一种基于最小二乘回归的调压器状态评估方法与流程

1.本技术涉及电力系统调度技术领域，尤其涉及一种基于最小二乘回归的调压器状态评估方法。


背景技术：

2.作为电能质量的一项重要指标，电压质量可以直接反应供电部门向用户提供的电能是否合格，其优劣直接会对用户产生巨大影响。在电力系统中，配电网通过各种配电设施将电能分配给各类用电用户，但因实际工作环境影响，提供的电压存在因负荷变化或其他因素而波动的情况。因此，需要加入线路调压器进行调整。在加入线路调压器调整前，需对线路调压器的状态进行评估，并以此为依据制定相应的处理措施，以提高电能质量和电网运行的经济性。
3.目前，农村经过大规模电网建设与改造，10kv以及低压电网已得到极大改善，绝大部分配电变压器由高损耗配电变压器更换为低损耗配电变压器，以提高供电质量。但是因农网改造资金有限，尤其是针对解决偏远地区超供电半径的问题，不宜采用设置大量高压配网布点的解决措施，就仍存在供电半径超过国家规定的远距离线路，末端电压难以保证，功率因数达不到要求，线损较大。因此，针对远距离线路的低压电网，宜采用加入调压器进行调整，稳定末端电压，降低线损。
4.但是，目前在低压电网中没有对线路调压器的状态进行评估的方法。因此，有必要研究对线路调压器进行评估的方法，进一步确定在线识别配变电压档位的方法。


技术实现要素：

5.本技术提供了一种基于最小二乘回归的调压器状态评估方法，以解决目前在低压电网中没有对线路调压器状态进行评估方法的问题。
6.本技术解决上述技术问题所采取的技术方案如下：
7.本技术实施例提供了一种基于最小二乘回归的调压器状态评估方法，包括：
8.获取调压器出口日24小时电压数据形成的初始配变24点电压曲线；
9.采用牛顿插值公式对所述初始配变24点电压曲线进行插值处理，得到配变24点电压曲线；
10.对所述配变24点电压曲线进行最小二乘回归处理，得到电压回归直线；
11.对所述电压回归直线中各时刻对应的回归电压值代入电压回归均值公式中进行平均值计算，得到电压回归均值；
12.根据电压评估标准，对所述电压回归平均值进行评估，得到状态评估结果。
13.在一些实施例中，所述牛顿插值公式为n阶牛顿差值多项式，具体表达为：
14.f(x)＝p
n
(x) r
n
(x)
15.其中，p
n
(x)为阶数不高于n关于自变量x的多项式，r
n
(x)为余项，其中x为日24小时中的某个时刻，f(x)为电压值。
16.在一些实施例中，所述p
n
(x)的具体表达式为：
[0017][0018]
在一些实施例中，所述r
n
(x)的具体表达式为：
[0019]
r
n
(x)＝f[x,x0,x1,...,x
n
](x
‑
x0)(x
‑
x1)...(x
‑
x
n
‑1)(x
‑
x
n
)。
[0020]
在一些实施例中，所述电压回归直线的具体表达为：
[0021][0022]
其中，a0,a1为系数项，为预测的电压回归值。
[0023]
在一些实施例中，所述a0,a1的表达式为：
[0024][0025]
在一些实施例中，所述电压回归均值公式确定为：
[0026][0027]
其中，是指各时刻回归电压值，是指回归电压均值。
[0028]
在一些实施例中，所述电压评估标准的确定依据为回归电压均值与目标电压的幅值偏差，具体为：
[0029]
若回归电压均值与目标电压的幅值偏差大于 5％，则将相对应的状态评估划分为1挡；
[0030]
若回归电压均值与目标电压的幅值偏差 2.5％～ 5％，电压等级410～420v，则将相对应的状态评估划分为2档；
[0031]
若回归电压均值与目标电压的幅值偏差0％～2.5％，电压等级400～410v，则将相对应的状态评估划分为3档；
[0032]
若回归电压均值与目标电压的幅值偏差
‑
2.5％～0％，电压等级390～400v，则将相对应的状态评估划分为4档；
[0033]
若回归电压均值与目标电压的幅值偏差大于
‑
2.5％，则将相对应的状态评估划分为5档；
[0034]
其中，4挡的状态评估结果属于优级。
[0035]
本技术提供的技术方案包括以下有益技术效果：本技术的一种基于最小二乘回归的调压器状态评估方法，通过牛顿插值公式对缺失的电压值数据进行填补，以解决调压器出口电压值数据缺失的问题；进一步，通过对调压器电压进行最小二乘回归处理，以消除电压过高、或过低，实现使电压分布在某电压标准附近，使状态评估更准确，不受电压波动影响；进一步，通过根据电压评估标准进行状态评估，更便捷、提高效率。
附图说明
[0036]
为了更清楚地说明本技术的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0037]
图1为本技术实施例提供的一种基于最小二乘回归的调压器状态评估方法的流程示意图；
[0038]
图2为本技术实施例提供的ieee标准14节点系统仿真模型示意图；
[0039]
图3为本技术实施例提供的初始配变24点电压曲线和配变24点电压曲线对比示意图；
[0040]
图4为本技术实施例一提供的5个档位调压器的配变24点电压曲线及电压回归直线示意图；
[0041]
图5为本技术实施例二提供的5个档位调压器的配变24点电压曲线及电压回归直线示意图；
[0042]
图6为本技术实施例三提供的5个档位调压器的配变24点电压曲线及电压回归直线示意图。
具体实施方式
[0043]
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本技术的实施例，并与说明书一起用于解释本技术的原理。
[0044]
为了使本领域技术人员更好地理解本技术中的技术方案，下面将结合本技术实施例中的附图，对申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本技术保护的范围。
[0045]
实施例一：
[0046]
图1示出了本技术实施例提供的一种基于最小二乘回归的调压器状态评估方法的流程示意图，参见图1，调压器状态评估方法包括：
[0047]
在步骤101中，获取调压器出口日24小时电压数据形成的初始配变24点电压曲线。
[0048]
在步骤102中，采用牛顿插值公式对所述初始配变24点电压曲线进行插值处理，得到配变24点电压曲线。
[0049]
图2示出了本技术实施例提供的ieee标准14节点系统仿真模型示意图。
[0050]
在一些实施例中，搭建ieee标准14节点系统仿真模型，是利用互联网的协议方法来减少某个节点的退出对电网造成的影响、以及节点电压分析。设置的具体参数为：压等级10kv，频率50hz，调压器器容量为10mw。
[0051]
图3示出了本技术实施例提供的初始配变24点电压曲线和配变24点电压曲线对比示意图。
[0052]
在一些实施例中，因监测装置异常等造成监测的电压值数据不完备，无法形成配变24点电压曲线。因此，需对电压值数据进行插值处理，采用牛顿插值法处理缺失点的电压值，以实现对不完备的电压值数据进行补充，进而形成配变24点电压曲线，如图3所示。
[0053]
假设有多项式函数：(x0,f(x0)),
…
,(x
k
,f(x
k
)),x
j
为自变量，f(x
j
)为因变量。若多项式函数任意两个x
j
互异，则牛顿插值多项式的一阶差商可表示为：
[0054][0055]
进一步移项转换公式(1)，得：
[0056]
f(x)＝f(x0) f[x,x0](x
‑
x0)
ꢀꢀꢀ
(2)
[0057]
以此类推，牛顿插值多项式的n阶差商移项转换得到n阶牛顿差值多项式(即，牛顿插值公式)：
[0058][0059]
在一些实施例中，
[0060][0061]
其中，p
n
(x)为阶数不高于n关于自变量x的多项式，r
n
(x)为余项，其中x为日24小时中的某个时刻，f(x)为电压值。
[0062]
在一些实施例中，
[0063]
r
n
(x)＝f[x,x0,x1,...,x
n
](x
‑
x0)(x
‑
x1)...(x
‑
x
n
‑1)(x
‑
x
n
)........(5)
[0064]
其中，r
n
(x)为牛顿插值多项式的余项。
[0065]
在步骤103中，对所述配变24点电压曲线进行最小二乘回归处理，得到电压回归直线。
[0066]
在一些实施例中，对配变24点电压曲线进行最小二乘回归处理，得到预测的回归电压值，并使回归电压值与实际电压值之间误差的平方和最小。配变电压档位的在线识别是以电压量为基础，电压量是随时间变化的数据对[(t1,u1),(t2,u2),...,(t
24
,u
24
)]。因此，以时间为自变量，电压值为因变量，作配变24点电压曲线，再经最小二乘回归处理，得到电压回归直线，以消除电压过高、或过低，使电压分布在某电压标准附近，进而使状态评估更准确，不受电压波动影响。
[0067]
假设自变量和因变量形成数据对[(x1,y1),(x2,y2),...,(x
m
,y
m
)]，其中y
m
＝f(x
m
)。将数据对转换到x
‑
y直系坐标中会分布在一条直线附近。
[0068]
在一些实施例中，所述电压回归直线的具体表达为：
[0069][0070]
其中，a0,a1为系数项，为预测的电压回归值。
[0071]
在获得电压回归直线的过程中，是预测的回归电压值与实际电压值之间差值的平方和最小，则建立以下方程：
[0072][0073]
式(7)中v是关于a0,a1的函数，将式(6)代入式(7)可得：
[0074][0075]
针对式(8)分别对a0,a1一阶偏导求极值，得：
[0076][0077]
对式(9)移项变换，得a0,a1关于x
i
,y
i
的表达式为：
[0078][0079]
图4示出了本技术实施例一提供的5个档位调压器的配变24点电压曲线及电压回归直线示意图。
[0080]
在一些实施例中，取5个档位调压器的配变24点电压曲线，并进行最小二乘回归处理，得到电压回归直线，如图4所示，以降低仅依据峰值进行状态评估的误差。第1档调压器的回归电压最小值为420.28v，最大值为423.08v；第2档调压器的回归电压最小值为412.57v，最大值为413.38v；第3档调压器的回归电压最小值为402.00v，最大值为403.54v；第4档调压器的回归电压最小值为391.35v，最大值为391.95v；第5档调压器的回归电压最小值为379.04v，最大值为382.43v。
[0081]
在步骤104中，对所述电压回归直线中各时刻对应的回归电压值代入电压回归均值公式中进行平均值计算，得到电压回归均值。
[0082]
在一些实施例中，所述电压回归均值公式确定为：
[0083][0084]
其中，是指各时刻回归电压值，是指回归电压均值。
[0085]
在一些实施例中，计算5个档位调压器的电压回归均值，第1档调压器的回归电压均值为421.68v；第2档调压器的回归电压均值为412.98v；第3档调压器的回归电压均值为402.37v；第4档调压器的回归电压均值为391.65v；第5档调压器的回归电压均值为380.73v。
[0086]
在步骤105中，根据电压评估标准，对所述电压回归平均值进行评估，得到状态评估结果。
[0087]
在一些实施例中，所述电压评估标准的确定依据为回归电压均值与目标电压的幅值偏差，具体为：
[0088]
若回归电压均值与目标电压的幅值偏差大于 5％，则将相对应的状态评估划分为1挡；若回归电压均值与目标电压的幅值偏差 2.5％～ 5％，电压等级410～420v，则将相对
应的状态评估划分为2档；若回归电压均值与目标电压的幅值偏差0％～2.5％，电压等级400～410v，则将相对应的状态评估划分为3档；若回归电压均值与目标电压的幅值偏差
‑
2.5％～0％，电压等级390～400v，则将相对应的状态评估划分为4档；若回归电压均值与目标电压的幅值偏差大于
‑
2.5％，则将相对应的状态评估划分为5档；其中，4挡的状态评估结果属于优级。
[0089]
在一些实施例中，通过将电压回归平均值与电压评估标准进行比对，得到状态评估结果，更便捷、方便。
[0090]
在一些实施例中，根据电压评估标准对5个档位调压器的状态进行评估，第1档调压器的状态划分为1挡；第2档调压器的状态划分为2挡；第3档调压器的状态划分为3挡；第4档调压器的状态划分为4挡；第5档调压器的状态划分为5挡。
[0091]
实施例二：
[0092]
图5示出了本技术实施例二提供的5个档位调压器的配变24点电压曲线及电压回归直线示意图。
[0093]
在一些实施例中，取5个档位调压器的配变24点电压曲线，对其进行最小二乘回归处理，得到电压回归直线，如图5所示。第1档调压器的回归电压最小值为418.56v，最大值为427.14v；第2档调压器的回归电压最小值为410.51v，最大值为422.14v；第3档调压器的回归电压最小值为399.62v，最大值为403.93v；第4档调压器的回归电压最小值为387.04v，最大值为395.20v；第5档调压器的回归电压最小值为379.36v，最大值为381.33v。
[0094]
在一些实施例中，计算5个档位调压器的电压回归均值，第1档调压器的回归电压均值为422.79v；第2档调压器的回归电压均值为416.33v；第3档调压器的回归电压均值为401.78v；第4档调压器的回归电压均值为391.12v；第5档调压器的回归电压均值为380.34v。
[0095]
在一些实施例中，根据电压评估标准对5个档位调压器进行状态评估，第1档调压器的状态划分为1挡；第2档调压器的状态划分为2挡；第3档调压器的状态划分为3挡；第4档调压器的状态划分为4挡；第5档调压器的状态划分为5挡。
[0096]
实施例三：
[0097]
图6示出了本技术实施例三提供的5个档位调压器的配变24点电压曲线及电压回归直线示意图。
[0098]
在一些实施例中，取5个档位调压器的配变24点电压曲线，对其进行最小二乘回归处理，得到电压回归直线，如图6所示。第1档调压器的回归电压最小值为423.43v，最大值为424.95v；第2档调压器的回归电压最小值为408.63v，最大值为417.63v；第3档调压器的回归电压最小值为400.79v，最大值为403.82v；第4档调压器的回归电压最小值为393.73v，最大值为394.97v；第5档调压器的回归电压最小值为381.12v，最大值为382.16v。
[0099]
在一些实施例中，计算5个档位调压器的电压回归均值，第1档调压器的回归电压均值为424.19v；第2档调压器的回归电压均值为413.13v；第3档调压器的回归电压均值为402.30v；第4档调压器的回归电压均值为394.35v；第5档调压器的回归电压均值为381.64v。
[0100]
在一些实施例中，根据电压评估标准对5个档位调压器进行状态评估，第1档调压器的状态划分为1挡；第2档调压器的状态划分为2挡；第3档调压器的状态划分为3挡；第4档
调压器的状态划分为4挡；第5档调压器的状态划分为5挡。
[0101]
以上所述仅是本技术的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本技术。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本技术的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本技术将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
[0102]
应当理解的是，本技术并不局限于上面已经描述并在附图中示出的内容，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本技术的范围仅由所附的权利要求来限制。