用于虚拟电厂的智能融合终端的配电监测方法及系统与流程

本发明涉及配电监测。更具体地，本发明涉及用于虚拟电厂的智能融合终端的配电监测方法及系统。

背景技术：

1、随着虚拟电厂技术的发展，分布式电源、可调负荷和储能设备能够被聚合并参与协同调控。智能融合终端作为虚拟电厂与配电网之间的数据交互节点，承担着配电网量测采集、遥信状态获取和运行状态监测等功能，是支撑资源调度和电网安全评估的重要基础。然而，现代配电网拓扑结构复杂、运行方式频繁变化，受通信延迟、设备故障、环境干扰等因素影响，智能融合终端获取的量测数据与遥信状态数据容易出现失真或不一致。若仍采用静态数据采集和固定拓扑建模方式，难以及时反映真实网络连接关系，容易导致状态估计基础模型偏离实际运行状态，进而影响配电网实时监测结果的可靠性。

2、针对配电网拓扑动态变化场景下的状态估计优化，现有技术中已有相应的技术解决方案。例如公开号为cn114915030a的中国专利申请文件公开了一种基于配电网运行拓扑的分布式状态估计方法及系统，其通过采集配电网节点电压相位量测数据构建拓扑变化时刻模型，识别拓扑变更节点并划分分布式估计子区域，依托子区域边界节点的状态信息交互迭代，实现全局状态估计结果的协调收敛。该申请文件通过分布式计算架构提升了状态估计的处理效率，在常规辐射状配电网的运行监测中具备一定的实用价值。

3、然而，在虚拟电厂运行环境下，分布式电源的自主响应行为进一步增加了配电监测的复杂度。分布式电源通常具备有功出力调节和无功电压支撑能力，其控制动作会随节点电压及运行工况实时变化，不仅改变节点等效电气特性，还可能与开关状态异常、遥信误报等拓扑问题相互耦合。在配电网状态估计与拓扑辨识过程中，异常通常通过估计残差表现出来，但高比例分布式电源接入后，其自主无功支撑动作可能削弱或改变拓扑错误引起的残差特征，即电源的无功响应在残差中引入了与拓扑异常无关的分量，使原本应由拓扑错误呈现的残差特征被部分抵消或掩盖，形成残差掩盖效应。上述现有技术方案未将分布式电源的动态出力特性融入网络导纳模型，也未对电源自主无功响应引发的残差分量进行解耦扣除，导致监测方法难以准确区分残差变化的真实来源，容易造成可疑开关状态漏判或误判。

4、因此，如何降低分布式电源响应对状态估计残差的掩盖干扰，实现配电网拓扑精准校正并提高安全评估结果的可靠性是当前虚拟电厂与智能配电网监测领域亟待解决的问题。

技术实现思路

1、为解决现有虚拟电厂配电监测技术拓扑辨识失准、状态估计结果偏差大，导致配电网运行安全评估可靠性不足的问题，本发明在如下的多个方面中提供方案。

2、在第一方面，本发明提供了用于虚拟电厂的智能融合终端的配电监测方法，包括：s1、获取配电网量测数据与遥信状态数据，生成初始节点邻接矩阵和初始导纳矩阵，并基于所述初始导纳矩阵执行配电网状态估计得到原始残差；结合基于所述量测数据得到的开关相连节点相量协同度以及根据所述原始残差动态调整的协同度判别阈值，对所述初始节点邻接矩阵进行修正，得到校正拓扑；s2、基于所述校正拓扑重构网络导纳矩阵，将分布式电源节点的自导纳更新为融合分布式电源的有功出力与无功控制策略的广义复数自导纳；s3、基于所述分布式电源的无功下垂特性及所述原始残差反映的越限状态，确定电源自主支撑无功偏移量；基于重构后的所述网络导纳矩阵与所述电源自主支撑无功偏移量，从所述原始残差中扣除由所述分布式电源的无功响应引发的伪残差分量，得到纯净残差向量；s4、基于所述纯净残差向量对开关支路进行灵敏度分析锁定可疑开关并进行二次拓扑调节得到最终拓扑，基于所述最终拓扑构建最终导纳矩阵并执行配电网安全评估。

3、本发明先依托量测与遥信数据搭建初始拓扑模型并完成状态估计，通过动态阈值与相量协同度完成初次拓扑校正；再将分布式电源出力特性融入导纳矩阵，适配有源配电网的节点电气特性；随后解耦分布式电源自主无功响应产生的残差分量，剥离掩盖效应得到反映真实拓扑偏差的纯净残差；最终通过灵敏度分析锁定可疑开关完成二次拓扑校正，再开展安全评估。该方案可有效提升高分布式电源接入场景下的拓扑辨识准确度，保障配电网监测与评估结果的可靠性。

4、优选地，所述获取配电网量测数据与遥信状态数据，生成初始节点邻接矩阵和初始导纳矩阵，包括：构建与配电网节点数量对应的方阵作为空白矩阵；

5、解析所述遥信状态数据中的开关开合标识位，当标识位为闭合时，在空白矩阵中将开关两端节点对应的行与列交叉点元素置为1，当标识位为断开时置为0，得到初始节点邻接矩阵；

6、根据线路测量的阻抗参数以及初始节点邻接矩阵的连通关系，计算各节点间的互导纳和节点自身的自导纳，生成初始导纳矩阵。

7、通过构建与配电网节点规模匹配的空白方阵，依据遥信数据中的开关开合标识位设置矩阵元素取值，生成对应初始节点邻接矩阵；再结合线路阻抗参数与拓扑连通关系，计算节点间互导纳与节点自导纳，形成初始导纳矩阵。该方式可快速建立配电网初始拓扑与电气参数模型，保障初始建模与现场开关状态的对应性，为后续状态估计提供准确的计算基础。

8、优选地，基于所述量测数据得到的开关相连节点相量协同度，包括：基于统一时间标度，分别获取开关相连节点在设定时间窗内采集的电压幅值序列与电压相角序列；

9、对两端节点的电压幅值序列进行差值平方和运算得到幅值波动差异，对电压相角序列进行差值绝对值累加运算得到相角偏移差异；

10、对所述幅值波动差异与相角偏移差异分别进行归一化处理与加权求和得到综合偏差值，基于所述综合偏差值的倒数确定所述相量协同度。

11、优选地，根据所述原始残差动态调整的协同度判别阈值，包括：提取正常运行状态下的历史状态估计残差序列，计算均方根得到基准残差值；计算所述原始残差的二范数作为原始残差范数，求取所述原始残差范数与所述基准残差值的差值；当所述差值大于零时，利用负指数函数计算所述差值与所述基准残差值比值的衰减系数；当所述差值小于或等于零时，将衰减系数设置为1；将预设的基础协同度阈值除以所述衰减系数，得到所述协同度判别阈值。

12、通过采用上述方案，可根据当前残差的偏离程度自适应调整判别标准，残差异常越大则判别标准越严格，减少伪连通支路的误保留，提升拓扑初判的合理性。

13、优选地，所述将分布式电源节点的自导纳更新为融合分布式电源的有功出力与无功控制策略的广义复数自导纳，包括：获取并网节点在当前断面的节点电压幅值及所述分布式电源的有功出力；将所述有功出力除以所述节点电压幅值的平方计算得到等效注入电导，从所述分布式电源节点的自导纳的初始实部中减去所述等效注入电导，更新为广义复数自导纳的实部；根据所述无功控制策略及并网节点的电压偏差，计算所述分布式电源的等效注入无功功率，并除以节点电压幅值的平方得到等效注入电纳修正量；从所述自导纳的初始虚部中减去所述等效注入电纳修正量，更新为广义复数自导纳的虚部。

14、优选地，基于所述分布式电源的无功下垂特性及所述原始残差反映的越限状态，确定电源自主支撑无功偏移量，包括：判断所述原始残差范数是否超出预设的残差限定范围以确定所述越限状态；若超出所述预设的残差限定范围，读取发生电压越限的分布式电源节点对应的量测电压并计算其与额定电压的差值，得到节点电压偏差；获取分布式电源控制器中设定的无功电压下垂曲线并提取当前运行区间的无功下垂增益，将所述节点电压偏差与所述无功下垂增益相乘，得到所述电源自主支撑无功偏移量；若未超出所述预设的残差限定范围或者未识别到发生电压越限的分布式电源节点，则将所述电源自主支撑无功偏移量设置为0。

15、通过判断原始残差范数是否超出限定范围识别越限状态，越限时结合电压越限节点的电压偏差与无功下垂增益，计算理论无功补偿量作为电源自主支撑无功偏移量；未越限或无电压越限节点时将偏移量置0。该方式可准确区分是否存在由电压异常引发的分布式电源自主无功响应，精准获取无功偏移幅度，为后续伪残差分量的扣除提供准确的计算基础。

16、优选地，所述基于重构后的所述网络导纳矩阵与所述电源自主支撑无功偏移量，从所述原始残差中扣除由所述分布式电源的无功响应引发的伪残差分量，得到纯净残差向量，包括：利用所述网络导纳矩阵，并获取在所述配电网状态估计过程中基于状态变量的偏导数构建的量测雅可比矩阵，计算分布式电源无功注入对全网量测残差的无功注入残差灵敏度向量；将所述电源自主支撑无功偏移量与所述无功注入残差灵敏度向量相乘，计算得到在状态估计中引发的所述伪残差分量；从所述原始残差中减去所述伪残差分量，得到纯净残差向量。

17、通过结合网络导纳矩阵与量测雅可比矩阵计算无功注入残差灵敏度向量，将电源自主支撑无功偏移量与灵敏度向量相乘得到伪残差分量，再从原始残差中扣除该分量得到纯净残差向量。该方式可有效剥离分布式电源自主无功响应在状态估计中产生的残差分量，消除其对拓扑异常残差特征的掩盖作用，使残差信号能够真实反映网络拓扑的实际偏差。

18、优选地，基于所述纯净残差向量对开关支路进行灵敏度分析锁定可疑开关，包括：基于所述纯净残差向量构建用于表示量测残差分量对导纳变量变化响应关系的开关支路残差灵敏度矩阵；

19、对所述开关支路残差灵敏度矩阵按列计算范数，得到各开关支路对纯净残差的影响强度；

20、将各影响强度进行极大值归一化处理得到归一化灵敏度指标，将归一化灵敏度指标大于预设灵敏度阈值的开关支路对应的开关锁定为所述可疑开关。

21、优选地，基于所述最终拓扑构建最终导纳矩阵并执行配电网安全评估，包括：基于所述最终导纳矩阵建立功率平衡方程，采用迭代算法求解得到各节点电压幅值，并计算得到各支路视在功率作为潮流计算结果；

22、将所得节点电压幅值与预设电压安全范围进行比较，并将各支路视在功率与对应线路额定热稳极限进行比较；

23、若存在任一节点电压越限或任一支路视在功率超过额定热稳极限，则触发配电网越限告警；否则输出配电网运行状态满足安全约束的评估结果。

24、第二方面，本发明提供一种用于虚拟电厂的智能融合终端的配电监测系统，包括处理器和存储器，所述存储器存储有计算机程序指令，当所述计算机程序指令被所述处理器执行时实现上述用于虚拟电厂的智能融合终端的配电监测方法。

25、通过采用上述技术方案，将上述的用于虚拟电厂的智能融合终端的配电监测方法生成计算机程序，并存储于存储器中，以被处理器加载并执行，从而根据存储器及处理器制作终端设备，方便使用。

26、本发明的技术方案具有以下有益技术效果：

27、本发明通过相量协同度结合动态调整的判别阈值完成初始拓扑校正，并将分布式电源的有功出力与无功控制策略融入节点广义复数自导纳，使网络模型适配有源配电网的电气特性。在此基础上，根据无功下垂特性解算电源自主支撑无功偏移量，从原始残差中扣除该无功响应引发的伪残差分量，以剥离分布式电源控制动作对拓扑异常残差特征的掩盖干扰；再经开关支路残差灵敏度分析锁定可疑开关并完成二次拓扑调节，最终基于校正后的拓扑结构执行配电网安全评估。上述手段相互配合，能够有效识别遥信状态与实际运行不符的开关连接关系，减少分布式电源自主响应行为对拓扑辨识过程的干扰，改善高比例分布式电源接入场景下状态估计模型易偏离实际运行状态的问题，提升配电监测结果的可靠性。