基于Python的供电能力分析技术研究

论文总字数：43447字

摘 要

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摘要

随着电网规模的日益扩大，配电网智能化数据采集技术迅速发展，电力公司每天产生并积累了海量的负荷数据，为供电能力分析提供了依据。配电网是电力输送至用户的最后一个环节，它的供电能力直接影响到用户的电能质量，利用配电网线路、负荷等实际数据建立模型，在此基础上，利用模型数据进行有效的供电能力评估分析，并实现供电能力分析可视化，能够提高电力公司的工作效率，帮助电力公司发现配电网的一些薄弱环节，并指导电力公司的配电网规划设计工作，具有极大的理论与实践价值。

本文主要介绍了基于Python的供电能力分析技术研究。本文使用Python语言在Jupyter上进行程序算法开发，在电力公司负荷及线路数据xml文件基础上建立配电网公共信息模型（CIM）并作出简化，利用筛选简化后的配电网CIM模型数据建立Pandapower拓扑网络，依据“N-1”安全准则，利用Pandapower进行配电网馈线层面的供电能力分析，计算最大允许负载率，最后将计算结果和负荷数据存入配电网供电能力分析可视化系统。

本文实现了对配电网CIM模型的简化、对配电网的供电能力分析，以及配电网供电能力分析可视化，并使用江苏省某市配电网线路负荷数据进行验证，成功证明本文算法的相对准确性。

关键词：配电网，CIM，Pandapower，可视化

ABSTRACT

With the increasing scale of power grids and the rapid development of intelligent data acquisition technology for distribution networks, power companies are generating and accumulating a large amount of load data every day, providing a basis for power supply capacity analysis. Distribution network is the last link of power transmission to users. Its power supply capacity directly affects the power quality of users. It uses the actual data of distribution network lines, loads, etc. to build a model. Based on this, the model data is used for effective power supply capacity assessment and analysis, as well as the visualization of power supply capabilities, which can improve the efficiency of power companies, help power companies find some weak points in distribution networks, and guide the distribution company's distribution network planning and design work, with great theoretical and practical value.

This paper mainly introduces the research of power supply capability analysis technology based on Python. This paper uses Python, the programming language, to develop a program algorithm on Jupyter. Firstly, based on the xml file of power grid load and line data, the paper establishes and simplifies a distribution network common information model (CIM) ,and then builds a Pandapower topological network using the data of the simplified CIM model. Secondly, the paper uses Pandapower to analyze the power supply capacity of the distribution network feeders based on "N-1" security criteria, and calculates the maximum allowable load ratio. Finally, stores the calculation results and load data into the visualization system of the distribution network power supply capability analysis.

This paper realizes the simplification of the distribution network CIM model, the analysis of the distribution network power supply capacity, and the visualization of the distribution network power supply capacity analysis. It is verified using the distribution network load data of a city in Jiangsu Province and the relative accuracy of the algorithm have been proved successfully.

KEY WORDS: distribution network, CIM, Pandapower, visualization

目 录

摘要 I

ABSTRACT II

第一章 绪论 1

1.1 选题背景 1

1.2 选题意义 1

1.3 国内外研究现状 2

1.4 论文主要工作 3

第二章 配电网CIM模型的简化 5

2.1 配电网CIM模型的简化简介 5

2.2 所用编程语言、主要工具包及计算环境简介 6

2.2.1 Python编程语言简介 6

2.2.2 Jupyter计算环境简介 6

2.2.3 PyCIM工具包简介 6

2.2.4 Pandapower工具包简介 6

2.3 配电网CIM模型简化过程 7

2.3.1 配电网CIM模型网络简化 7

2.3.2 筛选后的配电网CIM模型网络转化为Pandapower网络格式 8

2.4简化配电网CIM模型结果展示 9

2.5 本章小结 11

第三章 配电网供电能力分析 12

3.1 基于N-1安全准则及配电网馈线的配电网供电能力分析方法简介 12

3.2 配电网供电能力分析所用计算环境与计算方法简介 12

3.2.1 Spark计算环境简介 13

3.2.2 最小割集算法简介 13

3.3 配电网供电能力分析求解算法流程 14

3.3.1各元件的主电源通路、备用电源通路求取 15

3.3.2动作开关选择 16

3.3.3实际负荷转供情况分析 18

3.3.4最大允许负载率计算 23

3.4 算例分析 24

3.4.1 建立简化模型 24

3.4.2 负荷转供计算 26

3. 5 本章小结 28

第四章 配电网供电能力分析可视化功能实现 29

4.1配电网供电能力分析可视化平台功能简介 29

4.2可视化平台展示 29

4.3 本章小结 31

第五章 结论与展望 32

5.1 结论 32

5.2 项目展望 32

致 谢 33

参考文献 34

附录A 36

附录B 48

1. 绪论

1.1 选题背景

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