本發(fā)明涉及配電網(wǎng)的優(yōu)化技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種主動(dòng)配電網(wǎng)量測(cè)設(shè)備關(guān)鍵部署位置的識(shí)別方法。

背景技術(shù)：

分布式電源、儲(chǔ)能系統(tǒng)以及電動(dòng)汽車(chē)等可控負(fù)荷的接入，對(duì)傳統(tǒng)電網(wǎng)的潮流分布、電能質(zhì)量、繼電保護(hù)和系統(tǒng)規(guī)劃都產(chǎn)生了巨大的影響，這促使傳統(tǒng)配電網(wǎng)逐步向多電源、弱環(huán)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的主動(dòng)配電網(wǎng)轉(zhuǎn)變，這種轉(zhuǎn)變要求能夠快速、準(zhǔn)確地監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)，從而使得對(duì)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)變得越來(lái)越重要。目前除了傳統(tǒng)的ftu等量測(cè)設(shè)備外，同步相量測(cè)量設(shè)備、微型同步相量測(cè)量設(shè)備、智能電表等量測(cè)設(shè)備也開(kāi)始在配電網(wǎng)中部署，但考慮到經(jīng)濟(jì)因數(shù)和技術(shù)可行性，這些設(shè)備不適合大規(guī)模全面部署，因此如何確定量測(cè)設(shè)備在主動(dòng)配電網(wǎng)中最佳的部署位置成為配電網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域需解決的問(wèn)題。

目前的主要辦法都是通過(guò)優(yōu)化算法或智能算法來(lái)確定量測(cè)設(shè)備的配置位置，或利用工程人員經(jīng)驗(yàn)建立的專(zhuān)家系統(tǒng)識(shí)別位置。但這些都需要知道配電系統(tǒng)的運(yùn)行方式、狀態(tài)數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，但分布式電源或電動(dòng)汽車(chē)的接入與脫網(wǎng)，都有一定的隨機(jī)性，使得主動(dòng)配電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)靈活，系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)不確定性增強(qiáng)，即使有經(jīng)驗(yàn)的人員也無(wú)法對(duì)關(guān)鍵位置做準(zhǔn)確的定位。配網(wǎng)系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行時(shí)會(huì)有大量的量測(cè)數(shù)據(jù)被保留，但并不是所有的數(shù)據(jù)都能反映系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，因此不加選擇性的保留量測(cè)數(shù)據(jù)會(huì)增加長(zhǎng)期運(yùn)行的成本。另外量測(cè)數(shù)據(jù)中也包含了反映系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的信息，但如何將這些信息提取出并用于量測(cè)設(shè)備的部署位置選擇或識(shí)別方面國(guó)內(nèi)還缺乏相關(guān)的辦法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題中的不足，本發(fā)明的目的在于：提供一種主動(dòng)配電網(wǎng)量測(cè)設(shè)備關(guān)鍵部署位置的識(shí)別方法，在不需要太多系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)和精確網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞那闆r下從目前現(xiàn)有的量測(cè)數(shù)據(jù)中提取關(guān)鍵信息，并利用信息找到量測(cè)裝置部署的最佳位置。

本發(fā)明為解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案為：

所述主動(dòng)配電網(wǎng)量測(cè)設(shè)備關(guān)鍵部署位置的識(shí)別方法，包括以下步驟：

a、利用系統(tǒng)以基準(zhǔn)負(fù)荷運(yùn)行時(shí)的變量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)建立初始樣本矩陣

b、對(duì)樣本矩陣進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，可得到標(biāo)準(zhǔn)化后的矩陣x,具體的采用下式：

式中，xij為標(biāo)準(zhǔn)化后矩陣x的第i行第j列元素，為樣本矩陣的第i行第j列元素；c、使用奇異值分解獲得特征值對(duì)角矩陣λ和特征矢量矩陣q，具體的采用式(2)和式(3)：

u^tvu＝λ(2)

式中，u為正交矩陣；v∈r^m×m為標(biāo)準(zhǔn)化后的矩陣x的對(duì)稱(chēng)關(guān)聯(lián)矩陣；λ為對(duì)稱(chēng)關(guān)聯(lián)矩陣v的特征值λi,i＝1,…,m所構(gòu)成的對(duì)角矩陣，且滿(mǎn)足λ1≥…≥λm；特征值λi表征了在主元變換過(guò)程中每個(gè)變量所保留信息量的程度，即主元的采樣方差；

主元矩陣p∈r^m×n可表示為：

式中，特征矢量矩陣q的列矢量形式為[f1，…，fm]是與對(duì)稱(chēng)關(guān)聯(lián)矩陣v的特征值相對(duì)應(yīng)的特征矢量；是標(biāo)準(zhǔn)化后的矩陣x的均值；主元矩陣p的每一行為所求主元，其特征矢量為

式中，||fi||2為2范數(shù)，i為單位矩陣，qi表示第i個(gè)主元；

d、計(jì)算主元方差的貢獻(xiàn)率vei，具體的采用下式：

式中，tr(v)表示求矩陣的跡，即矩陣對(duì)角元素之和；

e、計(jì)算累計(jì)方差的貢獻(xiàn)率cve，具體的采用下式：

f、重構(gòu)監(jiān)測(cè)變量yi，具體的采用下式：

式中，x為負(fù)荷波動(dòng)時(shí)的監(jiān)測(cè)變量，vj為與第i個(gè)變量相對(duì)應(yīng)的列向量，其滿(mǎn)足例如一個(gè)具有5個(gè)變量的系統(tǒng)，第三個(gè)變量所對(duì)應(yīng)的θi為負(fù)荷波動(dòng)大小指標(biāo)；

重構(gòu)的監(jiān)測(cè)變量yi對(duì)t²統(tǒng)計(jì)量可以表示為：

式中統(tǒng)計(jì)量為統(tǒng)計(jì)學(xué)中常用多變量統(tǒng)計(jì)量，表示被測(cè)數(shù)據(jù)偏離樣本數(shù)據(jù)的程度；

等式(8)對(duì)θi求導(dǎo)且令其等于零,

可得到如下的等式：

式中，

將θi代入式(7)得到

g、計(jì)算監(jiān)測(cè)變量xi對(duì)t²統(tǒng)計(jì)量的重構(gòu)貢獻(xiàn)度具體的采用以下公式：

其中，ρii是p^tλ^-1p的第i個(gè)對(duì)角元素；

而重構(gòu)貢獻(xiàn)率的控制限為：

式中，表示卡方分布；為數(shù)據(jù)矩陣x的協(xié)方差矩陣；

所有變量的重構(gòu)貢獻(xiàn)統(tǒng)計(jì)量可以視為各變量重構(gòu)貢獻(xiàn)統(tǒng)計(jì)量之和，即

各變量的重構(gòu)貢獻(xiàn)度的控制限之和為：

h、計(jì)算節(jié)點(diǎn)相對(duì)貢獻(xiàn)度，第k節(jié)點(diǎn)的貢獻(xiàn)度為該節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)變量重構(gòu)貢獻(xiàn)度之和，即

式中，l為該節(jié)點(diǎn)監(jiān)測(cè)的變量數(shù)；

所定義的變量對(duì)統(tǒng)計(jì)量的貢獻(xiàn)控制限度形式，節(jié)點(diǎn)重構(gòu)貢獻(xiàn)控制限度為：

hucl＝μ+as(16)

式中，μ和s分別表示第k節(jié)點(diǎn)的貢獻(xiàn)度的均值和標(biāo)準(zhǔn)差,a為1.3235，然后使用節(jié)點(diǎn)對(duì)t²統(tǒng)計(jì)量的相對(duì)貢獻(xiàn)來(lái)識(shí)別關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)；

i、判斷相對(duì)貢獻(xiàn)度是否大于1，如大于1，則該節(jié)點(diǎn)為關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。

進(jìn)一步優(yōu)選，為了保證計(jì)算的精度，累計(jì)方差貢獻(xiàn)率cve≥0.995，從而確定應(yīng)選取的主元個(gè)數(shù)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

1、只需要利用日常的量測(cè)數(shù)據(jù)就可以完成對(duì)于部署關(guān)鍵位置的選擇；

2、完全適用于不同分布式電源多點(diǎn)接入的情況；

3、不需要知道系統(tǒng)接入的分布式電源的種類(lèi)、位置、數(shù)量以及其并網(wǎng)、脫網(wǎng)的時(shí)間，便可以實(shí)施；

4、只需改造現(xiàn)有主站就可以完成識(shí)別功能，不需要額外投入設(shè)備，降低了成本；

5、節(jié)點(diǎn)相對(duì)貢獻(xiàn)度設(shè)定避免了人為選定閾值對(duì)識(shí)別效果的影響；

6、實(shí)際系統(tǒng)運(yùn)行是只需監(jiān)測(cè)所選位置的狀態(tài)就可完成對(duì)全網(wǎng)的監(jiān)測(cè)；

7、只需保存本發(fā)明選擇出來(lái)位置的量測(cè)數(shù)據(jù)，從而減少了數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的成本。

附圖說(shuō)明

圖1本發(fā)明流程示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例做進(jìn)一步描述：

如圖1所示，本發(fā)明所述1、一種主動(dòng)配電網(wǎng)量測(cè)設(shè)備關(guān)鍵部署位置的識(shí)別方法，其特征在于，包括以下步驟：

a、利用系統(tǒng)以基準(zhǔn)負(fù)荷運(yùn)行時(shí)的變量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)建立初始樣本矩陣

b、對(duì)樣本矩陣進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，可得到標(biāo)準(zhǔn)化后的矩陣x,具體的采用下式：

式中，xij為標(biāo)準(zhǔn)化后矩陣x的第i行第j列元素，為樣本矩陣的第i行第j列元素；

c、使用奇異值分解獲得特征值對(duì)角矩陣λ和特征矢量矩陣q，具體的采用式(2)和式(3)：

u^tvu＝λ(2)

式中，u為正交矩陣；v∈r^m×m為標(biāo)準(zhǔn)化后的矩陣x的對(duì)稱(chēng)關(guān)聯(lián)矩陣；λ為對(duì)稱(chēng)關(guān)聯(lián)矩陣v的特征值λi,i＝1,…,m所構(gòu)成的對(duì)角矩陣，且滿(mǎn)足λ1≥…≥λm；特征值λi表征了在主元變換過(guò)程中每個(gè)變量所保留信息量的程度，即主元的采樣方差；

主元矩陣p∈r^m×n可表示為：

式中，特征矢量矩陣q的列矢量形式為[f1，…，fm]是與對(duì)稱(chēng)關(guān)聯(lián)矩陣v的特征值相對(duì)應(yīng)的特征矢量；是標(biāo)準(zhǔn)化后的矩陣x的均值；主元矩陣p的每一行為所求主元，其特征矢量為

式中，||fi||2為2范數(shù)，i為單位矩陣，qi表示第i個(gè)主元；

d、計(jì)算主元方差的貢獻(xiàn)率vei，具體的采用下式：

式中，tr(v)表示求矩陣的跡，即矩陣對(duì)角元素之和；

e、計(jì)算累計(jì)方差的貢獻(xiàn)率cve，具體的采用下式：

為了保證計(jì)算的精度，累計(jì)方差貢獻(xiàn)率cve≥0.995，從而確定應(yīng)選取的主元個(gè)數(shù)；

f、重構(gòu)監(jiān)測(cè)變量yi，具體的采用下式：

式中，x為負(fù)荷波動(dòng)時(shí)的監(jiān)測(cè)變量，為與第i個(gè)變量相對(duì)應(yīng)的列向量，其滿(mǎn)足例如一個(gè)具有5個(gè)變量的系統(tǒng)，第三個(gè)變量所對(duì)應(yīng)的θi為負(fù)荷波動(dòng)大小指標(biāo)；

重構(gòu)的監(jiān)測(cè)變量yi對(duì)t²統(tǒng)計(jì)量可以表示為：

式中統(tǒng)計(jì)量為統(tǒng)計(jì)學(xué)中常用多變量統(tǒng)計(jì)量，表示被測(cè)數(shù)據(jù)偏離樣本數(shù)據(jù)的程度；

等式(8)對(duì)θi求導(dǎo)且令其等于零,

可得到如下的等式：

式中，

將θi代入式(7)得到

g、計(jì)算監(jiān)測(cè)變量xi對(duì)t²統(tǒng)計(jì)量的重構(gòu)貢獻(xiàn)度具體的采用以下公式：

其中，ρii是p^tλ^-1p的第i個(gè)對(duì)角元素；

而重構(gòu)貢獻(xiàn)率的控制限為：

式中，表示卡方分布；為數(shù)據(jù)矩陣x的協(xié)方差矩陣；

所有變量的重構(gòu)貢獻(xiàn)統(tǒng)計(jì)量可以視為各變量重構(gòu)貢獻(xiàn)統(tǒng)計(jì)量之和，即

各變量的重構(gòu)貢獻(xiàn)度的控制限之和為：

h、計(jì)算節(jié)點(diǎn)相對(duì)貢獻(xiàn)度，第k節(jié)點(diǎn)的貢獻(xiàn)度為該節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)變量重構(gòu)貢獻(xiàn)度之和，即

式中，l為該節(jié)點(diǎn)監(jiān)測(cè)的變量數(shù)；

所定義的變量對(duì)統(tǒng)計(jì)量的貢獻(xiàn)控制限度形式，節(jié)點(diǎn)重構(gòu)貢獻(xiàn)控制限度為：

hucl＝μ+as(16)

式中，μ和s分別表示第k節(jié)點(diǎn)的貢獻(xiàn)度的均值和標(biāo)準(zhǔn)差,a為1.3235，然后使用節(jié)點(diǎn)對(duì)t²統(tǒng)計(jì)量的相對(duì)貢獻(xiàn)來(lái)識(shí)別關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)；

i、判斷相對(duì)貢獻(xiàn)度是否大于1，如大于1，則該節(jié)點(diǎn)為關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。