基于NSL0重构算法的接入配电网的能源互联规划系统技术方案

本发明专利技术属于配电网技术领域，公开了一种基于NSL0重构算法的接入配电网的能源互联规划系统，包括供电站、调压器、智能电表、电网信号采集器、主控机、网络通信模块、信号重构模块、规划模块、调度模块、评估模块、故障检测模块、保护模块、终端模块、数据采集模块、数据存储模块、数据处理模块、线损计算模块、补偿模块、显示模块。本发明专利技术对得到的变换域稀疏信号进行处理实现原始信号重构；具有收敛速度快，处理效率高等优点；通过评估模块对该地区电网从主变容量、间隔资源、上送断面等各个断面进行分析，各站点新能源接纳能力分析充分，有利于该地区后期新能源布局。

Energy interconnection planning system connected to distribution network based on nsl0 reconstruction algorithm

【技术实现步骤摘要】
基于NSL0重构算法的接入配电网的能源互联规划系统
本专利技术属于配电网
，尤其涉及一种基于NSL0重构算法的接入配电网的能源互联规划系统。
技术介绍
配电网是指从输电网或地区发电厂接受电能，通过配电设施就地分配或按电压逐级分配给各类用户的电力网。是由架空线路、电缆、杆塔、配电变压器、隔离开关、无功补偿器及一些附属设施等组成的，在电力网中起重要分配电能作用的网络。将电力系统中从降压配电变电站(高压配电变电站)出口到用户端的这一段系统称为配电系统。配电系统是由多种配电设备(或元件)和配电设施所组成的变换电压和直接向终端用户分配电能的一个电力网络系统。配电网由架空线路、杆塔、电缆、配电变压器、开关设备、无功补偿电容等配电设备及附属设施组成，它在电力网中的主要作用是分配电能。从配电网性质角度来看，配电网设备还包括变电站的配电装置。然而，现有配电网信号重构速度慢、收敛速度慢；同时，不能对地区电网接纳新能源能力进行评估。我国配电网结构落后多年，一直缺乏合理科学的规划，传统配电网中主要有以下不足：通信节点数量巨大、类型繁多、分布不均匀、系统组织困难；通信系统多分布在户外，恶劣气候的考验需要更高的可靠性保障；通信带宽要求得不到保证，由于采用的多种通信系统和多层集成方式，不同业务流要求带宽和实时性不同。线损率是综合反映电力网规划计划、生产运行和经营管理水平的主要经济技术指标。如何准确、合理地自动计算出配电网理论损耗电量，同时计算出各类损耗所占的比例使当前面临的问题。造成电能质量不合格的原因是多方面的，配电网而言，最为重要的是有功和无功问题，两者中又是无功对电压的影响较为突出。只有无功功率和无功潮流在电网中合理分布，才能确保无功的分层、分区实现就地平衡，也是降低网损和线损的主要解决办法。近年来，很多研究通过使用电力电子设备来进行无功补偿，使得电能质量在一定程度上有了较大的改善，但这些电力电子器件在开通和关断期间会引入谐波；由于安装在变电站或线路末端，只能实现定点补偿，无法做到从整个配电网的角度实现无功优化和补偿。综上所述，现有技术存在的问题是：(1)现有配电网信号重构速度慢、收敛速度慢；同时，不能对地区电网接纳新能源能力进行评估。(2)现有电力电子器件在开通和关断期间会引入谐波；由于安装在变电站或线路末端，只能实现定点补偿，无法做到从整个配电网的角度实现无功优化和补偿。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种基于NSL0重构算法的接入配电网的能源互联规划系统。本专利技术是这样实现的，一种基于NSL0重构算法的接入配电网的能源互联规划方法，包括：第一步，通过信号重构模块按以下步骤对采集的电网信号进行重构，将所述电信号转换为数字信号；(1)采集电网信号y；(2)信号样本y重构原始信号g，然而g是不稀疏的，由y直接重构出g的过程不能成立，此时，将原始信号进行稀疏表示：g＝Ψx；式中，x为原始信号g在Ψ变换域的稀疏表示，Ψ表示稀疏变换基；采用的稀疏变换基为离散余弦变换基，考虑到公式y＝Φg，则信号y与变换域稀疏信号x之间存在着如下的关系：y＝ΦΨx＝Ax；式中，A＝ΦΨ为感知矩阵，表示矩阵和稀疏变换基的乘积；将y看作是稀疏信号x关于矩阵A的值，通过求解一个类似最优l0范数问题来重构稀疏信号x，即(3)重构稀疏信号x进行以下步骤得到重构的原始信号；具体包括：(3.1)输入：M×N的感知矩阵A，其中M＜＜N，A＝ΦΨ；长度为M的值y；输出：长度为N的重构稀疏信号满足初始化各参数：x0＝AT(AAT)-1y；选择合适的σ递减序列{σ1,σ2,...,σj},σj＝βσj-1，β(0＜β＜1)为递减因子；(3.2)进行外循环：j＝1,2,3,...,JA、σ＝σj；B、xj＝xj-1；C、r0＝0；D、内部循环：n＝1,2,3,...,Na)计算修正后的牛顿方向b)对重构信号进行更新c)根据梯度投影原理，得到d)计算余量，e)判断余量的差值，若||r-r0||＜e则退出当前σ值下的内循环，否则r0＝r；E、(3.3)得到重构稀疏信号所述将重构的稀疏信号乘上稀疏变换基Ψ进行稀疏反变换得到重构的原始信号第二步，通过规划模块利用规划程序对接入配电网的能源互联规划；通过调度模块利用调度程序调度电网能源；通过评估模块利用评估程序对地区电网接纳新能源能力进行评估，所述评估程序执行方法包括：1)根据变电容量平衡计算主变容量的接纳能力P1，根据线路限额水平校验线路送出能力P2，将两者相比取最小值作为上送断面最大可能接纳新能源装机理论值P3；2)根据电网间隔资源情况评估最大可接纳规模P4，与上送断面最大可能接纳新能源装机理论值P3对比，取最小值作为电网最大可接纳新能源装机理论值P5；3)将电网最大可接纳新能源装机理论值P5与220kV电网电力送出能力P6作对比，取最小值作为电网最大可接纳新能源装机理论值P7；4)在考虑全省调峰能力的基础上，结合其他地区的新能源接纳能力，确定本地区电网最大可接纳新能源装机理论值P8。进一步，步骤1)中，所述主变容量的接纳能力P1的计算公式如下：P1＝(主变容量×功率因数-(供电出力-负荷))/新能源出力率+已有及规划新能源装机容量其中，主变容量选取220kV主变进行计算，功率因数选取0.95；供电出力和负荷选取的时段一致，根据负荷特性分析及新能源出力特性，选取两者相减最大时段；供电出力＝生物质、垃圾、燃机各类机组×厂用电+已有及规划新能源装机容量×新能源出力率；负荷＝各站点全年最大负荷×该时段负荷占全年最大负荷的百分比；新能源出力率的选取方式为：分析该地区或周边已投运新能源电站8760小时出力数据，得到新能源大发的月份、时段及新能源出力率数值；负荷特性分析是指：研究地区历史3至5年的8760小时负荷数据，通过分析年负荷曲线、四季典型日负荷曲线，得到负荷低谷月份、各季典型日负荷高峰、低谷时段，根据新能源大发时段，确定此时段负荷占全年最大负荷的百分比；步骤1)中，所述线路限额水平校验线路送出能力P2的计算公式如下：P2＝(断面限额水平+负荷-供电出力)/新能源出力率+已有及规划新能源装机容量其中，负荷与供电时段的选取与P1选取的供电出力和负荷相同；断面限额水平＝断面受进电力能力-断面送出电力能力，断面限额水平根据网架结构综合分析，确定220kV站点所属断面，结合220kV线路的输送限额确定断面限额水平；步骤2)中，所述电网间隔资源情况评估最大可接纳规模P4的计算公式如下：P4＝110kV可用间隔数×该电压等级线路容许的新能源规模+35kV可用间隔数×该电压等级线路容许的新能源规模+已有及规划新能源装机容量；其中，1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于NSL0重构算法的接入配电网的能源互联规划方法，其特征在于，所述基于NSL0重构算法的接入配电网的能源互联规划方法包括：/n第一步，通过信号重构模块按以下步骤对采集的电网信号进行重构，将所述电信号转换为数字信号；/n(1)采集电网信号y；/n(2)信号样本y重构原始信号g，然而g是不稀疏的，由y直接重构出g的过程不能成立，此时，将原始信号进行稀疏表示：/ng＝Ψx；/n式中，x为原始信号g在Ψ变换域的稀疏表示，Ψ表示稀疏变换基；/n采用的稀疏变换基为离散余弦变换基，考虑到公式y＝Φg，则信号y与变换域稀疏信号x之间存在着如下的关系：/ny＝ΦΨx＝Ax；/n式中，A＝ΦΨ为感知矩阵，表示矩阵和稀疏变换基的乘积；/n将y看作是稀疏信号x关于矩阵A的值，通过求解一个类似最优l0范数问题来重构稀疏信号x，即/n

【技术特征摘要】
1.一种基于NSL0重构算法的接入配电网的能源互联规划方法，其特征在于，所述基于NSL0重构算法的接入配电网的能源互联规划方法包括：
第一步，通过信号重构模块按以下步骤对采集的电网信号进行重构，将所述电信号转换为数字信号；
(1)采集电网信号y；
(2)信号样本y重构原始信号g，然而g是不稀疏的，由y直接重构出g的过程不能成立，此时，将原始信号进行稀疏表示：
g＝Ψx；
式中，x为原始信号g在Ψ变换域的稀疏表示，Ψ表示稀疏变换基；
采用的稀疏变换基为离散余弦变换基，考虑到公式y＝Φg，则信号y与变换域稀疏信号x之间存在着如下的关系：
y＝ΦΨx＝Ax；
式中，A＝ΦΨ为感知矩阵，表示矩阵和稀疏变换基的乘积；
将y看作是稀疏信号x关于矩阵A的值，通过求解一个类似最优l0范数问题来重构稀疏信号x，即



(3)重构稀疏信号x进行以下步骤得到重构的原始信号；具体包括：
(3.1)输入：
M×N的感知矩阵A，其中M＜＜N，A＝ΦΨ；
长度为M的值y；
输出：
长度为N的重构稀疏信号满足初始化各参数：
x0＝AT(AAT)-1y；
选择合适的σ递减序列{σ1,σ2,...,σj},σj＝βσj-1，β(0＜β＜1)为递减因子；
(3.2)进行外循环：j＝1,2,3,...,J；
A、σ＝σj；
B、xj＝xj-1；
C、r0＝0；
D、内部循环：n＝1,2,3,...,N；
a)计算修正后的牛顿方向
b)对重构信号进行更新
c)根据梯度投影原理，得到
d)计算余量，
e)判断余量的差值，若||r-r0||＜e则退出当前σ值下的内循环，否则r0＝r；
E、
(3.3)得到重构稀疏信号所述将重构的稀疏信号乘上稀疏变换基Ψ进行稀疏反变换得到重构的原始信号



第二步，通过规划模块利用规划程序对接入配电网的能源互联规划；通过调度模块利用调度程序调度电网能源；通过评估模块利用评估程序对地区电网接纳新能源能力进行评估，所述评估程序执行方法包括：
1)根据变电容量平衡计算主变容量的接纳能力P1，根据线路限额水平校验线路送出能力P2，将两者相比取最小值作为上送断面最大可能接纳新能源装机理论值P3；
2)根据电网间隔资源情况评估最大可接纳规模P4，与上送断面最大可能接纳新能源装机理论值P3对比，取最小值作为电网最大可接纳新能源装机理论值P5；
3)将电网最大可接纳新能源装机理论值P5与220kV电网电力送出能力P6作对比，取最小值作为电网最大可接纳新能源装机理论值P7；
4)在考虑全省调峰能力的基础上，结合其他地区的新能源接纳能力，确定本地区电网最大可接纳新能源装机理论值P8。


2.如权利要求1所述的基于NSL0重构算法的接入配电网的能源互联规划方法，其特征在于，步骤1)中，所述主变容量的接纳能力P1的计算公式如下：
P1＝(主变容量×功率因数-(供电出力-负荷))/新能源出力率+已有及规划新能源装机容量其中，主变容量选取220kV主变进行计算，功率因数选取0.95；
供电出力和负荷选取的时段一致，根据负荷特性分析及新能源出力特性，选取两者相减最大时段；
供电出力＝生物质、垃圾、燃机各类机组×厂用电+已有及规划新能源装机容量×新能源出力率；
负荷＝各站点全年最大负荷×该时段负荷占全年最大负荷的百分比；
新能源出力率的选取方式为：分析该地区或周边已投运新能源电站8760小时出力数据，得到新能源大发的月份、时段及新能源出力率数值；
负荷特性分析是指：研究地区历史3至5年的8760小时负荷数据，通过分析年负荷曲线、四季典型日负荷曲线，得到负荷低谷月份、各季典型日负荷高峰、低谷时段，根据新能源大发时段，确定此时段负荷占全年最大负荷的百分比；
步骤1)中，所述线路限额水平校验线路送出能力P2的计算公式如下：
P2＝(断面限额水平+负荷-供电出力)/新能源出力率+已有及规划新能源装机容量其中，负荷与供电时段的选取与P1选取的供电出力和负荷相同；断面限额水平＝断面受进电力能力-断面送出电力能力，断面限额水平根据网架结构综合分析，确定220kV站点所属断面，结合220kV线路的输送限额确定断面限额水平；
步骤2)中，所述电网间隔资源情况评估最大可接纳规模P4的计算公式如下：
P4＝110kV可用间隔数×该电压等级线路容许的新能源规模+35kV可用间隔数×该电压等级线路容许的新能源规模+已有及规划新能源装机容量；
其中，110kV可用间隔数＝220kV变电站110kV终期规模+110kV变电站110kV终期规模-已用110kV间隔-规划使用110kV间隔；35kV可用间隔数＝220kV变电站35kV终期规模+110kV变电站35kV终期规模-已用35kV间隔-规划使用35kV间隔；110kV线路容许的新能源规模按100MW，35kV线路容许的新能源规模按40MW；
步骤3)中，所述220kV电网电力送出能力P6的计算公式如下：
P6＝电网重要线路或主变N-1方式下电网可接纳的新能源装机容量；
其中，电网可接纳的新能源装机容量＝已有新能源装机容量+规划新能源装机容量+满足潮流计算校验电网可再增加的新能源装机容量。


3.如权利要求1所述的基于NSL0重构算法的接入配电网的能源互联规划方法，其特征在于，所述基于NSL0重构算法的接入配电网的能源互联规划方法具体包括：步骤一，通过供电站为配电网供电操作；通过调压器调节供电电压；通过智能电表检测供电电流；通过电网信号采集器采集电网信号；主控机通过网络通信模块利用无线发射器连接互联网进行网络通信；
步骤二，通过信号重构模块对采集的电网信号进行重构，将所述电信号转换为数字信号；通过规划模块利用规划程序对接入配电网的能源互联规划；通过调度模块利用调度程序调度电网能源；通过评估模块利用评估程序对地区电网接纳新能源能力进行评估；通过故障检测模块利用故障检测设备确定电网故障区域；通过保护模块进行线路保护以隔离所述故障区域；通过终端模块利用终端设备向主控...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢军，仇飞，糜亦磊，陈方琪，
申请(专利权)人：南京晓庄学院，
类型：发明
国别省市：江苏;32