配电网电流检测方法、装置及计算机可读存储介质与流程

本发明涉及智能电网配电技术领域，尤其是涉及配电网电流检测方法、装置及计算机可读存储介质。

背景技术：

地区电网最大的特点是闭环结构，开环运行。当某个母线、开关或馈线需要检修或者发生故障时，该母线、开关或馈线上的多电源供电的负荷需要进行负荷转移，通过配网的合环操作，转移到与之相连的其他母线或馈线上。因此合环成为了地区电网经常性操作。合环操作可以实现减少用户的停电，确保供电的可靠性。但由此引起的合环电流可能使馈线开关保护误动，造成停电。因此合环潮流计算需要很高的准确性，以达到提高供电可靠性和地区电网安全运行的目的。目前的地区电网潮流检测方法主要为：回路阻抗法、前推回代法和改进牛顿法。但这些处理方法均存在执行速度慢、占用计算资源多等不足。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对现有技术的上述问题，提供了一种配电网电流检测方法、装置及计算机可读存储介质用于解决现有技术的不足。

具体地，本发明实施例提供了一种配电网电流检测方法，包括：

分析合环开关闭合前的电网拓扑结构，获得合环前的节点注入电流-支路电流矩阵和支路电流-节点电压矩阵；

根据节点注入电流-支路电流矩阵和支路电流-节点电压矩阵，利用迭代法求解合环前合环开关所在的电网节点处的电流值i0；

分析合环开关闭合后的电网拓扑结构，得到合环后的节点注入电流-支路电流矩阵和支路电流-节点电压矩阵；

根据节点注入电流-支路电流矩阵和支路电流-节点电压矩阵，利用迭代法求解合环后合环开关的所在电网节点处的电流值i1；

根据以下算式计算合环开关电流ik：ik＝i1-i0；

判断ik是否超出预设的限制范围。

作为上述技术方案的进一步改进，所述分析合环前电网拓扑结构具体包括：对地区的外部电网进行合环前等值简化，将外部电网等效为一个电源；然后再利用直接法对地区电网进行拓扑分析并进行简化。

作为上述技术方案的进一步改进，利用直接法将合环前网络的变量关系用节点注入电流-支路电流矩阵[bibcm]和支路电流-节点电压矩阵[bcbvm]来描述，具体运算公式如下：

其中，表示支路电流向量，表示节点电流向量；

其中，表示节点电压的变化向量，表示支路电流向量；

将(1)式代入(2)式可得：

其中，[dlf]表示点注入电流-支路电流矩阵[bibcm]和支路电流-节点电压矩阵[bcbvm]的乘积。

作为上述技术方案的进一步改进，所述迭代法所采用计算公式如下：

其中，和为第k次迭代时i节点电压向量和等值注入电流向量；和分别为第k次迭代时节点i的等值注入电流的实部向量和虚部向量；为节点i的有功功率，为节点i的无功功率；

可利用如下公式求出：

其中，表示第k+1次迭代时节点电压的变化向量；表示第k次迭代时节点电流向量，[dlf]为点注入电流-支路电流矩阵和支路电流-节点电压矩阵的乘积，表示第k+1次迭代时节点电压的向量，表示第k次迭代时节点电压的向量。

作为上述技术方案的进一步改进，利用直接法将合环后网络的变量关系用节点注入电流-支路电流矩阵[bibcm]new和支路电流-节点电压矩阵[bcbvm]new来描述，具体运算公式如下：

将(7)式代入(8)式可得：

化简进而得出：

其中，[dlf]new表示点注入电流-支路电流矩阵[bibcm]new和支路电流-节点电压矩阵[bcbvm]new的乘积。

作为上述技术方案的进一步改进，确定点注入电流-支路电流矩阵的方式包括：根据基尔霍夫电流定律，确定节点注入电流和支路电流的关系，从而确定点注入电流-支路电流矩阵。

作为上述技术方案的进一步改进，确定支路电流-节点电压矩阵的方式包括：根据基尔霍夫电压定律，确定支路电流和节点电压的关系，从而确定支路电流-节点电压矩阵。

作为上述技术方案的进一步改进，还包括：若所述合环开关电流ik超过预设的限制范围，禁止合环操作；若所述合环开关电流ik没有超过预设的限制范围，允许合环操作。

本发明实施例还提供了一种配电网电流检测装置，包括：

分析模块，用于分析合环开关闭合前的电网拓扑结构，获得合环前的节点注入电流-支路电流矩阵和支路电流-节点电压矩阵以及分析合环开关闭合后的电网拓扑结构，得到合环后的节点注入电流-支路电流矩阵和支路电流-节点电压矩阵；

第一计算模块，用于根据合环前的节点注入电流-支路电流矩阵和支路电流-节点电压矩阵，利用迭代法求解合环前合环开关所在的电网节点处的电流值i0以及根据合环后的节点注入电流-支路电流矩阵和支路电流-节点电压矩阵，利用迭代法求解合环后合环开关的所在电网节点处的电流值i1；

第二计算模块，用于根据以下算式计算合环开关电流ik：ik＝i1-i0；

判断模块，用于判断ik是否超出预设的限制范围。

采用本发明提供的技术方案，与已有的公知技术相比，至少具有如下有益效果：本发明将直接法潮流计算简单快速的优点及地区电网“环网设计、开环运行”的特点应用于地区电网合环潮流计算中，与现有技术相比，该方法在达到相同计算精确度的同时具有合环潮流计算思路简单、执行速度快、节约计算内存等优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本发明一实施例提出的配电网电流检测方法的流程示意图；

图2为本发明一实施例提出的某地区电网系统结构示意图；

图3为本发明一实施例提出的某地区电网系统合环操作前结构化简图；

图4为本发明一实施例提出的某地区电网系统合环操作后结构化简图；

图5为本发明一实施例提出的配电网电流检测装置的结构示意图。

主要元件符号说明：

100-分析模块；200-第一计算模块；300-第二计算模块；400-判断模块。

具体实施方式

在下文中，将更全面地描述本公开的各种实施例。本公开可具有各种实施例，并且可在其中做出调整和改变。然而，应理解：不存在将本公开保护范围限于在此公开的特定实施例的意图，而是应将本公开理解为涵盖落入本公开的各种实施例的精神和范围内的所有调整、等同物和/或可选方案。

在下文中，可在本公开的各种实施例中使用的术语“包括”或“可包括”指示所公开的功能、操作或元件的存在，并且不限制一个或更多个功能、操作或元件的增加。此外，如在本公开的各种实施例中所使用，术语“包括”、“具有”及其同源词仅意在表示特定特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合，并且不应被理解为首先排除一个或更多个其它特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的存在或增加一个或更多个特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的可能性。

在本公开的各种实施例中，表述“a或/和b中的至少一个”包括同时列出的文字的任何组合或所有组合。例如，表述“a或b”或“a或/和b中的至少一个”可包括a、可包括b或可包括a和b二者。

在本公开的各种实施例中使用的表述(诸如“第一”、“第二”等)可修饰在各种实施例中的各种组成元件，不过可不限制相应组成元件。例如，以上表述并不限制所述元件的顺序和/或重要性。以上表述仅用于将一个元件与其它元件区别开的目的。例如，第一用户装置和第二用户装置指示不同用户装置，尽管二者都是用户装置。例如，在不脱离本公开的各种实施例的范围的情况下，第一元件可被称为第二元件，同样地，第二元件也可被称为第一元件。

应注意到：如果描述将一个组成元件“连接”到另一组成元件，则可将第一组成元件直接连接到第二组成元件，并且可在第一组成元件和第二组成元件之间“连接”第三组成元件。相反地，当将一个组成元件“直接连接”到另一组成元件时，可理解为在第一组成元件和第二组成元件之间不存在第三组成元件。

在本公开的各种实施例中使用的术语“用户”可指示使用电子装置的人或使用电子装置的装置(例如，人工智能电子装置)。

在本公开的各种实施例中使用的术语仅用于描述特定实施例的目的并且并非意在限制本公开的各种实施例。除非另有限定，否则在这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本公开的各种实施例所属领域普通技术人员通常理解的含义相同的含义。所述术语(诸如在一般使用的词典中限定的术语)将被解释为具有与在相关技术领域中的语境含义相同的含义并且将不被解释为具有理想化的含义或过于正式的含义，除非在本公开的各种实施例中被清楚地限定。

实施例1

如图1所示，本发明实施例提供了一种配电网电流检测方法，用于检测地区合环潮流，该方法包括：

s101、分析合环开关闭合前的电网拓扑结构，获得合环前的节点注入电流-支路电流矩阵和支路电流-节点电压矩阵。

合环前的节点注入电流-支路电流矩阵用[bibcm]表示，合环前的支路电流-节点电压矩阵用[bcbvm]表示。

在分析合环开关闭合前电网拓扑结构前，即系统初始化时首先将合环开关电流置0。

如图2、图3所示，分析合环前电网拓扑结构具体包括：对地区的外部电网进行等值简化，将外部电网等效为一个电源。然后再利用直接法对地区电网进行合环前拓扑分析并进行简化。

根据基尔霍夫电流定律(kcl)，节点注入电流和支路电流的关系可以用下式来表达：

化为矩阵表示形式为：

化简可得：

其中，表示支路电流向量，表示节点电流向量。

同时，根据基尔霍夫电压定律(kvl)可得支路电流和节点电压的关系可表示为：

其中，z表示支路线路阻抗。

化简可得：

其中，表示节点电压的变化向量，表示支路电流向量；

将(3)式代入(5)式可得：

其中，[dlf]表示点注入电流-支路电流矩阵[bibcm]和支路电流-节点电压矩阵[bcbvm]的乘积。

s102、根据节点注入电流-支路电流矩阵和支路电流-节点电压矩阵，利用迭代法求解合环前合环开关所在的电网节点处的电流值i0。

根据[bibcm]和[bcbvm]利用迭代法求解合环前合环开关所在电网节点处的电流值i0。

迭代法所采用计算公式如下：

其中，和为第k次迭代时i节点电压向量和等值注入电流向量；和分别为第k次迭代时节点i的等值注入电流的实部向量和虚部向量；为节点i的有功功率，为节点i的无功功率。

迭代法所采用计算公式依据功率除以电压计算电流值。

可利用如下公式求出：

其中，表示第k+1次迭代时节点电压的变化向量；表示第k次迭代时节点电流向量，[dlf]为点注入电流-支路电流矩阵和支路电流-节点电压矩阵的乘积，表示第k+1次迭代时节点电压的向量，表示第k次迭代时节点电压的向量。

计算出合环开关所在电网节点处的电流值i0，并对该电流值i0进行存储。

求解合环前合环开关所在电网节点处的电流值i0以及求解合环后合环开关所在电网节点处的电流值i1均可以使用以上迭代计算公式。

s103、分析合环开关闭合后的电网拓扑结构，得到合环后的节点注入电流-支路电流矩阵和支路电流-节点电压矩阵。

合环后的节点注入电流-支路电流矩阵用[bibcm]new表示，合环后的支路电流-节点电压矩阵用[bcbvm]new表示。

如图4所示，由于合环开关的动作，电网结构中出现了环网。描述变量关系的节点注入电流－支路电流矩阵和支路电流－节点电压矩阵发生了变化。根据基尔霍夫电流定律(kcl)，节点注入电流和支路电流的关系可以用下式来表达：

即：

化简得：

这时，相对于合环前，当电网合环后仅需对节点注入电流-支路电流矩阵和支路电流-节点电压矩阵做一定的修改即可。迭代计算公式仍可以沿用合环前的迭代计算公式。

s104、根据节点注入电流-支路电流矩阵和支路电流-节点电压矩阵，利用迭代法求解合环后合环开关的所在电网节点处的电流值i1。

根据[bibcm]new和[bcbvm]new利用迭代法求解合环后合环开关所在电网节点处的电流值i1。

选用和步骤s200相同的迭代计算公式计算求解合环后合环开关所在电网节点处的电流值i1。

s105、根据以下算式计算合环开关电流ik：ik＝i1-i0。

s106、判断ik是否超出预设的限制范围。

若所述合环开关电流ik超过预设的限制范围，禁止合环操作；若所述合环开关电流ik没有超过预设的限制范围，允许合环操作。

越限的参考阈值时预先设置好的，该参考阈值是根据经验值手动预先设定好的。

实施例2

如图5所示，本发明实施例还提供了一种配电网电流检测装置，包括：分析模块100、第一计算模块200、第二计算模块300和判断模块400。

分析模块100，用于分析合环开关闭合前的电网拓扑结构，获得合环前的节点注入电流-支路电流矩阵和支路电流-节点电压矩阵以及分析合环开关闭合后的电网拓扑结构，得到合环后的节点注入电流-支路电流矩阵和支路电流-节点电压矩阵。

第一计算模块200，用于根据合环前的节点注入电流-支路电流矩阵和支路电流-节点电压矩阵，利用迭代法求解合环前合环开关所在的电网节点处的电流值i0以及根据合环后的节点注入电流-支路电流矩阵和支路电流-节点电压矩阵，利用迭代法求解合环后合环开关的所在电网节点处的电流值i1。

第二计算模块300，用于根据以下算式计算合环开关电流ik：ik＝i1-i0。

判断模块400，用于判断ik是否超出预设的限制范围。

本发明还提供了一种计算机可读存储介质，其存储有计算机程序，在所述计算机程序被执行时实施例1中的配电网电流检测方法。

本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施场景的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。

本领域技术人员可以理解实施场景中的装置中的模块可以按照实施场景描述进行分布于实施场景的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施场景的一个或多个装置中。上述实施场景的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。

上述本发明序号仅仅为了描述，不代表实施场景的优劣。以上公开的仅为本发明的几个具体实施场景，但是，本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。