一種用於低壓供電可靠性的分析管理裝置的製作方法

2024-04-14 11:22:05 1

1.本發明涉及電力系統可靠性研究的技術領域，尤其涉及一種用於低壓供電可靠性的分析管理裝置。


背景技術：

2.隨著社會經濟的發展，公眾對供電系統的可靠性要求日益提高。目前，我國開展的用戶供電可靠性管理僅統計到高壓和中壓用戶，對於低壓用戶暫未存在有效的量化分析方法及相應的管理調控系統，嚴重影響電網整體供電可靠性統計數據的準確性，導致無法對所管理區域的各類用戶做出供電方面的精準調控。


技術實現要素：

3.本部分的目的在於概述本發明的實施例的一些方面以及簡要介紹一些較佳實施例。在本部分以及本技術的說明書摘要和發明名稱中可能會做些簡化或省略以避免使本部分、說明書摘要和發明名稱的目的模糊，而這種簡化或省略不能用於限制本發明的範圍。
4.鑑於上述現有供電可靠性管理存在的問題，提出了本發明。
5.因此，本發明解決的技術問題是：解決現有供電可靠性管理對於低壓用戶暫未存在有效的量化分析方法及相應的管理調控系統，嚴重影響電網整體供電可靠性統計數據的準確性，導致無法對所管理區域的各類用戶做出供電方面的精準調控的問題。
6.為解決上述技術問題，本發明提供如下技術方案：一種用於低壓供電可靠性的分析管理裝置，所述分析管理裝置設置於變壓器低壓側低壓開關出線端，包括：電參數採集模塊，用於實時採集配電網線路電參數；協同計算模塊，與所述電參數採集模塊電信號連接，接收所述電參數，並將其同步納入至運算模型中實時獲取當前檢測節點的供電指標值π；主控計算模塊，與所述協同計算模塊信號連接，實時接收當前檢測節點的所述供電指標值π，建立拓撲變動檢測指標，輸入所述供電指標值π，輸出相應的檢測指標並依據輸出的所述檢測指標判斷用戶拓撲是否發生變動，並當用戶拓撲發生變動時，依據輸出檢測指標值的實時波動差值範圍確定是否進行供電補充，並當確定需供電補充時依據需補充時刻的波動差值比獲取供電補充值；電源管理模塊，與所述主控計算模塊電信號連接，獲取需供電補充時刻的所述供電補充值，並依據所述供電補充值對低壓側進行量化供電，同時與所述電參數採集模塊及所述協同計算模塊電性連接，用以控制所述裝置各模塊的供電運行。
7.作為本發明所述的用於低壓供電可靠性的分析管理裝置的一種優選方案，其中：所述電參數採集模塊具體包括電流採集單元及電壓採集單元，其中，所述電流採集單元，用於採集配電網線路電流；所述電壓採集單元，用於採集配電網線路電壓。
8.作為本發明所述的用於低壓供電可靠性的分析管理裝置的一種優選方案，其中：所述運算模型具體為：
9.10.其中，π為供電指標值，α，β，γ分別為順序瞬時電流值，δ，ε分別為順序瞬時電壓值。
11.作為本發明所述的用於低壓供電可靠性的分析管理裝置的一種優選方案，其中：建立的所述拓撲變動檢測指標具體為：
[0012][0013][0014][0015]
其中，i表示當前檢測節點號，n表示低壓檢測節點總數，δt表示拓撲變動檢測的時間間隔，表示t+δt時刻測量得到的節點i的電壓幅值，均為n維向量，分別表示t+δt時刻n個低壓檢測節點的電壓幅值的計算值，有功負荷和無功負荷的量測值，s
t
表示t時刻的網絡拓撲結構，π為供電指標值，h表示輸出檢測指標值。
[0016]
作為本發明所述的用於低壓供電可靠性的分析管理裝置的一種優選方案，其中：當所述輸出檢測指標值大於單位一時，定義用戶拓撲發生變動。
[0017]
作為本發明所述的用於低壓供電可靠性的分析管理裝置的一種優選方案，其中：當所述輸出檢測指標值的實時波動差值範圍大於0.5時，定義所述輸出檢測指標值的實時波動差值範圍超出判定閾值，需進行供電補充。
[0018]
作為本發明所述的用於低壓供電可靠性的分析管理裝置的一種優選方案，其中：依據以下公式獲取所述供電補充值：
[0019][0020]
p＝(x1+x2+...xn)*{a、b、c、d}
max
[0021]
其中，π為供電指標值，h表示輸出檢測指標值，xn表示波動差值比，n為多次重複檢測當前節點的次數，a、b分別為多次重複檢測當前節點的最大電流值及最大電壓值，c、d分別為多次重複檢測當前節點t+δt時刻測量得到的電流幅值及電壓幅值。
[0022]
作為本發明所述的用於低壓供電可靠性的分析管理裝置的一種優選方案，其中：還包括存儲模塊，與所述電參數採集模塊、所述協同計算模塊、所述主控計算模塊及所述電源管理模塊信號連接，用於存儲作業系統，並實時存儲相應的分析數據，形成結果報表輸出。
[0023]
本發明的有益效果：本發明提供一種用於低壓供電可靠性的分析管理裝置，採集配電網線路電參數，實時獲取當前檢測節點的供電指標值π，建立拓撲變動檢測指標後判斷用戶拓撲是否發生變動，當發生變動後依據實時波動差值範圍確定是否進行供電補充，並當確定需供電補充時依據需補充時刻的波動差值比獲取供電補充值，對低壓側進行量化供電，對於低壓用戶做到了有效的量化分析方法及相應的管理調控系統，對所管理區域的各類用戶起到了供電方面的精準把控。
附圖說明
[0024]
為了更清楚地說明本發明實施例的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其它的附圖。其中：
[0025]
圖1為本發明涉及的用於低壓供電可靠性的分析管理裝置的產品用戶安裝示意圖。
[0026]
圖2為本發明涉及的用於低壓供電可靠性的分析管理裝置的系統模塊圖。
具體實施方式
[0027]
為使本發明的上述目的、特徵和優點能夠更加明顯易懂，下面結合說明書附圖對本發明的具體實施方式做詳細的說明，顯然所描述的實施例是本發明的一部分實施例，而不是全部實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都應當屬於本發明的保護的範圍。
[0028]
目前，我國開展的用戶供電可靠性管理僅統計到高壓和中壓用戶，對於低壓用戶暫未存在有效的量化分析方法及相應的管理調控系統，嚴重影響電網整體供電可靠性統計數據的準確性，導致無法對所管理區域的各類用戶做出供電方面的精準調控。
[0029]
故此，請參閱圖1及圖2，本發明提供一種用於低壓供電可靠性的分析管理裝置，分析管理裝置設置於變壓器低壓側低壓開關出線端，包括：
[0030]
電參數採集模塊100，用於實時採集配電網線路電參數；
[0031]
協同計算模塊200，與電參數採集模塊100電信號連接，接收電參數，並將其同步納入至運算模型中實時獲取當前檢測節點的供電指標值π；
[0032]
主控計算模塊300，與協同計算模塊200信號連接，實時接收當前檢測節點的供電指標值π，建立拓撲變動檢測指標，輸入供電指標值π，輸出相應的檢測指標並依據輸出的檢測指標判斷用戶拓撲是否發生變動，並當用戶拓撲發生變動時，依據輸出檢測指標值的實時波動差值範圍確定是否進行供電補充，並當確定需供電補充時依據需補充時刻的波動差值比獲取供電補充值；
[0033]
電源管理模塊400，與主控計算模塊300電信號連接，獲取需供電補充時刻的供電補充值，並依據供電補充值對低壓側進行量化供電，同時與電參數採集模塊100及協同計算模塊200電性連接，用以控制裝置各模塊的供電運行。
[0034]
具體的，電參數採集模塊100具體包括電流採集單元及電壓採集單元，其中：
[0035]
電流採集單元，用於採集配電網線路電流；
[0036]
電壓採集單元，用於採集配電網線路電壓。
[0037]
需要說明的是，分析管理裝置設置於變壓器低壓側低壓開關出線端，其內配置的電流採集單元及電壓採集單元分別進行相應節點參數的採集，採集過程為現有技術的常規運用，在此不作多餘贅述。
[0038]
進一步的，運算模型具體為：
[0039][0040]
其中，π為供電指標值，α，β，γ分別為順序瞬時電流值，δ，ε分別為順序瞬時電壓值。
[0041]
需要說明的是：協同計算模塊200接收兩項電參數後，將其同步納入至運算模型中實時獲取當前檢測節點的供電指標值π。其中，在此項運算模型中，常規的採取額定間斷點作為「瞬時」點納入模型中，且，採取額定間斷時間
△
t中的三點「瞬時值」分別為：當前檢測點的兩項值、0.001～0.01s(常規可選擇0.01s)後的兩項檢測值、對應上一點後續0.002～0.02s(常規可選擇0.02s)後的兩項檢測值；考慮到電流值和電壓值一定程度上可以反應同樣的節點信息，故此，積分模型運算中可省略一項電壓值或者電流值的模型輸入，本發明優先選擇省略一項電壓值的輸入，由於上述已經有兩點準確值的納入，故此，省略一項電壓值同樣能夠較為準確的反應節點電值信息，簡化了模型，降低的mcu高核運算的壓力，提高了運行速度。
[0042]
上述模型中提到的順序瞬時值也僅僅是一個表稱，指的是上述說明的，從當前點開始，往後的三點檢測值的輸入。
[0043]
更進一步的，建立的拓撲變動檢測指標具體為：
[0044][0045][0046][0047]
其中，i表示當前檢測節點號，n表示低壓檢測節點總數，δt表示拓撲變動檢測的時間間隔，表示t+δt時刻測量得到的節點i的電壓幅值，均為n維向量，分別表示t+δt時刻n個低壓檢測節點的平均電壓幅值的計算值，平均有功負荷和平均無功負荷的量測值，s
t
表示t時刻的網絡拓撲結構，π為供電指標值，h表示輸出檢測指標值。
[0048]
而其中的f值為狹義變動調教值，一般為了簡化運算，在模型中定義為單位一。
[0049]
需要說明的是，為了更能準確的反應出低壓用戶的電量供應情況，在當前低壓側採用多點檢測的方式，設置不同的檢測節點，共有n項低壓檢測節點總數。δt為拓撲變動檢測的時間間隔，為一積分運算的常規數據納入，當然也可以選擇時間間隔為0.001～0.002中間作為常數項代入，當選擇所表述的常數項代入時，只需直接參照上述運算模型中的對應代入值即可；n項低壓檢測節點得到n項電壓幅值的計算值、有功負荷和無功負荷的量測值，將其作平均數，得到對應的值；t時刻(當前所需檢測時刻)的網絡拓撲結構具體為：
[0050]
建立混合整數二次規劃拓撲辨識模型：
[0051][0052]ct，ij
∈{0，1}
[0053]ut，i-u
t，j
≤(1-c
t，ij
)m+2(p
t，ijrij
+q
t，ij
x
ij
)
[0054]ut，i-u
t，j
≥-(1-c
t，ij
)m+2(p
t，ijrij
+q
t，ij
x
ij
)
[0055]
各量測量與狀態估計量等式關係為：
[0056][0057][0058][0059][0060][0061]
其中p
ij
、q
ij
滿足：
[0062]-c
t，ij
·
m≤p
t，ij
≤c
t，ij
·m[0063]-ct
，ij
m≤q
t，ij
≤c
t，ij
·m[0064]
線性化後的拓撲辨識模型可以充分配電網測得的母線電壓幅值、線路有功無功的有限實時量測量和以及負荷有限偽量測量對配電網進行拓撲辨識，常規步驟說明如下；
[0065]
獲取配電網狀態估計量，負荷偽量測以及變壓器、智能電錶的有限個量測量包括母線電壓，支路傳輸有功功率、無功功率，並產生殘差；
[0066]
將產生的殘差引入目標函數obj中；
[0067]
在服從母線電壓差不等式、支路功率傳輸不等式等約束條件下，通過計算機cplex，對產生的殘差利用加權最小二乘法求最小值γ；
[0068]
如果obj最小值г大於預設的基準值，拓撲辨識誤差相對過大不可靠，重新獲取最新量測量和狀態估計量產生殘差，回到上述步驟；
[0069]
如果obj最小值γ小於等於預設的基準值，說明狀態估計可靠，同時得到配電網的結構狀態量c
ij
；
[0070]
利用計算得到的結構狀態量c
ij
確定配電網的拓撲結構。
[0071]
需要注意的是：dscada:配電scada(supervisory control and data acquisition)系統，即數據採集與監視控制系統。用來獲取節點電壓幅值、支路功率以及節點注入功率的量測量。
[0072]
μpmu：pmu(phasor measurement unit相量測量裝置)是利用gps秒脈衝作為同步時鐘構成的相量測量單元,可用來測量各節點的電壓相量。μpmu是適用於配電網的pmu。
[0073]
目前，配電網拓撲識別的現有技術主要有以下幾種：
[0074]
基於不同狀態量的狀態估計法，該方法是簡單的將應用於輸電網的拓撲識別方法應用在配電網中，計算複雜性高，並且大多數的配電網缺乏冗餘的測量數據，因此應用範圍有限。
[0075]
基於數據驅動的方法，該方法大多是分析節點電壓數據之間的相關性，這些電壓數據大多來自pmu。
[0076]
其中，當輸出檢測指標值h大於單位一時，定義用戶拓撲發生變動。
[0077]
其中，當輸出檢測指標值h的實時波動差值範圍大於0.5時，定義輸出檢測指標值h的實時波動差值範圍超出判定閾值，需進行供電補充。
[0078]
需要說明的是，輸出檢測指標值h的實時波動差值∈{當前節點t+δt時刻(0.001～0.01s)的輸出檢測指標值h-當前節點當前時刻的輸出檢測指標值h}；
[0079]
更進一步的，依據以下公式獲取供電補充值：
[0080][0081]
p＝(x1+x2+...xn)*{a、b、c、d}
max
[0082]
其中，π為供電指標值，h表示輸出檢測指標值，xn表示波動差值比，n為多次重複檢測當前節點的次數，a、b分別為多次重複檢測當前節點的最大電流值及最大電壓值，c、d分別為多次重複檢測當前節點t+δt時刻測量得到的電流幅值及電壓幅值。
[0083]
額外的，本發明提供的裝置還包括存儲模塊500，與電參數採集模塊100、協同計算模塊200、主控計算模塊300及電源管理模塊400信號連接，用於存儲作業系統，並實時存儲相應的分析數據，形成結果報表輸出。
[0084]
低壓供電可靠性分析管理裝置，通過安裝在低壓配電線路節點，能夠本地分析低壓配電線路的薄弱點，為低壓配電線路的改造提供數據支持。
[0085]
本裝置通過採集影響供電可靠性的指標數據、低壓配電線路用戶關係，在裝置內對供電可靠性率進行本地分析計算，將計算報表上傳，用於評估低壓配電線路的供電可靠性。
[0086]
額外需要說明的是，本發明低壓供電可靠性分析管理裝置安裝在變壓器低壓側低壓開關出線端，還能夠實時監測線路帶電狀態並識別用戶拓撲，當發生線路停電時，還能夠自動記錄停電時間和復電時間，依據算法自動計算出統計期間內平均供電可靠率、用戶平均停電時間、用戶平均停電頻率。
[0087]
本發明提供一種用於低壓供電可靠性的分析管理裝置，採集配電網線路電參數，實時獲取當前檢測節點的供電指標值π，建立拓撲變動檢測指標後判斷用戶拓撲是否發生變動，當發生變動後依據實時波動差值範圍確定是否進行供電補充，並當確定需供電補充時依據需補充時刻的波動差值比獲取供電補充值，對低壓側進行量化供電，對於低壓用戶做到了有效的量化分析方法及相應的管理調控系統，對所管理區域的各類用戶起到了供電方面的精準把控。
[0088]
應說明的是，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制，儘管參照較佳實施例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發明技術方案的精神和範圍，其均應涵蓋在本發明的權利要求範圍當中。