[发明专利]基于互信息的低压配电网用户拓扑估计方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于互信息的低压配电网用户拓扑估计方法及系统，其中，所述方法包括：步骤S1，获取用户电压时间序列数据和变压器电压时间序列数据；步骤S2，根据用户电压时间序列数据和变压器电压时间序列数据计算用户电压之间的互信息以及用户与变压器之间的互信息；步骤S3，根据用户与变压器之间的互信息依靠K均值聚类算法进行用户相位识别；步骤S4，构建拓扑模型；步骤S5，针对相位识别后的用户利用最小生成树算法根据用户电压之间的互信息的大小完成拓扑估计。与现有技术相比，本发明不依赖已知拓扑，无需额外载波，不受配电台区负载影响，没有现场测试接线问题，不存在安全隐患，提高拓扑估计的速率。

技术领域

本发明涉及一种基于互信息的低压配电网用户拓扑估计方法及系统，属于电力技术领域。

背景技术

配电网是指将电力从变电站输送到负载的低压部分。低压配电网用户侧的相位信息往往不完整或丢失。用户层面的相位连接信息允许修改以满足某些条件，例如重新平衡三相配电变压器和馈线，以减少系统损耗并减少电压不平衡因素。不平衡馈线具有较高的损耗和电压降。额外的铜损将缩短电网资产(如变压器)的寿命。而且三相平衡将允许更高水平的屋顶光伏发电被接纳到配电网用户中。准确的相位识别是判断三相是否平衡的前提条件。相位识别的另一个结果是以便在家庭中引入分布式能源发电，将家庭中产生的多余的能量通过三个相位之一注入电网。因此，确定用户相位对于确保电力平衡地输入到电网中是重要的。

一方面配电网在故障或负荷转移操作时，开关状态的变化会改变其运行拓扑，另一方面随着智能电表和智能设备(如储能设备和电动汽车)等分布式能源的大规模渗透也导致了频繁的配电网拓扑变化。配电网拓扑估计为配电网管理系统中的高级应用如状态估计、故障诊断、潮流计算、无功优化、电网重构等提供必要的配电网数据，还可以模拟并显示当前和未来的运行和规划配电网系统。例如配电管理系统可以进行故障检测、断电和恢复服务，并进行精确的功率流分析。正确的拓扑识别对配电网运行控制和诊断具有十分重要的意义，快速可靠地估算配电网的运行拓扑尤为重要。

目前，拓扑估计方法主要有以下两种方法：(1)用目前的低压线路电力线载波通信技术，通过用电信息采集系统的集中器和采集器实现载波信号的发送和回传。(2)在低压配电线路(或母线)上，注入较大功率的工频信号，用移动采集设备在用电设备或电能计量设备处测量注入的工频信号。虽然方法(1)简单易行，但是存在传送死区，受配电台区负载影响大；方法(2)的现场测试接线麻烦，效率低，还存在一定的安全隐患。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种基于互信息的低压配电网用户拓扑估计方法及系统，可以至少解决上述技术问题之一。

为解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：

一种基于互信息的低压配电网用户拓扑估计方法，包括：步骤S1，获取用户电压时间序列数据和变压器电压时间序列数据；步骤S2，根据所述用户电压时间序列数据和所述变压器电压时间序列数据计算用户电压之间的互信息以及用户与变压器之间的互信息；步骤S3，根据所述用户与变压器之间的互信息依靠K均值聚类算法进行用户相位识别；步骤S4，构建拓扑模型；步骤S5，针对相位识别后的用户利用最小生成树算法根据所述用户电压之间的互信息的大小完成拓扑估计。

前述的基于互信息的低压配电网用户拓扑估计方法中，所述步骤S1具体包括：步骤S11，采集用户电压数据和变压器电压数据；步骤S12，对所述用户电压数据和所述变压器电压数据进行预处理，得到所述用户电压时间序列数据和所述变压器电压时间序列数据。