一种基于混合量测的配电网分层分区状态估计系统技术方案

本发明专利技术涉及一种基于混合量测的配电网分层分区状态估计系统，包括：输入单元，获取配电网中节点数据、配电网支路数据、PMU配置数据及其他量测装置配置数据；配电网分层分区单元，基于输入单元输入的数据，将配电网分成若干个子区域，并以边界节点和联络线节点划定联络线区，建立配电网分层分区模型；量测数据融合单元，以分区中的PMU节点的量测的相角信息作为分区相角参考，对配电网分层分区单元处理后的子区域的状态估计值和估计方差进行融合；动态状态估计单元，各子区进行相互融合，实现并行计算模式下的全网动态状态估计；输出单元，存储处理数据，输出配电网全局动态状态估计结果。与现有技术相比，本发明专利技术具有提高精度，操作快速等优点。快速等优点。快速等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种基于混合量测的配电网分层分区状态估计系统


[0001]本专利技术涉及配电网
，尤其是涉及一种基于混合量测的配电网分层分区状态估计系统。

技术介绍

[0002]随着智能电网的建设与发展，电力系统网络规模日趋扩大，节点数量剧增，先进、灵活、智能和安全的主动配电网成为配电网的规划和运行方式发展的重要方向。同时大规模集成的分布式发电(Distributed Generation，DG)和灵活多变负荷(如电动汽车)接入电网、区域电网之间的互联性不断增强，对传统中心化的状态估计的计算效率、估计精度和动态实时性带来了巨大的挑战。对此，需要发展具有实时性、同步性、准确性和全面性的同步相量测量装置(Phasor Measurement Unit，PMU)，并在此基础上与现有量测监控与数据采集(Supervisory control and data acquisition，SCADA)系统相结合，提出一种高计算速度和精度的实时灵活状态估计技术是很有必要的。针对实际配电网中存在多种量测装置并存、量测配置分布不均匀、量测采样的时间尺度异步化、量测精度差异化等问题，需要对PMU和SCADA等混合量测数据进行有效融合。
[0003]目前已有学者或研究人员提出了部分实时状态估计技术，例如，采用多种数据融合策略，实现线性状态估计精度的提升和周期的缩减、采用基于支路电流的量测变换技术对配电网的单分区进行状态估计、采用抗差性较强的加权最小绝对值法对考虑三相不平衡的交直流配电网进行状态估计、基于最小二乘和一乘之和的抗差状态估计算法对RTU、PMU融合后的量测数据状态估计进行求解等，然而这些方法主要以SCADA量测为主，较少考虑PMU高频量测情况下的数据补全和融合。而由于智能配电网中动态过程时间尺度小，波动性强，大大增加了配电网的复杂程度，因而为了充分挖掘高频量测数据，补全PMU量测空间分布不全的问题，有必要提出一种针对不同采样频段和量测类型的数据融合补全策略来提高量测的冗余度。另外，现有状态估计主要集中在算法研究上，缺乏对配电网拓扑分层分区并行计算结构的深度挖掘，忽略了系统量测数据传输效率、局部量测数据融合边界在高频状态估计中的重要性和可行性。
[0004]有鉴于此，亟需提出一种以PMU为子区中心计算单元，综合考虑状态估计计算负载均衡性、高低频混合量测数据融合等因素的配电网拓扑分层分区模型，进行形成一种配电网新型高精度快速状态估计方法。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于混合量测的配电网分层分区状态估计系统。
[0006]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0007]一种基于混合量测的配电网分层分区状态估计系统，该系统包括：
[0008]输入单元，获取配电网中节点数据、配电网支路数据、PMU配置数据及其他量测装
置配置数据，并将各数据输入至配网分层分区单元进行处理；所述PMU配置数据为已配置PMU的布点数据，其他量测装置配置数据包括但不限于SCADA配置数据。
[0009]配电网分层分区单元，基于输入单元输入的数据，将配电网分成若干个子区域，并以边界节点和联络线节点划定联络线区，进而通过关键节点
‑
区域
‑
网络递进结合的方式建立配电网分层分区模型。
[0010]量测数据融合单元，以分区中的PMU节点的量测的相角信息作为分区相角参考，对配电网分层分区单元处理后的子区域的状态估计值和估计方差进行融合。
[0011]动态状态估计单元，各子区进行相互融合，实现并行计算模式下的全网动态状态估计。
[0012]输出单元，存储配电网分层分区单元、量测数据融合单元和动态状态估计单元的处理结果，并最终输出配电网全局动态状态估计结果。
[0013]进一步地，所述配电网分层分区单元包括：
[0014]配电网无向赋权图子单元，利用图论理论中无向赋权图将配电网拓扑分区问题转化为异构社会网络中社区的监测问题，将整个配电网的等效异构拓扑网络以PMU节点为计算中心划分成若干个区域；
[0015]指数确定性贪婪图划分算法子单元，利用指数确定性贪婪图划分算法计算分区指标最大值，进而依次将配电网中所有节点进行子区划分；
[0016]配电网拓扑分层分区模型子单元，在基于PMU装置进行分区的基础上划定联络线区，进而基于关键节点
‑
区域
‑
网络递进结合方式建立包括节点层、子区层和网络层的配电网三层分层模型。
[0017]其中，指数确定性贪婪图划分算法子单元中，依次将配电网中所有节点进行子区划分的具体步骤包括：
[0018](1)节点划分非割边数：令节点v划分到第i个PMU所在的分区P(i)产生的非割边的数量为N
v
‑
P(i)
：
[0019]N
v
‑
P(i)
＝|P(i)∩Γ(v)|
[0020]式中：∩为图论中的交集；N
v
‑
P(i)
为非割边的数量，也即当前节点v在此子图中的相邻节点数量；
[0021](2)指数加权罚函数：通过基于分区容量的惩罚函数对分区进行加权，分区i的指数加权罚函数ω(i)的计算公式为：
[0022][0023]式中：C
D
为每个分区的容量约束；β为计算负载均衡度参数；|v|为需要判断分区归属的顶点数；k为分区数；
[0024](3)加权确定性贪婪：将节点v分配给分区指标g(v,P(i))最大的分区，公式如下：
[0025][0026]式中：I
nd
表示节点v的最优分区归属结果；g(v,P(i))为节点v关于分区P(i)的分区指标；Ω为已配置PMU的节点集合；
[0027](4)重复上述步骤，依次将系统中所有节点进行子区划分，获取基于确定性贪婪图
划分算法的子区划分结果。
[0028]其中，配电网拓扑分层分区模型子单元中，建立包括节点层、子区层和网络层的配电网三层分层模型的具体步骤包括：
[0029](1)边界节点：设定PMU节点与PMU节点之间组成的连通路径为联络线区，其中和为连通路径的首尾PMU节点；
[0030](2)联络线节点：将构成连通路径的一般节点设定为联络线节点，记为n
js
＝[n
ns
,n
ms
]，其中，n
ns
和n
ms
分别为联络线区内由一般节点构成的连通路径的首末端节点；一般节点为联络线区内除PMU节点之外的连通路径中的节点；
[0031](3)基于子区和联络线区的划分，从关键节点
‑
区域
‑
网络的角度建立配电网三层分层模型。
[0032]所述节点层用于提供实际配电网的拓扑结构，配电网拓扑网络被划分为基于PMU设备且不重叠的子区和联络线区本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于混合量测的配电网分层分区状态估计系统，其特征在于，包括：输入单元，获取配电网中节点数据、配电网支路数据、PMU配置数据及其他量测装置配置数据，并将各数据输入至配网分层分区单元进行处理；配电网分层分区单元，基于输入单元输入的数据，将配电网分成若干个子区域，并以边界节点和联络线节点划定联络线区，进而通过关键节点
‑
区域
‑
网络递进结合的方式建立配电网分层分区模型；量测数据融合单元，以分区中的PMU节点的量测的相角信息作为分区相角参考，对配电网分层分区单元处理后的子区域的状态估计值和估计方差进行融合；动态状态估计单元，各子区进行相互融合，实现并行计算模式下的全网动态状态估计；输出单元，存储配电网分层分区单元、量测数据融合单元和动态状态估计单元的处理结果，并最终输出配电网全局动态状态估计结果。2.根据权利要求1所述的基于混合量测的配电网分层分区状态估计系统，其特征在于，所述PMU配置数据为已配置PMU的布点数据，其他量测装置配置数据包括但不限于SCADA配置数据。3.根据权利要求1所述的基于混合量测的配电网分层分区状态估计系统，其特征在于，所述配电网分层分区单元包括：配电网无向赋权图子单元，利用图论理论中无向赋权图将配电网拓扑分区问题转化为异构社会网络中社区的监测问题，将整个配电网的等效异构拓扑网络以PMU节点为计算中心划分成若干个区域；指数确定性贪婪图划分算法子单元，利用指数确定性贪婪图划分算法计算分区指标最大值，进而依次将配电网中所有节点进行子区划分；配电网拓扑分层分区模型子单元，在基于PMU装置进行分区的基础上划定联络线区，进而基于关键节点
‑
区域
‑
网络递进结合方式建立包括节点层、子区层和网络层的配电网三层分层模型。4.根据权利要求3所述的基于混合量测的配电网分层分区状态估计系统，其特征在于，指数确定性贪婪图划分算法子单元中，依次将配电网中所有节点进行子区划分的具体步骤包括：(1)节点划分非割边数：令节点v划分到第i个PMU所在的分区P(i)产生的非割边的数量为N
v
‑
P(i)
：N
v
‑
P(i)
＝|P(i)∩Γ(v)|式中：∩为图论中的交集；N
v
‑
P(i)
为非割边的数量，也即当前节点v在此子图中的相邻节点数量；(2)指数加权罚函数：通过基于分区容量的惩罚函数对分区进行加权，分区i的指数加权罚函数ω(i)的计算公式为：ω(i)＝1
‑
exp{|P(i)|
‑
C
D
}；式中：C
D
为每个分区的容量约束；β为计算负载均衡度参数；|v|为需要判断分区归属的顶点数；k为分区数；
(3)加权确定性贪婪：将节点v分配给分区指标g(v,P(i))最大的分区，公式如下：式中：I
nd
表示节点v的最优分区归属结果；g(v,P(i))为节点v关于分区P(i)的分区指标；Ω为已配置PMU的节点集合；(4)重复上述步骤，依次将系统中所有节点进行子区划分，获取基于确定性贪婪图划分算法的子区划分结果。5.根据权利要求3所述的基于混合量测的配电网分层分区状态估计系统，其特征在于，配电网拓扑分层分区模型子单元中，建立包括节点层、子区层和网络层的配电网三层分层模型的具体步骤包括：(1)边界节点：设定...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏端阳，
申请(专利权)人：上海中楠水电配套工程有限公司，
类型：发明
国别省市：