配电台区线损影响因素解耦计算方法、装置和设备与流程

本技术涉及电力系统数据分析，尤其涉及一种配电台区线损影响因素解耦计算方法、装置和设备。

背景技术：

1、在构建新型电力系统背景下，低压配电台区线损的精益化管理已成为衡量配电网经济运行效率、支撑精准降损决策的核心技术手段。低压配电台区线损的计算精度从根本上取决于对三相不平衡、谐波畸变、无功不足三类电能质量因素及其耦合交互效应的准确刻画。根据当前研究统计，三相不平衡、谐波畸变、无功不足这三类因素耦合交互产生的附加损耗占总线损比例可达30%至50%。随着分布式光伏、电动汽车充电桩、变频家用负荷的规模化接入配电网，三相不平衡、谐波畸变、无功不足这三类因素耦合叠加的态势愈发显著，已成为台区降损治理的重点与难点。

2、线损领域具有极强的专业性，附加损耗的产生机理与电气量之间存在明确的物理关联，而非简单的统计拟合关系。为克服简单叠加法精度不足的问题，现有研究与工程实践进行了诸多改进，但这些方法在面对低压台区实际运行场景时仍存在显著局限。目前，台区附加损耗计算主要采用三类技术路线：第一类是工程实用化的简单叠加法，分别独立计算三相不平衡、谐波畸变、无功不足这三类损耗后直接求和，原理简便易于工程实现，但其计算逻辑建立在各因素相互独立的假设之上，完全忽略了耦合放大效应，根据实测验证系统误差通常在15%至30%之间；但这类方法的耦合系数多为固定经验值，未考虑不同台区负荷特性差异，也未对三因素高阶耦合效应进行建模，难以满足台区线损精益化管理对精度的要求，使得精细化降损治理缺乏可靠的量化基础，往往出现“算出来有损耗、现场找不到原因”的情况。第二类是数据驱动黑箱法，以机器学习模型端到端输出总线损率，整体拟合精度较高，但仅能提供单一总量结果，不具备因素损耗分量的归因分解能力，无法支撑靶向治理决策；但此类方法是采用独立分量分析等盲源分离方法进行损耗分解，但这类方法直接套用信号处理领域的通用算法，未考虑线损计算的物理约束，经常出现负损耗、总损耗不守恒、分量物理意义错乱等不合理结果，使得降损治理处于“知其然不知其所以然”的盲目状态，无法明确各类电能质量问题对损耗的具体贡献，难以指导靶向性的治理措施选型，导致降损投资往往出现错配，现场经常出现“投了无功补偿但线损没降多少”的投资浪费问题，投资回报率不足40%。第三类是现有精细化损耗计算方法无论是基于物理模型的解析法还是基于仿真的数值法，均高度依赖完整的台区拓扑参数和设备参数，且普遍假设台区具备全量配置的量测数据；这一缺陷使得方法在低压台区拓扑档案准确率不足70%、量测配置梯度差异大的现实工程环境中难以大规模推广应用，仅能在少量示范台区应用，覆盖范围不足10%，大量低配台区无法享受到精细化分析的技术增益；例如电磁暂态仿真法，通过搭建详细元件模型进行数值计算，理论精度最高，但高度依赖完整的台区拓扑参数，而低压台区拓扑档案准确率不足70%，且计算量大难以在线应用。

技术实现思路

1、本技术提供了一种配电台区线损影响因素解耦计算方法、装置和设备，用于解决现有低压台区附加损耗精细化计算方法存在计算精度不足和适配性差的技术问题。

2、为了实现上述目的，本技术提供如下技术方案：

3、一方面，提供了一种配电台区线损影响因素解耦计算方法，包括以下步骤：

4、按采样时间获取配电网台区接入的历史电气量数据和实时电气量数据，对所述实时电气量数据进行数据辨识、缺失值补全和多采样率时间同步对齐处理，得到数据配置和实时运行数据；

5、从所述历史电气量数据中筛选出理想工况数据，对所述理想工况数据采用一元线性回归拟合处理，得到台区综合等值电阻和空载损耗；根据所述实时运行数据、所述台区综合等值电阻和所述空载损耗计算，得到台区实际总损耗和基波基准损耗；

6、根据所述数据配置和所述实时运行数据，确定等效频率系数；根据所述实时运行数据、所述台区综合等值电阻、所述等效频率系数和所述基波基准损耗，确定不平衡附加损耗初值、谐波附加损耗初值和无功附加损耗初值；

7、获取三阶对称耦合系数矩阵，根据所述三阶对称耦合系数矩阵、所述实时运行数据、所述台区综合等值电阻、所述基波基准损耗、所述不平衡附加损耗初值、所述谐波附加损耗初值和所述无功附加损耗初值，确定耦合交互损耗和台区总损耗初值；

8、根据所述台区总损耗初值、所述基波基准损耗、所述不平衡附加损耗初值、所述谐波附加损耗初值和所述无功附加损耗初值，确定观测信号矩阵；根据所述观测信号矩阵采用动态惩罚函数法进行函数构建，得到目标函数；根据所述台区实际总损耗采用多重约束对所述目标函数进行迭代计算，直至得到满足收敛条件的各个因素损耗分量；

9、其中，所述因素损耗分量包括基波基准损耗、耦合交互损耗、不平衡附加损耗、谐波附加损耗和无功附加损耗，所述收敛条件包括迭代次数达到迭代次数阈值或相邻两次迭代计算结果的差值小于差值阈值。

10、可选的，根据所述实时运行数据、所述台区综合等值电阻、所述等效频率系数和所述基波基准损耗，确定不平衡附加损耗初值、谐波附加损耗初值和无功附加损耗初值包括：

11、根据所述实时运行数据的三相电流计算，得到负序电流；

12、根据所述台区综合等值电阻、所述负序电流以及所述实时运行数据的中性线电流和中性线等值电阻计算，得到不平衡附加损耗初值；

13、获取集肤效应工程修正系数，根据所述集肤效应工程修正系数、所述等效频率系数和所述基波基准损耗计算，得到谐波附加损耗初值；

14、获取目标经济运行功率因数，根据所述基波基准损耗、所述目标经济运行功率因数和所述实时运行数据的实际运行功率因数计算，得到无功附加损耗初值。

15、可选的，根据所述数据配置和所述实时运行数据，确定等效频率系数包括：

16、若所述数据配置为增强配置级或所述实时运行数据的电流总谐波畸变率大于谐波畸变率阈值，则根据所述实时运行数据的谐波次数、次谐波电流和基波电流计算，得到等效频率系数；

17、若所述数据配置为标准配置级或所述实时运行数据的电流总谐波畸变率不大于谐波畸变率阈值，则获取集肤效应修正系数，根据所述集肤效应修正系数和所述实时运行数据的电流总谐波畸变率计算，得到等效频率系数。

18、可选的，根据所述三阶对称耦合系数矩阵、所述实时运行数据、所述台区综合等值电阻、所述基波基准损耗、所述不平衡附加损耗初值、所述谐波附加损耗初值和所述无功附加损耗初值，确定耦合交互损耗和台区总损耗初值包括：

19、根据所述实时运行数据的三相电流计算，得到负序电流和三相平均电流，将所述负序电流作为三相不平衡特征电流；根据所述实时运行数据的所有次谐波电流或所述实时运行数据的电流总谐波畸变率和基波电流计算，得到谐波特征电流；根据所述三相平均电流和所述实时运行数据的实际运行功率因数计算，得到无功特征电流；

20、获取三因素高阶非线性放大系数，根据所述不平衡附加损耗初值、所述谐波附加损耗初值、所述无功附加损耗初值、所述三相不平衡特征电流、所述谐波特征电流、所述无功特征电流、所述三因素高阶非线性放大系数以及所述三阶对称耦合系数矩阵中三因素两两耦合的耦合系数计算，得到耦合交互损耗；

21、根据所述耦合交互损耗、所述基波基准损耗、所述不平衡附加损耗初值、所述谐波附加损耗初值和所述无功附加损耗初值计算，得到台区总损耗初值。

22、可选的，获取三阶对称耦合系数矩阵包括：

23、根据配电网台区接入的类型，确定所述三阶对称耦合系数矩阵中三因素两两耦合因素的耦合系数典型值；

24、根据所述台区实际总损耗、所述基波基准损耗、所述不平衡附加损耗初值、所述谐波附加损耗初值、所述无功附加损耗初值、所述实时运行数据和所述台区综合等值电阻计算，得到所述三阶对称耦合系数矩阵中三因素两两耦合因素的耦合系数校准值，所述耦合系数校准值包括三相不平衡与谐波之间耦合的第一耦合校准系数、三相不平衡与无功之间耦合的第二耦合校准系数和谐波与无功之间耦合的第三耦合校准系数；

25、根据所述实时运行数据的三相不平衡度、电流总谐波畸变率和实际运行功率因数，确定耦合系数校准值；根据所述耦合系数校准值与对应的所述耦合系数典型值进行比较，确定耦合系数差值；

26、若所述耦合系数差值大于差值阈值，则将所述三阶对称耦合系数矩阵中三因素两两耦合因素的耦合系数校准值作为所述三阶对称耦合系数矩阵中三因素两两耦合的耦合系数；

27、若所述耦合系数差值不大于差值阈值，则将所述三阶对称耦合系数矩阵中三因素两两耦合因素的耦合系数典型值作为所述三阶对称耦合系数矩阵中三因素两两耦合的耦合系数。

28、可选的，所述目标函数为：

29、；

30、；

31、；

32、式中，j（w）为目标函数，x为观测信号矩阵，t为矩阵的转置，ptotal0为台区总损耗初值，pbase为基波基准损耗，punb0为不平衡附加损耗初值，phar0为谐波附加损耗初值，prea0为无功附加损耗初值，d为与观测信号矩阵对应的特征值对角矩阵，e为与观测信号矩阵对应的特征向量矩阵，z为白化后的矩阵，v为白化矩阵，g（）为原快速独立分量分析的对比函数，λ'为动态惩罚函数法的动态惩罚系数，yi为第i个因素的因素损耗分量，e{·}是数学期望算子，w为动态惩罚函数法的分离权重向量矩阵。

33、另一方面，提供了一种配电台区线损影响因素解耦计算装置，包括：依次连接的现场数据层、边缘计算层和云平台层；

34、所述现场数据层，用于按采样时间获取配电网台区接入的历史电气量数据和实时电气量数据；

35、所述边缘计算层，用于根据所述历史电气量数据和所述实时电气量数据按上述所述的配电台区线损影响因素解耦计算方法获得配电网台区接入的基波基准损耗、耦合交互损耗和各个因素损耗分量；

36、所述云平台层，用于根据所述基波基准损耗、所述耦合交互损耗和各个所述因素损耗分量生成治理决策方案。

37、可选的，所述边缘计算层包括依次连接的量测分级适配模块、多源数据处理模块、基准损耗计算模块、因素损耗初算模块和耦合分量解耦归因模块；

38、所述量测分级适配模块，用于对所述实时电气量数据的数据源进行运行等级判定，得到数据配置；以及根据所述数据配置对所述实时电气量数据进行缺失估算处理，得到标准化实时数据；

39、所述多源数据处理模块，用于对所述标准化实时数据进行数据辨识、缺失值补全和多采样率时间同步对齐处理，得到实时运行数据；

40、所述基准损耗计算模块，用于从所述历史电气量数据中筛选出理想工况数据，对所述理想工况数据采用一元线性回归拟合处理，得到台区综合等值电阻和空载损耗；根据所述实时运行数据、所述台区综合等值电阻和所述空载损耗计算，得到台区实际总损耗和基波基准损耗；

41、所述因素损耗初算模块，用于根据所述数据配置和所述实时运行数据，确定等效频率系数；根据所述实时运行数据、所述台区综合等值电阻、所述等效频率系数和所述基波基准损耗，确定不平衡附加损耗初值、谐波附加损耗初值和无功附加损耗初值；

42、所述耦合分量解耦归因模块，用于获取三阶对称耦合系数矩阵，根据所述三阶对称耦合系数矩阵、所述实时运行数据、所述台区综合等值电阻、所述基波基准损耗、所述不平衡附加损耗初值、所述谐波附加损耗初值和所述无功附加损耗初值，确定耦合交互损耗和台区总损耗初值；根据所述台区总损耗初值、所述基波基准损耗、所述不平衡附加损耗初值、所述谐波附加损耗初值和所述无功附加损耗初值，确定观测信号矩阵；根据所述观测信号矩阵采用动态惩罚函数法进行函数构建，得到目标函数；根据所述台区实际总损耗采用多重约束对所述目标函数进行迭代计算，直至得到满足收敛条件的各个因素损耗分量；

43、其中，所述因素损耗分量包括基波基准损耗、耦合交互损耗、不平衡附加损耗、谐波附加损耗和无功附加损耗，所述收敛条件包括迭代次数达到迭代次数阈值或相邻两次迭代计算结果的差值小于差值阈值。

44、可选的，所述目标函数为：

45、；

46、；

47、；

48、式中，j（w）为目标函数，x为观测信号矩阵，t为矩阵的转置，ptotal0为台区总损耗初值，pbase为基波基准损耗，punb0为不平衡附加损耗初值，phar0为谐波附加损耗初值，prea0为无功附加损耗初值，d为与观测信号矩阵对应的特征值对角矩阵，e为与观测信号矩阵对应的特征向量矩阵，z为白化后的矩阵，v为白化矩阵，g（）为原快速独立分量分析的对比函数，λ'为动态惩罚函数法的动态惩罚系数，yi为第i个因素的因素损耗分量，e{·}是数学期望算子，w为动态惩罚函数法的分离权重向量矩阵。

49、再一方面，提供了一种终端设备，包括处理器以及存储器；

50、所述存储器，用于存储程序代码，并将所述程序代码传输给所述处理器；

51、所述处理器，用于根据所述程序代码中的指令执行上述所述的配电台区线损影响因素解耦计算方法。

52、该配电台区线损影响因素解耦计算方法、装置和设备，该配电台区线损影响因素解耦计算方法包括按采样时间获取配电网台区接入的历史电气量数据和实时电气量数据，对实时电气量数据进行数据辨识、缺失值补全和多采样率时间同步对齐处理，得到数据配置和实时运行数据；从历史电气量数据中筛选出理想工况数据，对理想工况数据采用一元线性回归拟合处理，得到台区综合等值电阻和空载损耗；根据实时运行数据、台区综合等值电阻和空载损耗计算，得到台区实际总损耗和基波基准损耗；根据数据配置和实时运行数据，确定等效频率系数；根据实时运行数据、台区综合等值电阻、等效频率系数和基波基准损耗，确定不平衡附加损耗初值、谐波附加损耗初值和无功附加损耗初值；获取三阶对称耦合系数矩阵，根据三阶对称耦合系数矩阵、实时运行数据、台区综合等值电阻、基波基准损耗、不平衡附加损耗初值、谐波附加损耗初值和无功附加损耗初值，确定耦合交互损耗和台区总损耗初值；根据台区总损耗初值、基波基准损耗、不平衡附加损耗初值、谐波附加损耗初值和无功附加损耗初值，确定观测信号矩阵；根据观测信号矩阵采用动态惩罚函数法进行函数构建，得到目标函数；根据台区实际总损耗采用多重约束对目标函数进行迭代计算，直至得到满足收敛条件的各个因素损耗分量；其中，因素损耗分量包括基波基准损耗、耦合交互损耗、不平衡附加损耗、谐波附加损耗和无功附加损耗，收敛条件包括迭代次数达到迭代次数阈值或相邻两次迭代计算结果的差值小于差值阈值。

53、从以上技术方案可以看出，本技术具有以下优点：该配电台区线损影响因素解耦计算方法通过数据配置确定计算损耗初值，之后构建三阶对称耦合系数矩阵量化多因素交互效应，结合多重约束对目标函数进行迭代计算得到满足收敛条件的各个因素损耗分量，提升了附加损耗的计算精度，实现台区附加损耗精细化计算，为靶向降损提供量化决策提供数据依据，解决了现有低压台区附加损耗精细化计算方法存在计算精度不足和适配性差的技术问题。

54、该配电台区线损影响因素解耦计算装置通过现场数据层、边缘计算层和云平台层构成边缘与云协同部署架构，采用数据配置确定计算损耗初值，之后构建三阶对称耦合系数矩阵量化多因素交互效应，结合多重约束对目标函数进行迭代计算得到满足收敛条件的各个因素损耗分量，提升了附加损耗的计算精度，实现台区附加损耗精细化计算；通过云平台层生成治理决策方案。