阅读说明：本技术 一种台区阻抗的实时计算方法 (Real-time calculation method for distribution room impedance ) 是由 李梦宇 刘林青 李翀 王鸿玺 张超 王洋 于 2020-05-14 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种台区阻抗的实时计算方法,其包括如下步骤：(1)依据用电信息采集系统,抽取原始数据；(2)对原始数据进行处理；(3)对配电网线路进行简化,依据处理后的数据进行阻抗计算。本发明结合变电台区的一般特点,在研究HPLC高频采集数据的基础上,提出了一种适用于变电台区低压侧配电线路阻抗的实时计算方法,监测阻抗的变化,能够发现配电线路老化、台区供电范围过大、窃电与违约用电行为等异常情况,为配变台区的技改大修及运行维护提供科学依据。(The invention relates to a real-time calculation method of platform zone impedance, which comprises the following steps: (1) extracting original data according to the power utilization information acquisition system; (2) processing the original data; (3) simplifying the power distribution network line, and performing impedance calculation according to the processed data. The invention provides a real-time calculation method suitable for the impedance of a distribution line on the low-voltage side of a transformer area on the basis of researching high-frequency HPLC (high performance liquid chromatography) data by combining with the general characteristics of the transformer area, monitors the change of the impedance, can find abnormal conditions such as aging of the distribution line, overlarge power supply range of the transformer area, electricity stealing and default electricity using behaviors and the like, and provides scientific basis for technical modification and major repair and operation maintenance of the distribution transformer area.)

一种台区阻抗的实时计算方法

技术领域

本发明属于配电网领域，具体涉及一种台区阻抗的实时计算方法。

背景技术

配电网是人民生产生活的“生命线”，是电力供应的“最后一公里”，其安全性与稳定性直接影响着电力用户的用电可靠性。变电台区是配电网的重要组成部分，担负着低压用户的电力供应职责，具有分布范围广、数量众多、拓扑结构复杂的特点，多年来，变电台区下配电线路信息的缺失以及用户用电信息的匮乏导致其成为监测的“盲区”。

线损是指电网经营企业在电能传输过程中所发生的全部电能损耗,是电网综合电能损耗的统称。配网系统电力运行中的线损可以分为理论线损、管理线损、统计线损和定额线损等。理论线损是在电网输送和分配电能过程中,由当时电网负荷情况和供电设备的参数决定,无法避免,其可以通过理论计算得出,也称为技术线损；管理线损就是在电力营销运作过程中,各种计量装置与表计的误差和人为因素及其它不明因素造成的各种损失,又可称为可控损失。统计线损又称为实际线损或考核线损,其是根据购、售电电能表的读数计算出来的差值,即供电电量与售电量两者的差值,它是上级考核企业线损指标的依据。统计线损一般等于理论线损与管理线损之和。

降低配网线损可以分别从降低管理线损和降低技术线损两个方面入手，随着管理日渐规范和智能电表的推广，近年来管理线损已大幅降低，而由设备因素产生的技术线损依然存在。技术降损，即通过分析技术线损产生的原因，然后针对性地采取技术手段，进而达到降低配网损耗的目的。技术线损反映了电能在输、变、配过程中相应时段内由于配电网本身阻抗的存在而产生的损耗。

台区阻抗是产生台区技术线损的主要因素，其能直接反映变电台区的“健康”程度，主要体现为：

1、随着运行年限增长、台区设备老化，其绝缘水平日益降低，这将导致漏电、放电现象的发生，同时改变台区阻抗；

2、配电网的拓扑结构时刻发生变化，新用户接入及老用户扩容都将影响台区供电质量，依靠人工决策的传统方式已不能做到最优，过大的供电半径和分配不合理的负荷，都将导致台区阻抗异常。

传统的理论线损计算方法需要准确的拓扑结构以及各支路电气量，这对庞大、复杂且多变的变电台区来说成本巨大，难以实现。随着HPLC技术的推广应用，丰富了低压用户的用电信息，这为计算台区阻抗提供了新的方法。

发明内容

本发明结合变电台区的一般特点，在研究HPLC高频采集数据的基础上，提出了一种适用于变电台区低压侧配电线路阻抗的实时计算方法，监测阻抗的变化，能够发现配电线路老化、台区供电范围过大、窃电与违约用电行为等异常情况，为配变台区的技改大修及运行维护提供科学依据。

本发明采用如下技术方案：

一种台区阻抗的实时计算方法其包括如下步骤：

(1)依据用电信息采集系统，抽取原始数据；

(2)对原始数据进行处理；

(3)对配电网线路进行简化，依据处理后的数据进行阻抗计算。

进一步的，所述步骤(1)中，原始数据包括用户编号、电流互感器倍率、电压互感器倍率、数据采集时间、三相电压以及三相电流。

进一步的，所述步骤(2)中，所述原始数据处理包括数据清洗、电流转换以及筛选有效数据。

进一步的，所述数据清洗过程为：依据拉一达准则和插值法，剔除异常数据，补充缺失值。

进一步的，所述电流转换过程为：根据用电信息采集系统记录的电流互感器倍率及采集到的电能表数据，转化为用户的一次侧电流。

进一步的，所述筛选有效数据的过程为：某一时刻，若用户负荷电流为0，则不考虑该用户在该时刻对该台区的影响。

进一步的，所述阻抗计算过程为：

(a)对配电网线路进行简化；

(b)根据用户侧电流和电压数据，计算用户侧等效电压和用户侧等效电流；

(c)计算台区下配电线路总阻抗。

进一步的，所述步骤(a)为，将电网线路等效为干路与各支路的分界点为同一处。

进一步的，所述步骤(b)中，用户侧等效电压为：

用户侧等效电流为：

其中，U₁至U_n分别为用户1至用户n的用户侧电压；用户1至用户n的用户侧电流分别为I₁至I_n。

进一步的，所述步骤(c)中，通过式(11)计算台区下配电线路总阻抗为R_∑：

其中，U_c为供电侧电压。

本发明的有益效果在于：

1、本发明提出的方法应用范围广，易推广。本方法无需了解配电台区的拓扑结构与线路信息，仅需利用HPLC的高频采集的用户用电数据，即可实现台区阻抗的计算，相关数据定义及抽取均遵循标准设计方案，可广泛应用于台区阻抗计算。

2、本发明提出的方法计算简单，实时性强。本方法对数据量要求较低，仅需同一时刻下台区与用户的用电数据，即可实现台区阻抗的计算，计算过程快捷。

3、本发明提出的方法数据源丰富，拓展性强。本方法计算的阻抗作为一项基本数据，可结合HPLC的采集策略，充分利用用电信息数据，增加后处理方法，可进一步提高计算的准确度与精确度，应用场景丰富。

附图说明

图1为本发明的流程示意图。

图2为配单网线路示意图。

图3为配电网等效电路图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本申请及其应用或使用的任何限制。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请，但是本申请还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似推广，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。

图1为本发明的流程示意图，对于已应用HPLC技术的台区，可通过系统直接获得目标数据，也可以编写数据抽取程序，获取台区与用户的用电数据，从而开展计算，可以得到某一时刻下配变台区的阻抗。

一、依据用电信息采集系统标准化设计，需要抽取的原始数据及数据来源如表1所示。

表1源数据情况

相关数据的抽取可以由用电信息采集系统直接获得，也可以编写相关数据抽取的SQL程序，具体为：

select

ed.cons_no,ed.ct,ed.pt,

ee.data_time,

ee.ua,ee.ub,ee.uc,

ee.ia,ee.ib,ee.ic,

from e_data_mp ed,e_mp_curve ee

where ed.id＝ee.id(+)

and ed.mp_type＝1

二、对抽取到的数据，根据下述原则进行处理：

1、数据清洗。依据拉一达准则和插值法，剔除异常数据，补充缺失值。

2、电流转换。由于各用户电流互感器倍率不一，需要根据系统记录的电流互感器倍率及采集到的电能表数据，转化为用户的一次侧电流，从而统一计算标准。

3、剔除负荷电流为0的用户。某一时刻，若用户负荷电流为0，则不考虑该用户在该时刻对该台区的影响。

图2为一般配单网线路，图3为根据线路电气特征，对配电网线路进行简化后得到的等效电路，即干路与各支路的分界点为同一处。

图3中，U_c为供电侧电压，P_c为供电侧有功功率，I为干路电流，R为干路阻抗，U₁至U_n分别为用户1至用户n的用户侧电压，P₁至P_n分别为用户1至用户n的用户侧有功功率，R₁至R_n分别为用户1至用户n的支路阻抗，U_m为中间节点电压。

利用上述方法，抽取了某个台区下212个用户用电数据，其中电流为0的用户86个，其余有负荷的126个用户电压及电流数据如下表所示。(该时刻该台区总表电压U_c＝239.3V)

表2用户电压及电流单位：V，A

三、数据的计算

根据KVL和KCL，可得：

联立可得：

设用户1到台区的等效阻抗为R′₁，则：

由于阻抗与电流成正比，可设用户1至用户n的等效阻抗占台区阻抗的权重分别为w₁至w_n，则：

设台区下配电线路总阻抗为R_∑，则：

联立上式，可得：

根据一般配电线路特点，普通配电台区通过一根电缆连接配电变压器与表箱，而后分为各支路通向用户，即有：

即：干路与各支路的分界点电压为台区侧电压与用户侧电压平均值的二分之一。

则干路阻抗为：

综上，

根据表2所得数据，进一步计算得：

根据公式(11)，得：

至此，通过获取台区侧电气数据，以及用户侧电压、电流数据，可以计算出某一时刻下台区阻抗值。通过多点测量及计算，利用统计方法可进一步提高计算阻抗的正确率。