一种5G智能电网网损分摊系统的制作方法

一种5g智能电网网损分摊系统
技术领域
1.本发明属于电力系统技术领域，具体涉及一种5g智能电网网损分摊系统。


背景技术：

2.网损分摊是按市场规则将网损相关费用分摊给接受网络服务的用户。网损是电力交易中不可避免的电能损耗，在电力系统运行控制管理中不可忽略。
3.现有的过网网损分摊系统中，应用较多的有：平均网损系数法，边际网损系数法等。平均网损系数法是根据用户的电能大小比例来分摊网损，按相同的系数值来分配网损。平均网损系数法不考虑输电网的结构、输电线路的距离和输送功率的收发点位置，在全网范围内按相同的网损系数进行分配。边际网损系数法中会造成损耗成本的过度回收，而且应用边际网损系数法分摊过网网损可能会产生负的分摊结果，然而电力网络是正耗散系统，任何上网用户的功率传输将必然产生损耗，因此损耗分摊结果也理应为正值。显然，现有的技术方案均存在诸多缺陷，无法满足智能电网网损分摊的要求。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题在于，提供一种5g智能电网网损分摊系统，以提高网损分摊的实用性和便利性。
5.为解决上述技术问题，本发明提供一种5g智能电网网损分摊系统，包括：
6.运行方式确定模块，用于确定电网的运行方式；
7.数据获取模块，用于基于5g通讯技术获取电网数据，所述电网数据至少包括电网的潮流分布数据；
8.区域划分模块，用于根据潮流分布数据对所述电网进行区域划分；
9.计算模块，用于计算划分出的区域电网的网损占全网总网损的比值；
10.网损分配模块，用于根据区域电网的网损比例进行分摊。
11.进一步地，所述运行方式确定模块确定电网的运行方式的具体方式包括：
12.获取目标电网的历史运行数据；
13.根据历史运行数据确定所述目标电网的输入-输出极端匹配状态；
14.根据电网的结构形式和带载方式确定电网的各个可行运行方式；
15.根据所述输入-输出极端匹配状态及各个可行运行方式确定所述目标电网的最优运行方式。
16.进一步地，所述根据历史运行数据确定所述目标电网的输入-输出极端匹配状态具体包括：
17.根据所述历史运行数据确定所述目标电网在运行中是否存在电压问题，获得第一判断结果；
18.当所述第一判断结果表示所述目标电网在运行中存在电压问题时，根据所述历史运行数据及所述目标电网的运行电压限值确定所述目标电网存在的电压问题类型，所述电
压问题类型为高电压问题或低电压问题；
19.根据所述电压问题类型确定所述目标电网的输入-输出极端匹配状态。
20.进一步地，所述根据所述电压问题类型确定所述目标电网的输入-输出极端匹配状态具体包括：
21.若存在高电压问题，选择小负荷、新能源发电大开机的极端高电压情况作为输入-输出极端匹配状态；
22.若存在低电压问题，选择大负荷、新能源发电小开机的极端低电压情况作为输入-输出极端匹配状态；新能源发电包括风电和光伏发电，主力发电包括火力发电、水力发电或者核电。
23.进一步地，所述根据所述输入-输出极端匹配状态及各个可行运行方式确定所述目标电网的最优运行方式具体包括：
24.根据所述输入-输出极端匹配状态及各个所述可行运行方式确定每个可行运行方式对应的母线电压；
25.根据各个所述母线电压及所述目标电网的运行电压限值确定每个可行运行方式对应的电压越限指标；
26.筛选出最小的电压越限指标对应的可行运行方式作为所述目标电网的最优运行方式。
27.进一步地，所述根据所述输入-输出极端匹配状态及各个所述可行运行方式确定每个可行运行方式对应的母线电压具体包括：
28.若目标电网存在高电压问题，将各变电站最小负荷、新能源发电大开机时的出力录入仿真计算软件中，对各运行方式进行建模，并进行潮流计算；其中，主力发电厂出力按照各电网运行方式的要求，若没有要求，按照电网实际主力发电厂出力；对于无功补偿投入的容量，各可行运行方式统一按照实际无功补偿投入容量计算，保持一致的无功补偿水平；
29.若目标电网存在低电压问题，将各变电站最大负荷、新能源发电小开机时的出力录入仿真计算软件中，对各电网运行方式进行建模，并进行潮流计算；其中，主力发电厂出力按照各电网运行方式的要求，若没有要求，按照电网实际主力发电厂出力；对于无功补偿投入的容量，各可行运行方式统一按照实际无功补偿投入容量计算，保持一致的无功补偿水平；通过在仿真计算软件中潮流计算，得到各可行运行方式在极端电压情况下各母线的电压u(0＜i≤n)，i指表示目标电网的第i个母线，目标电网共n个母线。
30.进一步地，所述数据获取模块获取电网的潮流分布数据的方式包括：
31.利用网络转换法将所述全网的结构换为树状网络结构，并获取全网的潮流分布与所述树状网络结构的潮流分布间的关联矩阵；
32.根据所述树状网络结构的潮流分布获取所述全网的潮流分布数据。
33.进一步地，所述区域划分模块根据潮流分布数据进行区域划分的流程如下：
34.获取电网的拓扑结构；
35.根据所述拓扑结构，确定电网中的节点；其中，所述节点包括：电压中枢点以及除电压中枢点以外的各节点；
36.根据所述节点构建导纳矩阵；
37.根据所述导纳矩阵和节点参数，确定各节点与电压中枢点之间的第一电气距离；
所述节点参数包括节点电压和功率；
38.根据所述第一电气距离按数值大小将电网划分为多个子区域；
39.根据初始簇中心与聚类指标确定各区域的簇中心；其中，所述初始簇中心为最上游节点与电压中枢点的电气距离；所述最上游节点为拓扑结构中的潮流功率始发节点；
40.计算所述节点与所述簇中心之间的第二电气距离，根据所述第二电气距离与各区域内的最小方差调整各区域内的节点，完成电网区域划分。
41.进一步地，所述计算模块计算划分出的区域电网的网损占全网总网损的比值的方式具体是：
42.确定所述全网的节点数目、支路数目、发电机及负荷的数目以及整个系统功率的流向；
43.根据各条支路的功率流向列出节点-支路关联矩阵、节点输出功率关联矩阵、节点输入支路关联矩阵，形成总流过功率的贡献因子矩阵；
44.计算所述区域电网的贡献因子矩；
45.通过总流过功率的贡献因子矩阵和所述区域电网的贡献因子矩确定所述区域电网的网损占所述全网总网损的比值。
46.进一步地，在节点支路关联矩阵基础上，分别进行“顺流”和“逆流”跟踪计算，以确定每个发电机和负荷对线路潮流的影响；
47.顺流跟踪计算具体是：顺流跟踪用于计算每个发电机对线路潮流的贡献，从一个纯源点开始，它输出的功率将沿着各关联线路流向其下游节点；首先需建立2个矩阵：一是线路对其上游节点以及负荷对其所在节点总流过功率的比值所构成的汲取因子矩阵，即某一节点上各支路流出功率以及该节点上的净负荷功率分别占该节点总流过功率的比值所构成的矩阵——发电机汲取因子矩阵a，包括线路部分a
l
以及负荷部分a
l
；二是各发电机对流过某节点总功率的贡献因子矩阵b；由这2个矩阵的乘积可获得发电机对线路潮流和负荷功率的贡献因子k
lg
和k
lg
；
48.逆流跟踪计算具体是：逆流跟踪用于计算各发电机实际供应哪些负荷及各线路实际为哪些负荷服务，首先建立2个矩阵：
49.一是线路对其下游节点以及发电机对其所在节点总流过功率的贡献因子矩阵，即某一节点上各支路流入功率以及该节点上净发电功率分别占该节点总流过功率的比值所构成的矩阵c，包括线路部分c
l
和发电机部分cg；
50.二是各负荷对流过节点总功率的汲取因子矩阵d；
51.这2个矩阵的乘积即负荷对线路潮流和发电机功率的汲取因子k
ll
和k
gl
；
52.通过发电机对线路功率的贡献因子矩阵k
lg
确定发电机分摊线损的比重；通过负荷对线路功率的汲取因子矩阵k
ll
确定负荷分摊线损的比重。
53.实施本发明具有如下有益效果：本发明通过计算区域电网站全网的比重，并进行分摊，无需专用的程序和专门准备数据，简单实用，可以为电力交易提供定量的参考；另外，还可用于计算大型电源送出和大用户电力消纳给电网带来的损耗增加，并以此为参考设计出电源送出和电力消纳的利益各方的网损分摊。
附图说明
54.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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。
55.图1为本发明实施例一种5g智能电网网损分摊系统的结构框图。
56.图2为本发明实施例中运行方式确定模块确定电网的运行方式的流程示意图。
57.图3为本发明实施例中根据历史运行数据确定所述目标电网的输入-输出极端匹配状态的流程示意图。
58.图4为本发明实施例中根据所述输入-输出极端匹配状态及各个可行运行方式确定所述目标电网的最优运行方式的流程示意图。
59.图5为本发明实施例中数据获取模块获取电网的潮流分布数据的流程示意图。
60.图6为本发明实施例中区域划分模块根据潮流分布数据进行区域划分的流程示意图。
61.图7为本发明实施例中计算模块计算划分出的区域电网的网损占全网总网损的比值的流程示意图。
具体实施方式
62.以下各实施例的说明是参考附图，用以示例本发明可以用以实施的特定实施例。
63.请参照图1所示，本发明实施例提供一种5g智能电网网损分摊系统，包括：
64.运行方式确定模块，用于确定电网的运行方式；
65.数据获取模块，用于基于5g通讯技术获取电网数据，所述电网数据至少包括电网的潮流分布数据；
66.区域划分模块，用于根据潮流分布数据对所述电网进行区域划分；
67.计算模块，用于计算划分出的区域电网的网损占全网总网损的比值；
68.网损分配模块，用于根据区域电网的网损比例进行分摊。
69.具体地，电网的运行方式包括电力系统合环运行、电力系统解环运行和电网分区运行。合环是指在电力系统电气操作中将线路、变压器或断路器串构成的网络闭合运行的操作；解环是指在电力系统电气操作中将线路、变压器或断路器串构成的闭合网络开断运行的操作。电网分区运行贯彻"分层分区"原则，有利于网络安全、经济运行和合理供电，分层指按电压等级分层，分区指在分层下，按负荷和电源的地理分布特点来划分供电区。一个电压层可划分为一个供电区，也可划分为若干个供电区。
70.请结合图2所示，运行方式确定模块确定电网的运行方式的具体方式包括：
71.获取目标电网的历史运行数据；
72.根据历史运行数据确定所述目标电网的输入-输出极端匹配状态；
73.根据电网的结构形式和带载方式确定电网的各个可行运行方式；
74.根据所述输入-输出极端匹配状态及各个可行运行方式确定所述目标电网的最优运行方式。
75.如图3所示，根据历史运行数据确定所述目标电网的输入-输出极端匹配状态具体
包括：
76.根据所述历史运行数据确定所述目标电网在运行中是否存在电压问题，获得第一判断结果；
77.当所述第一判断结果表示所述目标电网在运行中存在电压问题时，根据所述历史运行数据及所述目标电网的运行电压限值确定所述目标电网存在的电压问题类型，所述电压问题类型为高电压问题或低电压问题；
78.根据所述电压问题类型确定所述目标电网的输入-输出极端匹配状态。
79.其中，若存在高电压问题，选择小负荷、新能源发电大开机的极端高电压情况作为输入-输出极端匹配状态；
80.若存在低电压问题，选择大负荷、新能源发电小开机的极端低电压情况作为输入-输出极端匹配状态。新能源发电包括风电和光伏发电，主力发电包括火力发电、水力发电或者核电。
81.如图4所示，根据所述输入-输出极端匹配状态及各个可行运行方式确定所述目标电网的最优运行方式具体包括：
82.根据所述输入-输出极端匹配状态及各个所述可行运行方式确定每个可行运行方式对应的母线电压；
83.根据各个所述母线电压及所述目标电网的运行电压限值确定每个可行运行方式对应的电压越限指标；
84.筛选出最小的电压越限指标对应的可行运行方式作为所述目标电网的最优运行方式。
85.其中，根据所述输入-输出极端匹配状态及各个所述可行运行方式确定每个可行运行方式对应的母线电压，具体包括：
86.若目标电网存在高电压问题，将各变电站最小负荷、新能源发电大开机时的出力录入仿真计算软件中，对各运行方式进行建模，并进行潮流计算；其中，主力发电厂出力按照各电网运行方式的要求，若没有要求，按照电网实际主力发电厂出力；其中，对于无功补偿投入的容量，各可行运行方式统一按照实际无功补偿投入容量计算，保持一致的无功补偿水平；
87.若目标电网存在低电压问题，将各变电站最大负荷、新能源发电小开机时的出力录入仿真计算软件中，对各电网运行方式进行建模，并进行潮流计算；其中，主力发电厂出力按照各电网运行方式的要求，若没有要求，按照电网实际主力发电厂出力；其中，对于无功补偿投入的容量，各可行运行方式统一按照实际无功补偿投入容量计算，保持一致的无功补偿水平；通过在仿真计算软件中潮流计算，得到各可行运行方式在极端电压情况下各母线的电压u(0＜i≤n)，i指表示目标电网的第i个母线，目标电网共n个母线。
88.如图5所示，数据获取模块获取电网的潮流分布数据的方式包括：
89.利用网络转换法将所述全网的结构换为树状网络结构，并获取全网的潮流分布与所述树状网络结构的潮流分布间的关联矩阵；
90.根据所述树状网络结构的潮流分布获取所述全网的潮流分布数据。
91.再如图6所示，区域划分模块根据潮流分布数据进行区域划分的流程如下：
92.s61，获取电网的拓扑结构：首先获取待划分电网的拓扑结构，以便于根据拓扑结
构进行电网区域划分，至于具体如何获取以及拓扑结构的具体形式，可采用现有的方法以及结构，本发明不做具体限定；
93.s61，根据所述拓扑结构，确定电网中的节点；其中，所述节点包括：电压中枢点以及除电压中枢点以外的各节点；电网中的节点通常分为pq节点、pv节点，负荷节点多为pq节点，而电压中枢点为pv节点，电压中枢点旨在调控关键线路首(末)端电压，从而改善后续节点电压，选其作为参考节点，具有难以比拟的调控优势；
94.s63，根据所述节点构建导纳矩阵；构建导纳矩阵的具体方法可采用现有的方法，本发明不做具体限定；
95.s64，根据所述导纳矩阵和节点参数，确定各节点与电压中枢点之间的第一电气距离；所述节点参数包括节点电压和功率；电力系统上两个节点之间的联系阻抗定义为电气距离，该电气距离的物理意义是表示这两个点之间电气联系是否紧密，也就是说，电气距离是反映节点间电气联系程度的重要指标；
96.s65，根据所述第一电气距离将电网划分为多个子区域；即将得到的第一电气距离按数值大小对电网进行初步的区域划分，得到多个子区域；
97.s66，根据初始簇中心与聚类指标确定各区域的簇中心；其中，所述初始簇中心为最上游节点与电压中枢点的电气距离；可选地，所述最上游节点为拓扑结构中的潮流功率始发节点；本步骤中，首先将最上游节点与电压中枢点的电气距离作为层次聚类法的初始簇中心，然后根据所述初始簇中心和聚类指标确定划分的各子区域的簇中心，其中所述聚类指标根据电网或负荷管理需要的精度来设置；
98.s67，计算所述节点与所述簇中心之间的第二电气距离，根据所述第二电气距离与各区域内的最小方差调整各区域内的节点，完成电网区域划分。
99.请参照图7所示，所述计算模块计算划分出的区域电网的网损占全网总网损的比值的具体方式如下：
100.s71，确定所述全网的节点数目、支路数目、发电机及负荷的数目以及整个系统功率的流向；
101.s72，根据各条支路的功率流向列出节点-支路关联矩阵、节点输出功率关联矩阵、节点输入支路关联矩阵，形成总流过功率的贡献因子矩阵；
102.s73，计算所述区域电网的贡献因子矩；
103.s74，通过总流过功率的贡献因子矩阵和所述区域电网的贡献因子矩确定所述区域电网的网损占所述全网总网损的比值。
104.其中，s72中，在节点支路关联矩阵基础上，分别进行“顺流”和“逆流”跟踪计算，以确定每个发电机和负荷对线路潮流的影响；这种方法可适用于实际系统中有功、无功功率输送关系的分析，由于其基于交流潮流，因而可准确地反映系统的非线性。
105.顺流跟踪计算具体是：顺流跟踪用于计算每个发电机对线路潮流的贡献，从一个纯源点开始，它输出的功率将沿着各关联线路流向其下游节点。为进行顺流跟踪计算，首先需建立2个矩阵：一是线路对其上游节点以及负荷对其所在节点总流过功率的比值所构成的汲取因子矩阵，即某一节点上各支路流出功率以及该节点上的净负荷功率分别占该节点总流过功率的比值所构成的矩阵——发电机汲取因子矩阵a，包括线路部分a
l
以及负荷部分a
l
；二是各发电机对流过某节点总功率的贡献因子矩阵b；由这2个矩阵的乘积可获得发
电机对线路潮流和负荷功率的贡献因子k
lg
和k
lg
。
106.逆流跟踪计算具体是：逆流跟踪用于计算各发电机实际供应哪些负荷及各线路实际为哪些负荷服务。与顺流跟踪相似，首先要建立2个矩阵：
107.①
线路对其下游节点以及发电机对其所在节点总流过功率的贡献因子矩阵，即某一节点上各支路流入功率以及该节点上净发电功率分别占该节点总流过功率的比值所构成的矩阵c，包括线路部分c
l
和发电机部分cg；
108.②
各负荷对流过节点总功率的汲取因子矩阵d。
109.这2个矩阵的乘积即负荷对线路潮流和发电机功率的汲取因子k
ll
和k
gl
。在顺流追踪与逆流追踪时均不考虑线路的损耗。
110.通过发电机对线路功率的贡献因子矩阵k
lg
确定发电机分摊线损的比重；通过负荷对线路功率的汲取因子矩阵k
ll
确定负荷分摊线损的比重。
111.所述贡献因子矩阵在列写时，不考虑线损，假设线路功率传输没有损耗。
112.通过上述说明可知，与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明通过计算区域电网站全网的比重，并进行分摊，无需专用的程序和专门准备数据，简单实用，可以为电力交易提供定量的参考；另外，还可用于计算大型电源送出和大用户电力消纳给电网带来的损耗增加，并以此为参考设计出电源送出和电力消纳的利益各方的网损分摊。
113.以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明的权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。