一种中低压混合配电网层次化阻抗分析方法技术

本发明专利技术公开一种中低压混合配电网层次化阻抗分析方法，可用于配电网运行分析。方法首先针对中低压混合配电网，引入层次化划分方法，将配电网分为中压配电网、低压配电网和入户电网，然后分析各层级配电网络的根节点、叶节点和茎节点，并建立等值电路模型及各层级配电网络的数学模型，模型求解采用多元线性回归方法，进行各层级网络的局部优化求解，获取阻抗的初始值，再将各级网络联立获取全局方程，构建全局残差平方和方程，以残差平方和最小为目标进行最小二乘求解，从而获取中低压混合配电网的各线路阻抗值。本发明专利技术可提高阻抗分析的效率，为配电网的网络分析和调控提供可靠的数据基础，保障电网运行安全。

A Hierarchical Impedance Analysis Method for Medium and Low Voltage Hybrid Distribution Network

The invention discloses a hierarchical impedance analysis method for medium and low voltage hybrid distribution network, which can be used for operation analysis of distribution network. Methods Firstly, for medium and low voltage hybrid distribution network, a hierarchical division method is introduced. The distribution network is divided into medium voltage distribution network, low voltage distribution network and household grid. Then, the root node, leaf node and stem node of each level distribution network are analyzed, and the equivalent circuit model and mathematical model of each level distribution network are established. The model is solved by multiple linear regression method. The initial value of impedance is obtained by solving the local optimization of the network, and then the global equation is obtained by connecting all levels of networks. The global residual sum of squares equation is constructed. The least squares solution is carried out with the objective of minimizing the residual sum of squares, so that the impedance values of each line in the medium and low voltage hybrid distribution network can be obtained. The invention can improve the efficiency of impedance analysis, provide reliable data basis for network analysis and regulation of distribution network, and ensure the operation safety of power grid.

【技术实现步骤摘要】
一种中低压混合配电网层次化阻抗分析方法
本专利技术涉及配电网运行分析
，特别是一种中低压混合配电网层次化阻抗分析方法。
技术介绍
随着智能电网的建设推进，我国电网建设中“重输变轻配用”的现状逐渐改观，配电自动化系统、用电信息采集系统的全覆盖建设目标迅速提升了我国配用电建设的现状。配电自动化通过对10kV及以上配网中变压器、开闭所、环网柜等控制节点的遥测、遥信及遥控，实现对配电网运行的自动监控，提升配网运行的可靠性和经济性。由于配电网拓扑结构繁杂并且节点分支体量巨大，配电自动化采集控制布点有限，配网分析中，一是多基于关键节点的供需平衡关系来进行线损、三相平衡、负荷转供的分析，没有进行准确的潮流分析；二是分析的范围局限在10kV以上的中压电网。同时，当前用电信息采集系统主要功能还是计量服务于电费营销管理。如何将用采系统中大量的用户端运行数据，应用于配电网的网络分析以解决配网分析中数据不足的难题，开始成为研究的热点，电力公司营配贯通、统一数据信息平台的建设也为该方面的研究奠定了实践基础。因此相关电力研究人员开始研究基于AMI的电能量测数据、高级数据如何进行深层次的数据挖掘，进而实现低压配电网的低压检测、故障分析和拓扑分析等应用。
技术实现思路
本专利技术目的是提供一种中低压混合配电网层次化阻抗分析方法，可提高配网阻抗分析效率，为配电网的网络分析和调控提供可靠的数据基础，保障电网运行安全。本专利技术采取的技术方案为：一种中低压混合配电网层次化阻抗分析方法，包括：获取中低压混合配电网的网络拓扑信息；根据预设的层次化划分规则对中低压混合配电网进行层次划分；基于所获取的网络拓扑信息，构建各层次配电网的等值集中阻抗模型；基于各层次配电网的等值集中阻抗模型，建立各层次配电网的数学模型；基于各层次配电网的数学模型，建立中低压混合配电网的全局数学模型；基于各层次配电网的数学模型，以残差平方和最小为目标分别进行局部寻优，得到各层次配电网的阻抗数据；以局部寻优结果作为全局寻优时的阻抗初始值，以残差平方和最小为目标进行全局优化求解，得到中低压混合配电网的阻抗数据。优选的，所述预设的层次化划分规则包括：将中低压混合配电网划分为中压配电网、低压配电网和入户电网；将各层次配电网的起始节点作为根节点，中间过渡节点作为茎节点，末端节点作为叶节点。对配电网进行层次划分，为简化全局数学模型的构建奠定基础。混合配电网配电网既包括10kV或22kV的中压配电网，也包括400V的低压配电网。优选的，中压配电网以110kV/10kV变压器的二次侧为根节点，以10kV母线节点为茎节点，以大用户节点为叶节点。低压配电网以10kV/400V变压器的二次侧为根节点，以400V母线节点为茎节点，以分支箱节点为叶节点。入户电网以分支箱节点为根节点，以用户表箱节点为叶节点。本专利技术中，各层级配电网的数学模型为，从各根节点到相应各叶节点的回路电压方程。即：中压配电网的数学模型为110kV/10kV变压器低压侧到各大用户节点的回路电压方程；低压配电网的数学模型为10kV/400V变压器低压侧到各分支箱节点的回路电压方程；入户电网的数学模型为各分支箱节点到相应各用户表箱节点的回路电压方程。优选的，全局数学模型为：以中压配电网的根节点作为全局根节点，以中压用户和低压用户作为末端节点，分别建立全局根节点到各末端节点的回路电压方程。优选的，针对全局数学模型进行求解包括：1)将全局数学模型写成矩阵一般形式为：其中，U＝[u1,u2,...,ui,...,un]T，ui为全局根节点M1到末端节点i的回路电压UM1(i)，与节点i的节点电压Ui之间的差；Z＝[Z1,…,Z2,…Zk]T，Z1至Zk代表中低压混合配电网中的k个未知线路阻抗，I＝[i1,i2,...,ik]，ikn代表对应节点n的阻抗Zk上的电流，ε1至εn代表电压偏差；上述矩阵可改变形式为：uj＝u0+z1ij1+z2ij2+…+zkijk+εj其中，j＝1,2,...,n，u0为末端节点电压，代表对应节点j的阻抗Zk上的电流，εj代表全局根节点到用户节点j的回路电压实际值与估计值之间的偏差；2)建立全局优化残差平方和函数为：3)寻找使得残差平方和Q最小的Z0,Z1,…,Zk，得到中低压混合配电网的各阻抗数据。优选的，步骤3)中，利用Q分别对Z0,Z1,…,Zk求偏导并等于0，即：令则利用多元线性回归方法得到回归参数最小二乘解为：Z＝(ITI)-1ITU。有益效果本专利技术针对中低压混合配电网，引入层次化划分方法，将配电网分为中压配电网、低压配电网和入户电网，然后分析各层级配电网络的根节点、叶节点和茎节点，并建立等值电路模型及各层级配电网络的数学模型，模型求解采用多元线性回归方法，进行各层级网络的局部优化求解，获取阻抗的初始值，再将各级网络联立获取全局方程，构建全局残差平方和方程，以残差平方和最小为目标进行最小二乘求解，从而获取中低压混合配电网的各线路阻抗值。本专利技术可提高阻抗分析的效率，为配电网的网络分析和调控提供可靠的数据基础，保障电网运行安全。附图说明图1是本专利技术中低压混合配电网层次化阻抗分析方法流程图；图2是本专利技术中低压混合配电网网络拓扑结构图；图3是本专利技术中低压混合配电网网络电路模型。具体实施方式以下结合附图和具体实施例进一步描述。本专利技术中低压混合配电网层次化阻抗分析方法，包括：获取中低压混合配电网的网络拓扑信息；根据预设的层次化划分规则对中低压混合配电网进行层次划分；基于所获取的网络拓扑信息，构建各层次配电网的等值集中阻抗模型；基于各层次配电网的等值集中阻抗模型，建立各层次配电网的数学模型；基于各层次配电网的数学模型，建立中低压混合配电网的全局数学模型；基于各层次配电网的数学模型，以残差平方和最小为目标分别进行局部寻优，得到各层次配电网的阻抗数据；以局部寻优结果作为全局寻优时的阻抗初始值，以残差平方和最小为目标进行全局优化求解，得到中低压混合配电网的阻抗数据。实施例参考图1，本专利技术方法包括模型构建和模型求解两个部分。本专利技术的分析对象为中低压混合配电网，其既包括10kV或22kV的中压配电网，也包括400V的低压配电网。为了简化数学模型的构建，提高优化求解效率，本专利技术将中低压混合配电网划分为中压配电网、低压配电网和入户电网，并对各层次配电网分析根节点、茎节点和叶节点，将各层次配电网的起始节点作为根节点，中间过渡节点作为茎节点，末端节点作为叶节点，具体的，参考图2和图3所示的实施例电路拓扑：中压配电网以110kV/10kV变压器的二次侧为根节点，以10kV母线节点为茎节点，以大用户节点为叶节点。低压配电网以10kV/400V变压器的二次侧为根节点，以400V母线节点为茎节点，以分支箱节点为叶节点。入户电网以分支箱节点为根节点，以用户表箱节点为叶节点。本实施例以集中阻抗模型代替常规线路模型，根据电网拓扑进行电路模型的构建。各层级配电网的数学模型为，从各根节点到相应各叶节点的回路电压方程。参考图3所示阻抗模型，本实施例建立入户层网络数学模型为各分支箱节点到相应各用户表箱节点的回路电压方程。以分支箱节点L4为例，建立从根节点L4至叶节点C1、C2的回路电压方程：式中，L4→C1表示在入户层网络中从根节点L4至叶节点C1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种中低压混合配电网层次化阻抗分析方法，其特征是，包括：获取中低压混合配电网的网络拓扑信息；根据预设的层次化划分规则对中低压混合配电网进行层次划分；基于所获取的网络拓扑信息，构建各层次配电网的等值集中阻抗模型；基于各层次配电网的等值集中阻抗模型，建立各层次配电网的数学模型；基于各层次配电网的数学模型，建立中低压混合配电网的全局数学模型；基于各层次配电网的数学模型，以残差平方和最小为目标分别进行局部寻优，得到各层次配电网的阻抗数据；以局部寻优结果作为全局寻优时的阻抗初始值，以残差平方和最小为目标进行全局优化求解，得到中低压混合配电网的阻抗数据。

【技术特征摘要】
1.一种中低压混合配电网层次化阻抗分析方法，其特征是，包括：获取中低压混合配电网的网络拓扑信息；根据预设的层次化划分规则对中低压混合配电网进行层次划分；基于所获取的网络拓扑信息，构建各层次配电网的等值集中阻抗模型；基于各层次配电网的等值集中阻抗模型，建立各层次配电网的数学模型；基于各层次配电网的数学模型，建立中低压混合配电网的全局数学模型；基于各层次配电网的数学模型，以残差平方和最小为目标分别进行局部寻优，得到各层次配电网的阻抗数据；以局部寻优结果作为全局寻优时的阻抗初始值，以残差平方和最小为目标进行全局优化求解，得到中低压混合配电网的阻抗数据。2.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述预设的层次化划分规则包括：将中低压混合配电网划分为中压配电网、低压配电网和入户电网；将各层次配电网的起始节点作为根节点，中间过渡节点作为茎节点，末端节点作为叶节点。3.根据权利要求2所述的方法，其特征是，中压配电网以110kV/10kV变压器的二次侧为根节点，以10kV母线节点为茎节点，以大用户节点为叶节点；低压配电网以10kV/400V变压器的二次侧为根节点，以400V母线节点为茎节点，以分支箱节点为叶节点；入户电网以分支箱节点为根节点，以用户表箱节点为叶节点。4.根据权利要求2所述的方法，其特征是，各层级配电网的数学模型为，从各根节点到相应各叶节点的回路电压方程。5.根据权利要求4所述的方法，其特征是，中压配电网的数学模型为110kV/10kV变压器低压侧到各大用户节点的回路电压方程；低...

【专利技术属性】
技术研发人员：张波，赵永红，肖坚红，唐亮，疏奇奇，梁晓伟，张良，周宇，孙筵翔，陶晓峰，吕朋朋，周永真，许少哲，黄时，
申请(专利权)人：国网安徽省电力公司，国网安徽省电力公司电力科学研究院，国电南瑞南京控制系统有限公司，北明软件有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34