基于新息图法的含dg配电网的拓扑辨识方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于新息图法的含DG配电网的拓扑辨识方法，具体包括以下步骤：对配电网建模，确定连支和树支；计算k时刻的状态估计结果；计算有量测支路的新息值；计算全网的计算新息值；对配备量测的树支计算差别向量；判断是否存在部分支路差别向量很大且独立存在；判断是否存在差别向量很大支路构成不良回路；排除坏数据的影响后重新得到全网的计算新息值；求估计潮流；判断所含DG是否为小功率场合；判断是否存在DG所在连支的新息值不为零；判断是否存在计算新息绝对值很大，且估计潮流值很小接近于零的支路；根据判断结果达到辨识拓扑错误支路的目的。本发明的适用于含DG配电网的拓扑辨识，对量测配置要求较低，易于工程实践。
【专利说明】基于新息图法的含DG配电网的拓扑辨识方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种配电网的拓扑辨识方法，特别是一种对含有DG的缺乏量测信息 的配电网的拓扑辨识方法。
【背景技术】
[0002] 目前电力系统集中发电、远距离输电和大电网互联的方式在资源调配和系统稳 定性方面表现出了极大的优越性，但存在局部事故容易扩散导致大面积停电事故等弊端。 随着常规能源的衰竭和环境污染日益加剧，环保、高效和灵活的分布式发电（Distributed Generation，DG)得到世界各国的关注与重视，并且近年来发展迅速。
[0003] 分布式发电一般指的是发电功率在数千瓦到50兆瓦的小型化、规模化、分散在用 户附近的接入配电系统的小型发电系统。孤岛运行是伴随着分布式发电技术发展而在配电 网中出现的新的运行方式，指的是由DG独立向部分负荷供电的运行状态。当配网发生故障 后，在保证电力系统安全稳定的前提下，尽可能地维持DG正常供电在孤岛运行状态下，以 减小停电面积，提高供电可靠性。但考虑到孤岛运行的电压和频率不稳定，因此标准《IEEE Std 1547-2003》中要求大功率的应用场合即DG发出的电能除满足地区负荷供应外还需上 送至电网，在该种情况下发生孤岛，要求DG工作于孤岛运行状态；而小功率的应用场合即 DG发出的电能仅满足部分地区负荷需求，若发生孤岛状态则启动孤岛保护功能，DG停止向 周围负载供电。
[0004] 在配电网实际远动系统中，一旦开关遥信与开关实际位置不相符，则称为网络结 构错误，亦即网络拓扑错误。正确的配电网拓扑是状态估计、故障定位与故障恢复等应用的 前提，错误的拓扑结构会导致状态估计结果不正确，甚至不收敛，使得调度员无法获取电网 的运行状态，因而无法进行负荷转供等操作，并且拓扑错误还可能导致故障定位结果错误， 造成供电质量差、供电可靠性降低等后果，因此，对含DG的配电网进行拓扑辨识意义重大。
[0005] 目前，用于拓扑辨识的方法主要有突变量启动法、网络结构搜索辨识法和参数估 计法。突变量启动法主要依据配网自动化终端上传的遥测和遥信量进行分析判断拓扑错误 区段；网络结构搜索辨识法是一种状态估计的方法，其将可能的配电网络结构组合--枚 举进行状态估计计算，直到搜索得到满足判据的网络结构；参数估计法通过参数估计得到 支路的参数进而判断该支路状态，达到拓扑辨识的目的。突变量启动法对配网自动化硬件 要求高，目前大部分配网自动化未能达到该要求；网络结构搜索辨识法需进行多次状态估 计计算，且对多个拓扑错误情况不适用；参数估计法对量测配置的要求很高，使其对量测相 对匮乏的配电网不适用。并且上述方法均未考虑分布式电源接入的影响，并且对于量测数 据匮乏的配电网并不适用。
【发明内容】
[0006] 本发明需要解决的技术问题是提供一种对量测数据要求较低，且能够对含D G的 配电网进行准确地拓扑辨识的方法，以避免因拓扑错误问题所导致的故障处理时间长、供 电可靠性降低的情况出现。
[0007] 为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。
[0008] 基于新息图法的含DG配电网的拓扑辨识方法，包括以下步骤： 步骤一，对配电网建模，确定连支和树支； 步骤二，计算k时刻的状态估计结果； 步骤三，计算所有量测支路的新息值； 步骤四，根据连支的新息值推算得到全网的计算新息值； 步骤五，对配备量测的树支计算其真实新息值和计算新息值之差的差别向量； 步骤六，判断是否存在部分支路差别向量很大且独立存在，若存在进行步骤八；若不存 在进行步骤九； 步骤七，判断是否存在差别向量很大支路构成不良回路，若存在进行步骤八；若不存在 进行步骤九； 步骤八，根据判断结果排除坏数据的影响后重新得到全网的计算新息值； 步骤九，根据k时刻的状态估计结果和计算新息值求得估计潮流； 步骤十，判断所含DG配电网是否为小功率场合；若为大功率场合进行步骤十一；若为 小功率场合进行步骤十二； 步骤十一，判断是否存在某条支路的计算新息值很大但估计潮流值很小接近于零；如 果存在某条支路的计算新息值很大，但是估计潮流值很小接近于零，那么该支路存在突然 断开拓扑错误，该支路实际为断开状态，拓扑辨识结束；若不存在则表明网络无拓扑错误， 拓扑辨识结束； 步骤十二，判断是否存在DG所在连支的新息值不为零；如果DG所在连支的新息值不为 零进行步骤十三，如果DG所在连支的新息值为零则进行步骤十四； 步骤十三，若所有DG所在连支的新息值均为零，判断是否存在计算新息绝对值很大， 且估计潮流值很小接近于零的支路；若存在支路满足新息值绝对值较大，估计潮流值接近 于零的条件，那么拓扑错误支路为满足上述条件的最下游支路，该支路实际状态为断开，拓 扑辨识结束；若不存在则表明网络中无拓扑错误，拓扑辨识结束； 步骤十四，若存在DG所在连支的新息值不为零，则为DG在拓扑错误支路下游的情况， 应将DG所在连支的新息值改为其相反数，重新根据步骤四推算全网计算新息值和步骤九 计算各支路的估计潮流值，若某条支路的计算新息值很大，但是估计潮流值很小接近于零， 则该支路存在突然断开拓扑错误，该支路实际为断开状态，拓扑辨识结束。
[0009] 本发明步骤二所述计算k时刻的状态估计结果是以k时刻的量测量及网络拓扑结 构进行状态估计计算，状态估计根据式一计算：
【权利要求】
1. 基于新息图法的含DG配电网的拓扑辨识方法，其特征在于包括以下步骤： 步骤一，对配电网建模，确定连支和树支； 步骤二，计算k时刻的状态估计结果； 步骤三，计算所有量测支路的新息值； 步骤四，根据连支的新息值推算得到全网的计算新息值； 步骤五，对配备量测的树支计算其真实新息值和计算新息值之差的差别向量； 步骤六，判断是否存在部分支路差别向量很大且独立存在，若存在进行步骤八；若不存 在进行步骤九； 步骤七，判断是否存在差别向量很大支路构成不良回路，若存在进行步骤八；若不存在 进行步骤九； 步骤八，根据判断结果排除坏数据的影响后重新得到全网的计算新息值； 步骤九，根据k时刻的状态估计结果和计算新息值求得估计潮流； 步骤十，判断所含DG配电网是否为小功率场合；若为大功率场合进行步骤十一；若为 小功率场合进行步骤十二； 步骤十一，判断是否存在某条支路的计算新息值很大但估计潮流值很小接近于零；如 果存在某条支路的计算新息值很大，但是估计潮流值很小接近于零，那么该支路存在突然 断开拓扑错误，该支路实际为断开状态，拓扑辨识结束；若不存在则表明网络无拓扑错误， 拓扑辨识结束； 步骤十二，判断是否存在DG所在连支的新息值不为零；如果DG所在连支的新息值不为 零进行步骤十三，如果DG所在连支的新息值为零则进行步骤十四； 步骤十三，若所有DG所在连支的新息值均为零，判断是否存在计算新息绝对值很大， 且估计潮流值很小接近于零的支路；若存在支路满足新息值绝对值较大，估计潮流值接近 于零的条件，那么拓扑错误支路为满足上述条件的最下游支路，该支路实际状态为断开，拓 扑辨识结束；若不存在则表明网络中无拓扑错误，拓扑辨识结束； 步骤十四，若存在DG所在连支的新息值不为零，则为DG在拓扑错误支路下游的情况， 应将DG所在连支的新息值改为其相反数，重新根据步骤四推算全网计算新息值和步骤九 计算各支路的估计潮流值，若某条支路的计算新息值很大，但是估计潮流值很小接近于零， 则该支路存在突然断开拓扑错误，该支路实际为断开状态，拓扑辨识结束。
2. 根据权利要求1所述的基于新息图法的含DG配电网的拓扑辨识方法，其特征在于： 步骤二所述计算k时刻的状态估计结果是以k时刻的量测量及网络拓扑结构进行状态估计 计算，状态估计根据式一计算：
式中，x为状态变量，对于配电网选取支路电流幅值和相角作为其状态变量，Z为量测 量，A(x)为量测函数，fF为量测权重矩阵； 用牛拉法解所得到的非线性方程，第k次迭代量为：
X**1 = :cfc + &;* 其屯
w言息矩 阵，迭代计算直到么^小于设定阈僅
，此时的状态量X即为所求，进而可 得整个网络的电压、潮流信息。
3. 根据权利要求1所述的基于新息图法的含DG配电网的拓扑辨识方法，其特征在于： 步骤三中所述的新息值根据式二获得：
式中％1为k+1时刻量测量，为k时刻量测估计值，vA+1即为k+1时刻的新息 值。
4. 根据权利要求1所述的基于新息图法的含DG配电网的拓扑辨识方法，其特征在于： 步骤五中所述的差别向量根据式三获得：
式中，为由连支新息推算所得的计算新息值，为步骤三获得的支路的真 实新息值。
5. 根据权利要求1所述的基于新息图法的含DG配电网的拓扑辨识方法，其特征在于： 步骤九中所述的估算潮流根据式四获得：
式中为k时刻量测估计值即状态估计结果。
【文档编号】G06F17/50GK104281749SQ201410530548
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2014年10月10日 优先权日:2014年10月10日
【发明者】陆宏治, 梁东贵, 梁哲辉, 陆慧, 邹时容, 陈春芳, 秦滔, 吴春林, 肖玲 申请人:广州供电局有限公司, 广州科腾信息技术有限公司, 广州嘉缘电力科技有限公司