KOK体育APP在线下载苹果电话:010-34342322

kok网页地址
  • kok平台在线
搜索
首页 > 产品中心
KOK体育APP在线下载苹果
详细说明

电气知识分享:数据驱动的三相配电网络拓扑与线路参数辨识

发布时间:2022-07-18 06:16:16 来源:KOK体育APP在线下载苹果 作者:kok平台在线
价格
收藏
  • 产品说明

  分布式电源、电动汽车以及用户侧储能正大规模接入配电网,对配电网规划和运行的安全性和可靠性提出新的挑战。为了应对分布式电源以及电动汽车等接入带来的随机性和波动性,需要对配电网络进行实时的拓扑重构和智能调度,从而实现配电网安全运行,需要进行更加精细化的无功控制,保证电能质量,这需要建立在对配电网拓扑结构和线路参数有较为准确判断的基础上。配电网的运行状态估计和优化,同样对拓扑和参数信息的准确判断提出了要求。因此,精细化的拓扑和线路参数信息是配电网高阶优化的前提条件。正确辨识三相相序信息,有助于调整负荷分配来减小三相不平衡性,是实现更高水平以及更合理的分布电源的接入和更智能化的优化配置的重要基础。

  对于一般的配电网系统,由于负荷变化,运行维护,系统故障等原因造成其拓扑结构处于动态变化中,而配电网较输电网而言安装的测量设备有限,缺乏实时的遥测和遥信,实时拓扑和线路参数的监测信息往往会缺失或者不可靠;由于用户侧智能电表所收集到的电气量往往不带有相角信息,因而三相相序未知。相序的未知增大了辨识难度,亟需精准有效的三相拓扑和线路参数辨识方法。

  2)在相角信息未知的情况下,对配电网络线路参数进行辨识,并在辨识参数过程中恢复相角。

  针对我国实际配电网中同步相角测量单元PMU安装有限,无法对电压相角信息提供有力数据支撑的现状,本文所提方法可在无需相角信息的情况下,对三相不平衡的配电网络拓扑结构、相序和线路参数进行辨识,并恢复同步相角,为配电网经济、安全、稳定运行提供支撑,为上层的控制和优化提供拓扑和线

  本文旨在利用智能电表所测得有功功率 P、无功功率Q和电压幅值V,辨识出拓扑以及线路参数,其中拓扑指节点连接情况,线路参数指每个支路的电导 g

  和电纳b,并恢复电压相角θ。使其满足三相潮流方程,数学上表示为:式中, N 代表配电网节点总数;i和j代表节点 i

  β 相;分别代表配电网中节点 i 的α 相注入的有功功率、无功功率和节点电压;、分别代表由 i 节点的 α 相与节点j 的β 相之间的互电导、互电纳构成 G 的 B矩阵和矩阵中的元素;代表节点 i的α 相与节点j 的β 相之间的相角差。整体辨识框架如图1所示。图1 整体辨识框架具体辨识过程及方法如下。

  矩阵 G 和电纳B矩阵进行回归,因为相序未知,得到矩阵不满足分块对称性,因此用

  矩阵和伪电纳矩阵。配电网线路两端电压相角差较小,同时由于相角信息未知,为构建辨识拓扑和线路参数初值的线性回归模型,忽略同相间相角的变化,并用矩阵形式表示为:式中 P , Q

  线性回归假定了相角不变,会对辨识带来噪声,为了排除不存在的支路,需要对和矩阵进行降噪,去掉量值较小的矩阵块,移除不存在的支路。本文使用主元素比例法来判断支路对节点的贡献,去掉贡献相对较小的支路从而实现降噪,并通过重回归消除已删去支路的影响,重复降噪和重回归的过程直至拓扑不再发生变化。至此得到三相配电网大致拓扑结构和粗参数。

  在三相配电网中,同相节点之间的电压相关性远大于异相节点之间的电压相关性,这是由三相配电网的电气特性决定的。对于同一节点而言,与其直接相连的节点的电压相关性大于不直接相连的节点的电压相关性。因此不但可以用电压相关性来辨识相序,调整相序,而且可以对拓扑结构进行调整和修正,使其更加准确。图2为两节点三相电压相关性矩阵示例。

  基于相关性可判断三相相序并对线路参数进行调整。对于同一节点,与其直接相连节点比不直接相连节点电压相关性高,因此可以利用电压相序的大小关系来判断拓扑连接情况,对现有拓扑进行校验和修正。

  和为 θ 变量的改进型Newton-Raphson迭代法对非线性问题进行求解,修正方程为:式中△ P ,△ Q,分别是迭代过程中各节点各相有功功率和无功功率的偏差;

  是各节点三相电压相角。但仅此仍无法得到精细化参数,因此本文将数据驱动与模型驱动结合,使用组数据样本,对模型进行补充和修正。为了满足方程数大于变量数的条件以及保证算法的鲁棒性,应适当增加冗余度,同时为了保证算法的速度,冗余度不宜过大。通过计算为 M 10左右即可满足要求。

  为了提高收敛性,促进收敛,本文由线路参数初值通过潮流计算得到相角初值作为迭代的起点,在每一次迭代线路参数后,利用现有参数重新计算相角

  本文使用IEEE 34节点和123节点典型三相中压配电网算例,在中压配电网上对本文所提拓扑和线路参数辨识方法进行验证测试。本文的数据来源于The Research Perspective Ltd公司搜集的具体爱尔兰居民用户负荷数据,本文保留真实数据集负荷曲线的形状特点以及功率因数特点,模拟算例配电网数据集。各节点24小时内三相有功和电压曲线小时三相有功负荷和电压曲线节点三相配电网算例中, P 对 Q和分别加入0.2%的噪声来模拟真实的测量误差。通过电导矩阵来展示相位辨识过程,如图4所示,可以看到,相序辨识前粉色框下支路电导阵非对角占优,相序混乱;辨识后的互导纳矩阵对角占优,相序辨识正确。在经过线性回归和相序辨识后,线路拓扑和相序均正确。经过精细化辨识,电导g 平均误差为2.82%,电纳 b

  在IEEE 123节点算例中,对P和 Q分别加入0.1%的噪声,在经过线性回归和相序辨识后,线路拓扑和相序均正确,精细化辨识后,电导 g平均误差为2.65%,电纳

  结论为解决无PMU的不平衡三相配电网拓扑与线路参数的辨识问题,本文以数据驱动结合模型驱动,对三相配电网络的拓扑和线路参数进行辨识,对相角和相位进行恢复。首先,基于线性回归和降噪获得大致拓扑架构和线路参数粗参数。随后,利用相关性对相序进行判断,调整相序的同时对拓扑和参数进行校验和调整。最后,通过改进型Newton-Raphson法进行精细化辨识,在迭代过程中减小误差,恢复相角。

  方法的可行性、收敛性和精确性通过IEEE 34节点和123节点三相配电网算例得以验证,且证实具有一定的噪声鲁棒性。

  本文的方法不依赖于相角的测量,且辨识主体为三相配电网,应对配电网中三相不平衡的情况提出了解决方法,为分析优化配电网的运行提供支撑。

  作者简介宁家鑫(1998),男,学士,主要研究方向为数据驱动的电力系统辨识,高比例电力电子的电力系统稳定性分析,

  刘羽霄(1993),男,博士研究生,主要从事数据驱动的电力网络分析,机器学习理论,电力系统连锁故障分析方面的研究工作,ghua.edu.cn;章家维(1996),男,博士研究生,主要研究方向为数据驱动的电力系统分析,泛在电力资源控制等,zhang-ghua.edu.cn;

  李海(1995),男,博士研究生,研究方向为分布式能源聚合、电力系统规划与运行,ghua.edu.cn;

  朱桂萍(1973),女,博士,教授,电机系副系主任,教学委员会主席,研究方向为电能质量及其控制技术,长期从事“电路原理”课程教学工作,.cn;

  钱敏慧(1982),女,博士研究生,高级工程师,研究方向为可再生能源发电并网建模验证、运行控制技术研究与系统开发,

  张宁(1985),男,博士,副教授,研究方向为可再生能源、电力系统规划与运行、多能源系统等,.cn;

  《 牛!国家电网总部近5年新员工来自这些高校!国网总部2022第一批录取数据分析(三) 》

  《 北大能源系博士入职大型发电集团,“低价卖电”诈骗2600万获刑10年! 》

  声明:该文观点仅代表作者本人,搜狐号系信息发布平台,搜狐仅提供信息存储空间服务。


上一篇:电能常用单位是什么
下一篇:断路器接线错误引起合闸过程中操作和测控电源空气

KOK体育APP在线下载苹果
kok网页地址

联系电话:010-34342322

公司传真:010-34342322

联系邮箱:ahmstjx.com@163.com

公司地址:北京市kok平台在线

扫一扫,添加二维码!

扫一扫,添加KOK体育APP在线下载苹果二维码!

×