主动配电网分布式状态估计的分区方法、介质及设备技术

本公开提供了一种主动配电网分布式状态估计的分区方法、介质及设备，分析主动配电网的拓扑结构，采用分支线分层法实现支路分层并实现节点编号；采用树的深度优先搜索算法对完成编号的配电网进行后序遍历，根据分区原则以配置同步相量量测单元的节点作为重叠节点实现配电网分区；在重叠节点处对配电网进行子区域解耦，相应的支路功率量测数据转化为虚拟注入功率量测数据，对解耦后的配电网进行分布式状态估计，有利于分布式状态估计计算性能的提升。

Distributed State Estimation of Active Distribution Networks: Zoning Method, Media and Equipment

【技术实现步骤摘要】
主动配电网分布式状态估计的分区方法、介质及设备
本公开属于电力系统领域，涉及一种主动配电网分布式状态估计的分区方法、介质及设备。
技术介绍
本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。随着清洁能源以分布式电源的形式接入配电网，传统配电网中出现双向潮流的问题；配电管理系统的升级使得分布式电源、可控负荷等可控资源可以实现主动实时的调控，进而有利于优化配电网的运行情况，被动配电网逐步转变为主动配电网。相较于传统配电网，主动配电网的主要特征体现在其可以通过灵活的网络拓扑结构来管理潮流，以便对局部的可控资源进行主动控制和主动管理。进行主动有效的控制与管理对数据的实时性与精确性有较高要求，即需对配电网的运行状态有实时精确的感知能力。配电网状态估计是感知配电网运行状态的有效途径，根据配电网安装的量测设备获取的实时量测信息以及根据负荷预测或非遥测数据得到的伪量测数据，对量测数据采用合适的滤波方法估计出完整精确可靠的状态信息，为配电管理系统中其他高级应用提供精确的数据支撑。主动配电网有着网络规模较大、三相不对称问题突出、分布式电源与可控负荷渗透率高等特点，使得配电网状态估计计算规模大；而主动配电网对估计数据的实时性和精确性要求更高，传统的集中式状态估计在计算效率上面临较大挑战，分布式状态估计可以将大规模系统划分为多个小规模的子区域，采用并行或串行的计算架构，有效缩小计算规模，从而提高计算效率。进行分布式状态估计首先需要将主动配电网划分为若干子区域，如何实现高内聚低耦合的配电网分区是进行分布式状态估计的重要基础。分区结果将直接影响分布式状态估计的计算性能，因此研究配电网的优化分区有重要意义。据专利技术人了解，目前的主动配电网分布式状态估计的分区方法存在以下问题：(1)没有考虑同步相量量测单元(PhasorMeasurementUnit,PMU)对主动配电网分布式状态估计的影响；(2)没有给出适用于主动配电网分布式状态估计的分区原则；(3)没有给出针对主动配电网分布式状态估计的分区方法。
技术实现思路
本公开为了解决上述问题，提出了一种主动配电网分布式状态估计的分区方法、介质及设备，本公开根据主动配电网及其分布式状态估计的特点，给出分区原则，包括子区域数目、子区域均衡性与子区域连通性、可观性；基于拓扑分析及同步相量量测单元的配置情况提出适用于分布式状态估计的分区方法，依据分区原则实现主动配电网的合理分区。根据一些实施例，本公开采用如下技术方案：一种主动配电网分布式状态估计的分区方法，包括以下步骤：分析主动配电网的拓扑结构，采用分支线分层法实现支路分层并实现节点编号；采用树的深度优先搜索算法对完成编号的配电网进行后序遍历，根据分区原则以配置同步相量量测单元的节点作为重叠节点实现配电网分区；在重叠节点处对配电网进行子区域解耦，相应的支路功率量测数据转化为虚拟注入功率量测数据，对解耦后的配电网进行分布式状态估计。作为可能的实施方式，利用分支线分层法，在配电网选定一条主馈线，该馈线支路层数为1；与主馈线相连的支路其层数为2；以此类推实现所有支路的分层。作为可能的实施方式，所述支路分层实现节点编号具有至少四个元素，分别代表系统的节点原始编号，该节点所在分支线的层次编号，该节点所在分支线上的节点编号，该节点是否安装同步相量量测单元的表示编号。作为可能的实施方式，所述分区原则根据分布式状态估计并行计算的特点及分区对分布式状态估计计算性能的影响得到。作为可能的实施方式，所述分区原则具体包括合理子区域数目、子区域连通性与可观性以及子区域节点数目均衡性及量测冗余度均衡性。作为可能的实施方式，所述遍历搜索的过程包括：(1)选择搜索起始节点；(2)从初始搜索节点出发按照后序遍历顺序搜索，至安装同步相量量测单元的节点时，暂停搜索并判断上述已搜索的节点是否可以组成一个子区域，即判断已搜索节点数目是否在给定范围内，若节点数目小于设定值，则继续向前搜索，否则上述节点形成多个子区域；(3)配置同步相量量测单元的节点保留，再次选择搜索起始节点；(4)重复步骤(1)至(3)，直至所有节点遍历完成。作为可能的实施例，在配置同步相量量测单元的重叠节点处对配电网进行子区域解耦，该节点也被称为边界节点，用于分布式状态估计中的信息交互；相应的支路功率转化为解耦之后边界节点的虚拟注入功率。作为可能的实施例，利用并行计算方法进行配电网分布式状态估计。一种计算机可读存储介质，其中存储有多条指令，所述指令适于由终端设备的处理器加载并执行所述的主动配电网分布式状态估计的分区方法。一种终端设备，包括处理器和计算机可读存储介质，处理器用于实现各指令；计算机可读存储介质用于存储多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行所述的主动配电网分布式状态估计的分区方法。与现有技术相比，本公开的有益效果为：本公开考虑了分区对主动配电网分布式状态估计的影响，更加符合实际情况；给出了考虑主动配电网分布式状态估计计算性能的分区原则，综合考虑了分区数目、分区均衡性、可观性与连通性的问题；适用于分布式状态估计的分区方法，具有针对性和有效性。附图说明构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。图1本公开提供的主动配电网分区方法流程图；图2本公开提供的15节点配电网分区过程；图3本公开提供的15节点配电网子区域解耦过程；图4本公开提供的分布式状态估计流程图；图5本公开提供的IEEE123节点配电网分区结果；具体实施方式：下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。如图1所示，适用于主动配电网分布式状态估计的分区方法，包括以下步骤：(1)首先根据给定的分区原则确定子区域数目；(2)采用分支线分层法实现配电网各条支路的分层；(3)根据配电网拓扑结构及分层结果实现节点编号；(4)采用树的深度优先搜索算法对配电网进行后序遍历；(5)实现以配置PMU节点为重叠节点的配电网分区；(6)实现配电网分区后子区域的解耦。前述步骤(1)中，分区原则包含三方面：1)合理的子区域数目随着子区域数目的增加，子区域节点数目减少，子区域进行当地状态估计的计算用时会有缩短；但与此同时，区域数目的增多会加重分布式通信的负担，会对分布式状态估计的整体收敛性造成负面影响，从而影响分布式状态估计的整体计算效率和精度。因此，需要给出一个合理的分区数目。理论分区数目NP根据经验公式给出，其中n为配电网节点总数。2)子区域的连通性与可观性子区域节点的连通性与可观性是分区后各子区域可以独立且完整的实现当地状态估计的必要前提。配电网拓扑分析方法可以实现配电网网络结构的辨识，可用于判别节点之间本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种主动配电网分布式状态估计的分区方法，其特征是：包括以下步骤：分析主动配电网的拓扑结构，采用分支线分层法实现支路分层并实现节点编号；采用树的深度优先搜索算法对完成编号的配电网进行后序遍历，根据分区原则以配置同步相量量测单元的节点作为重叠节点实现配电网分区；在重叠节点处对配电网进行子区域解耦，相应的支路功率量测数据转化为虚拟注入功率量测数据，对解耦后的配电网进行分布式状态估计。

【技术特征摘要】
1.一种主动配电网分布式状态估计的分区方法，其特征是：包括以下步骤：分析主动配电网的拓扑结构，采用分支线分层法实现支路分层并实现节点编号；采用树的深度优先搜索算法对完成编号的配电网进行后序遍历，根据分区原则以配置同步相量量测单元的节点作为重叠节点实现配电网分区；在重叠节点处对配电网进行子区域解耦，相应的支路功率量测数据转化为虚拟注入功率量测数据，对解耦后的配电网进行分布式状态估计。2.如权利要求1所述的一种主动配电网分布式状态估计的分区方法，其特征是：利用分支线分层法，在配电网选定一条主馈线，该馈线支路层数为1；与主馈线相连的支路其层数为2；以此类推实现所有支路的分层。3.如权利要求1所述的一种主动配电网分布式状态估计的分区方法，其特征是：所述支路分层实现节点编号具有至少四个元素，分别代表系统的节点原始编号，该节点所在分支线的层次编号，该节点所在分支线上的节点编号，该节点是否安装同步相量量测单元的表示编号。4.如权利要求1所述的一种主动配电网分布式状态估计的分区方法，其特征是：所述分区原则根据分布式状态估计并行计算的特点及分区对分布式状态估计计算性能的影响得到。5.如权利要求1所述的一种主动配电网分布式状态估计的分区方法，其特征是：所述分区原则具体包括合理子区域数目、子区域连通性与可观性以及子区域节点数目均衡性及量测冗余度均衡性。6.如权利要求1所述的一...

【专利技术属性】
技术研发人员：张文，袁佩然，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东,37