一种电压质量治理方法及装置与流程

1.本发明涉及数据处理技术领域，尤其涉及一种电压质量治理方法及装置。


背景技术：

2.配电网作为面向电力用户的环节，其电压质量直接关系到用户的用电体验和供电部门的经济效益。随着电力负荷的发展，配电网的电压质量问题日渐突出，电压质量问题治理成为电网公司的重要工作。所以，需要根据多个备选的电压质量治理方案形成最优方案，并根据最优方案对电量质量问题进行治理。
3.然而，由于配电网运行条件各异，目前配电网的电压质量治理过程带有随意性，缺乏科学有效的依据，在治理效果、投资效益等多方面的考虑有所欠缺，导致治理效果不佳。
4.由上述可得，现有的关于电压质量治理方法存在治理效果不佳的问题。


技术实现要素：

5.本发明实施例提供一种电压质量治理方法及装置，能够有效提高电压质量问题的治理效果。
6.本技术实施例的第一方面提供了一种电压质量治理方法，包括：
7.获取第一电压幅值和n个第一治理方案的第一数据后，根据第一电压幅值与第一数据，计算每个第一治理方案相应的第一指标；其中，第一治理方案为待治理配电网线路的备选电压质量治理方案，第一指标包括：电压幅值提升指标、单位负荷投资指标和治理时间指标；n为正整数；
8.根据第一指标和n个第一治理方案，生成最优治理方案；其中，最优治理方案为待治理配电网线路的最优电压质量治理方案；
9.根据最优治理方案对待治理配电网线路进行电压质量治理。
10.在第一方面的一种可能的实现方式中，获取第一电压幅值，具体为：
11.根据第一数据建立第一潮流计算模型；
12.根据第一潮流计算模型计算得到第一电压幅值后并获取。
13.在第一方面的一种可能的实现方式中，根据第一数据建立第一潮流计算模型，具体为：
14.第一数据包括：更换的设备及其位置和新增的设备及其位置；
15.获取初始潮流计算模型，根据更换的设备及其位置和新增的设备及其位置更新初始潮流计算模型后，形成第一潮流计算模型。
16.在第一方面的一种可能的实现方式中，获取初始潮流计算模型，具体为：
17.获取待治理配电网线路的第二数据，根据第二数据建立初始潮流计算模型后并获取；其中，第二数据包括：拓扑结构、元件参数、电源参数和负荷参数。
18.在第一方面的一种可能的实现方式中，计算电压幅值提升指标的过程具体为：
19.根据初始潮流计算模型计算得到第二电压幅值后，结合第一电压幅值计算得到电
压幅值提升指标。
20.在第一方面的一种可能的实现方式中，计算单位负荷投资指标的过程具体为：
21.第一数据包括：治理所需投资；
22.根据治理所需投资和第一电压幅值，计算得到单位负荷投资指标。
23.在第一方面的一种可能的实现方式中，根据第一指标和n个第一治理方案，生成最优治理方案，具体为：
24.设置第一指标的第一权重；
25.对第一指标进行归一化处理后根据第一权重进行加权求和，生成每个第一治理方案相应的综合评分；
26.根据综合评分，从n个第一治理方案中获取最优治理方案。
27.在第一方面的一种可能的实现方式中，对第一指标进行归一化处理，具体为：
28.当判定第一指标内存在极端数据时，过滤极端数据；
29.对过滤后的第一指标进行归一化处理。
30.本技术实施例的第二方面提供了一种电压质量治理装置，包括：获取模块、生成模块和治理模块；
31.其中，获取模块用于获取第一电压幅值和n个第一治理方案的第一数据后，根据第一电压幅值与第一数据，计算每个第一治理方案相应的第一指标；其中，第一治理方案为待治理配电网线路的备选电压质量治理方案，第一指标包括：电压幅值提升指标、单位负荷投资指标和治理时间指标；n为正整数；
32.生成模块用于根据第一指标和n个第一治理方案，生成最优治理方案；其中，最优治理方案为待治理配电网线路的最优电压质量治理方案；
33.治理模块用于根据最优治理方案对待治理配电网线路进行电压质量治理。
34.在第二方面的一种可能的实现方式中，获取第一电压幅值，具体为：
35.根据第一数据建立第一潮流计算模型；
36.根据第一潮流计算模型计算得到第一电压幅值后并获取。
37.相比于现有技术，本发明实施例提供的一种电压质量治理方法及装置，所述方法包括：获取第一电压幅值和n个第一治理方案的第一数据后，根据第一电压幅值与第一数据，计算每个第一治理方案相应的第一指标；其中，第一治理方案为待治理配电网线路的备选电压质量治理方案，第一指标包括：电压幅值提升指标、单位负荷投资指标和治理时间指标；n为正整数；根据第一指标和n个第一治理方案，生成最优治理方案；其中，最优治理方案为待治理配电网线路的最优电压质量治理方案；根据最优治理方案对待治理配电网线路进行电压质量治理。
38.其有益效果在于：本发明实施例以电压幅值提升指标、单位负荷投资指标、治理时间指标为依据生成最优治理方案，兼顾了电压质量治理效果、治理所需投资和治理所需时间，所以以多方面的因素为依据、从待治理配电网线路的备选电压质量治理方案中生成最优治理方案后，根据最优治理方案对待治理配电网线路进行电压质量治理，能够有效提高电压质量问题的治理效果，有助于提升配电网电压质量治理的精准性。
39.其次，本发明实施例提出了考虑极端值的归一化方法，可以有效剔除极端值，避免极端指标值导致优选排序变动的问题，保证优选结果的稳定性。
40.进一步地，本发明实施例针对多种指标值，采用了归一化值加权求和的方法进行综合评分，符合实际工程应用的习惯，具有很强的实用性。
附图说明
41.图1是本发明一实施例提供的一种电压质量治理方法的流程示意图；
42.图2是本发明一实施例提供的10kv配电网线路的拓扑结构图；
43.图3是本发明一实施例提供的一种电压质量治理装置的结构示意图。
具体实施方式
44.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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作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。
45.参照图1，是本发明一实施例提供的一种电压质量治理方法的流程示意图，包括s101-s103：
46.s101：获取第一电压幅值和n个第一治理方案的第一数据后，根据第一电压幅值与第一数据，计算每个第一治理方案相应的第一指标。
47.其中，所述第一治理方案为待治理配电网线路的备选电压质量治理方案，所述第一指标包括：电压幅值提升指标、单位负荷投资指标和治理时间指标；n为正整数。
48.在本实施例中，所述获取第一电压幅值，具体为：
49.根据所述第一数据建立第一潮流计算模型；
50.根据第一潮流计算模型计算得到第一电压幅值后并获取。
51.在一具体实施例中，所述根据所述第一数据建立第一潮流计算模型，具体为：
52.所述第一数据包括：更换的设备及其位置和新增的设备及其位置；
53.获取初始潮流计算模型，根据所述更换的设备及其位置和所述新增的设备及其位置更新所述初始潮流计算模型后，形成所述第一潮流计算模型。
54.在一具体实施例中，所述获取初始潮流计算模型，具体为：
55.获取所述待治理配电网线路的第二数据，根据所述第二数据建立初始潮流计算模型后并获取；其中，所述第二数据包括：拓扑结构、元件参数、电源参数和负荷参数。
56.进一步地，所述电源参数为t
高
时刻待治理配电网线路的电源参数；所述负荷参数为t
高
时刻待治理配电网线路的负荷参数。其中，t
高
为高峰负荷时刻，高峰负荷时刻是指上一年度线路首端负荷最高的时刻。
57.在一具体实施例中，计算所述电压幅值提升指标的过程具体为：
58.根据所述初始潮流计算模型计算得到第二电压幅值后，结合所述第一电压幅值计算得到所述电压幅值提升指标。
59.在一具体实施例中，计算所述单位负荷投资指标的过程具体为：
60.根据所述治理所需投资和所述第一电压幅值，计算得到所述单位负荷投资指标。
61.在一具体实施例中，所述第一数据还包括治理所需时间，所述治理所需时间即为治理时间指标。
62.s102：根据第一指标和n个第一治理方案，生成最优治理方案。
63.其中，所述最优治理方案为所述待治理配电网线路的最优电压质量治理方案。
64.在本实施例中，所述根据所述第一指标和n个所述第一治理方案，生成最优治理方案，具体为：
65.设置所述第一指标的第一权重；
66.对所述第一指标进行归一化处理后根据所述第一权重进行加权求和，生成每个所述第一治理方案相应的综合评分；
67.根据所述综合评分，从n个所述第一治理方案中获取所述最优治理方案。
68.在一具体实施例中，所述对所述第一指标进行归一化处理，具体为：
69.当判定所述第一指标内存在极端数据时，过滤所述极端数据；
70.对过滤后的所述第一指标进行归一化处理。
71.s103：根据最优治理方案对待治理配电网线路进行电压质量治理。
72.进一步地，最优治理方案的生成逻辑包括s201-207：
73.s201：获取待治理配电网线路的第二数据(即拓扑结构、元件参数、t
高
时刻的电源参数、t
高
时刻的负荷参数)，根据第二数据建立初始潮流计算模型后，根据初始潮流计算模型计算得到：待治理配电网线路中电压幅值低于合格范围下限的节点集合φ、φ中节点的初始电压幅值(即第二电压幅值)v
前i
、以及φ中节点的有功负荷pi，i∈φ。
74.s202：获取待治理配电网线路的n个备选电压质量治理方案(即第一治理方案)，并对备选电压质量治理方案从1到n进行编号，n≥2，定义k＝1～n，且k的初始值为1；其中，备选电压质量治理方案中包含第一数据，第一数据包括：更换的设备及其位置、新增的设备及其位置、治理所需投资和治理所需时间。
75.s203：根据第一数据更新初始潮流计算模型，形成第一潮流计算模型，根据第一潮流计算模型计算得到：集合φ中的节点的新电压幅值(即第一电压幅值)v
后i,k
，i∈φ。
76.s204：根据第一电压幅值、第二电压幅值与第一数据，计算每个第一治理方案相应的第一指标，第一指标包括：电压幅值提升指标δv
ave.k
、单位负荷投资指标c
ave.k
和治理时间指标tk。
77.s205：判断k是否等于n，若k不等于n，令k＝k+1，返回步骤s203；若k等于n，进入步骤s206。
78.s206：分别对n个备选电压质量治理方案所对应的第一指标进行考虑极端值的归一化。
79.s207：设置第一指标的权重，对每个备选电压质量治理方案所对应的、归一化后的第一指标进行加权求和，得到每个备选电压质量治理方案所对应的综合评分，选取得分最高的备选电压质量治理方案作为最优治理方案。
80.进一步地，所述电压幅值提升指标由以下公式计算可得：
[0081][0082]
其中，δv
ave.k
为电压幅值提升指标，v
后i,k
为第一电压幅值，v
前i
为第二电压幅值，φ
为待治理配电网线路中电压幅值低于合格范围下限的节点集合，i∈φ。
[0083]
进一步地，所述单位负荷投资指标由以下公式计算可得：
[0084][0085]
其中，c
ave.k
为单位负荷投资指标，ck为第k个治理方案所需的投资(所述即第一数据中的所述治理所需投资)，pi是待治理配电网线路中电压幅值低于合格范围下限的节点所对应的有功负荷值，x
i,k
是用来表示电压质量问题是否解决的参数，x
i,k
的取值由以下公式表示：
[0086][0087]
其中，v
min.i
为节点i的电压合格范围下限，v
后i,k
为第一电压幅值。
[0088]
进一步地，所述治理时间指标tk即为所述第一数据中的所述治理所需时间，即为第k个治理方案所需的时间。
[0089]
进一步地，当判定所述第一指标内存在极端数据时，过滤所述极端数据，具体为：
[0090]
(1)电压幅值提升指标δv
ave.k
：
[0091]
(1.1)用ψv表示δv
ave.k
的集合，k＝1～n，q1(ψv)表示ψv的下四分位数，q3(ψv)表示ψv的上四分位数；
[0092]
(1.2)对所有δv
ave.k
∈ψv，当δv
ave.k
《q1(ψv)-a
×
[q3(ψv)-q1(ψv)]时，判断δv
ave.k
为极端数据，则将该元素从ψv中剔除，完成极端数据的过滤；否则，则不剔除。其中，a为判断极端值的系数，建议取值为1.5；
[0093]
(1.3)执行完步骤(1.2)后的集合用ψv’
表示，则δv
ave.k
的归一化值为：
[0094][0095]
(2)针对单位负荷投资指标c
ave.k
：
[0096]
(2.1)用ψc表示c
ave.k
的集合，k＝1～n，q1(ψc)表示ψc的下四分位数，q3(ψc)表示ψc的上四分位数；
[0097]
(2.2)对所有c
ave.k
∈ψc，当c
ave.k
》q3(ψc)+a
×
[q3(ψc)-q1(ψc)]时，判断c
ave.k
为极端数据，则将该元素从ψc中剔除，完成极端数据的过滤；否则，则不剔除；
[0098]
(2.3)执行完步骤(2.2)后的集合用ψ
c’表示，则c
ave.k
的归一化值为：
[0099][0100]
(3)针对治理时间指标tk：
[0101]
(3.1)用ψ
t
表示tk的集合，k＝1～n，q1(ψ
t
)表示ψ
t
的下四分位数，q3(ψ
t
)表示ψ
t
的上四分位数；
[0102]
(3.2)对所有tk∈ψ
t
，当tk》q3(ψ
t
)+a
×
[q3(ψ
t
)-q1(ψ
t
)]时，判断tk为极端数据，则将该元素从ψ
t
中剔除，完成极端数据的过滤；否则，则不剔除；
[0103]
(3.3)执行完步骤(3.2)后的集合用ψ
t’表示，则tk的归一化值为：
[0104][0105]
为了进一步说明最优治理方案的具体生成方法，以10kv配电网线路为例进行仿真计算，请参照图2和表1。
[0106]
其中，10kv配电网线路即为待治理配电网线路，图2是本发明一实施例提供的10kv配电网线路的拓扑结构图，图2中的数字1～7表示待治理配电网线路中所有节点的编号。
[0107]
从图2中的配电网线路中，选取高峰负荷时刻t
高
后，建立初始潮流计算模型；根据初始潮流计算模型计算得到：待治理配电网线路中电压幅值低于合格范围下限(所述下限为0.97)的节点集合φ＝{6,7}，φ中节点的初始电压幅值(即第二电压幅值)为v
前6
＝0.9677，v
前7
＝0.9635；φ中节点的有功负荷分别为p6＝172.10kw，p7＝2155.68kw。
[0108]
图2中的配电网线路所对应的备选电压质量治理方案如表1所示，表1为备选电压质量治理方案。
[0109]
表1：备选电压质量治理方案
[0110]
[0111][0112]
由表1可得，备选电压质量治理方案的数量为5个。
[0113]
其中，方案1：更换的设备及其位置为：从节点4到节点7，更换导线为lgj-240，共1.8公里；治理所需的投资为：54万元；治理所需时间为：3个月。
[0114]
方案2：新增的设备及其位置为：在节点6前安装一台3000kva的调压器，变比为1:1.1；治理所需的投资为：40万元；治理所需时间为：3个月。
[0115]
方案3：新增的设备及其位置为：在节点6安装1000kvar无功补偿；治理所需的投资为：10万元；治理所需时间为：0.5个月。
[0116]
方案4：新增的设备及其位置为：从节点6附近已有的110kv变电站引出一回0.5公里长的lgj-120导线，将节点6～7的负荷全部转接；治理所需的投资为：10万元；治理所需时间为：1.5个月。
[0117]
方案5：新增的设备及其位置为：在节点6附近新建一座110kv变电站，通过1公里长的lgj-120导线将节点6～7的负荷全部转接；治理所需的投资为：2000万元；治理所需时间为：6个月。
[0118]
选取t
高
时刻，建立第方案1实施后的潮流计算模型(即根据方案1的数据更新初始潮流计算模型)，通过潮流计算获得方案1对应的φ中节点的新电压幅值：v
后6,1
＝0.9728，v
后7,1
＝0.9703；
[0119]
同理，相应地对方案2～方案5进行计算，获得每个方案对应的φ中节点的新电压幅值如下：
[0120]v后6,2
＝1.0645，v
后7,2
＝1.0603；
[0121]v后6,3
＝0.9839，v
后7,3
＝0.9808；
[0122]v后6,4
＝1.0167，v
后7,4
＝1.0127；
[0123]v后6,5
＝1.0124，v
后7,5
＝1.0084；
[0124]
计算并获取方案1的电压幅值提升指标δv
ave.1
、单位负荷投资指标c
ave.1
、治理时间指标t1：
[0125][0126][0127]
t1＝3月；
[0128]
同理，相应地对方案2～方案5进行计算，获得每个方案对应的指标如下：
[0129]
δv
ave.2
＝0.09680，c
ave.2
＝0.01718万元/kw，t2＝1月；
[0130]
δv
ave.3
＝0.01675，c
ave.3
＝0.00430万元/kw，t3＝0.5月；
[0131]
δv
ave.4
＝0.04910，c
ave.4
＝0.00430万元/kw，t4＝1.5月；
[0132]
δv
ave.5
＝0.04480，c
ave.5
＝0.85919万元/kw，t5＝6月；
[0133]
分别对5个治理方案的电压幅值提升指标、单位负荷投资指标、治理时间指标进行考虑极端值的归一化，得到每个方案对应的归一化后的指标如下：
[0134]
δv
ave.1*
＝0，δv
ave.2*
＝1.00，δv
ave.3*
＝0.12，δv
ave.4*
＝0.47，δv
ave.5*
＝0.43；
[0135]cave.1*
＝0，c
ave.2*
＝0.32，c
ave.3*
＝1.00，c
ave.4*
＝1.00，c
ave.5*
＝0；
[0136]
t
1*
＝0.55，t
2*
＝0.91，t
3*
＝1.00，t
4*
＝0.82，t
5*
＝0；
[0137]
其中，根据相应的计算，判定c
ave.5
为被剔除的极端值。
[0138]
设置电压幅值提升指标、单位负荷投资指标、治理时间指标的权重分别为0.4、0.4、0.2，对方案1～方案5归一化后的指标值进行加权求和，得到方案1～方案5的综合评分.其中，方案1的综合评分为：0.11，方案2的综合评分为：0.71，方案3的综合评分为：0.65，方案4的综合评分为：0.75，方案5的综合评分为：0.17。
[0139]
选取最高得分作为最优治理方案，即方案4为最优治理方案。
[0140]
由上述可得，本发明实施例在生成最优治理方案的过程中，以电压幅值提升指标、单位负荷投资指标、治理时间指标为依据，兼顾了电压质量治理效果、治理所需投资和治理所需时间，以多方面的因素为依据生成最优治理方案，则所生成的最优治理方案能够有效提高电压质量问题的治理效果，有助于提升配电网电压质量治理的精准性。
[0141]
进一步地，考虑极端值的归一化方法所能产生的有益效果如表2所示，表2为结果对比。
[0142]
表2：结果对比
[0143][0144]
表2提供了考虑极端值的归一化方法和常规归一化方法下的c
ave.k*
和综合得分s。k表示方案的序号，如k＝1时表示方案1。其中，考虑极端值的归一化方法指的是：过滤极端值后再进行归一化的操作；而常规归一化指的是：不过滤极端值直接进行归一化的操作。
[0145]
由上述实施例以及表2可得，c
ave.5
为被剔除的极端值，在方案5不参与优选评估过程的情况下、方案4为最优治理方案。
[0146]
采用常规归一化方法，在方案5参与优选评估过程之后，c
ave.1*
～c
ave.4*
的数值变得非常接近，这是因为c
ave.5
是极端值，c
ave.5
的加入使c
ave.1*
～c
ave.4*
的区分度明显降低，方案1～4相应的综合评分发生了改变，与方案5不参与优选评估过程的情况相比，最优治理方案从方案4变成了方案2，导致了优选评估结果不稳定；而采用考虑极端值的归一化方法，在方
案5参与优选评估过程之后，c
ave.1*
～c
ave.4*
的数值没有变化，与方案5不参与优选评估过程的情况相比，最优治理方案的结果没有发生改变、仍为方案4，说明采用本发明的考虑极端值的归一化方法确实可以保证优选结果的稳定性。
[0147]
所以本发明实施例提出的考虑极端值的归一化方法，可以有效剔除极端值，避免极端指标值导致优选排序变动的问题，保证优选结果的稳定性。
[0148]
为了进一步说明电压质量治理装置，请参照图3，图3是本发明一实施例提供的一种电压质量治理装置的结构示意图，包括：获取模块301、生成模块302和治理模块303；
[0149]
其中，所述获取模块301用于获取第一电压幅值和n个第一治理方案的第一数据后，根据所述第一电压幅值与所述第一数据，计算每个所述第一治理方案相应的第一指标；其中，所述第一治理方案为待治理配电网线路的备选电压质量治理方案，所述第一指标包括：电压幅值提升指标、单位负荷投资指标和治理时间指标；n为正整数；
[0150]
所述生成模块302用于根据所述第一指标和n个所述第一治理方案，生成最优治理方案；其中，所述最优治理方案为所述待治理配电网线路的最优电压质量治理方案。
[0151]
在本实施例中，所述获取第一电压幅值，具体为：
[0152]
根据所述第一数据建立第一潮流计算模型；
[0153]
根据第一潮流计算模型计算得到第一电压幅值后并获取。
[0154]
所述治理模块303用于根据所述最优治理方案对所述待治理配电网线路进行电压质量治理。
[0155]
本发明实施例先通过获取模块301获取第一电压幅值和n个第一治理方案的第一数据后，根据第一电压幅值与第一数据，计算每个第一治理方案相应的第一指标；其中，第一治理方案为待治理配电网线路的备选电压质量治理方案，第一指标包括：电压幅值提升指标、单位负荷投资指标和治理时间指标；再通过生成模块302根据第一指标和n个第一治理方案，生成最优治理方案；其中，最优治理方案为待治理配电网线路的最优电压质量治理方案；最后通过治理模块303根据所述最优治理方案对所述待治理配电网线路进行电压质量治理。
[0156]
本发明实施例以电压幅值提升指标、单位负荷投资指标、治理时间指标为依据生成最优治理方案，兼顾了电压质量治理效果、治理所需投资和治理所需时间，所以以多方面的因素为依据、从待治理配电网线路的备选电压质量治理方案中生成最优治理方案后，根据最优治理方案对待治理配电网线路进行电压质量治理，能够有效提高电压质量问题的治理效果，有助于提升配电网电压质量治理的精准性。
[0157]
其次，本发明实施例提出了考虑极端值的归一化方法，可以有效剔除极端值，避免极端指标值导致优选排序变动的问题，保证优选结果的稳定性。
[0158]
进一步地，本发明实施例针对多种指标值，采用了归一化值加权求和的方法进行综合评分，符合实际工程应用的习惯，具有很强的实用性。
[0159]
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。