辐射型配电网短路电流可视化预测方法、装置及设备

本发明涉及辐射型配电网，具体涉及辐射型配电网短路电流可视化预测方法、装置及设备。

背景技术：

1、随着能源转型和分布式能源的快速发展，配电网正面临着更高的可靠性和灵活性要求。现代社会对电力供应的稳定性要求越来越高，任何配电系统中都可能发生短路故障，导致电力设备损坏、供电中断甚至安全事故发生。因此，准确预测和评估短路电流对于配电网的安全运行至关重要。短路分析作为配电网运行和规划的重要环节，用于评估配电网中短路电流大小、故障定位、传输路径以及对设备的影响，为配电网的规划、设计和运维提供重要依据。传统的短路分析方法通常采用阻抗法、等效电路法、复合导纳法等应用基本电路定律，计算出短路电流值。然而，传统方法需要大量的手工计算和近似处理，在面对复杂的配电网拓扑和大规模数据时存在着计算复杂度高、不易于适应快速变化的配电网条件、数据处理困难和结果可视化不直观的问题。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的问题，本发明提供了辐射型配电网短路电流可视化预测方法、装置及设备，其目的在于解决面对复杂的配电网拓扑和大规模数据时，短路分析方法存在计算复杂度高、数据处理困难和结果可视化不直观的问题。

2、为了解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案予以实现：

3、根据本发明的第一方面，提供一种辐射型配电网短路电流可视化预测方法，包括：

4、对配电网结构进行简化，得到简化后的配电网拓扑结构；

5、采用二维数组连接关系表示所述简化后的配电网拓扑结构中电力元件之间的连接关系，得到配电网电力元件连接关系表；

6、利用短路电流预测算法遍历所述配电网电力元件连接关系表，并结合配电网中电力元件及线路的实际参数，预测得到配电网中所有断路器发生短路时的电流值；

7、建立配电网数字孪生可视化模型，将所述预测得到配电网中所有断路器发生短路时的电流值导入所述配电网数字孪生可视化模型中相应的断路器。

8、在第一方面的一种可能的实现方式中，所述利用短路电流预测算法遍历所述配电网电力元件连接关系表，并结合配电网中电力元件及线路的实际参数，预测得到配电网中所有断路器发生短路时的电流值，包括：

9、当遍历到配电网中联络开关为闭合状态时，采用第一计算公式计算配电网中所有断路器发生短路时的最大电流值；

10、当遍历到配电网中联络开关为断开状态时，采用第二计算公式计算配电网中所有断路器发生短路时的最大电流值；

11、采用第三计算公式计算配电网中所有断路器发生短路时的最小电流值。

12、在第一方面的一种可能的实现方式中，所述第一计算公式为：

13、

14、式中，ik1max为配电网中联络开关为闭合状态时，断路器发生短路时的最大电流值；u1为第一等效电源的电压；u2为第二等效电源的电压；za为第一等效阻抗；zb为第二等效阻抗；zc为第三等效阻抗。

15、在第一方面的一种可能的实现方式中，当配电网中联络开关为闭合状态时，所述第三计算公式为：

16、

17、式中，ik1min为配电网中联络开关为闭合状态时，断路器发生短路时的最小电流值。

18、在第一方面的一种可能的实现方式中，，所述第二计算公式为：

19、

20、式中：ik2max为配电网中联络开关为断开状态时，断路器发生短路时的最大电流值；u为等效电压源的电压；z0为等效阻抗。

21、在第一方面的一种可能的实现方式中，当配电网中联络开关为断开状态时，所述第三计算公式为：

22、

23、式中，ik2min为配电网中联络开关为断开状态时，断路器发生短路时的最小电流值。

24、在第一方面的一种可能的实现方式中，采用qt creator建立所述配电网数字孪生可视化模型。

25、根据本发明的第二方面，提供一种辐射型配电网短路电流可视化预测装置，包括：

26、简化模块，用于对配电网结构进行简化，得到简化后的配电网拓扑结构；

27、转换模块，用于采用二维数组连接关系表示所述简化后的配电网拓扑结构中电力元件之间的连接关系，得到配电网电力元件连接关系表；

28、预测模块，用于利用短路电流预测算法遍历所述配电网电力元件连接关系表，并结合配电网中电力元件及线路的实际参数，预测得到配电网中所有断路器发生短路时的电流值；

29、可视化模块，用于建立配电网数字孪生可视化模型，将所述预测得到配电网中所有断路器发生短路时的电流值导入所述配电网数字孪生可视化模型中相应的断路器。

30、根据本发明的第三方面，提供一种设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现所述的一种辐射型配电网短路电流可视化预测方法的步骤。

31、根据本发明的第四方面，提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述的一种辐射型配电网短路电流可视化预测方法的步骤。

32、与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：

33、本发明提供的一种辐射型配电网短路电流可视化预测方法，能够与配电网实时数据融合，实现对配电网运行状态的实时监测和分析，通过将配电网实时数据与配电网数字孪生可视化模型进行关联，用户可以实时观察短路电流的变化趋势，并及时采取相应措施，提高配电网的响应能力和故障处理效率。本发明能够准确模拟和分析配电网中的短路行为，包括电流传输路径、故障点位置等关键信息，通过可视化展示，用户可以直观地了解配电网的短路特性，帮助他们快速识别和定位潜在的问题。本发明可以用于故障诊断和故障预测，通过对短路电流的可视化分析，用户可以快速确定故障点并采取相应措施。同时，结合历史数据和模型预测，还可以进行故障预测和风险评估，提前采取措施避免潜在的故障和停电事故。综上，本发明能够很好的解决面对复杂的配电网拓扑和大规模数据时，短路分析方法存在计算复杂度高、数据处理困难和结果可视化不直观的问题。

34、为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

技术特征：

1.一种辐射型配电网短路电流可视化预测方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种辐射型配电网短路电流可视化预测方法，其特征在于，所述利用短路电流预测算法遍历所述配电网电力元件连接关系表，并结合配电网中电力元件及线路的实际参数，预测得到配电网中所有断路器发生短路时的电流值，包括：

3.根据权利要求2所述的一种辐射型配电网短路电流可视化预测方法，其特征在于，所述第一计算公式为：

4.根据权利要求3所述的一种辐射型配电网短路电流可视化预测方法，其特征在于，当配电网中联络开关为闭合状态时，所述第三计算公式为：

5.根据权利要求2所述的一种辐射型配电网短路电流可视化预测方法，其特征在于，所述第二计算公式为：

6.根据权利要求5所述的一种辐射型配电网短路电流可视化预测方法，其特征在于，当配电网中联络开关为断开状态时，所述第三计算公式为：

7.根据权利要求1所述的一种辐射型配电网短路电流可视化预测方法，其特征在于，采用qt creator建立所述配电网数字孪生可视化模型。

8.一种辐射型配电网短路电流可视化预测装置，其特征在于，包括：

9.一种设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至7任一项所述的一种辐射型配电网短路电流可视化预测方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述的一种辐射型配电网短路电流可视化预测方法的步骤。

技术总结
本发明公开了辐射型配电网短路电流可视化预测方法、装置及设备，对配电网结构进行简化，得到简化后的配电网拓扑结构；采用二维数组连接关系表示简化后的配电网拓扑结构中电力元件之间的连接关系，得到配电网电力元件连接关系表；利用短路电流预测算法遍历配电网电力元件连接关系表，并结合配电网中电力元件及线路的实际参数，预测得到配电网中所有断路器发生短路时的电流值；建立配电网数字孪生可视化模型，将预测得到配电网中所有断路器发生短路时的电流值导入配电网数字孪生可视化模型中相应的断路器。本发明的目的在于解决面对复杂的配电网拓扑和大规模数据时，短路分析方法存在计算复杂度高、数据处理困难和结果可视化不直观的问题。

技术研发人员：张爱民,王珊,杜羽东,程江怡,张杭,高旭明
受保护的技术使用者：西安交通大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16