一種基于大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的配電網(wǎng)可靠供電能力評估方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于配電網(wǎng)運行狀態(tài)評估技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及了一種基于大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù) 的配電網(wǎng)可靠供電能力評估方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 配電網(wǎng)供電能力是評估配電網(wǎng)當(dāng)前運行狀態(tài)的一個指標(biāo)，它表征了配電網(wǎng)在約束 條件下所能提供的最大電力供應(yīng)量，可應(yīng)用于指導(dǎo)電網(wǎng)運行操作與規(guī)劃決策，因此有必要 對配電網(wǎng)的供電能力進(jìn)行準(zhǔn)確的評估。目前，對配電網(wǎng)供電能力模型及其分析方法的研究 很多。而對于計及節(jié)點電壓與輸變電設(shè)備潮流靈敏度的配電網(wǎng)供電能力評估方法，目前尚 少有文獻(xiàn)討論。
[0003] 傳統(tǒng)的配電網(wǎng)供電能力評估方法采用重復(fù)潮流法，即逐步增大各個負(fù)荷節(jié)點的負(fù) 荷，直至網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點電壓約束或線路潮流約束起作用。該方法中，所有負(fù)荷節(jié)點的負(fù)荷增 長率是一致的，因此往往并不能發(fā)掘出更多的潛在供電能力。同時，該方法沒有計及輸變電 設(shè)備的可用率，不能反映電網(wǎng)運行狀態(tài)的真實情況。
[0004] 電力系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)具有海量、異構(gòu)的特點，采用常規(guī)軟件、工具分析費時、耗力，而 大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)具有快速處理此類數(shù)據(jù)的優(yōu)勢，因此本發(fā)明將采用大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)對輸變 電設(shè)備的可用率與其歷史數(shù)據(jù)、當(dāng)前數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析，得到當(dāng)前的設(shè)備可用率。
[0005] 在配電系統(tǒng)中，供電能力受到兩方面因素的制約，分別是節(jié)點電壓約束和輸變電 設(shè)備(包括變壓器和饋線）容量約束。節(jié)點電壓主要受到各個節(jié)點負(fù)荷無功成分的影響，而 設(shè)備潮流則受到各個節(jié)點負(fù)荷有功成分的影響。
[0006] 本發(fā)明提出了一種基于大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的配電網(wǎng)可靠供電能力評估方法。采用考 慮靈敏度分析結(jié)果的改進(jìn)重復(fù)潮流法計算得到配電網(wǎng)供電能力。采用大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)得到 網(wǎng)絡(luò)中輸變電設(shè)備的當(dāng)前可用率。綜合以上兩者分析得出配電網(wǎng)可靠供電能力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 針對傳統(tǒng)重復(fù)潮流法所存在的上述問題，本發(fā)明的目的在于提出一種基于大數(shù)據(jù) 挖掘技術(shù)的配電網(wǎng)可靠供電能力評估方法。本方法分為三個步驟，第一，利用靈敏度分析的 結(jié)果計算配電網(wǎng)供電能力。第二，采用大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)計算配電網(wǎng)當(dāng)前各個輸變電設(shè)備的 可用率。第三，結(jié)合上述兩部分的結(jié)果，得到配電網(wǎng)可靠供電能力。
[0008] 本方法解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案包括如下步驟：
[0009] 步驟1、計算配電網(wǎng)供電能力。
[0010] 步驟1-1.根據(jù)配電網(wǎng)的初始負(fù)荷分布情況計算網(wǎng)絡(luò)潮流分布與電壓分布情況。
[0011] 步驟1-2.利用靈敏度分析，得到節(jié)點電壓相對裕度因子矩陣與設(shè)備容量相對裕度 因子矩陣。
[0012] 步驟1-2-1.由上一次牛頓拉夫遜潮流計算法的雅克比矩陣
計算得到節(jié) 點電壓對各節(jié)點無功負(fù)荷的靈敏度矩陣Sv-q，其中N代表網(wǎng)絡(luò)中除平衡節(jié)點外的節(jié)點數(shù)。
[0015] 其中，公式1中，ΛΡ為有功功率的變化值向量，AQ為無功功率的變化值向量，ΛΘ 為相角變化值向量，AV為電壓的變化值向量。
[0016] 步驟1-2-2.根據(jù)目前的配電網(wǎng)電壓分布情況，計算得到各個節(jié)點的電壓相對裕度 向量Vre3s，V 1S Vn為網(wǎng)絡(luò)中各個節(jié)點的電壓，Vbase3為節(jié)點基準(zhǔn)電壓。
[0018] 步驟1-2-3.計算節(jié)點電壓相對裕度因子矩陣1&至5~為Sv-Q的列向量。
[0020] 步驟1-2-4.選取節(jié)點電壓相對裕度因子矩陣B中每一行絕對值最小的元素，并對 這些元素的列編號進(jìn)行統(tǒng)計，得到頻率最高的列編號，將該編號加入增負(fù)荷節(jié)點集合中。
[0021] 步驟1-2-5.通過直流潮流模型，計算得到潮流傳輸分布因子矩陣P。
[0022]步驟1-2-6.根據(jù)目前的配電網(wǎng)潮流分布情況，計算得到各設(shè)備的剩余容量向量 Pres，其中M表示網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備臺數(shù)。
[0024]步驟1-2-7.計算設(shè)備容量相對裕度因子矩陣F，并刪去與容量約束起作用的設(shè)備 相關(guān)的元素，P1SPm為P的列向量。
[0026] 步驟1-2-8.由于配電網(wǎng)具有輻射型的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，因此得到的設(shè)備容量相對裕度因 子矩陣F是一個高度稀疏的矩陣，可以依據(jù)支路數(shù)進(jìn)行分塊，每個分塊矩陣代表了一條分 支。對于每個分塊，提取每一行的絕對值最小的元素，然后在所有行最小元素中再挑選出其 中最大的元素，記錄下其列編號。所有支路對應(yīng)的列編號即可被加入增負(fù)荷節(jié)點集合中。
[0027] 步驟1-3.對增負(fù)荷節(jié)點集合中的每一個節(jié)點增加一個恒定負(fù)荷值，然后進(jìn)行一次 潮流計算，更新網(wǎng)絡(luò)潮流與電壓分布。
[0028] 步驟1-4.判斷是否有約束起作用，若網(wǎng)絡(luò)中任意節(jié)點電壓起約束作用，則配電網(wǎng) 供電能力Cur將等于網(wǎng)絡(luò)中所有負(fù)荷節(jié)點的功率之和，轉(zhuǎn)至步驟2;若設(shè)備潮流超過其容量約 束，則轉(zhuǎn)至步驟1-5;若沒有約束起作用，則轉(zhuǎn)至步驟1-2。
[0029] 步驟1-5.根據(jù)設(shè)備潮流靈敏度分析，得到引起滿載設(shè)備潮流越限的節(jié)點編號，此 后的迭代計算中，將不再增加這些節(jié)點負(fù)荷，從而更新增負(fù)荷節(jié)點集合，轉(zhuǎn)至步驟1-3。
[0030] 步驟2、采用大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)評估輸變電設(shè)備當(dāng)前可用率。
[0031] 步驟2-1.獲取當(dāng)前數(shù)據(jù)與歷史數(shù)據(jù)，包括負(fù)載率K、天氣W、檢修R、歷史故障數(shù)據(jù)F、 設(shè)備歷史故障率λ、設(shè)備修復(fù)率μ。對各項數(shù)據(jù)進(jìn)行離散化處理，在歷史數(shù)據(jù)的各個時間點 上，負(fù)載率K分為輕載1，重載2以及過載3,天氣W依據(jù)是否有氣象局的預(yù)警分為惡劣天氣1與 正常天氣2,檢修R分為最近2月內(nèi)有檢修1和無檢修2,歷史故障數(shù)據(jù)F分為最近6月內(nèi)發(fā)生故 障1和未發(fā)生故障2，歷史故障率分為低故障率1，一般故障率2，高故障率3;
[0032] 所述的輕載1范圍在0-0.7,重載2范圍在0.7-1，過載3范圍在1-最大值，歷史故障 率分為低故障率1，范圍在小于〇. 8倍歷史統(tǒng)計故障率，一般故障率2范圍在大于0.8倍，小于 1.05倍歷史統(tǒng)計故障率，高故障率3范圍在大于1.05倍歷史統(tǒng)計故障率。
[0033] 步驟2-2.枚舉關(guān)聯(lián)規(guī)則，共321條規(guī)則，形如Α-Β，例如
[0034] K1，W1，R2、F2-A3
[0035] K2,W2,R2^A2
[0036] Fl-λ?。
[0037] 步驟2-3.計算各條關(guān)聯(lián)規(guī)則的支持度S和置信度C，N(A U B)表示A和B同時出現(xiàn)的 次數(shù)，N表示總數(shù)據(jù)記錄數(shù)，N(A)表示A出現(xiàn)的次數(shù)。
[0040] 舍棄支持度小于20%或置信度小于50%的規(guī)則。
[0041] 步驟2-4.對于每條被保留規(guī)則，利用最小二乘法擬合設(shè)備故障率關(guān)于規(guī)則條件中 影響因素的關(guān)系函數(shù)。
[0042] 步驟2-5.根據(jù)步驟2-4中得出的關(guān)系函數(shù)，代入當(dāng)前各臺設(shè)備的負(fù)載率、天氣、檢 修以及歷史故障情況，得到當(dāng)前設(shè)備故障率。若沒有符合的規(guī)則，則故障率取為歷史平均故 障率。計算設(shè)備可用率Ad和系統(tǒng)可用率A S，DN表示所分析的配電網(wǎng)。
[0045] 步驟3、結(jié)合步驟1與步驟2的結(jié)果，計算配電網(wǎng)可靠供電能力Cr。
[0046] Cr = CurAso
[0047] 本發(fā)明的有益效果是：
[0048] 本發(fā)明利用節(jié)點電壓與設(shè)備潮流的靈敏度來更新增負(fù)荷節(jié)點，使得其增負(fù)荷對于 約束條件的影響最小，以此達(dá)到發(fā)掘更多潛在供電能力的目的。利用大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)可以 方便直觀地探尋負(fù)載率、天氣、檢修、歷史故障數(shù)據(jù)對于當(dāng)前輸變電設(shè)備可用率的影響?？?慮設(shè)備可用率較傳統(tǒng)方法更能反映當(dāng)前配電網(wǎng)絡(luò)的實際運行狀況與供電能力。
【附圖說明】
[0049] 圖1是本發(fā)明的基于靈敏度分析的配電網(wǎng)供電能力評估方法的流程圖。
[0050] 圖2是本發(fā)明的節(jié)點電壓相對裕度因子矩陣的計算流程圖。
[0051]圖3是本發(fā)明的設(shè)備容量相對裕度因子矩陣的計算流程圖。
[0052]圖4是本發(fā)明的輸變電設(shè)備可用率評估方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0053]下面結(jié)合附圖及具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0054]如圖1所示，本發(fā)明的基于靈敏度分析的配電網(wǎng)供電能力評估方法，包括如下步 驟：
[0055] 步驟1、計算配電網(wǎng)供電能力。
[0056] 步驟1-1.根據(jù)配電網(wǎng)的初始負(fù)荷分布情況計算網(wǎng)絡(luò)潮流分布與電壓分布情況。
[0057] 步驟1-2.利用靈敏度分析，得到節(jié)點電壓相對裕度因子矩陣與設(shè)備容量相對裕度 因子矩陣。
[0058] 如圖2所示，本發(fā)明的節(jié)點電壓相對裕度因子矩陣，包括如下步驟：
[0059] 步驟1-2-1.由上一次牛頓拉夫遜潮流計算法的雅克比矩陣
計算得到節(jié) 點電壓對各節(jié)點無功負(fù)荷的靈敏度矩陣Sv-q，其中N代表網(wǎng)絡(luò)中除平衡節(jié)點外的節(jié)點數(shù)。
[0062]步驟1-2-2.根據(jù)目前的配電網(wǎng)電壓分布情況，計算得到各個節(jié)點的電壓相對裕度 向量Vre3s，節(jié)點基準(zhǔn)電壓為Vbase3。
[0064]步驟1-2-3.計算節(jié)點電壓相對裕度因子矩陣B。
[0066] 步驟1-2-4.選取節(jié)點電壓相對裕度因子矩陣B中每一行絕對值最小的元素，并對 這些元素的列編號進(jìn)行統(tǒng)計，得到頻率最高的列編號，將該編號加入增負(fù)荷節(jié)點集合中。
[0067] 如圖3所示，本發(fā)明的設(shè)備容量相對裕度因子矩陣，包括如下步驟：