CN102999792B - 一种配电网资源优化配置综合评价的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种配电网资源优化配置综合评价的方法，属电网规划技术领域，通过构建资源优化配置综合指标体系，选择与子体系相适应的评价方法，确定多层次“方法混合”综合评价模型。通过合理规划分布式电源的接入位置与容量，采取有效的短路电流限制措施，并正确选取PMU装置的接入位置，改进电网的运行效益，减少系统跨区域交叉供电，从而提高电力系统的供电可靠性；且所述方法体系结构简单，复杂度低，实用性强，为系统稳定性分析提供依据，为配电网规划提供参考和依据。

Description

一种配电网资源优化配置综合评价的方法

技术领域

本发明涉及一种对配电网资源进行优化配置综合评价的方法，属配电网规划技术领域。

背景技术

配电网是直接面向用户的基础设施，位于电力系统的末端，整个电力系统对用户的供电能力和供电质量最终都必须通过它来实现和保障。加快配电网的智能化建设，把配电网打造成坚强的资源优化配置平台，是促进我国经济社会与能源电力可持续发展的必然选择。复杂配电网的资源优化配置建设主要体现在三个方面：分布式电源优化配置、短路电流限制措施的综合配置及PMU装置接入位置配置。

配电网资源优化配置的三个方面相互联系，相互影响。在尽量不调整配电保护装置的情况下，通过限流措施的优化配置，短路电流水平的降低可大大提高分布式电源的准入容量；而分布式电源的接入位置及容量决定了相应区域短路电流水平的增加或减少，同时也影响保护设备的保护范围。PMU装置的应用为电力系统安全监视和控制创造了良好条件。在短路故障时通过PMU装置测量得到的角度信息进行动态实时分析，使调度人员及时了解系统动态安全程度，有效地提高电网的安全水平；分布式电源的功角信息可以用于电网事件分析以及暂态稳定计算中模型的校核，对电网分析十分有用。

目前的配电网资源优化配置，往往只对分布式电源、短路限流措施或PMU装置单独进行规划，并没有将三者综合起来进行评价，忽视了这三方面在配电网中的必然联系。

有鉴于此，本发明人对此进行研究，专门开发出一种对配电网资源进行优化配置综合评价的方法，本案由此产生。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有多层次综合评价指标体系，且体系结构简单，实用性强的配电网资源进行优化配置综合评价的方法。

为了实现上述目的，本发明的解决方案是：

一种配电网资源优化配置综合评价的方法，包括如下步骤：

1）建立适用于配电网资源优化配置的综合评价指标体系，具体包括四个子体系：配电网安全性指标体系、配电网稳定性指标体系、配电网运行经济性指标体系以及资源优化配置效果指标体系；

2）根据步骤1）所建立的综合评价指标体系特点，从传统及智能评价方法中选取适用于四个子体系的评价方法，形成适用于配电网资源优化配置的多层次“方法混合”综合评价模型；

3）通过主观赋权法和客观赋权法相结合的组合权重确定方法，获得步骤1）所述综合评价指标体系中各子体系的权重，即给出四个子体系评价值所占权重；

4）通过步骤2）所选取的评价方法，根据步骤1）所建立的综合评价指标体系，评价每个规划方案，并结合步骤3）中四个子体系评价值的权重，对规划方案进行整体评价，获取最合理的资源优化配置方案。

上述步骤1）所述的配电网安全性指标体系包括“N-1”校验合格率、线路负载率、变压器负载率以及母线电压越限四个指标；配电网稳定性指标体系包括发电机功角和电压合格率两个指标；配电网经济性指标体系包括方案投资和网络损耗两个指标；资源优化配置效果指标体系包括分布式电源接入后系统可靠性、短路电流限制效果以及PMU优化配置冗余度三个指标。

上述步骤2）中所述的选取适用于四个子体系的评价方法，具体为，配电网安全性指标体系采用神经网络评价法，配电网稳定性指标系统采用逼近理想点排序法，配电网运行经济性指标系统采用数据包络分析法，资源优化配置效果指标体系采用模糊综合评价法。

步骤3）所述的组合权重确定方法，具体采用平均加权方式计算，获取熵权法与层次分析法相结合的综合权重。

本发明所述的配电网资源优化配置的综合评价方法，针对每一方面的指标，选择一种合适的评价方法，得到一个递阶层次的综合评价指标体系结构，形成适用于配电网资源优化配置的多层次“方法混合”综合评价模型。通过合理规划分布式电源的接入位置与容量，采取有效的短路电流限制措施，并正确选取PMU装置的接入位置，改进电网的运行效益，减少系统跨区域交叉供电，从而提高电力系统的供电可靠性；且所述方法体系结构简单，复杂度低，实用性强，为系统稳定性分析提供依据，为配电网规划提供参考和依据。

以下结合附图及具体实施例对本发明做进一步详细描述。

附图说明

图1为本实施例配电网资源优化配置的综合评价方法流程图。

具体实施方式

如图1所示，一种配电网资源优化配置综合评价的方法，其步骤为：首先通过对配电网资源优化配置特性及评价价值取向的分析，从配电网安全性、配电网稳定性、配电网运行经济性以及资源优化配置效果四个方面构建综合评价指标体系；根据上述四个子体系的特点，选取相应的评价方法，得到一个递阶层次的指标体系结构，形成适用于配电网资源优化配置的多层次“方法混合”综合评价模型；通过主观赋权方法和客观赋权法结合的组合权重确定方法，给出四个子体系评价值所占权重；通过相应评价方法，分别从上述四个方面比较评价每个规划方案，并结合相应评价权重对规划方案进行整体评价，获取最合理的资源优化配置方案。

所述的配电网安全性指标体系包括“N-1”校验合格率、线路负载率、变压器负载率以及母线电压越限四个指标；配电网稳定性指标体系包括发电机功角和电压合格率两个指标；配电网经济性指标体系包括方案投资和网络损耗两个指标；资源优化配置效果指标体系包括分布式电源接入后系统可靠性、短路电流限制效果以及PMU优化配置冗余度三个指标。具体指标如下：

1.配电网安全性指标体系

(1)N-1校验通过率λN：逐个模拟断开线路、变压器等元件，检查其他元件是否因此发生过负荷或电压下降现象，按不采取切机切负荷等稳定控制措施来统计，目标值为100％。

(2)线路负载率λ_L：线路负载率用以衡量线路传输功率和线路允许传输最大功率之间的差异程度，线路负载率越高，线路输电量越接近允许的最大值。

${\mathrm{\λ}}_L=\frac{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{P}_{L_i}}{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{S}_{L_i}^{\max }}\×100\%---\left(1\right)$

其中，P_Li为电网稳定运行时线路i的传输功率；S_Li ^max为线路i允许传输的最大功率。

(3)变压器负载率λ_T：变压器负载率用以衡量变压器传输功率与变压器最大容量之间的差异程度。

${\mathrm{\λ}}_T=\frac{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{P}_{T_i}}{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{S}_{T_i}^{\max }}\×100\%---\left(2\right)$

其中，P_Ti为电网稳定运行时变压器i的传输功率；S_Ti ^max为变压器i的最大容量。

(4)母线电压越限指标λ_U：

${\mathrm{\λ}}_U=\underset{\mathrm{\β}}{\mathrm{\Σ}}{\left(\frac{U_i-U_i^{\mathrm{SP}}}{{\mathrm{\ΔU}}_i^{\lim }}\right)}^2---\left(3\right)$

$U_i^{\mathrm{SP}}=(U_i^H+U_i^L)/2,$ ${\mathrm{\ΔU}}_i^{\lim }=(U_i^H-U_i^L)/2---\left(4\right)$

其中，β为母线集合；U_i为母线i的电压幅值，和分别为其上限和下限；为母线电压上下限的平均值，为母线电压的改变量。

2.配电网稳定性指标体系

系统稳定性指标包括电压稳定性评价指标及功角稳定性评价指标。

(1)电压稳定性评价指标λ_V：电力市场环境下，资源优化配置在经济性方面的考虑使得电网运行越来越接近于稳定极限，系统电压越限将导致电网电压崩溃事故，后果不堪设想。采用电网静态电压稳定极限来反映系统的电压稳定性。通过连续潮流计算电压稳定极限。

(2)功角稳定性评价指标λ_δ：基于时域仿真仿分析发电机的功角稳定性，得到每台发电机的暂态功角稳定性结果，以发电机功角差为功角稳定性评价指标。

λ_δ＝max|δ_i-δ_j|(5)

其中，δ_i，δ_j为故障切除后暂态过程中任意两台发电机之间的功角。

3.配电网经济性指标体系

(1)投资方案成本λ_e：投资方案成本既资源优化配置时改造原电网所耗费的成本，主要为设备造价。

其中，M_i是指设备i的造价，单位：千万元；为配置方案新增设备集合。

(2)电网网络损耗λ_loss：网损指的是电能输送过程中以热能形式散发的功率损失，即为电阻、电导消耗的有功功率。无功功率也包含一部分功率损失，但这部分功率损失是由线路的电抗、变压器铜线绕阻的电抗、变压器铁芯的感纳(感性电纳）以磁能的形式散发的。

${\mathrm{\λ}}_{\mathrm{loss}}=\underset{L}{\mathrm{\Σ}}{P}_{\mathrm{li}}---\left(7\right)$

其中，P_li是某种方案下支路i的有功功率损耗，L为所有支路集合。

4.资源优化配置效果指标体系

（1）分布式电源接入后系统可靠性指标：

包括用户平均停电时间、用户平均停电次数、故障停电平均持续时间、平均供电可用率及平均停电缺供电量。其中，用户平均停电时间指用户在统计期间内的平均停电小时数，计算式为：用户平均停电时间=∑(每次停电时间*每次停电用户数)/总供电用户数；用户平均停电次数指用户在统计期间内的平均停电次数，计算式为：用户平均停电次数=∑(每次停电用户数)/总供电用户数；故障停电平均持续时间指故障停电的每次平均停电小时数，其值为用户停电持续时间总和与用户停电总次数之商；平均供电可用率表示一年中配电系统可能的供电小时与用户需要的供电小时之比，可能的供电小时等于需要的供电小时与停电小时之差；平均停电缺供电量指在给定时间内，平均每一户用户因停电缺供的电量，其值为总缺电量与总用户数的比值。

（2）短路电流限流效果指标λ_SC：

${\mathrm{\λ}}_{\mathrm{SC}}=\underset{\mathrm{\γ}}{\mathrm{\Σ}}{({\mathrm{\ΔI}}_{\mathrm{SC}}/I_o)}^2---\left(8\right)$

其中，γ为母线断路器集合；ΔI_SC为采取措施后降低的短路电流值，I_o为断路器额定关断电流。

（3）PMU装置优化配置冗余度R：

$R=\frac{\underset{i\∈P}{\mathrm{\Σ}}(d_i+1)}{n}---\left(9\right)$

其中，P为配置PMU装置的节点集合，d_i为配置PMU装置的节点i关联的支路数。

根据上述四个方面指标体系的特点，选取相应的评价方法，具体方法选择依据如下：

1.配电网安全性指标体系评价方法选择

配电网安全性评价指标均为定量的，且具备统计多年的指标值，因此可通过灰色关联分析法、层次分析法及神经网络法评价安全性指标体系。本发明采用无需先验知识的神经网络法，只需确定输入变量及输出变量就可以进行运算。

2.配电网稳定性指标体系评价方法选择

配电网稳定性指标体系包含电能质量等方面国家相关标准，需要检测评价对象与最优解、最劣解的距离来进行排序，采用逼近理想点排序法针对稳定性指标进行评价。

3.配电网经济性指标体系评价方法选择

配电网经济性评价指标均为定量型指标，且指标值可从配电公司财务部门获取，同时具有统计多年数据的指标，因此可通过灰色关联分析法、主成分分析法、因子分析法及数据包络分析法对经济性指标进行评价。本发明采用数据包络分析法克服经济效益评价没有确定标准的困难，避免了输入输出指标的复杂性。

4.资源优化配置效果指标评价方法选择

分布式电源接入后系统可靠性指标、短路电流限制措施效果及PMU装置优化配置冗余度是均为定性指标，并带有一定主观评价因素。采用模糊综合评价法对配电网三方面资源的优化配置指标进行评价，它在电厂选址、电源规划、安全措施配置等多方面都得到很好的应用。

根据上述评价方法，结合指标体系结构，形成适用于配电网资源优化配置的多层次“方法混合”综合评价模型。

通过主观赋权方法和客观赋权法结合的组合权重确定方法，给出子体系评价值所占权重。主观赋权法采用较成熟的层次分析法，其特征在于充分吸取专家经验在解决问题上的主观优势；客观赋权法采用熵权法，通过获取和处理指标信息，以达到最易计算的目的。本发明采用平均加权方式计算，得到兼顾主、客观思想的综合权重，取主观赋权法与客观赋权法各占一半的比例获取综合权重，弥补主、客观赋权法单一确定权重的缺陷。通过选定的评价方法，分别从上述四个方面比较每个规划方案，并结合子系统权重，对规划方案进行整体评价，获取最合理的资源优化配置方案。

上述实施例和图式并非限定本发明的产品形态和式样，任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本发明的专利范畴。

Claims (8)

1.一种配电网资源优化配置综合评价的方法，其特征在于包括如下步骤：

1）建立适用于配电网资源优化配置的综合评价指标体系，具体包括四个子体系：配电网安全性指标体系、配电网稳定性指标体系、配电网运行经济性指标体系以及资源优化配置效果指标体系；

2）根据步骤1）所建立的综合评价指标体系特点，选取适用于四个子体系的评价方法，形成适用于配电网资源优化配置的多层次“方法混合”综合评价模型；

3）通过主观赋权法和客观赋权法相结合的权重组合方法，获得步骤1）所述综合评价指标体系中各子体系的权重；

4）通过步骤2）所选取的评价方法，根据步骤1）所建立的综合评价指标体系，评价每个规划方案，并结合步骤3）中四个子体系评价值的权重，对规划方案进行整体评价，获取最合理的资源优化配置方案；

步骤1）所述的资源优化配置效果指标体系包括分布式电源接入后系统可靠性、短路电流限制效果以及PMU优化配置冗余度三个指标；

步骤2）中所述的选取适用于四个子体系的评价方法，其中，资源优化配置效果指标体系采用模糊综合评价法。

2.如权利要求1所述的一种配电网资源优化配置综合评价的方法，其特征在于：上述步骤1）所述的配电网安全性指标体系包括“N-1”校验合格率、线路负载率、变压器负载率以及母线电压越限四个指标。

3.如权利要求1所述的一种配电网资源优化配置综合评价的方法，其特征在于：上述步骤1）所述的配电网稳定性指标体系包括发电机功角和电压合格率两个指标。

4.如权利要求1所述的一种配电网资源优化配置综合评价的方法，其特征在于：上述步骤1）所述的配电网经济性指标体系包括方案投资和网络损耗两个指标。

5.如权利要求1所述的一种配电网资源优化配置综合评价的方法，其特征在于：上述步骤2）中所述的选取适用于四个子体系的评价方法，其中，配电网安全性指标体系采用神经网络评价法。

6.如权利要求1所述的一种配电网资源优化配置综合评价的方法，其特征在于：上述步骤2）中所述的选取适用于四个子体系的评价方法，其中，配电网稳定性指标系统采用逼近理想点排序法。

7.如权利要求1所述的一种配电网资源优化配置综合评价的方法，其特征在于：上述步骤2）中所述的选取适用于四个子体系的评价方法，其中，配电网运行经济性指标系统采用数据包络分析法。

8.如权利要求1所述的一种配电网资源优化配置综合评价的方法，其特征在于：步骤3）所述的权重组合方法，采用平均加权方式计算，获取熵权法与层次分析法相结合的综合权重。