基于数据物理融合驱动线性化的配电网理论线损计算方法及系统与流程

本发明涉及电力潮流计算，尤其涉及一种基于数据物理融合驱动线性化的配电网理论线损计算方法及系统。

背景技术：

1、理论线损是根据电网设备参数、运行数据以及潮流和负荷分布理论计算出的线损，可以准确地了解电网中损耗的构成，为充分挖掘电网企业的降损潜力提供可靠依据。

2、在配电网线损的计算方法中，传统方法如工程近似法、潮流算法以及部分智能算法在处理分布式电源海量接入等复杂情况时，收敛性不佳且计算效率较低，这容易导致计算失败或者耗费大量时间。

3、现有基于物理模型的线性化潮流方法在重载状态下精度不高，且对于光伏发电接入电网的非光滑下垂控制约束建模存在一定难度。这使得在实际工程中应用时，其计算精度无法满足要求。一些现有方法如贝叶斯回归、支持向量回归等需要大量的数据集进行训练，而且对于规模庞大的系统来说，训练模型的求解时间也会增加。这使得这些方法在实际应用中可能面临数据不足和计算时间过长的问题。同时，传统方法中的等值电阻法和压降法未能有效考虑分布式电源对配电网的影响，导致在现代配电网中应用时可能出现计算不准确的情况。

技术实现思路

1、本发明提供了一种基于数据物理融合驱动线性化的配电网理论线损计算方法及系统，解决了现有技术中计算不准确且计算效率较低的技术问题。

2、有鉴于此，本发明第一方面提供了一种基于数据物理融合驱动线性化的配电网理论线损计算方法，包括以下步骤：

3、根据配电网的拓扑关系信息对配电网所包含的设备节点进行非线性潮流建模，所述设备节点包括三相线路、有载调压变压器和光伏变换器；

4、对所述设备节点的非线性潮流模型进行物理线性化，得到所述设备节点的线性潮流模型；

5、对所述设备节点的线性潮流模型进行数据驱动误差补偿；

6、对经过数据驱动误差补偿后的线性潮流模型进行潮流分析，根据潮流分析结果确定配电网的理论线损。

7、优选地，所述根据配电网的拓扑关系信息对配电网所包含的设备节点进行非线性潮流建模，所述设备节点包括三相线路、有载调压变压器和光伏变换器的步骤，包括：

8、对所述三相线路进行非线性潮流建模，得到三相线路的非线性潮流模型，所述三相线路的非线性潮流模型为：

9、

10、式中，和分别为节点i与节点j之间的相支路有功功率和支路无功功率之和，n为节点数，均为相序，a、b、c分别为a相、b相和c相，分别为节点i和节点j的相电压幅值，uj-β为节点j的β相电压幅值，分别为所述三相线路的节点导纳矩阵中的元素的实部和虚部，为节点i的相电压相角与节点j的β相电压相角差，为节点i的相的线路对地电纳。

11、优选地，所述根据配电网的拓扑关系信息对配电网所包含的设备节点进行非线性潮流建模，所述设备节点包括三相线路、有载调压变压器和光伏变换器的步骤，包括：对所述有载调压变压器进行非线性潮流建模的步骤；

12、所述对所述有载调压变压器进行非线性潮流建模的步骤，具体包括：

13、根据有载调压变压器的三相原始导纳矩阵和节支关联矩阵确定所述有载调压变压器的节点导纳矩阵，所述有载调压变压器的节点导纳矩阵为：

14、ybus＝ctyprc

15、式中，ybus为节点导纳矩阵，c为节支关联矩阵，ypr为三相原始导纳矩阵，t为矩阵转置；

16、其中，节支关联矩阵c为：

17、

18、式中，z和-z分别为支路上的电流方向分别为流出和流入该节点；

19、三相原始导纳矩阵ypr为：

20、

21、式中，ypr-a、ypr-b、ypr-c分别为a相原始导纳矩阵、b相原始导纳矩阵和c相原始导纳矩阵；

22、基于所述节点导纳矩阵，利用节点注入功率确定所述有载调压变压器的原始结构模型，所述有载调压变压器的原始结构模型为：

23、

24、

25、式中，分别为有载调压变压器的节点i的相支路的有功功率和无功功率，表示节点与节点j-β间的互电导，表示节点与节点j-β间的互电纳；

26、根据所述有载调压变压器的变比构建所述有载调压变压器的调压模型，所述有载调压变压器的调压模型为：

27、

28、式中，φfb，t-、t+分别表示变比的下、上限，u+、u-分别表示电压的上、下限，tmax、tmin分别表示变比的最大值、最小值。

29、优选地，所述根据配电网的拓扑关系信息对配电网所包含的设备节点进行非线性潮流建模，所述设备节点包括三相线路、有载调压变压器和光伏变换器的步骤，包括：对所述光伏变换器进行非线性潮流建模的步骤；

30、所述对所述光伏变换器进行非线性潮流建模的步骤，具体包括：

31、根据所述光伏变换器的下垂控制约束确定分段函数，所述分段函数为：

32、

33、式中，qsum表示光伏变换器的三相无功功率总和，qmax、qmin分别表示三相总无功功率qsum的上、下限，表示母线的正序电压幅值，uh、ul分别表示电压下垂控制的上、下界，kdr1、kdr2均表示下垂控制系数，且kdr1＜0，kdr2＜0，udbh、udbl分别表示电压死区的上、下界，qdb表示当电压处于死区范围时的无功功率，umax、umin分别表示母线电压幅值的上、下界；

34、采用拟合函数对所述分段函数进行近似拟合，得到所述光伏变换器的下垂控制模型，所述光伏变换器的下垂控制模型为：

35、

36、式中，α为拟合系数，e为常数。

37、优选地，所述对所述设备节点的非线性潮流模型进行物理线性化，得到所述设备节点的线性潮流模型的步骤，具体包括：

38、利用三角函数对所述设备节点的潮流方程中的非线性项进行线性化处理；

39、对所述设备节点的非潮流方程中的非线性项进行一阶泰勒展开，从而对所述设备节点的非潮流方程进行线性化处理。

40、优选地，所述对所述设备节点的线性潮流模型进行数据驱动误差补偿的步骤，具体包括：

41、获取配电网系统的负荷以及所述负荷对应的功率补偿误差值，并构建训练数据集；

42、对所述训练数据集进行标准化处理；

43、采用最小二乘回归算法对经标准化处理后的训练数据集进行数据拟合，确定拟合系数，根据所述拟合系数确定功率补偿误差拟合函数；

44、根据所述功率补偿误差拟合函数对所述设备节点的线性潮流模型进行误差补偿。

45、优选地，所述对经过数据驱动误差补偿后的线性潮流模型进行潮流分析，根据潮流分析结果确定配电网的理论线损的步骤，具体包括：

46、对经过数据驱动误差补偿后的线性潮流模型进行潮流分析，得到潮流分析结果；

47、根据所述潮流分析结果确定线路有功功率损耗；

48、根据所述线路有功功率损耗确定配电网的理论线损。

49、第二方面，本发明还提供了一种基于数据物理融合驱动线性化的配电网理论线损计算系统，包括：

50、非线性建模模块，用于根据配电网的拓扑关系信息对配电网所包含的设备节点进行非线性潮流建模，所述设备节点包括三相线路、有载调压变压器和光伏变换器；

51、线性化模块，用于对所述设备节点的非线性潮流模型进行物理线性化，得到所述设备节点的线性潮流模型；

52、误差补偿模块，用于对所述设备节点的线性潮流模型进行数据驱动误差补偿；

53、理论线损确定模块，用于对经过数据驱动误差补偿后的线性潮流模型进行潮流分析，根据潮流分析结果确定配电网的理论线损。

54、第三方面，本发明还提供了一种电子设备，包括存储器及处理器，所述存储器中储存有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行如上述的基于数据物理融合驱动线性化的配电网理论线损计算方法的步骤。

55、第四方面，本发明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，所述计算机程序被执行时实现如上述的基于数据物理融合驱动线性化的配电网理论线损计算方法的步骤。

56、从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：

57、本发明通过对配电网所包含的设备节点进行非线性潮流建模，对非线性潮流模型进行物理线性化，从而避免非线性潮流求解的收敛问题，提高了计算精度，同时，通过对设备节点的线性潮流模型进行数据驱动误差补偿，来补偿线性化误差，从而大大提高了数据物理融合驱动线性化理论线损计算模型的收敛性和计算效率，同时确保了线性化的准确性，并通过对经过数据驱动误差补偿后的线性潮流模型进行潮流分析，根据潮流分析结果确定配电网的理论线损，实现配电网理论线损的鲁棒和快速计算，并在保证求解精度与收敛性的前提下，具有较高的求解效率。