城区电网分析方法、装置和实现装置与流程

本发明涉及电网分析的技术领域，尤其是涉及一种城区电网分析方法、装置和实现装置。

背景技术：

随着社会的不断发展，居民及工业等的用电需求在不断地提高；由于前期建设电网构架时设置的不合理性，限制了电网的供电能力，当处于用电高峰期时，现有电网架构时常会出现大规模停电等情况，且由于线路设置的不合理性，处于雷雨天气时，电网线路会频繁跳闸，严重时还可能会造成漏电甚至是火灾等不可预知的后果，造成极大的安全隐患，给人们的工作、生活也带来极大的不方便。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种城区电网分析方法、装置和实现装置，以使城区电网分析更加合理化，提高电网供电能力。

第一方面，本发明实施例提供了一种城区电网分析方法，其中，该方法包括：获取当前城区的电网结构模型；识别电网结构模型中的设备节点，根据设备节点的接线关系确定设备节点是否存在供电异常；供电异常至少包括单线单变供电；识别电网结构模型中的线路结构，根据预设的模板结构确定线路结构中是否存在接线异常；接线异常包括同塔三回线路或同塔双回线路；预设的模板结构包括同塔三回线路和同塔双回线路的特征值；根据设定时间段内当前城区的电网历史运行数据，确定设备节点和线路结构对应的运行状况；运行状况包括负载率和“n-1”校验；根据当前城区的供电负荷和运行状态，调整供电异常的设备节点，以及接线异常的线路结构。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，识别电网结构模型中的设备节点，根据设备节点的接线关系确定设备节点是否存在供电异常的步骤，包括：识别电网结构中的变电站；分析变电站中，变压器的接线状况；如果变压器连接有一根电缆，确定对应的变电站为单线单变供电站。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，预设的模板结构，通过下述方式获得：获取设定规模的电网结构模型和对应的标注信息；标注信息包括电网结构模型中的同塔三回线路的标识、位置和形状，以及同塔双回线路的标识、位置和形状；建立神经网络的网络结构，设置网络结构对应的训练参数；将电网结构模型和对应的标注信息输入至网络结构中进行训练，得到预设的模板结构。

结合第一方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，识别电网结构模型中的线路结构，根据预设的模板结构确定线路结构中是否存在接线异常的步骤，包括：提取两两变电站之间的线路结构；将线路结构与预设的模板结构进行比对；如果比对成功，确定线路结构中存在同塔三回线路或同塔双回线路。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，根据设定时间段内当前城区的电网历史运行数据，确定设备节点运行状况的步骤，包括：计算变电站的负载率p＝s/d；其中，s为变电站在设定时间段内的负荷；d为变电站的容量；根据负载率，确定变电站是否重过载；根据变电站的主变压器数量，以及负载率，确定变电站是否符合“n-1”校验。

结合第一方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，根据设定时间段内当前城区的电网历史运行数据，确定线路结构对应的运行状况的步骤，包括：提取两两变电站之间的线路结构；计算线路结构的负载率p＝s/d；其中，s为线路结构在设定时间段内的最大负荷；d为线路结构的容量；根据负载率，确定变电站是否重过载；根据线路结构是否存在接线异常，以及负载率，确定变电站是否符合“n-1”校验。

第二方面，本发明实施例还提供了一种城区电网分析装置，包括：模型获取模块，用于获取当前城区的电网结构模型；设备节点识别模块，用于识别电网结构模型中的设备节点，根据设备节点的接线关系确定设备节点是否存在供电异常；供电异常至少包括单线单变供电；线路结构识别模块，用于识别电网结构模型中的线路结构，根据预设的模板结构确定线路结构中是否存在接线异常；接线异常包括同塔三回线路或同塔双回线路；预设的模板结构包括同塔三回线路和同塔双回线路的特征值；运行状况确定模块，用于根据设定时间段内当前城区的电网历史运行数据，确定设备节点和线路结构对应的运行状况；运行状况包括负载率和“n-1”校验；调整模块，用于根据当前城区的供电负荷和运行状态，调整供电异常的设备节点，以及接线异常的线路结构。

结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，设备节点识别模块，还用于：识别电网结构中的变电站；分析变电站中，变压器的接线状况；如果变压器连接有一根电缆，确定对应的变电站为单线单变供电站。

结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第二种可能的实施方式，其中，预设的模板结构，通过下述方式获得：获取设定规模的电网结构模型和对应的标注信息；标注信息包括电网结构模型中的同塔三回线路的标识、位置和形状，以及同塔双回线路的标识、位置和形状；建立神经网络的网络结构，设置网络结构对应的训练参数；将电网结构模型和对应的标注信息输入至网络结构中进行训练，得到预设的模板结构。

第三方面，本发明实施例还提供了一种城区电网分析实现装置，包括存储器和处理器，其中，存储器用于存储一条或多条计算机指令，一条或多条计算机指令被处理器执行，以实现上述第一方面的方法。

本发明实施例带来了以下有益效果：

本发明提供的一种城区电网分析方法、装置和实现装置，获取到当前城区的电网结构模型后，识别该电网结构模型中的设备节点，根据设备节点的接线关系确定设备节点是否存在供电异常；再识别该电网结构模型中的线路结构，根据预设的模板结构确定该线路结构中是否存在接线异常；再根据设定时间段内当前城区的电网历史运行数据，确定设备节点和线路结构对应的运行状况；最后根据当前城区的供电负荷和运行状态，调整供电异常的设备节点，以及接线异常的线路结构。该方式使得城区电网分析更加合理化，提高了电网供电能力。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，或者，部分特征和优点可以从说明书推知或毫无疑义地确定，或者通过实施本发明的上述技术即可得知。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施方式，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种城区电网分析方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的另一种城区电网分析方法的流程图；

图3为本发明实施例提供的泰安南部新区110kv电网现状的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种城区电网分析装置的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的一种城区电网分析实现装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

目前，由于早期电网的网络架构及线路设置的不合理性，导致普遍存在单线单变、同塔双回、同塔三回等情况，导致电网供电能力不足，无法满足人们生产生活对于电力的需求。基于此，本发明实施例提供的一种城区电网分析方法、装置和实现装置，该技术可以应用于电力系统网架及线路调整中。

为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种城区电网分析方法进行详细介绍。

参见图1所示的一种城区电网分析方法的流程图，该方法包括如下步骤：

步骤s102，获取当前城区的电网结构模型；

将已经确定要进行优化的区域作为当前城区，根据当前城区实际的电力网络的数据，通过相关的软件绘制电网结构模型，该模型可以包括当前区域的变电站数量、变电站分布、变电站负载率、接线模式、用电情况等。

步骤s104，识别电网结构模型中的设备节点，根据设备节点的接线关系确定设备节点是否存在供电异常；该供电异常至少包括单线单变供电；

具体可以根据电网结构模型中的变电站分布、接线模式等来判断设备节点是否存在供电异常，若存在，则继续判断属于何种供电异常，以单线供电为例，若存在一根接线仅对应一座变电站，则属于单线单变，若一根接线对应多台变电站，则属于单线多变。

步骤s106，识别电网结构模型中的线路结构，根据预设的模板结构确定线路结构中是否存在接线异常；接线异常包括同塔三回线路或同塔双回线路；预设的模板结构包括同塔三回线路和同塔双回线路的特征值；

具体可以根据电网结构模型中的接线模式来分析属于何种线路结构，根据线路结构与预设的模板进行对比，判断当前线路结构是否存在接线异常，以同塔双回线路为例，一根基杆塔上有两条输电线路，在两个变电站间，或是同一个变电站与同一个用户间用两条输电线路建立起电气联系，若存在这种情况，则属于同塔双回线路。

步骤s108，根据设定时间段内当前城区的电网历史运行数据，确定设备节点和线路结构对应的运行状况；运行状况包括负载率和“n-1”校验；

具体的，在设定时间段内，采集当前城区的电网历史运行数据，根据数据，采用一定的方法对其进行分析，得到当前城区设备节点和线路结构对应的运行情况，运行情况可以包括变电站负载率，即变电站实际承受的负荷与其容量之比，用于反映变电站的承载能力，判断变电站的运行状况是否处于最佳状态。

“n-1”校验，是用来判定电力系统安全性的一种方式，当电力系统的n个元件中的任一独立元件(如发电机、输电线路、变压器等)发生故障而被切除后，应不造成因其他线路过负荷跳闸而导致用户停电；不破坏系统的稳定性，不出现电压崩溃等事故，保证供电可靠性。

步骤s110，根据当前城区的供电负荷和运行状态，调整供电异常的设备节点，以及接线异常的线路结构。

具体的，根据采集的当前城区的电网历史运行数据，确定当前城区的供电负荷，以及步骤s108得到的运行状态，分析得到当前电网结构所存在的问题，采用合理的方式调整对应的设备节点及线路结构。

本发明实施例提供了一种城区电网分析方法，获取到当前城区的电网结构模型后，识别该电网结构模型中的设备节点，根据设备节点的接线关系确定设备节点是否存在供电异常；再识别该电网结构模型中的线路结构，根据预设的模板结构确定该线路结构中是否存在接线异常；再根据设定时间段内当前城区的电网历史运行数据，确定设备节点和线路结构对应的运行状况；最后根据当前城区的供电负荷和运行状态，调整供电异常的设备节点，以及接线异常的线路结构。该方式使得城区电网分析更加合理化，提高了电网供电能力。

参见图2所示的另一种城区电网分析方法的流程图，该方法在图1所示的方法的基础上实现，该方法包括如下步骤：

步骤s202，获取当前城区的电网结构模型；

步骤s204，识别电网结构中的变电站，并分析变电站中，变压器的接线情况；

步骤s206，如果变压器连接有一根电缆，确定对应的变电站为单线单变供电站。

步骤s208，提取两两变电站之间的线路结构，并将线路结构与预设的模板结构进行比对；

具体的，预设的模板结构，通过下述方式获得：

(1)获取设定规模的电网结构模型和对应的标注信息；该标注信息包括电网结构模型中的同塔三回线路的标识、位置和形状，以及同塔双回线路的标识、位置和形状；

(2)建立神经网络的网络结构，设置网络结构对应的训练参数；

(3)将电网结构模型和对应的标注信息输入至网络结构中进行训练，得到预设的模板结构。

步骤s210，如果比对成功，确定线路结构中存在同塔三回线路或同塔双回线路；

步骤s212，根据设定时间段内当前城区的电网历史运行数据，确定设备节点和线路结构对应的运行状况；该运行状况包括负载率和“n-1”校验。

其中，上述确定设备节点运行状况的步骤，包括：

(1)计算变电站的负载率p＝s/d；其中，s为变电站在设定时间段内的负荷；d为变电站的容量；

(2)根据负载率，确定变电站是否重过载；

(3)根据变电站的主变压器数量，以及负载率，确定变电站是否符合“n-1”校验。

上述确定线路结构对应的运行状况的步骤，包括：

(1)提取两两变电站之间的线路结构；

(2)计算线路结构的负载率p＝s/d；其中，s为线路结构在设定时间段内的最大负荷；d为线路结构的容量；

(3)根据负载率，确定变电站是否重过载；

(4)根据线路结构是否存在接线异常，以及负载率，确定变电站是否符合“n-1”校验。

步骤s214，根据当前城区的供电负荷和运行状态，调整供电异常的设备节点，以及接线异常的线路结构。

根据当前城区的供电负荷和运行状态，对设备节点及线路结构进行优化，可以采取如下措施：新建电源进线、扩建变电站主变、加强变电站与外部电源的互联互供关系、结合中压分布式电源的接入，提高变电站的供电可靠性等。

本发明实施例根据当前城区电网的实际运行情况，采集数据对当前城区电网结构进行合理的分析，找到当前电网结构存在的问题，并采取相应的措施对其进行优化，在现有电网结构的基础上进行优化，合理利用现有资源，提高资源利用率，降低电网规划成本，提高电网供电的能力。

对应于上述方法实施例，以图3所示的泰安南部新区110kv电网现状的结构示意图为例，采用上述方法实施例对其进行分析、优化处理，具体分析、优化过程如下：

步骤(1)，由采集到的电网结构模型可知：泰安南部新区有110kv公用变电站4座，分别为满庄变、龙腾变、驼凹变、凤翔变，主变7台，变电总容量为363mva，其中，上述4座变电站均为桥式接线，110kv龙腾变为单线单变。

步骤(2)，泰安城区西部有110kv公用线路8回，包括汶满i线、汶满ii线、徐祥线、汶满i祥支线、徐驼i线、徐驼ii线、汶山i龙支线、汶山ii龙支线，导线截面主要为lgj-300、lgj-240。

步骤(3)，泰安城区西部有110kv公用线路有8回，其中双辐射线路6回，单链接线2回，无非标准接线，110kv变电站网架结构图如图3所示，其中，110kv驼凹变、满庄变、龙腾变高压电源进线均为同塔双回线路，当其中一回线路故障停运，会导致同塔的另一回线路故障，会造成造成3座变电站全站停运。

步骤(4)，从变电站负载率和“n-1”校验两方面分析变电站运行情况，可知：负载率：变电站平均负载率均在50％以下，无重过载变电站。

主变“n-1”校验：南部新区有4座110kv变电站，其中龙腾变为单主变运行，其余三座变电站为双主变运行，变电站负载率均低于50％，因此6台主变能通过“n-1”校验，1台主变不通过“n-1”校验。

步骤(5)，由110kv线路负载率、线路“n-1”校验两方面分析线路的运行情况，可知：负载率：110kv线路负载率均在50％以下，无重过载线路。

线路“n-1”：汶满i线、汶满ii线、徐驼i线、徐驼ii线、徐时线、汶山i龙支线、汶山ii龙支线不通过“n-1”校验，主要由于各自电源进线段为同塔双回线路，一旦其中某一回线路故障，均导致其余线路停电，造成变电站全停运。

步骤(6)，针对电网结构分析得到的问题，采取措施进行优化：

在供电负荷重要性较高、增长较快的地区，适度提前建设二期工程，如通过新建第二回电源进线、扩建变电站主变等方式，实现双变双线供电；对于现有负载率偏低且供区范围内负荷增长不明显的变电站，适宜通过加强变电站与外部电源的互联互供关系，强化下一级电网对上一级电网的转供、支援作用，加强中压配电网的转供能力来解决；结合中压分布式电源的接入，提高变电站的供电可靠性；当用于重要用户供电或电气化铁路供电时，建议采用不同路径的双回线路供电，以满足供电可靠性要求。

对应于上述方法实施例，参见图4所示的一种城区电网分析装置的结构示意图，包括如下部分：

模型获取模块40，用于获取当前城区的电网结构模型；

设备节点识别模块41，用于识别电网结构模型中的设备节点，根据设备节点的接线关系确定设备节点是否存在供电异常；供电异常至少包括单线单变供电；

线路结构识别模块42，用于识别电网结构模型中的线路结构，根据预设的模板结构确定线路结构中是否存在接线异常；接线异常包括同塔三回线路或同塔双回线路；预设的模板结构包括同塔三回线路和同塔双回线路的特征值；

运行状况确定模块43，用于根据设定时间段内当前城区的电网历史运行数据，确定设备节点和线路结构对应的运行状况；运行状况包括负载率和“n-1”校验；

调整模块44，用于根据当前城区的供电负荷和运行状态，调整供电异常的设备节点，以及接线异常的线路结构。

上述设备节点识别模块41，还用于：识别电网结构中的变电站；分析变电站中，变压器的接线状况；如果变压器连接有一根电缆，确定对应的变电站为单线单变供电站。

上述线路结构识别模块42，还用于：获取设定规模的电网结构模型和对应的标注信息；标注信息包括电网结构模型中的同塔三回线路的标识、位置和形状，以及同塔双回线路的标识、位置和形状；建立神经网络的网络结构，设置网络结构对应的训练参数；将电网结构模型和对应的标注信息输入至网络结构中进行训练，得到预设的模板结构。

本发明实施例提供的城区电网分析装置，与上述实施例提供的城区电网分析方法具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。

参见图5，本实施例还提供了一种与上述方法实施例相对应的一种城区电网分析实现装置的结构示意图，该实现装置包括存储器100和处理器101；其中，存储器100用于存储一条或多条计算机指令，一条或多条计算机指令被处理器执行，以实现上述城区电网分析方法，该方法可以包括以上方法中的一种或多种。

进一步，图5所示的分布式存储装置还包括总线102和通信接口103，处理器101、通信接口103和存储器100通过总线102连接。

其中，存储器100可能包含高速随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)，也可能还包括非不稳定的存储器(non-volatilememory)，例如至少一个磁盘存储器。通过至少一个通信接口103(可以是有线或者无线)实现该系统网元与至少一个其他网元之间的通信连接，可以使用互联网，广域网，本地网，城域网等。总线102可以是isa总线、pci总线或eisa总线等。所述总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图5中仅用一个双向箭头表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。

处理器101可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器101中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器101可以是通用处理器，包括中央处理器(centralprocessingunit，简称cpu)、网络处理器(networkprocessor，简称np)等；还可以是数字信号处理器(digitalsignalprocessing，简称dsp)、专用集成电路(applicationspecificintegratedcircuit，简称asic)、现成可编程门阵列(field-programmablegatearray，简称fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合本发明实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器100，处理器101读取存储器100中的信息，结合其硬件完成前述实施例的方法的步骤。

本发明实施例还提供了一种机器可读存储介质，该机器可读存储介质存储有机器可执行指令，该机器可执行指令在被处理器调用和执行时，机器可执行指令促使处理器实现上述城区电网分析方法，具体实现可参见方法实施例，在此不再赘述。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。