CN111061827B - 一种配电网电能供需平衡热力图的构建方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种配电网电能供需平衡热力图的构建方法，该方法包括：以所需的统计区域内的所有高供高计电能计量点作为节点；以电力地理信息系统中的地图作为底图，并按照所需的地图比例尺，将底图上的统计区域划分为若干小方格；分别计算每个节点的电压相位角不平衡度；在计算得到每个节点的电压相位角不平衡度后，分别计算每个小方格的不平衡度；根据每个小方格对应计算得到的不平衡度，对每个小方格进行颜色标注，以生成配电网电能供需平衡热力图。本发明通过构建配电网电能供需热力图，可以掌握配电网实际运行的全天候供需情况，能够为配电网的升级改造工作提供更加全面直观的工具，有利于提高配电网升级改造资金利用效率。

Description

一种配电网电能供需平衡热力图的构建方法

技术领域

本发明涉及配电网电能供需平衡技术领域，尤其涉及一种配电网电能供需平衡热力图的构建方法。

背景技术

现有的对配电网电能供需平衡的了解主要依赖于负荷预测，负荷类型的统计以及用户的报装容量统计(指用户报装容量与现有的电源容量)，最终形成报表，属于相对静态的数据，并没有与地理信息系统结合成可视化的数据图像，信息可阅读性相对较差，数据来源单一，而且由于存在用户过负荷或未满载使用的情况，因此采用对比报装容量和电源容量的方法，会对配电网的实际工作情况了解不足。对于配电网的升级改造工作来说，缺乏对现有电网结构的动态感知，不能很好的了解实际配电网的电能供需平衡情况。

发明内容

本发明提供一种配电网电能供需平衡热力图的构建方法，以解决现有技术的不足。

为实现上述目的，本发明提供以下的技术方案：

一种配电网电能供需平衡热力图的构建方法，所述方法包括：

以所需的统计区域内的所有高供高计电能计量点作为节点；

以电力地理信息系统中的地图作为底图，并按照所需的地图比例尺，将所述底图上的所述统计区域划分为若干小方格；其中，每个所述小方格内包含N个所述节点，且N为自然数；

分别计算每个所述节点的电压相位角不平衡度；

在计算得到每个所述节点的电压相位角不平衡度后，分别计算每个所述小方格的不平衡度；

根据每个所述小方格对应计算得到的所述不平衡度，对每个所述小方格进行颜色标注，以生成配电网电能供需平衡热力图。

进一步地，所述配电网电能供需平衡热力图的构建方法中，所述分别计算每个所述节点的电压相位角不平衡度的步骤包括：

对于有采集到电压相位角的节点，通过采集到的所述电压相位角计算节点的电压相位角不平衡度；

对于没有采集到电压相位角的节点，通过节点的电压不平衡度和对应的换算系数计算节点的电压相位角不平衡度。

进一步地，所述配电网电能供需平衡热力图的构建方法中，所述对于有采集到电压相位角的节点，通过采集到的所述电压相位角计算节点的电压相位角不平衡度的步骤包括：

对于有采集到电压相位角的节点，当节点所在线路的接线方式为三相四线制时，利用采集到的所述电压相位角结合如下公式计算节点的电压相位角不平衡度C_φ：

对于有采集到电压相位角的节点，当节点所在线路的接线方式为三相三线制时，利用采集到的所述电压相位角结合如下公式计算节点的电压相位角不平衡度C_φ：

其中，φ_B为B相的电压相位角，φ_C为C相的电压相位角。

进一步地，所述配电网电能供需平衡热力图的构建方法中，所述对于没有采集到电压相位角的节点，通过节点的电压不平衡度和对应的换算系数计算节点的电压相位角不平衡度的步骤包括：

对于没有采集到电压相位角的节点，当没有采集到电压相位角的节点所在线路的接线方式为三相四线制时，通过如下公式计算没有采集到电压相位角的节点的电压不平衡度C_U：

对于没有采集到电压相位角的节点，当没有采集到电压相位角的节点所在线路的接线方式为三相三线制时，通过如下公式计算没有采集到电压相位角的节点的电压不平衡度C_U：

其中，U_max为三相中的电压最大值，U_min为三相中的电压最小值；(对于三相三线制接线的电能计量装置，所采集的的电压为两个相间电压Uab和Ucb)

确定包围在没有采集到电压相位角的节点所在小方格的外围的八个小方格；

将没有采集到电压相位角的节点所在的小方格及其外围的八个小方格中有采集到电压相位角的所有节点按照如下公式进行计算，以获得没有采集到电压相位角的节点的换算系数δ：

其中，C_φ'为没有采集到电压相位角的节点所在的小方格及其外围的八个小方格中有采集到电压相位角的节点的电压相位角不平衡度，S为没有采集到电压相位角的节点所在的小方格及其外围的八个小方格中有采集到电压相位角的节点的变压器容量，∑S为没有采集到电压相位角的节点所在的小方格及其外围的八个小方格中有采集到电压相位角的所有节点的变压器容量总和；

根据如下公式计算没有采集到电压相位角的节点的电压相位角不平衡度C_φ：

进一步地，所述配电网电能供需平衡热力图的构建方法中，所述在计算得到每个所述节点的电压相位角不平衡度后，分别计算每个所述小方格的不平衡度C_小方格的步骤包括：

在计算得到每个所述节点的电压相位角不平衡度后，分别根据以下公式计算每个所述小方格内的不平衡度C_小方格：

其中，C_φ为每个所述节点的电压相位角不平衡度，S_节点为每个所述小方格内每个所述节点对应的变压器容量，S_总为每个所述小方格内所有节点的变压器容量总和。

进一步地，所述配电网电能供需平衡热力图的构建方法中，所述根据每个所述小方格对应计算得到的所述不平衡度，对每个所述小方格进行颜色标注，以生成配电网电能供需平衡热力图的步骤包括：

将不平衡度高的小方格标注为深色；

将不平衡度低的小方格标注为浅色；

将不存在节点的小方格标注为白色；

生成配电网电能供需平衡热力图。

本发明实施例提供的一种配电网电能供需平衡热力图的构建方法，通过构建配电网电能供需热力图，可以掌握配电网实际运行的全天候供需情况，相比于传统的配电网电能供需情况分析方法，能够为配电网的升级改造工作提供更加全面直观的工具，有利于提高配电网升级改造资金利用效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是本发明实施例一提供的一种配电网电能供需平衡热力图的构建方法的流程示意图。

具体实施方式

为使得本发明的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，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，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中设置的组件。当一个组件被认为是“设置在”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中设置的组件。

此外，术语“长”“短”“内”“外”等指示方位或位置关系为基于附图所展示的方位或者位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或原件必须具有此特定的方位、以特定的方位构造进行操作，以此不能理解为本发明的限制。

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

实施例一

高供高计电能计量装置的计量点在10kV高压线路上，能够很好的反映线路上的电压不平衡状况；而高供低计电能计量装置的计量点在10kV/380V变压器低压侧，线路上的电压不平衡会被变压器调压调整掉，从而无法反映线路的电压不平衡状况。另外，当线路从某一点开始出现过载时，即电能供给少于用户负荷，会伴随着线路的频率小幅降低，电压相位角偏移，电压大小不平衡的情况，通过这些特征，就能了解线路的供需情况。

请参阅附图1，本发明实施例一提供一种配电网电能供需平衡热力图的构建方法。该方法具体包括如下步骤：

S101、以所需的统计区域内的所有高供高计电能计量点作为节点。

S102、以电力地理信息系统中的地图作为底图，并按照所需的地图比例尺，将所述底图上的所述统计区域划分为若干小方格；其中，每个所述小方格内包含N个所述节点，且N为自然数。

比如，划分为1cm*1cm的小方格。

S103、分别计算每个所述节点的电压相位角不平衡度。

具体的，所述步骤S103进一步包括：

对于有采集到电压相位角的节点，通过采集到的所述电压相位角计算节点的电压相位角不平衡度；

对于没有采集到电压相位角的节点，通过节点的电压不平衡度和对应的换算系数计算节点的电压相位角不平衡度。

优选的，所述对于有采集到电压相位角的节点，通过采集到的所述电压相位角计算节点的电压相位角不平衡度的步骤包括：

对于有采集到电压相位角的节点，当节点所在线路的接线方式为三相四线制时，利用采集到的所述电压相位角结合如下公式计算节点的电压相位角不平衡度C_φ：

对于有采集到电压相位角的节点，当节点所在线路的接线方式为三相三线制时，利用采集到的所述电压相位角结合如下公式计算节点的电压相位角不平衡度C_φ：

其中，φ_B为B相的电压相位角，φ_C为C相的电压相位角。

优选的，当某个节点没有采集到电压相位角时，可以使用该某个节点的电压不平衡度乘上相应的换算系数代替，而其换算系数的计算，是取该某个节点所在的小方格，以及包围其的正北，正南，正东，正西，东北，西北，东南，西南等共九个小方格内所有能采集到电压相位角的节点的数据进行计算。

则，所述对于没有采集到电压相位角的节点，通过节点的电压不平衡度和对应的换算系数计算节点的电压相位角不平衡度的步骤包括：

对于没有采集到电压相位角的节点，当没有采集到电压相位角的节点所在线路的接线方式为三相四线制时，通过如下公式计算没有采集到电压相位角的节点的电压不平衡度C_U：

对于没有采集到电压相位角的节点，当没有采集到电压相位角的节点所在线路的接线方式为三相三线制时，通过如下公式计算没有采集到电压相位角的节点的电压不平衡度C_U：

其中，U_max为三相中的电压最大值，U_min为三相中的电压最小值；

确定包围在没有采集到电压相位角的节点所在小方格的外围的八个小方格；

将没有采集到电压相位角的节点所在的小方格及其外围的八个小方格中有采集到电压相位角的所有节点按照如下公式进行计算，以获得没有采集到电压相位角的节点的换算系数δ(即，没有采集到电压相位角的节点所在的小方格及其外围的八个小方格中有采集到电压相位角的的各节点分别计算其电压相位不平衡度与电压不平衡度的比值，再按照容量权重进行累加)：

其中，C_φ'为没有采集到电压相位角的节点所在的小方格及其外围的八个小方格中有采集到电压相位角的节点的电压相位角不平衡度，S为没有采集到电压相位角的节点所在的小方格及其外围的八个小方格中有采集到电压相位角的节点的变压器容量，∑S为没有采集到电压相位角的节点所在的小方格及其外围的八个小方格中有采集到电压相位角的所有节点的变压器容量总和；

根据如下公式计算没有采集到电压相位角的节点的电压相位角不平衡度C_φ：

S104、在计算得到每个所述节点的电压相位角不平衡度后，分别计算每个所述小方格的不平衡度。

具体的，所述步骤S104进一步包括：

在计算得到每个所述节点的电压相位角不平衡度后，分别根据以下公式计算每个所述小方格内的不平衡度C_小方格：

其中，C_φ为每个所述节点的电压相位角不平衡度，S_节点为每个所述小方格内每个所述节点对应的变压器容量，S_总为每个所述小方格内所有节点的变压器容量总和。

S105、根据每个所述小方格对应计算得到的所述不平衡度，对每个所述小方格进行颜色标注，以生成配电网电能供需平衡热力图。

具体的，所述步骤S105进一步包括：

将不平衡度高的小方格标注为深色，比如深红色；

将不平衡度低的小方格标注为浅色，比如黄色；

将不存在节点的小方格标注为白色；

生成配电网电能供需平衡热力图。

具体的，本实施例对小方格的内切圆区域进行深色或浅色的颜色标注，而对于除内切圆以外的小方格其他区域，则按照区域周边标注的颜色，按照颜色混合原理混合后得出的颜色将该区域填充颜色；举例，若附近两内切圆的颜色分别为深红色和黄色，则除内切圆外的正方形其他区域标注为浅红色等，以此类推填充。

另外，需要说明的是，对于热力图的时间属性，本实施例以数据来源(计量自动化系统)为准，每15分钟一个数据，每15分钟形成一张热力图。

本发明实施例提供的一种配电网电能供需平衡热力图的构建方法，通过构建配电网电能供需热力图，可以掌握配电网实际运行的全天候供需情况，相比于传统的配电网电能供需情况分析方法，能够为配电网的升级改造工作提供更加全面直观的工具，有利于提高配电网升级改造资金利用效率。

至此，以说明和描述的目的提供上述实施例的描述。不意指穷举或者限制本公开。特定的实施例的单独元件或者特征通常不受到特定的实施例的限制，但是在适用时，即使没有具体地示出或者描述，其可以互换和用于选定的实施例。在许多方面，相同的元件或者特征也可以改变。这种变化不被认为是偏离本公开，并且所有的这种修改意指为包括在本公开的范围内。

提供示例实施例，从而本公开将变得透彻，并且将会完全地将该范围传达至本领域内技术人员。为了透彻理解本公开的实施例，阐明了众多细节，诸如特定零件、装置和方法的示例。显然，对于本领域内技术人员，不需要使用特定的细节，示例实施例可以以许多不同的形式实施，而且两者都不应当解释为限制本公开的范围。在某些示例实施例中，不对公知的工序、公知的装置结构和公知的技术进行详细地描述。

在此，仅为了描述特定的示例实施例的目的使用专业词汇，并且不是意指为限制的目的。除非上下文清楚地作出相反的表示，在此使用的单数形式“一个”和“该”可以意指为也包括复数形式。术语“包括”和“具有”是包括在内的意思，并且因此指定存在所声明的特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但是不排除存在或额外地具有一个或以上的其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或其组合。除非明确地指示了执行的次序，在此描述的该方法步骤、处理和操作不解释为一定需要按照所论述和示出的特定的次序执行。还应当理解的是，可以采用附加的或者可选择的步骤。

当元件或者层称为是“在……上”、“与……接合”、“连接到”或者“联接到”另一个元件或层，其可以是直接在另一个元件或者层上、与另一个元件或层接合、连接到或者联接到另一个元件或层，也可以存在介于其间的元件或者层。与此相反，当元件或层称为是“直接在……上”、“与……直接接合”、“直接连接到”或者“直接联接到”另一个元件或层，则可能不存在介于其间的元件或者层。其他用于描述元件关系的词应当以类似的方式解释(例如，“在……之间”和“直接在……之间”、“相邻”和“直接相邻”等)。在此使用的术语“和/或”包括该相关联的所罗列的项目的一个或以上的任一和所有的组合。虽然此处可能使用了术语第一、第二、第三等以描述各种的元件、组件、区域、层和/或部分，这些元件、组件、区域、层和/或部分不受到这些术语的限制。这些术语可以只用于将一个元件、组件、区域或部分与另一个元件、组件、区域或部分区分。除非由上下文清楚地表示，在此使用诸如术语“第一”、“第二”及其他数值的术语不意味序列或者次序。因此，在下方论述的第一元件、组件、区域、层或者部分可以采用第二元件、组件、区域、层或者部分的术语而不脱离该示例实施例的教导。

空间的相对术语，诸如“内”、“外”、“在下面”、“在……的下方”、“下部”、“上方”、“上部”等，在此可出于便于描述的目的使用，以描述如图中所示的一个元件或者特征和另外一个或多个元件或者特征之间的关系。空间的相对术语可以意指包含除该图描绘的取向之外该装置的不同的取向。例如如果翻转该图中的装置，则描述为“在其他元件或者特征的下方”或者“在元件或者特征的下面”的元件将取向为“在其他元件或者特征的上方”。因此，示例术语“在……的下方”可以包含朝上和朝下的两种取向。该装置可以以其他方式取向(旋转90度或者其他取向)并且以此处的空间的相对描述解释。

Claims (4)

1.一种配电网电能供需平衡热力图的构建方法，其特征在于，所述方法包括：

以所需的统计区域内的所有高供高计电能计量点作为节点；

以电力地理信息系统中的地图作为底图，并按照所需的地图比例尺，将所述底图上的所述统计区域划分为若干小方格；其中，每个所述小方格内包含N个所述节点，且N为自然数；

分别计算每个所述节点的电压相位角不平衡度；

在计算得到每个所述节点的电压相位角不平衡度后，分别计算每个所述小方格的不平衡度；

根据每个所述小方格对应计算得到的所述不平衡度，对每个所述小方格进行颜色标注，以生成配电网电能供需平衡热力图；

所述分别计算每个所述节点的电压相位角不平衡度的步骤包括：

对于有采集到电压相位角的节点，通过采集到的所述电压相位角计算节点的电压相位角不平衡度；

对于没有采集到电压相位角的节点，通过节点的电压不平衡度和对应的换算系数计算节点的电压相位角不平衡度；

所述对于没有采集到电压相位角的节点，通过节点的电压不平衡度和对应的换算系数计算节点的电压相位角不平衡度的步骤包括：

对于没有采集到电压相位角的节点，当没有采集到电压相位角的节点所在线路的接线方式为三相四线制时，通过如下公式计算没有采集到电压相位角的节点的电压不平衡度C_U：

对于没有采集到电压相位角的节点，当没有采集到电压相位角的节点所在线路的接线方式为三相三线制时，通过如下公式计算没有采集到电压相位角的节点的电压不平衡度C_U：

其中，U_max为三相中的电压最大值，U_min为三相中的电压最小值；

确定包围在没有采集到电压相位角的节点所在小方格的外围的八个小方格；

将没有采集到电压相位角的节点所在的小方格及其外围的八个小方格中有采集到电压相位角的所有节点按照如下公式进行计算，以获得没有采集到电压相位角的节点的换算系数δ：

其中，C_φ'为没有采集到电压相位角的节点所在的小方格及其外围的八个小方格中有采集到电压相位角的节点的电压相位角不平衡度，S为没有采集到电压相位角的节点所在的小方格及其外围的八个小方格中有采集到电压相位角的节点的变压器容量，∑S为没有采集到电压相位角的节点所在的小方格及其外围的八个小方格中有采集到电压相位角的所有节点的变压器容量总和；

根据如下公式计算没有采集到电压相位角的节点的电压相位角不平衡度C_φ：

2.根据权利要求1所述的配电网电能供需平衡热力图的构建方法，其特征在于，所述对于有采集到电压相位角的节点，通过采集到的所述电压相位角计算节点的电压相位角不平衡度的步骤包括：

对于有采集到电压相位角的节点，当节点所在线路的接线方式为三相四线制时，利用采集到的所述电压相位角结合如下公式计算节点的电压相位角不平衡度C_φ：

对于有采集到电压相位角的节点，当节点所在线路的接线方式为三相三线制时，利用采集到的所述电压相位角结合如下公式计算节点的电压相位角不平衡度C_φ：

其中，φ_B为B相的电压相位角，φ_C为C相的电压相位角。

3.根据权利要求1所述的配电网电能供需平衡热力图的构建方法，其特征在于，所述在计算得到每个所述节点的电压相位角不平衡度后，分别计算每个所述小方格的不平衡度的步骤包括：

在计算得到每个所述节点的电压相位角不平衡度后，分别根据以下公式计算每个所述小方格内的不平衡度C_小方格：

其中，C_φ为每个所述节点的电压相位角不平衡度，S_节点为每个所述小方格内每个所述节点对应的变压器容量，S_总为每个所述小方格内所有节点的变压器容量总和。

4.根据权利要求1所述的配电网电能供需平衡热力图的构建方法，其特征在于，所述根据每个所述小方格对应计算得到的所述不平衡度，对每个所述小方格进行颜色标注，以生成配电网电能供需平衡热力图的步骤包括：

将不平衡度高的小方格标注为深色；

将不平衡度低的小方格标注为浅色；

将不存在节点的小方格标注为白色；

生成配电网电能供需平衡热力图。

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