Link Identification Method of Low-voltage User for Renewable Energy Integration

LIN Guoying; WANG Peng; ZHOU Lai; ZHANG Xiaoping; YE Chengjin

doi:10.7500/AEPS20220521001

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

Link Identification Method of Low-voltage User for Renewable Energy Integration

Application Research | 更新时间：2025-06-16

- Link Identification Method of Low-voltage User for Renewable Energy Integration
- Automation of Electric Power Systems Vol. 47, Issue 2, Pages: 125-136(2023)
- 作者机构：
  
  1.浙江大学电气工程学院,浙江省杭州市 310058
  2.中国南方电网电力科技股份有限公司,广东省广州市 510170
  3.广州番禺职业技术学院,广东省广州市 511483
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  Fundamental Research Funds for the Central Universities(2021QNA4012)
- DOI：10.7500/AEPS20220521001
  CLC：
- Received：21 May 2022，
  
  Revised：2022-08-12，
  
  Published Online：23 November 2022，
  
  Published：25 January 2023
- 稿件说明：
移动端阅览
林国营,王鹏,周来等.面向新能源并网的低压用户链路识别算法[J].电力系统自动化,2023,47(2):125-136.

LIN Guoying,WANG Peng,ZHOU Lai,et al.Link Identification Method of Low-voltage User for Renewable Energy Integration[J].Automation of Electric Power Systems,2023,47(2):125-136.
林国营,王鹏,周来等.面向新能源并网的低压用户链路识别算法[J].电力系统自动化,2023,47(2):125-136. DOI： 10.7500/AEPS20220521001.

LIN Guoying,WANG Peng,ZHOU Lai,et al.Link Identification Method of Low-voltage User for Renewable Energy Integration[J].Automation of Electric Power Systems,2023,47(2):125-136. DOI： 10.7500/AEPS20220521001.

摘要

针对新能源并网带来的电压特性变化和低压拓扑关系辨识颗粒度细化需求，提出了基于图信号处理的用户链路识别模型。该识别模型利用相邻节点间的电压相似性表征图信号的平滑性

结合节点电流定律对网络结构的约束，克服新能源并网带来的同相用户电压相似性变差的影响；利用图结构固有的链路属性，实现低压拓扑识别下沉至用户之间的上下游连接关系识别。最后，利用真实用户数据搭建仿真模型验证了所提算法的有效性，探讨了所提算法在不同场景下的性能表现，并与已有识别算法进行了比较分析。算例表明，所提算法与已有算法相比，可有效识别用户链路关系，且对新能源并网渗透率和数据误差率有较好的鲁棒性。

Abstract

In view of the voltage characteristic changes brought by the renewable energy integration and the fine-grained need for low-voltage topological relationship identification

a user link identification model based on graph signal processing (GSP) is proposed. The identification model uses the voltage similarity between adjacent nodes to represent the smoothness of the graph signal. The constraints of node current law on network structure are combined to overcome the influence of the in-phase user voltage similarity deterioration caused by renewable energy integration. The inherent link properties of the graph structure are used to realize the identification of the low-voltage topology down to the upstream and downstream connections between users. Finally

the simulation model based on real user data is used to verify the effectiveness of the proposed method. The performance of the proposed methods in different scenarios is discussed

and the proposed method is compared with existing identification methods. The example shows that

compared with the existing methods

the proposed method can effectively identify the user link relationship

and has better robustness to the penetration rate of renewable energy integration and data error rate.

关键词

Keywords

references

国际能源研究中心 . 我国实现“碳中和”目标的12条政策建议［EB/OL］.［ 2022-01-25 ］. http：//huanbao.bjx.com.cn/news/20210125/1131976.shtml http://huanbao.bjx.com.cn/news/20210125/1131976.shtml .

International Energy Research Center . 12 policy suggestions for China to achieve “carbon neutrality” ［EB/OL］. ［ 2022-01-25 ］. http：//huanbao.bjx.com.cn/news/20210125/1131976.shtml http://huanbao.bjx.com.cn/news/20210125/1131976.shtml .

张智刚，康重庆 . 碳中和目标下构建新型电力系统的挑战与展望［J］. 中国电机工程学报， 2022 ， 42 （ 8 ）： 2806 - 2819 .

ZHANG Zhigang ， KANG Chongqing . Challenges and prospects for constructing the new-type power system towards a carbon neutrality future ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2022 ， 42 （ 8 ）： 2806 - 2819 .

HE Y F ， WANG M H ， JIA Y W ， et al . Low-voltage ride-through control for photovoltaic generation in the low-voltage distribution network ［J］. IET Renewable Power Generation ， 2020 ， 14 （ 14 ）： 2727 - 2737 .

LI R S ， WONG P ， WANG K ， et al . Power quality enhancement and engineering application with high permeability distributed photovoltaic access to low-voltage distribution networks in Australia ［J］. Protection and Control of Modern Power Systems ， 2020 ， 5 ： 18 .

黄雨涵，丁涛，李雨婷，等 . 碳中和背景下能源低碳化技术综述及对新型电力系统发展的启示［J］. 中国电机工程学报， 2021 ， 41 （增刊1 ）： 28 - 51 .

HUANG Yuhan ， DING Tao ， LI Yuting ， et al . Decarbonization technologies and inspirations for the development of novel power systems in the context of carbon neutrality ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2021 ， 41 （ Supplement 1 ）： 28 - 51 .

李钦豪，张勇军，陈佳琦，等 . 泛在电力物联网发展形态与挑战［J］. 电力系统自动化， 2020 ， 44 （ 1 ）： 13 - 22 .

LI Qinhao ， ZHANG Yongjun ， CHEN Jiaqi ， et al . Development patterns and challenges of ubiquitous power Internet of Things ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2020 ， 44 （ 1 ）： 13 - 22 .

LUAN W P ， PENG J ， MARAS M ， et al . Smart meter data analytics for distribution network connectivity verification ［J］. IEEE Transactions on Smart Grid ， 2015 ， 6 （ 4 ）： 1964 - 1971 .

钟加勇，熊小伏，何迎春，等 . 面向台区智能终端的即插即用和拓扑识别方法［J］. 电力系统自动化， 2021 ， 45 （ 10 ）： 166 - 173 .

ZHONG Jiayong ， XIONG Xiaofu ， HE Yingchun ， et al . Plug-play and topology identification method for intelligent terminal in distribution station area ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2021 ， 45 （ 10 ）： 166 - 173 .

刘苏，黄纯，侯帅帅，等 . 基于DDTW距离与DBSCAN算法的户变关系识别方法［J］. 电力系统自动化， 2021 ， 45 （ 18 ）： 71 - 77 .

LIU Su ， HUANG Chun ， HOU Shuaishuai ， et al . Identification method for household-transformer relationship based on derivative dynamic time warping distance and density-based spatial clustering of application with noise algorithm ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2021 ， 45 （ 18 ）： 71 - 77 .

崔雪原，刘晟源，金伟超，等 . 基于APAA和改进DBSCAN算法的户变关系及相位识别方法［J］. 电网技术， 2021 ， 45 （ 8 ）： 3034 - 3043 .

CUI Xueyuan ， LIU Shengyuan ， JIN Weichao ， et al . Consumer-transformer relationship and phase identification based on APAA and improved DBSCAN algorithm ［J］. Power System Technology ， 2021 ， 45 （ 8 ）： 3034 - 3043 .

唐捷，蔡永智，李其霖，等 . 基于三相表特征约束聚类的低压台区用户相序识别方法［J］. 电力系统自动化， 2022 ， 46 （ 8 ）： 60 - 67 .

TANG Jie ， CAI Yongzhi ， LI Qilin ， et al . Phase sequence identification method for users in low-voltage distribution-station area based on feature constraint clustering of three-phase meter ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2022 ， 46 （ 8 ）： 60 - 67 .

ZHOU L ， ZHANG Y J ， LIU S L ， et al . Consumer phase identification in low-voltage distribution network considering vacant users ［J］. International Journal of Electrical Power & Energy Systems ， 2020 ， 121 ： 106079 .

唐捷，蔡永智，周来，等 . 基于数据驱动的低压配电网线户关系识别方法［J］. 电力系统自动化， 2020 ， 44 （ 11 ）： 127 - 134 .

TANG Jie ， CAI Yongzhi ， ZHOU Lai ， et al . Data-driven based identification method of feeder-consumer connectivity in low-voltage distribution network ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2020 ， 44 （ 11 ）： 127 - 134 .

杭州昊美科技有限公司 . 一种基于工频载波通信技术的低压配网拓扑自动识别方法及系统： CN201710706444.0 ［P］. 2017 .

Hangzhou Haomei Technology Co.， Ltd . An automatic identification method and system of low voltage distribution network topology based on power frequency carrier communication technology ： CN201710706444.0 ［P］. 2017 .

唐冬来，倪平波，张捷，等 . 基于离散弗雷歇距离的户变关系识别方法［J］. 电力系统自动化， 2021 ， 45 （ 6 ）： 223 - 230 .

TANG Donglai ， NI Pingbo ， ZHANG Jie ， et al . Identification method for relationship between household transformers based on discrete Frechet distance ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2021 ， 45 （ 6 ）： 223 - 230 .

BHATTARAI B P ， PAUDYAL S ， LUO Y S ， et al . Big data analytics in smart grids： state-of-the-art， challenges， opportunities， and future directions ［J］. IET Smart Grid ， 2019 ， 2 （ 2 ）： 141 - 154 .

杨耿杰，韦先灿，高伟 . 基于改进动态线损估计法的超差智能电表识别［J］. 电网技术， 2022 ， 46 （ 9 ）： 3662 - 3671 .

YANG Gengjie ， WEI Xiancan ， GAO Wei . Error estimation method for smart meters considering sudden misalignment ［J］. Power System Technology ， 2022 ， 46 （ 9 ）： 3662 - 3671 .

ARYA V ， SEETHARAM D ， KALYANARAMAN S ， et al . Phase identification in smart grids ［C］// 2011 IEEE International Conference on Smart Grid Communications （SmartGridComm）， October 17-20 ， 2011 ， Brussels， Belgium .

LISOWSKI M ， MASNICKI R ， MINDYKOWSKI J . PLC-enabled low voltage distribution network topology monitoring ［J］. IEEE Transactions on Smart Grid ， 2019 ， 10 （ 6 ）： 6436 - 6448 .

刘苏，黄纯，李克明，等 . 基于自适应分段云模型的单相用户相别辨识方法［J］. 电力系统自动化， 2022 ， 46 （ 3 ）： 42 - 49 .

LIU Su ， HUANG Chun ， LI Keming ， et al . Phase identification method for single-phase user based on adaptive piecewise cloud model ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2022 ， 46 （ 3 ）： 42 - 49 .

罗钧腾，章坚民，姚力，等 . 基于电压和功率数据的低压用户相别识别优化建模与应用［J］. 电力系统自动化， 2021 ， 45 （ 7 ）： 123 - 131 .

LUO Junteng ， ZHANG Jianmin ， YAO Li ， et al . Modeling and application of phase identification optimization for low-voltage customer based on voltage and power data ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2021 ， 45 （ 7 ）： 123 - 131 .

ZHOU L ， LI Q H ， ZHANG Y J ， et al . Consumer phase identification under incomplete data condition with dimensional calibration ［J］. International Journal of Electrical Power & Energy Systems ， 2021 ， 129 ： 106851 .

XU M H ， LI R ， LI F R . Phase identification with incomplete data ［J］. IEEE Transactions on Smart Grid ， 2018 ， 9 （ 4 ）： 2777 - 2785 .

ZHOU L ， WEN F J ， YANG X F ， et al . User-transformer connectivity relationship identification based on knowledge-driven approaches ［J］. IEEE Access ， 2022 ， 10 ： 54358 - 54371 .

CUNHA V C ， FREITAS W ， TRINDADE F C L ， et al . Automated determination of topology and line parameters in low voltage systems using smart meters measurements ［J］. IEEE Transactions on Smart Grid ， 2020 ， 11 （ 6 ）： 5028 - 5038 .

HU W ， LIU Y ， GUO Q T ， et al . Detection of users-transformer relationship in the secondary power distribution system with smart meter data ［C］// 15th IEEE Conference on Industrial Electronics and Applications ， November 9-13 ， 2020 ， Kristiansand， Norway ： 449 - 454 .

FOGGO B ， YU N . A comprehensive evaluation of supervised machine learning for the phase identification problem ［J］. World Academy of Science， Engineering and Technology International Journal of Computer and Systems Engineering ， 2018 ， 12 （ 6 ）： 419 - 427 .

FOGGO B ， YU N P . Improving supervised phase identification through the theory of information losses ［J］. IEEE Transactions on Smart Grid ， 2020 ， 11 （ 3 ）： 2337 - 2346 .

唐巍，李天锐，张璐，等 . 基于三相四线制最优潮流的低压配电网光伏-储能协同控制［J］. 电力系统自动化， 2020 ， 44 （ 12 ）： 31 - 40 .

TANG Wei ， LI Tianrui ， ZHANG Lu ， et al . Coordinated control of photovoltaic and energy storage system in low-voltage distribution networks based on three-phase four-wire optimal power flow ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2020 ， 44 （ 12 ）： 31 - 40 .

颜雪 . 基于图信号处理的语音增强技术研究［D］. 南京：南京邮电大学， 2021 .

YAN Xue . Research on speech enhancement technology based on graph signal processing ［D］. Nanjing ： Nanjing University of Posts and Telecommunications ， 2021 .

ORTEGA A ， FROSSARD P ， KOVAČEVIĆ J ， et al . Graph signal processing： overview， challenges， and applications ［J］. Proceedings of the IEEE ， 2018 ， 106 （ 5 ）： 808 - 828 .

彭显刚，郑凯，林哲昊，等 . 基于谱图理论的居民用户非侵入式负荷分解［J］. 电网技术， 2018 ， 42 （ 8 ）： 2674 - 2680 .

PENG Xiangang ， ZHENG Kai ， LIN Zhehao ， et al . Non-intrusive residential load monitor based on spectral graph theory ［J］. Power System Technology ， 2018 ， 42 （ 8 ）： 2674 - 2680 .

MARCUS M ， NEWMAN M . The sum of the elements of the powers of a matrix ［J］. Pacific Journal of Mathematics ， 1962 ， 12 （ 2 ）： 627 - 635 .

PENIDO D R R ， DE ARAUJO L R ， CARNEIRO S ， et al . Three-phase power flow based on four-conductor current injection method for unbalanced distribution networks ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2008 ， 23 （ 2 ）： 494 - 503 .

SHORT T A . Advanced metering for phase identification， transformer identification， and secondary modeling ［J］. IEEE Transactions on Smart Grid ， 2013 ， 4 （ 2 ）： 651 - 658 .

Views

下载量

CSCD

Alert me when the article has been cited

提交

Tools

Publicity Resources

Phase Identification Method for Single-phase User Based on Adaptive Piecewise Cloud Model

Optimal Allocation Method of Grid-connected Power for Renewable Energy Based on Newton Iterative Sensitivity Collaboration

Related Author

Su LIU

Chun HUANG

Keming LI

Shuaishuai HOU

JIN Yangxin

XU Yongjin

WANG Jinrong

ZHENG Xin

Related Institution

College of Electrical and Information Engineering, Hunan University

Marketing Service Center (Metrology Center) of State Grid Zhejiang Electric Power Co., Ltd.

School of Electrical Engineering, Yanshan University

School of Electrical and Electronic Engineering, Shandong University of Technology

College of Energy and Electrical Engineering, Hohai University

⁰