基于数据驱动的配电网拓扑识别方法研究

基于数据驱动的配电网拓扑识别方法研究马丽副研究员中国科学院电工研究所2024年9月21日西安团队介绍中国科学院电工研究所电网技术研究部，是国内最早从事分布式能源和微网研究方向的团队之一，现任研究部主任为裴玮研究员。现有人员50余人，研究方向包括交直流配电网、新型储能系统、新能源电力系统稳定与控制、人工智能在电力系统中的应用、分布式能源市场、综合能源运行优化等。团队主持了科技部863项目、973课题、国家重点研发专项项目及课题10余项，自然科学基金重点及面上项目20余项，省部级及企业项目60余项，正在牵头中国科学院先导B“新能源主导的电力系统稳定控制新理论新技术”专项。牵头获得了北京市科技进步一等奖，中国仿真学会技术发明一等奖、中国电力科学技术进步一等奖、电力科技创新一等奖等奖项。中国科学院电工研究所z■研究方向个人基本情况教育背景教育背景·2012-2017,博士，华北电力大学，电力系统及其自动化(导师：张建华/刘念教授)·2008-2011,硕士，华北电力大学，电力系统及其自动化(导师：张建华/刘念教授)·2004-2008,学士，华北电力大学，电气工程及其自动化工作经历工作经历求侧管理、本地·2021.10-,副研究员，中国科学院电工研究所(裴玮研究员团队)·2020.9-2021.8,博士后，斯蒂文斯理工学院(合作导师：吴磊教授IEEEFellow)·2018.9-2020.8,博士后，威斯康辛大学密尔沃基分校(合作导师：王凌峰教授)·2011.4-2018.8,研发工程师，中国电力科学研究院配电研究所社会兼职社会兼职长时规模储能重点实验室副主任EEESeniorMember;中国电机工程学会高级会员；中国电工技术学会会员担任多个国内外期刊审稿人，多次获得IEEETrans期刊年度最佳审稿人4中国科学院电工研究所INSUTTUTEOFHLGTRICALENGINBERNGGHNSEACADENYOFSGIENGESWhyWhytheobservabilityooperationorfaultsin●Sensors'coveragerate(likeaccuracyoftopologyinformationcannotbegua●ThedevelopmentofDERs(ES,DG,controllableload,EV..,)hasexacerbatedthefrequencyoTopologyidentification(TI)isconductedtodetecttopologychangesdeventsandforsomecontrolandoptimizationfinctionsinnormaloperation.如如中国科学院电工研究所Technicalsupportforthetopologyide/blog/blog/use-case-mapping-and-planning-of-electric-distribution-network/中国科学院电工研究所/product/HslxrohZELKV/China-Advanced-Metering-Infrastructure-AMI-and-·MarkovRandomExistingstudiesintopologyidentificationMathematicaloptimizatMathematicaloptimizat·Mixed-integerline以以DalaviE,GolshanMEH,HatziargyriouND.Areviewontopologyidentificationmethodsanddistrbutionnetworks[J].ElectricPowerSystemsRescarch,2024,234:1●Synchronousphasormeasurement(e.g.μ-PMU)isnotwidelyavailable.中国科学院电工研究所INSUTTUTEOFHLGTRICALENGINBERNGGHNSEACADENYOFSGIENGESSnge:HistorielDataldantiAtwo-stagetopologyidentificationframeworkforPDNsisproposedtorectopologesinhistoricalbatchdataandpredictthereal-timetopologybasedontheavailablenodalmeasurements.HistoricalUnlabeledDaSampleP:[spi,Vrl……Spm,ySampleP:[Spi,Ypi,Tprl……SpForeachrecord[sy,y],itisthenodameasurementnodesinthePDNatapointvoltageamplitudesandphaseangleswhiincludestheactiveanreactivepowerinjecategoryTiyisdeterminedprocedureisperformed,whichisatogeneratethelabeleddata[Sj,yj.Tg].Theparametersinthehistoricaltopologarithmiclikelihoodp(x₁,Tj;O)istheprobabilityofdistributionofthej-thtopologyforthei-threcordinthesampleExpectation-maximization(Expectation-maximization(TheEMiterationalternatesbetweentheexpeandmaximizationstep(M-sTheE-stepcalculatesQt+1)(with1)inthematrix)baseparametersθ(t).Theconditionalcanalsoberegardedastheposteriorprobabrecordbelongingtothej-thtopologyTheM-stepmaximizesL(X,θ;Q(t+1))toupdatetheSSchematicdiagramSchematicdiagramoftheEMalgorithmintopomaynotbeavailableinpractice,thenamodifi22中国科学院电工研究所ProbabilityProbabilityDensityp(x;|Tj)p([si,y;]|Tj)p€=27_₁Lp=abcBygif(vfpfcos(θ"-0f)-0evfcos(0-0F))-Bybifvevysin(O-0f)q=2=1ZB=abcBybi(vevcospfcs(P-09)-B,9Droy中国科学院电工研究所y'=h,(si)yi-8y=h;(si-E₅)≈h;(Si)-ε₅hAccordingtotheaboveexpressions,yi-h,(s₁)~N(0,Z),Es~N(0,cs²),εy~N(whereZj=(h;(S)os)²+o,².Thenp([s,y,s/,y:|7)canbereplacedbyp(y₁-h,(s:|T),andthelatteronlycontainsmeasurementvaluesanp(x;|T;)=p(E;|Tj)=p(y;-h;(largeamountofhistoricaldatacanbelabeled.●Thentheclassifiersforthelabeledhistoricaldatausingaseriesof·Theclassifierisntopologiesthatdidnotexistinthehistor·Aclassifiermayalsohaveerrorbyits·Thecredibilityanalysisshould·AllthepossibletoadvanceintheBayesianrecursion·Afterenoughiterationsarepeconvergetoonetopologycategory中国科学院电工研究所中国科学院电工研究所INSUTTUTEOFHLGTRICALENGINBERNGGHNSEACADENYOFSGIENGES·Thenodalvoltageangles(exceptforthefirstbus)andbus'spowerinjectionsinthePDNaregeneratedusingtheMatpowert15161718·Measurementerrorsandaddedtotheabovege0tegories(allofthemdatasample,i.e.,T1,T2,T3,T4,correspondingtoTCTCαC-41.7] —— 一StandarddeviationofthemeasurementerrorsVariationrangeofthelineparameters SensitivitySensitivityanalysisofthetopo·1000recordsofeachtopologyc·TheClassificationLearnerRecognitiontoolboxesinMATLABareadohehistoricaldata,theirlogarithmicprobamuchsmallerthanotherrecordandthetopologyidentificationresultApplicationinaApplicationinaThrIC0—25中国科学院电工研究所INSUTTUTEOFHLGTRICALENGINBERNGGHNSEACADENYOFSGIENGESTheoverallprocessoftheapp11中国科学院电工研究所·tominimizethetotalnumberconnectinglinesbetweensu·thenumberofnodes&thenumofunknownstates中国科学院电工研究所ThedistributionofthetestingdataintheTheresultsofsplit-EMprocessforthewholearea中国科学院电工研究所TABLEXITHECOMPARISONOFREAL-TIMERESULTSOF135-BUSSYSTEM30INSUTTUTEOFHLGTRICALENGINBERNGGHNSEACADENYOFSGIENGES电动电动乳用乳用ACDC线路阻抗负荷aKP₁=ViZkeNVk[Cicos(θi)+BixsinKP②Q=V₁ZkeN,Vk[Gisin(Gik)-Biac②99中国科学院电工研究所T4[011110010034中国科学院电工研究所INSUTTUTEOFHLGTRICALENGINBERNGGHNSEACADENYOFSGIENGESAmodifiedEMalgorithm:Spli·Applicabletodifferenttypesoftopologies,differentsystemmodels.·ApplicablewhenthenodalvoltagephaseanglesarenAtwo-stagetopologyidentificationframew·Thenumberofthetopology·Applicableforlarge-Thecalculationburdenisreduc中国科学院电工研究所·Jointparametersestimationand中国科学院电工研究所●L.Ma,L.Wang*,Z,Liu.Topologyide