基于非线性回归的低压配电网参数和拓扑联合辨识方法技术

本发明专利技术公开了基于非线性回归的低压配电网参数和拓扑联合辨识方法，包括如下步骤：1)基于线路的非线性电压降方程推导出任意两节点串、并联关系的判据；2)基于节点的多时段有功、无功负荷和电压幅值量测数据对所有可能的节点对进行非线性回归，选择拟合程度最高的节点对并判断其连接关系；3)将子节点的负荷及线路损耗合并到父节点，迭代执行前述非线性回归和节点连接关系判断过程，从而实现自下而上的参数估计和拓扑重建；4)通过实际数据和低压配电网算例验证了所提方法的有效性。本发明专利技术属于低压配电网参数和拓扑技术领域，具体是基于非线性回归的低压配电网参数和拓扑联合辨识方法，采用线性近似的线路电压降模型，提高了拓扑辨识精度。

【技术实现步骤摘要】
基于非线性回归的低压配电网参数和拓扑联合辨识方法
本专利技术属于低压配电网参数和拓扑
，具体是指基于非线性回归的低压配电网参数和拓扑联合辨识方法。
技术介绍
用户侧分布式电源及电动汽车的大量、无序接入对配电网的安全可靠运行提出了严峻挑战，低压配电网直接面向用户，其运维管理的智能化水平将直接影响客户满意度的高低，然而，低压配电网量大面广、结构错综复杂，布线隐蔽、原始数据缺失、用户扩改接频繁等，导致变-线-户之间的拓扑关系不明确，难以依靠人力进行拓扑关系梳理，参数和拓扑信息的缺失，易导致抢修复电不及时、电压治理效率低等问题，因此，亟需研究低压配电网的参数和拓扑辨识技术，提升电网精细化管理水平。高级量测体系的普及，带来了前所未有的大量数据，为基于数据驱动的参数和拓扑辨识提供了可能，中压配电网环网建设、开环运行，其拓扑辨识问题一般假设网架结构已知，仅识别线路的联通状态；而低压配电网网架结构未知，需要依靠多时段量测数据恢复出网络拓扑，已有相关文献研究了基于智能电表数据的低压配电网相别识别、拓扑纠错、参数估计等，但未涉及节点连接关系的重建，在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于非线性回归的低压配电网参数和拓扑联合辨识方法，其特征在于：包括如下步骤：/n步骤一：由于低压配电网存在未知数量、未知的隐节点，上述自下而上式的拓扑辨识算法较为适合实际应用，然而忽略线路损耗将引入参数估计误差，导致在拓扑构建时拟合度最高的节点对实际上可能不存在串、并联关系，进而导致所有后续拓扑构建步骤出现偏差，因此，本文采用精确的非线性电压降方程进行非线性回归，以实现更高精度的参数和拓扑联合辨识；/n线路的非线性电压降模型/n根据线路电压降相量图，可得节点0、1的电压幅值关系为：/n

【技术特征摘要】
1.基于非线性回归的低压配电网参数和拓扑联合辨识方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤一：由于低压配电网存在未知数量、未知的隐节点，上述自下而上式的拓扑辨识算法较为适合实际应用，然而忽略线路损耗将引入参数估计误差，导致在拓扑构建时拟合度最高的节点对实际上可能不存在串、并联关系，进而导致所有后续拓扑构建步骤出现偏差，因此，本文采用精确的非线性电压降方程进行非线性回归，以实现更高精度的参数和拓扑联合辨识；
线路的非线性电压降模型
根据线路电压降相量图，可得节点0、1的电压幅值关系为：






(6)中二式相减可得并联节点对(1，2)的准确关系式：



f1(R1,X1)＝I12(R12+X12)+2P1R1+2Q1X1



根据上述关系可得N个时刻下，任意节点对{(i，j)|i∈Ωobs，j∈Ωobs，i≠j}的串、并联判据为：



考虑量测误差后，可构造非线性最小二乘问题：






式中：βij＝[R1X1R2X2]；
算法流程
根据前述分析，提出如下参数和拓扑辨识流程：
输入：Pi、Qi、Vi，i＝1，2，...，Nobs，其中Pi，Qi，Vi均为N×1维列向量，Nobs为Ωobs内节点数量；
输出：网络拓扑和线路参数；
1、将所有负荷节点放入可观测节点集合Ωobs和节点集合Ωb中，并建立线路集合
2、对所有可观测节点对{(i，j)|i∈Ωobs，j∈Ωobs，i≠j}，采用非线性回归(9)估计模型参数，可首先执行线性回归(5)获取参数初值，求解结束后可以得到R1、R2、X1、X2、五个矩阵，分别存储了R1、X1、R2、X2和残差平方和ResidualSumofSquares的估计值：



3、选择RSS值最小的节点对(i，j)并判断其串并联关系：
1)若|R2(i，j)|>κ|R1(i，j)|、|X2(i，j)|>κ|X1(i，j)|且|R1(i，j)|<τ、|X1(i，j)|<τ，其中κ、τ为控制参数，则i为j的父节点：①将线路i-j添加至集合Ωl；②并将节点j从集合Ωobs中删除；③将节点j的有功、无功负荷与线路i-j损耗加到节点i的有功、无功负荷中：
Pi＝Pi+Pj+sqr(Ij)Rj
Qi＝Qi+Qj+sqr(Ij)Xj；(6)
式中：sqr为对向量每个元素作平方；
2)若|R1(i，j)|>κ|R2(i，j)|、|X1(i，j)|>κ|X2(i，j)|且|R2(i，j)|<τ、|X2(i，j)|<τ，则j为i的父节点：①将线路j-i添加至集合Ωl；②将节点i从集合Ωobs中删除；③将节点i的有功、无功负荷与线路j-i损耗加到节点j的有功、无功负荷中：
Pj＝Pj+Pi+sqr(Ii)Ri
Qi＝Qi+Qj+sqr(Ij)Xj；(7)
3)若节点对(i，j)非串联关系，则为并联关系：①在节点对(i，j)的上游汇合处创建一个隐节点k，将节点k添加至Ωb；②将线路k-i、k-j添加至集合Ωl；③将节点i，j从集合Ωobs中删除；④将i、j的有功、无功负荷及线路k-i、k-j的损耗加到节点k的有功、无功负荷中，并计算各时刻下节点k的电压幅值：
Pk＝Pi+Pj+sqr(Ii)Ri+sqr(Ij)Rj
Qk＝Qi+Qj+sqr(Ii)Xi+sqr(Ij)Xj
Vk＝sqrt[sqr(Vi)+sqr(Ii)(Ri2+Xi2)+2PiRi+2QiXi]；(8)
式中：sqrt为对向量每个元素开平方根；
4、若集合Ωobs内可观测节点数大于1，则执行2；否则算法结束，输出拓扑和参数辨识结果；
多观测节点并联处理
当超过2个负荷节点相并联时，可能产生小阻抗支路，简单网络，算法首先识别其中两个并联节点1、2，并增加一个隐节点10000作为其父节点；进一步将节点10000与节点3形成兄弟节点，从而导致拓扑辨识结果与真实拓扑不同，事实上，线路4-10000阻抗值很小，可以删除，因此可在拓扑辨识结束后，将阻抗估计值小于某一阻抗阈值λ的线路末节点删除，并将下游节点直接连到上游父节点；
步骤二：分析测试
仿真设置
采用实际...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁栋，张煜堃，陈贺，王强，刘海涛，王鹏，李江峰，
申请(专利权)人：河北工业大学，石家庄科林电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：天津;12