一种配电网量测优化配置方法、系统、设备和介质与流程

本发明涉及智能配电网，特别是涉及一种配电网量测优化配置方法、系统、设备和介质。

背景技术：

1、随着分布式能源的日益普及，高比例分布式发电的波动性和随机性给配电网的运行和控制带来了巨大挑战。为了提高配电网的供电稳定性、确保应急情况下的供电正常运行，通常多个相同电压水平的配电网通过联络开关连接，形成拓扑结构动态变化的配电网，配电网的拓扑结构取决于各个联络开关的状态，为了确保配电网的安全稳定运行，有必要实时监测和控制配电网运行状态。采集终端是是一种用于收集、传输和处理电压、电流和相位角等功率参数的设备，通常将其安装在配电线路的关键节点上，以获取网络运行状态的实时数据。由于采集终端配置的成本较高，配电网中节点和支路数量多，因此将采集终端大规模应用于配电网不符合实际经济情况。如何在配电网中合理配置采集终端已成为当下的一个研究热点。

2、然而由于联络开关状态变化会导致配电网拓扑结构动态变化，使得传统的采集终端优化配置方法无法满足配电网所有拓扑结构下的可观性要求，因此，需要发明一种考虑动态可观性的配电网采集终端优化配置方案。

技术实现思路

1、本发明要解决的是现有的采集终端优化配置方法无法满足配电网拓扑结构下的可观性要求的问题。

2、为了解决上述技术问题，第一方面，本发明提供了一种配电网量测优化配置方法，所述方法包括：

3、基于邻接矩阵构建配电网动态变化的拓扑结构模型；

4、基于所述拓扑结构模型，获取所述拓扑结构模型中节点的观测冗余度和状态估计精度；

5、按照所述观测冗余度和状态估计精度的权重，得到配电网的动态可观测性指数；所述动态可观测性指数用于评估采集终端配置结果；

6、以最大化动态可观测性指数和最小化采集配置成本为目标函数，构建采集终端的多目标优化配置模型；

7、基于实际配电网拓扑结构数据求解所述多目标优化配置模型，得到采集终端优化配置方案。

8、进一步地，所述基于邻接矩阵构建配电网动态变化的拓扑结构模型，包括：

9、在邻接矩阵系数中添加判断系数，构建所述拓扑结构模型：

10、d＝(aijdij)n×n∈{0,1}n×n

11、其中，i、j为节点编号，i、j∈{1，2，..，n}，n为配电网节点总数，dij为邻接矩阵系数，aij为判断系数。

12、进一步地，所述基于所述拓扑结构模型，获取所述拓扑结构模型中节点的观测冗余度和状态估计精度，包括：

13、基于所述拓扑结构模型，确定配置采集终端的可观测节点；

14、基于邻接矩阵系数和判断系数，得到所述可观测节点的观测冗余度，表示为：

15、

16、其中，bi、bj为表征节点i、j是否安装获取终端的0－1变量；

17、基于所述可观测节点的观测冗余度，得到拓扑结构模型下配电网中所有节点的观测冗余度，表示为：

18、

19、其中，其中，k为配电网中的联络开关数。

20、进一步地，所述基于所述拓扑结构模型，获取所述拓扑结构模型中节点的观测冗余度和状态估计精度，包括：

21、基于所述拓扑结构模型，计算各节点的电压幅值和电压相位角；

22、基于所述各节点的电压幅值和电压相位角，得到所述拓扑结构模型的状态估计误差，所述状态估计误差包括配电网的平均节点电压幅值估计误差和平均节点相位角估计误差；

23、所述平均节点电压幅值估计误差，表示为：

24、

25、所述平均节点相位角估计误差，表示为：

26、

27、其中，nk表示联络开关的状态情况，τnk表示第nk个联络开关状态的运行占比情况，|vi，true|为第i个节点的电压幅度的真值，|vi,est|为第i个节点的电压幅度的估计值，表示第i个节点的电压相位角的真值，表示第i个节点的电压相位角的估计值；

28、基于所述状态估计误差、以及振幅误差和相位角误差的权重，得到所述状态估计精度。

29、进一步地，所述拓扑结构模型中的节点是否可观测的判定条件包括：

30、将采集终端的节点及其相邻节点配置为可观测节点；

31、对于可观测的零注入节点，若所述可观测的零注入节点的相邻节点中只有一个节点可观测性未知，其余均可观测，则将相邻节点中可观测性未知的节点配置为可观测节点；

32、对于可观测性未知的零注入节点，若所述可观测性未知的零注入节点的相邻节点均为可观测节点，则将所述可观测性未知的零注入节点配置为可观测节点；若所述可观测性未知的零注入节点的相邻节点中包含可观测性未知的节点，则通过节点方程理论判断所述可观测性未知的零注入节点的可观测性。

33、进一步地，所述按照所述观测冗余度和状态估计精度的权重，得到配电网的动态可观测性指数，包括：

34、所述动态可观测性指数o(b)可表示为：

35、o(b)＝λe(αemag+βeang)+λrr(b)

36、其中，其中，b为由bi组成的列向量，α和β为振幅误差和相位角误差的权重，λe为状态估计精度指数，λr为总观测冗余指数的权重系数。

37、进一步地，所述以最大化动态可观测性指数和最小化采集配置成本为目标函数，构建采集终端的多目标优化配置模型，包括：

38、所述目标函数，表示为：

39、

40、s.t.  ri≥1

41、

42、emag≤emax.mag

43、eang≤emax.ang

44、其中，cmax为采集终端配置总成本的上限，emax,mag和emax,ang分别表示节点电压幅度和相位角误差的允许上限，ci为在节点i处安装采集终端的成本。

45、第二方面，本发明提供一种配电网量测优化配置系统，所述系统包括：

46、拓扑结构构建模块，用于基于邻接矩阵构建配电网动态变化的拓扑结构模型；

47、节点计算模块，用于基于所述拓扑结构模型，获取所述拓扑结构模型中节点的观测冗余度和状态估计精度；

48、指数获取模块，用于按照所述观测冗余度和状态估计精度的权重，得到配电网的动态可观测性指数；所述动态可观测性指数用于评估采集终端配置结果；

49、模型构建模块，用于以最大化动态可观测性指数和最小化采集配置成本为目标函数，构建采集终端的多目标优化配置模型；

50、模型求解模块，用于基于实际配电网拓扑结构数据求解所述多目标优化配置模型，得到采集终端优化配置方案。

51、第三方面，本发明提供一种计算机设备，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器在执行所述计算机程序时实现如上所述的配电网量测优化配置方法。

52、第四方面，本发明提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序；其中，所述计算机程序在运行时控制所述计算机可读存储介质所在的设备执行如上所述的配电网量测优化配置方法。

53、本发明的一种配电网量测优化配置方法、系统、设备和介质，与现有技术相比，其有益效果在于：本发明基于观测冗余度和状态估计精度，提出了配电网的动态可观性指标，然后以最大化动态可观性和最小化采集配置成本为目标函数构建优化模型，满足了当前供电系统中采集终端配置方法对于配电网拓扑结构下的可观性要求。