一种配电网分布式电源并网容量在线分析方法及系统与流程

1.本发明属于配用电技术领域，尤其涉及一种配电网分布式电源并网容量在线分析方法及系统。


背景技术：

2.随着县区光伏、屋顶光伏快速发展，分布式光伏并网容量不断增加，在现有配电网应接必接原则下，势必造成需要通过大规模配电网建设改造，来解决因分布式光伏无限制接入带来配电网安全运行问题。
3.某些地区均以台区配变不发生重过载为作为分布式光伏接入约束条件，经验证，光伏台区分布式光伏接入容量在可满足容量约束条件下，仍有台区存在用户电压越限问题，严重引起家电设备损坏。因此，科学评估台区分布式光伏可开放容量，将光伏并网容量限制在台区可开放容量之内，是推进分布式光伏与配电网协调发展的关键。
4.目前，在台区分布式光伏可开放容量方面开展的一系列探索研究中，主要思路是将各节点光伏并网容量代入现有潮流计算模型进行计算，以电压不越限，得到台区分布光伏可开放容量，然而，潮流计算需要考虑线路参数及网络拓扑结构才能实现对配电网的分布式电源可开放容量，但实际情况中，线路参数及网络拓扑参数缺失严重，无法计算配电网的分布式电源可开放容量。


技术实现要素：

5.本发明提供一种配电网分布式电源并网容量在线分析方法及系统，用于解决在网架参数缺失的情况下，无法进行配电网分布式电源可开放容量在线分析的技术问题。
6.第一方面，本发明提供一种配电网分布式电源并网容量在线分析方法，包括：响应于获取的量测数据，对所述量测数据进行预处理，使得到功率矩阵以及电压差矩阵，其中，所述量测数据包括馈线出口侧电压量测数据、配电台区出口侧量测数据以及用户侧量测数据；根据所述功率矩阵以及所述电压差矩阵构建功率与电压差的关系矩阵；基于所述关系矩阵计算配电网分布式电源可开放容量。
7.第二方面，本发明提供一种配电网分布式电源并网容量在线分析系统，包括：处理模块，配置为响应于获取的量测数据，对所述量测数据进行预处理，使得到功率矩阵以及电压差矩阵，其中，所述量测数据包括馈线出口侧电压量测数据、配电台区出口侧量测数据以及用户侧量测数据；构建模块，配置为根据所述功率矩阵以及所述电压差矩阵构建功率与电压差的关系矩阵；计算模块，配置为基于所述关系矩阵计算配电网分布式电源可开放容量。
8.第三方面，提供一种电子设备，其包括：至少一个处理器，以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器，其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行本发明任一实施例的配电网分布式电源并网容量在线分析方法的步骤。
9.第四方面，本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序指令被处理器执行时，使所述处理器执行本发明任一实施例的配电网分布式电源并网容量在线分析方法的步骤。
10.本技术的配电网分布式电源并网容量在线分析方法及系统，具有以下有益效果：（1）在充分利用hplc用户侧电压、功率以及相户关系数据的基础上，无需考虑到台区低压网络参数等基础数据，便可实现台区分布式光伏可开放容量分相计算，是数据赋能分布式光伏消纳的价值体现；（2）充分考虑到用户侧电压不越限、配变不过载两个约束条件，采用关系矩阵的方式，进而得出台区分布式光伏可开放容量值，是避免配电网大规模改造同时规范分布式光伏有序接入的主要参考依据；（3）在中低压配电网数据采集的基础上，无需另新增采集装置，通过可执行程序便实现对配电网分布式电源可开放容量在线评估，可满足大规模推广应用。
附图说明
11.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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。
12.图1为本发明一实施例提供的一种配电网分布式电源并网容量在线分析方法的流程图；图2为本发明一实施例提供的一种配电网分布式电源并网容量在线分析系统的结构框图；图3是本发明一实施例提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
13.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
14.请参阅图1，其示出了本技术的一种配电网分布式电源并网容量在线分析方法的流程图。
15.如图1所示，步骤s101，响应于获取的量测数据，对所述量测数据进行预处理，使得到功率矩阵以及电压差矩阵；步骤s102，根据所述功率矩阵以及所述电压差矩阵构建功率与电压差的关系矩阵；步骤s103，基于所述关系矩阵计算配电网分布式电源可开放容量。
16.在本实施例中，首先构建配电网量测数据池，包括馈线出口侧量测数据、配电台区出口侧量测数据、用户侧量测数据，接着对量测数据进行预处理，并构建功率矩阵、电压差矩阵，再接着构建功率与电压差的关系矩阵，通过优化算法求解计算得到关系矩阵，最后根据关系矩阵计算配电网布式电源可开放容量。通过量测数据构建电压差矩阵构建功率与电
压差的关系矩阵，便有有效实现配电网的分布式电源可开放容量计算，解决了在网架参数缺失的情况下，无法进行配电网分布式电源可开放容量在线分析的问题。
17.在一个具体实施例中，配电网分布式电源并网容量在线分析方法具体包括以下步骤：步骤一：获取量测数据通过能源管理系统获取馈线出口侧电压量测数据，分别为馈线出口侧a相电压值，馈线出口侧b相电压值，馈线出口侧c相电压值；通过用电信息采集系统获取配电台区出口侧量测数据，包括配电台区出口侧三相有功功率（出口侧a相有功功率、出口侧b相有功功率、出口侧c相有功功率），配电台区出口侧三相无功功率（配电台区出口侧a相无功功率、配电台区出口侧b相无功功率、配电台区出口侧c相无功功率）、配电台区出口侧三相出口电压（配电台区出口侧a相出口电压、配电台区出口侧b相出口电压、配电台区出口侧c相出口电压）、配电台区出口侧三相出口电流（配电台区出口侧a相出口电流、配电台区出口侧b相出口电流、配电台区出口侧c相出口电流）；通过用电信息采集系统获取用户侧量测数据，包括用户侧三相有功功率（用户侧a相有功功率、用户侧b相有功功率、用户侧c相有功功率）、用户侧三相无功功率（用户侧a相无功功率、用户侧b相无功功率、用户侧c相无功功率）、用户侧三相出口电压（用户侧a相出口电压、用户侧b相出口电压、用户侧c相出口电压）、用户侧三相出口电流（用户侧a相出口电流、用户侧b相出口电流、用户侧c相出口电流）。
18.步骤二：数据预处理（一）对于中压配电网：配电台区出口侧视在功率由配电台区出口侧三相无功功率和配电台区出口侧三相有功功率计算得到，配电台区出口侧与馈线出口侧电压差计算方法如下：响应于获取的馈线出口侧电压量测数据，计算馈线出口侧电压平均值，其中计算馈线出口侧电压平均值的表达式为：，式中，为馈线出口侧电压平均值，为馈线出口侧a相电压值，为馈线出口侧b相电压值，为馈线出口侧c相电压值；响应于获取的配电台区出口侧量测数据，计算配电台区三相出口电压平均值，其中计算配电台区三相出口电压平均值的表达式为：，式中，为配电台区三相出口电压平均值，为配电台区a相出口电压值，为配电台区b相出口电压值，为配电台区c相出口电压值；将配电台区三相出口电压平均值乘以配变绕组变比，使计算得到配电台区高压侧
电压值；将馈线出口侧电压平均值依次与所接带的配电台区高压侧电压值相减，得到配电台区电压差；在n个采集周期内，同一线路下配电台区电压差形成配电台区电压差矩阵，大小为m
×
n，同一线路配电台区视在功率形成配电台区视在功率矩阵，大小为m
×
n，其中m为同一线路下配电台区数量。
19.（二）对于低压配电网：配电台区出口侧与用户侧电压差按a相、b相、c相分别计算。
20.将配电台区a相出口电压值依次与所接带的a相用户侧电压值相减，得到a相用户侧电压差；将配电台区b相出口电压值依次与所接带的b相用户侧电压值相减，得到b相用户侧电压差；将配电台区c相出口电压值依次与所接带的c相用户侧电压值相减，得到c相用户侧电压差；在n个采集周期内，同一配电台区a相用户侧电压差形成大小为的a相用户侧电压差矩阵，同一配电台区a相用户侧有功功率形成大小为的a相用户侧有功功率矩阵，其中为同一配电台区a相用户数；在n个采集周期内，同一配电台区b相用户侧电压差形成大小为的b相用户侧电压差矩阵，同一配电台区b相用户侧有功功率形成大小为的b相用户侧有功功率矩阵，其中为同一配电台区b相用户数；在n个采集周期内，同一配电台区c相用户侧电压差形成大小为的c相用户侧电压差矩阵，同一配电台区c相用户侧有功功率形成大小为的c相用户侧有功功率矩阵，其中为同一配电台区c相用户数。
21.步骤三：计算网络参数矩阵（一）对于中压配电网：根据所述功率矩阵以及所述电压差矩阵构建功率与电压差的关系矩阵的表达式为：，式中，为配电台区电压差矩阵，为配电台区视在功率矩阵，为配电台区网络参数矩阵，大小为m
×
m；采用levenberg-marquardt（列文伯格-马夸尔特）等优化算法进行求解，进而得到；（二）对于低压配电网：
根据所述功率矩阵以及所述电压差矩阵构建功率与电压差的关系矩阵的表达式为：，式中，为a相用户网络参数矩阵，大小为，为同一配电台区a相用户数，为b相用户网络参数矩阵，大小为，为同一配电台区b相用户数, 为c相用户网络参数矩阵，大小为，为同一配电台区c相用户数；采用levenberg-marquardt（列文伯格-马夸尔特）等优化算法进行求解，进而得到、、。
22.步骤四：计算分布式电源可开放容量（一）对于中压配电网：对于同一线路下m个配电台区，随机生成大小为m
×
k的矩阵，其中k表示组数，矩阵每列之和等于1;对于同一线路下m个配电台区，随机生成长度为k且幅值范围为的功率向量，再纵向重复m次，生成大小为m
×
k的功率矩阵，再将矩阵和功率矩阵按元素相乘得到矩阵，其中为馈线额定容量；将配电台区网络参数矩阵与矩阵进行点乘，使得到大小为m
×
k的矩阵，并取所述矩阵中每列元素最大值得到长度为k的电压差向量；将电压差向量的第i个元素与功率向量的第i个元素对应，并取与预设值为20最接近的电压差向量中元素值，所对应的功率向量中的元素值，即为中压配电网分布式电源可开放容量，其中，取与预设值为20最接近的电压差向量中元素值为电压不越限的约束条件。
23.（二）对于低压配电网：对于同一线路下个a相用户，随机生成大小为的矩阵，其中表示组数，矩阵每列之和等于1;对于同一线路下个a相用户，随机生成长度为且幅值范围为的功率向量，其中，幅值范围为配变不过载的约束条件,再纵向重复次，生成大小为的功率矩阵，再将矩阵和功率矩阵按元素相乘得到矩阵，其中为配电台区配变额定容量的1/3；
将a相用户网络参数矩阵与矩阵进行点乘，使得到大小为的矩阵，并取所述矩阵中每列元素最大值得到长度为的a相用户电压差向量；将a相用户电压差向量的第i个元素与功率向量的第i个元素对应，并取与预设值最接近的a相用户电压差向量中元素值，所对应的功率向量中的元素值，即为低压配电网a相分布式电源可开放容量；同理，分别计算得到低压配电网b相分布式电源可开放容量以及低压配电网c相分布式电源可开放容量。
24.综上，本实施例的方法在充分利用hplc用户侧电压、功率以及相户关系数据的基础上，无需考虑到台区低压网络参数等基础数据，便可实现台区分布式光伏可开放容量分相计算，是数据赋能分布式光伏消纳的价值体现；充分考虑到用户侧电压不越限、配变不过载两个约束条件，采用神经网络的方式，进而得出台区分布式光伏可开放容量值，是避免配电网大规模改造同时规范分布式光伏有序接入的主要参考依据；在中低压配电网数据采集的基础上，无需另新增采集装置，通过可执行程序便实现对配电网分布式电源可开放容量在线评估，可满足大规模推广应用。
25.请参阅图2，其示出了本技术的一种配电网分布式电源并网容量在线分析系统的结构框图。
26.如图2所示，配电网分布式电源并网容量在线分析系统200，包括处理模块210、构建模块220以及计算模块230。
27.其中，处理模块210，配置为响应于获取的量测数据，对所述量测数据进行预处理，使得到功率矩阵以及电压差矩阵，其中，所述量测数据包括馈线出口侧电压量测数据、配电台区出口侧量测数据以及用户侧量测数据；构建模块220，配置为根据所述功率矩阵以及所述电压差矩阵构建功率与电压差的关系矩阵；计算模块230，配置为基于所述关系矩阵计算配电网分布式电源可开放容量。
28.应当理解，图2中记载的诸模块与参考图1中描述的方法中的各个步骤相对应。由此，上文针对方法描述的操作和特征以及相应的技术效果同样适用于图2中的诸模块，在此不再赘述。
29.在另一些实施例中，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序指令被处理器执行时，使所述处理器执行上述任意方法实施例中的电网分布式电源并网容量在线分析方法；作为一种实施方式，本发明的计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，计算机可执行指令设置为：响应于获取的量测数据，对所述量测数据进行预处理，使得到功率矩阵以及电压差矩阵，其中，所述量测数据包括馈线出口侧电压量测数据、配电台区出口侧量测数据以及用户侧量测数据；根据所述功率矩阵以及所述电压差矩阵构建功率与电压差的关系矩阵；
基于所述关系矩阵计算配电网分布式电源可开放容量。
30.计算机可读存储介质可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储根据电网分布式电源并网容量在线分析系统的使用所创建的数据等。此外，计算机可读存储介质可以包括高速随机存取存储器，还可以包括存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实施例中，计算机可读存储介质可选包括相对于处理器远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至电网分布式电源并网容量在线分析系统。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
31.图3是本发明实施例提供的电子设备的结构示意图，如图3所示，该设备包括：一个处理器310以及存储器320。电子设备还可以包括：输入装置330和输出装置340。处理器310、存储器320、输入装置330和输出装置340可以通过总线或者其他方式连接，图3中以通过总线连接为例。存储器320为上述的计算机可读存储介质。处理器310通过运行存储在存储器320中的非易失性软件程序、指令以及模块，从而执行服务器的各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例电网分布式电源并网容量在线分析方法。输入装置330可接收输入的数字或字符信息，以及产生与电网分布式电源并网容量在线分析系统的用户设置以及功能控制有关的键信号输入。输出装置340可包括显示屏等显示设备。
32.上述电子设备可执行本发明实施例所提供的方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。未在本实施例中详尽描述的技术细节，可参见本发明实施例所提供的方法。
33.作为一种实施方式，上述电子设备应用于电网分布式电源并网容量在线分析系统中，用于客户端，包括：至少一个处理器；以及，与至少一个处理器通信连接的存储器；其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的指令，指令被至少一个处理器执行，以使至少一个处理器能够：响应于获取的量测数据，对所述量测数据进行预处理，使得到功率矩阵以及电压差矩阵，其中，所述量测数据包括馈线出口侧电压量测数据、配电台区出口侧量测数据以及用户侧量测数据；根据所述功率矩阵以及所述电压差矩阵构建功率与电压差的关系矩阵；基于所述关系矩阵计算配电网分布式电源可开放容量。
34.通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如rom/ram、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行各个实施例或者实施例的某些部分的方法。
35.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。