張 瑋,楊祥勇,孫文靜
(深圳供電局有限公司,廣東 深圳 518000)
本文結(jié)合地理信息(GIS)、計量自動化、配網(wǎng)自動化、配網(wǎng)生產(chǎn)和配網(wǎng)工程等技術(shù),設計出企業(yè)公共信息模型,實現(xiàn)對10 kV變電站的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)自動拓撲,進而實現(xiàn)供電管理、客戶停電時間統(tǒng)計、配網(wǎng)自動調(diào)度[1]。
首先,在線路終點安裝匯聚終端(TTU),線路分支安裝信息采集終端(CTU),綜合各端點的饋線信號,實現(xiàn)對母線特征信號的檢測[2]。集成設備依據(jù)CTU收集的脈沖序列信號,進行不同信號相似度分析,最后利用遍歷搜索算法進行節(jié)點關(guān)系分析,最終實現(xiàn)電氣物理拓撲的自動辨識[3-4]。
系統(tǒng)總體設計如圖1所示。
拓撲結(jié)構(gòu)繪制需要進行如下4個步驟:(1)表箱聚類;(2)數(shù)據(jù)采集;(3)拓撲計算;(4)模型構(gòu)建。
表箱聚類通過無線通信設備調(diào)整發(fā)射功率H功率,以擴大本表箱內(nèi)電能表的覆蓋范圍K范圍,實現(xiàn)表箱內(nèi)電能表自動聚類功能G自動聚類。設備通過對表箱中HPLC模塊中的無線發(fā)射功率進行調(diào)節(jié),以此判斷各表箱的位置和信息Zi位置{i=1…n,n為位置},最終實現(xiàn)表箱的分區(qū)和聚類。
圖1 系統(tǒng)總體設計
利用無線通需設備采集用戶表和低壓分支的J電壓、J電流、J功率,并獲得通信模塊上的表箱聚類信息Z。
對終端獲得各分支點的電能數(shù)據(jù)和表箱聚類信息進行匯總,比較表箱和低壓分支的J電壓、J電流、J功率,計算分支線路與表箱之間的拓撲關(guān)系Z表箱之間。
假設M個表箱分配到N條分支上,為了保證各分支獲得數(shù)據(jù)的準確,采用量子粒子群優(yōu)化法,對各分支采樣數(shù)據(jù)進行有限次迭代求解,完成表箱歸屬判斷。
假設表箱為k(k=1,2,…M,,M表示表箱數(shù)量)在第t分支向量為,其中N為分支數(shù)量,Pbestk,t表示粒子k的歷史最優(yōu)位置,Gbestt為拓撲位置。表箱在迭代過程中,會以既往拓撲位置和種最佳拓撲位置的加權(quán)平均位置Pk,t為吸引點,并趨向于該點。具體的加權(quán)平均位置(即吸引子)為:
其中,α為加權(quán)因子,服從均勻分布,即α~U(0,1)。
所有表箱既往最優(yōu)位置的均值(平均最優(yōu)位置)為:
為了更新表箱的位置,需要將表箱由上級位置變?yōu)橄录壩恢茫捎妹商乜咫S機模擬得到下一級的表箱位置:
由薛定諤方程,體系狀態(tài)不能用具體的值確定,需要用波函數(shù)來描述,表箱k在第j分支上在以點Pk,t為中心的δ勢阱中運動,其波函數(shù)ψ可描述為:
粒子k在第j表箱的概率密度函數(shù)為:
通過式(1)、式(2)、式(3)迭代求解,即可得到最優(yōu)值。
以A變電站電表分支歸為對象,進行實際案例分析。
第一,每天采集53塊表(注:6個異常數(shù)據(jù)點,2個01開頭的表數(shù)據(jù)無法測量,4個表常年為0)和三條分支的三相電流,以及53塊表(包含三相表和單相表)的有功。同時,剔除分支和53塊表的異常數(shù)據(jù)點,保證二者數(shù)據(jù)一一對應關(guān)系。最后處理好的數(shù)據(jù)記入模型中,以待下一步運算。
第二,判斷各分支對應電表。將k=53,t=3帶入式(1)中,依據(jù)式(2)~式(6),得到迭代收斂后的最優(yōu)指標,并選取集合里最小的15組數(shù)據(jù)作為判斷指標,記錄結(jié)果與電表對應的表號迭代過程如表1所示。
表1 各分支與電表對應情況
ε4、ε11、ε13、ε14和ε15數(shù)據(jù)特征仍舊良好,則保留該組數(shù)據(jù),ε2、ε3和ε6數(shù)據(jù)特征陡然變差,則說明出現(xiàn)過度擬合,剔除該組數(shù)據(jù)。通過重新迭代計算,最終得到所有電表的分支結(jié)果。針對不一致的結(jié)果超過選擇閾值,進入動態(tài)修正過程進行判斷,計算結(jié)果如下。
首先,除6塊異常表外,47塊表判斷正確44塊,錯誤3塊,正確率為93.6%。
其次,考慮6塊異常表的分支歸屬(各分支對應異常表數(shù)目),53塊表判斷正確47塊,錯誤6塊,正確率為88.7%。(注意:分支代號1不代表對應分支線路1,只是說明代號1的所有表計為同一條線路。)
再次,錯誤分析:‘011600607622’‘011600607627’兩塊表數(shù)據(jù)無法正常抄讀,對判斷準確性造成影響;讀數(shù)為零的表對分支各表電流之和無影響,但是對所有表判斷準確性造成影響;由于無功電流的存在,使得各電表電流之和與分支總電流不相等,對判斷準確性造成影響。
最后,數(shù)據(jù)持續(xù)驗證:利用求解算法重復求解,經(jīng)持續(xù)驗證,正確率基本穩(wěn)定在區(qū)間范圍內(nèi)。
依據(jù)臺區(qū)測試結(jié)果,各個電表分支εk判斷的正確率具備一定可靠性,其在帶電狀態(tài)下對各個分支的潮流、功率進行分析,就可以檢測臺區(qū)拓撲結(jié)構(gòu)的變化,并生成相應的拓撲圖,大大簡化了人工的操作程序,提高了電網(wǎng)的監(jiān)測效果。