量，以判断支路电流是否有突变，若所述支路电流有突变则修正所述支路开关矩阵得到实时支路开关矩阵，用所述实时支路开关矩阵替换所述支路开关矩阵，并执行步骤(2)；(4)若所述支路电流没有突变，则对于得到的所述目标节点支路关联矩阵，进行广度优先搜索BFS，从而得到配电网网络拓扑结构。

【技术特征摘要】
1.一种基于μPMU与SCADA的配电网网络拓扑分析方法，其特征在于，包括：(1)利用当前时刻SCADA量测数据来生成初始节点支路关联矩阵，根据SCADA系统采集的开关量生成支路开关矩阵，其中，所述初始节点支路关联矩阵表示节点支路之间的关联状态，所述支路开关矩阵表示支路的连通或断开状态；(2)将所述初始节点支路关联矩阵的每一行与所述支路开关矩阵的各个对应元素进行与运算，得到目标节点支路关联矩阵；(3)根据实际配电系统选取最大负荷转切系数λmax，读取下一时刻μPMU的模拟电流量，以判断支路电流是否有突变，若所述支路电流有突变则修正所述支路开关矩阵得到实时支路开关矩阵，用所述实时支路开关矩阵替换所述支路开关矩阵，并执行步骤(2)；(4)若所述支路电流没有突变，则对于得到的所述目标节点支路关联矩阵，进行广度优先搜索BFS，从而得到配电网网络拓扑结构。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)包括：利用当前时刻SCADA量测数据生成初始节点支路关联矩阵，其中，在生成节点支路时，先存入平衡节点，然后依次按照节点的编号存入，相关联的节点支路为1，不相关联的节点支路为0。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述支路开关矩阵的维数为1，连通的支路为1，断开的支路为0，在所述支路开关矩阵中所含元素个数为支路的个数。4.根据权利要求1至3任意一项所述的方法，其特征在于，步骤(3)包括：(3.1)获取当前时刻SC...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢伟，张勇，方陈，李妍，张旭军，杨晨光，王少荣，
申请(专利权)人：国网上海市电力公司，华中科技大学，
类型：发明
国别省市：上海,31