CN103401233A - 一种基于最大供电能力的配电网联络建设次序优化方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于最大供电能力的配电网联络建设次序优化方法，包括：根据联络优化过程中所需的各个变量、最优馈线联络建设次序建立最优馈线联络建设次序模型；通过可扩展供电能力计算最优联络线规模；计算站外联络位置总数和联络基准度；搜索最大加权联络均衡度，得到最优馈线联络次序。本方法缩减了联络线规模，提高了联络效率，节约联络建设资金，使得联络分布更加均衡；联络线容量的利用率较高，站内转移负荷更多，更加符合调度原则；本方法中的TSC参数在各阶段和整体过程都能达到最大值，提高了电网资产的利用率，给出各规划阶段均能发挥配电网最大供电能力的最优馈线联络建设次序；还克服了主变规划联络数超出主变最大出线数的缺点。

Description

一种基于最大供电能力的配电网联络建设次序优化方法

技术领域

本发明涉及配电网领域，特别涉及一种基于最大供电能力的配电网联络建设次序优化方法。

背景技术

配电网是电力网络中最接近用户的部分，对其进行科学的优化，可以保证电网改造的合理性和电网运行的安全性和经济性，提高配电网供电质量。配电网从优化对象分为变电站优化与网架优化，从优化模型上分为单阶段优化和多阶段优化。联络是配电网架的重要结构，而联络建设次序本质上是分阶段建设联络。

配电网的供电能力是近年来配电网优化建设中出现的一个非常重要的新指标，已在我国很多城市配电网建设改造实践中得到应用。给定配电网的TSC计算方法具体见专利201010589727.X^[1]。因此，本发明提出了一种基于最大供电能力指标，求解简单快速，满足负荷快速增长要求的配电网网架优化方法。

目前，基于供电能力的配电网联络研究主要集中在瓶颈联络定位^[3]，已有联络的化简^[2,4]，以及确定联络规模^[5]等方面。现有技术还提出了加权联络均衡度和联络效率的概念，研究联络位置和规模对TSC的作用机理。

上述研究从TSC的角度对配电网联络的优化进行了指导，但是并未对联络建设的先后次序进行研究，不能使TSC参数保持各阶段建设的最大值，造成阶段性的负荷消纳能力很弱；并且电网建设完成后整体的TSC参数不能达到最大值，进而降低了电网的资产利用率。

参考文献

[1]肖峻,王成山，葛少云等.一种中压配电网最大供电能力精确计算方法.201010589727.X

[2]肖峻,郭晓丹,王成山.基于最大供电能力的配电网联络有效性与联络化简方法ZL201110278094.5

[3]肖峻，徐兵山，张跃，张璇.一种新的配电网联络瓶颈分析与改造方法[J].电力系统保护与控制，2012，40(10)：35-47

[4]肖峻，郭晓丹，王成山，张跃.基于供电能力的配电网联络有效性评价与化简方法[J].电力系统自动化，2012，36(8)：3-7

[5]葛少云，韩俊，刘洪等.基于供电能力的主变站间联络结构优化[J].电网技术，2012，36(8)：131-135

发明内容

本发明提供了一种基于最大供电能力的配电网联络建设次序优化方法，本发明实现了TSC参数在各阶段和整体过程都能达到最大值，提高了电网资产的利用率，详见下文描述：

一种基于最大供电能力的配电网联络建设次序优化方法，所述方法包括以下步骤：

根据联络优化过程中所需的各个变量、最优馈线联络建设次序建立最优馈线联络建设次序模型；

计算可扩展供电能力ESC，通过可扩展供电能力ESC计算最优联络线规模M_opt；

计算站外联络位置总数N_max和联络基准度k_ij；

搜索最大加权联络均衡度B_D，得到最优馈线联络次序order。

所述联络优化过程中所需的各个变量具体为：

联络线F：任意两条馈线之间构成的联络关系的线路，主变T_i，T_j间的任一条联络线均用F_ij表示，i和j为主变的编号；联络线功率容量等于联络路径中最小功率容量导线所对应的功率容量，用R_F表示；

联络通道L：指两台主变间所有联络线的集合，主变T_i，T_j间的联络通道用L_ij表示；联络通道容量等于其内部所有联络线容量R_F之和，用R_L表示；

联络线位置x(i,j)：联络线F_ij的建设位置；

联络线规模M：配电网存在的联络线数量；

联络通道规模N：配电网存在的联络通道数量；

加权联络均衡度B_D：指配电网的各联络通道间联络线的数量与各联络通道两端主变的平均容量的匹配程度；

联络有效度E₂：单个联络的有效度为配电网增加联络线F_ij前后，NTC变化量ΔNTC与系统单台主变的平均容量S₀的比率E_2(i,_j)；其中，NTC为配电网的网络转移能力；

联络线效率E_F：指平均每条联络线带来的网络转移能力NTC。

所述加权联络均衡度B_D的计算过程为：

1）计算联络通道两端主变的平均容量

${\stackrel{\‾}{R}}_{\mathrm{ij}}=0.5\×(R_i+R_j),((i,j)\∈{{\mathrm{\Ω}}_1}^{(i,j)})$

其中，R_i、R_j分别为主变T_i，T_j的容量；Ω₁为所有(i,j)的集合，即为所有不同变电站的主变两两组合；

2）计算联络基准度k_ij：联络通道L_ij的联络基准度k_ij是平均容量

在所有联络通道的平均容量总和

中所占的比例：

$k_{\mathrm{ij}}={\stackrel{\‾}{R}}_{\mathrm{ij}}/{{\stackrel{\‾}{R}}_{\mathrm{ij}}}_{\mathrm{tot}},((i,j)\∈{{\mathrm{\Ω}}_1}^{(i,j)})$

其中，

${{\stackrel{\‾}{R}}_{\mathrm{ij}}}_{\mathrm{tot}}=\mathrm{\Σ}{\stackrel{\‾}{R}}_{\mathrm{ij}},(\∀(i,j)\∈{{\mathrm{\Ω}}_1}^{(i,j)})$

3）计算联络基准差D_ij：设M条联络线中，连接在联络通道L_ij内的联络线数量为X_ij条：

$D_{\mathrm{ij}}=X_{\mathrm{ij}}-k_{\mathrm{ij}}\×M,((i,j)\∈{{\mathrm{\Ω}}_1}^{(i,j)})$

4）计算B_D：

$D_s=\sqrt{\mathrm{\Σ}{D_{\mathrm{ij}}}^2},(\∀(i,j)\∈{{\mathrm{\Ω}}_1}^{(i,j)})$

对应最不对称联络线分布情况容易找到最大的D_s，记为D_smax。

B_D=1-D_s/D_smax。

所述最优馈线联络建设次序模型具体为：

Max TSC_m=f_TSC[x_m(i,j)]

$s.t.\left\{\begin{array}{c}(i,j)\∈{\mathrm{\Ω}}_1\\ t_{\mathrm{exist}\left(i\right)}\≤t_{\max \left(i\right)}\\ t_{\mathrm{exist}\left(j\right)}\≤t_{\max \left(j\right)}\\ R_{\mathrm{Fm}}=\min \left\{R_{\mathrm{feeder}\left(i\right),}{R}_{\mathrm{feeder}\left(j\right)}\right\}\end{array}\right.$

其中，联络线位置x_m(i,j)为变量；t_exist(i)为增加F_m之后，主变T_i已参加联络的馈线数；t_max(i)为主变T_i的最大出线数；t_exist(j)为增加F_m之后，主变T_j已参加联络的馈线数；t_max(j)为主变T_j的最大出线数；R_feeder(i)为主变T_i的馈线容量，R_feeder(j)为主变T_j的馈线容量。

所述计算可扩展供电能力ESC，通过可扩展供电能力ESC计算最优联络线规模M_opt的过程具体为：

电网设为全联络，联络容量设为无穷大，得到全联络供电能力MSC；

断开所有站外联络，得到变电站供电能力SSC；

ESC=MSC-SSC；令X=ESC/(0.5R_F)；

判断X是否为整数，若为整数，则M_opt=X；若不为整数，则M_opt等于X向上取整后的值。

所述搜索最大加权联络均衡度B_D，得到最优馈线联络次序order的过程具体为：

1）增加第一条馈线联络F₁，计算联络置于所有可能的N_max个联络位置；x（i₁,j₁）……x（i_Nmax,j_Nmax），得到N_max个相应的B_D，即

2）记录1）中N_max个B_D的最大值为B_D1(i,j)，对应的联络位置x₁(i,j)即为F₁的建设位置；

3）令m=2，重复步骤1）～2），得到N_max个B_D的最大值为B_D2(i,j)，对应的联络位置x₂(i,j)即为F₂的建设位置；以此类推到m等于M_opt时停止，顺序得到的就是最优次序order。

本发明提供的技术方案的有益效果是：本方法缩减了联络线规模，提高了联络效率，节约联络建设资金，使得联络分布更加均衡；联络线容量的利用率较高，站内转移负荷更多，更加符合调度原则；本方法中的TSC参数在各阶段和整体过程都能达到最大值，提高了电网资产的利用率。本发明能够给出各规划阶段均能发挥配电网最大供电能力的最优馈线联络建设次序，为优化配电网结构和节约建设资金提供了新的理论工具；并且和参考文献[5]对比，本方法还克服了主变规划联络数超出主变最大出线数的缺点。

附图说明

图1为基于最大供电能力的配电网联络建设次序优化方法的示意图；

图2为算例的示意图；

图3为规划结果示意图；

图4为基于最大供电能力的配电网联络建设次序优化方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

为了实现TSC参数在各阶段和整体过程都能达到最大值，提高电网资产的利用率，本发明实施例提供了一种基于最大供电能力的配电网联络建设次序优化方法，参见图1和图4，本发明提出的方法可以确定联络线的建设次序，使得任一阶段TSC保持阶段性的最大值，并且整体建设过程的TSC参数保持最大值，详见下文描述：

101：定义联络优化过程中所需的各个变量；

定义1：联络线F：任意两条馈线之间构成的联络关系的线路，本方法只对不同变电站之间的联络线进行研究（由于变电站内部的联络线对TSC没有影响，因此本方法不对其进行研究，下文所指的主变T_i，T_j均为不同变电站的主变），主变T_i，T_j间的任一条联络线均用F_ij表示，i和j为主变的编号，本方法中的联络线均为单联络，即每条馈线最多只和一条联络线相连。联络线功率容量等于联络路径中最小功率容量导线所对应的功率容量，用R_F表示，例如：联络线F_ij的联络路径包括：属于主变T_i的一条馈线A、属于主变T_j的一条馈线B，联络线F_ij本身，A的功率容量为5MVA，B的功率容量为4MVA，联络线F_ij本身的功率容量为6MVA，则最小功率容量导线为馈线B，则联络线F_ij的功率容量等于4MVA。

定义2：联络通道L：指两台主变间所有联络线的集合，主变T_i，T_j间的联络通道用L_ij表示。联络通道容量等于其内部所有联络线容量R_F之和，用R_L表示。

定义3：联络线位置x：联络线F_ij的建设位置（建设位置是指建设一条联络线时所连接的两条馈线所对应的位置，本方法近似认为每台主变的馈线等同，因此建设位置又定义为两条馈线对应的两台主变的位置）用x(i,j)表示，(i,j)是主变T_i，T_j的编号。

定义4：联络线规模M：配电网存在的联络线数量，用M表示。

定义5：联络通道规模N：配电网存在的联络通道数量，用N表示。

定义6：加权联络均衡度B_D：指配电网的各联络通道间联络线的数量与各联络通道两端主变的平均容量

的匹配程度，用B_D表示，详细计算过程如下：

1）计算联络通道两端主变的平均容量

${\stackrel{\‾}{R}}_{\mathrm{ij}}=0.5\×(R_i+R_j),((i,j)\∈{{\mathrm{\Ω}}_1}^{(i,j)})---\left(1\right)$

其中，R_i、R_j分别为主变T_i，T_j的容量；Ω₁为所有(i,j)的集合，即为所有不同变电站的主变两两组合，例如：两个变电站的主变分别为2个，则形成4种组合，Ω₁为4种组合的集合。

2）计算联络基准度k_ij：联络通道L_ij的联络基准度k_ij是平均容量

在所有联络通道的平均容量总和

中所占的比例：

$k_{\mathrm{ij}}={\stackrel{\‾}{R}}_{\mathrm{ij}}/{{\stackrel{\‾}{R}}_{\mathrm{ij}}}_{\mathrm{tot}},((i,j)\∈{{\mathrm{\Ω}}_1}^{(i,j)})---\left(2\right)$

其中，

${{\stackrel{\‾}{R}}_{\mathrm{ij}}}_{\mathrm{tot}}=\mathrm{\Σ}{\stackrel{\‾}{R}}_{\mathrm{ij}},(\∀(i,j)\∈{{\mathrm{\Ω}}_1}^{(i,j)})---\left(3\right)$

3）计算联络基准差D_ij：设M条联络线中，连接在联络通道L_ij内的联络线数量为X_ij条：

$D_{\mathrm{ij}}=X_{\mathrm{ij}}-k_{\mathrm{ij}}\×M,((i,j)\∈{{\mathrm{\Ω}}_1}^{(i,j)})---\left(4\right)$

4）计算B_D：

$D_s=\sqrt{\mathrm{\Σ}{D_{\mathrm{ij}}}^2},(\∀(i,j)\∈{{\mathrm{\Ω}}_1}^{(i,j)})---\left(5\right)$

对应最不对称联络线分布情况容易找到最大的D_s，记为D_smax。

B_D=1-D_s/D_smax    (6)

其中，D_smax根据实际应用中的需要进行设定，通常由配电网中所有主变容量、联络线规模M和单台主变的最大馈线数决定，且D_smax取值大于等于D_s，本方法中的D_smax取值为2.8。BD的取值范围为[0,1)，即当联络线分布非常均衡时B_D趋近于1；当联络线分布十分不均衡时B_D趋近于0。

定义7：联络有效度E₂：单个联络的有效度为配电网增加联络线F_ij前后，NTC变化量^[1,2]ΔNTC与系统单台主变的平均容量S₀的比率E_2(i,j) ^[2]。

E_2(i,j)=(ΔNTC/S₀)×100%    (7)

其中，NTC为配电网的网络转移能力。

定义8：联络线效率E_F：指平均每条联络线带来的网络转移能力NTC：

E_F=NTC/M    (8)

102：定义最优馈线联络建设次序；

在联络建设过程中，假设每一时刻只能建设一条联络线，F_m为顺序建设的第m条联络线，则F_m建设后电网会得到新的TSC_m。F_m的位置、容量不同，得到的TSC_m可能不同。使得TSC_m最大的F_m的位置x_m和最小容量R_Fm，称为F_m的最优位置和最优容量。实际中联络次序规划多是分阶段建设，每个阶段建设一组联络馈线集。本文假设所得的规划方法对于分阶段建设的规划仍然适用。

随着联络线规模M的增加，TSC最终会达到全联络供电能力MSC，若此过程中每条联络线都选择其最优位置和最优容量，则当TSC达到MSC时对应的M即为最优联络规模M_opt。由于全程TSC_m都保持可能的最大值，则联络线效率E_F也将保持可能达到的最大值。

定义9：最优馈线联络建设次序order：使得联络建设中TSC保持任一阶段性的最大值并且达到MSC时总联络线规模最小的联络线建设次序。其形式为一组有限长度的数对，其中

是按时间顺序排列的联络线位置及对应容量，而数对组长度则为M_opt：

$\mathrm{order}=[(x_1,R_{F1}),(x_2,R_{F2}),...({x_M}_{\mathrm{opt}},{R_{\mathrm{FM}}}_{\mathrm{opt}})]---\left(9\right)$

实际规划中一个阶段建设多条馈线联络的情况可以看做对本文假设的降低要求，即只需一组馈线集建成之后TSC达到可能的最大值。例如，对于某一配电网的联络建设次序的优化先得到式(9)中的结果，若配电网的建设需分成3个阶段（I～III），每个阶段分别建设a，b，c条联络线，且a+b+c=M_opt，如式(10)所示。此时，每一阶段馈线集内的联络线建设次序无先后之分：

order={[(x₁,R_F1)...(x_a,R_Fa)]_Ι,

      [(x_a+1,R_Fa+1)...(x_a+b,R_Fa+b)]_ΙΙ,    (10)

      [(x_a+b+1,R_Fa+b+1)...(x_a+b+c,R_Fa+b+c)]_ΙΙΙ}

具体实现时，还可以根据实际应用中的需要将配电网分成其他阶段进行建设，例如：4个阶段等，本方法以3个阶段为例进行说明。

103：根据联络优化过程中所需的各个变量、最优馈线联络建设次序建立最优馈线联络建设次序模型；

联络次序优化的实质是逐条安排联络线的位置和容量，使TSC全程保持最大，并在达到MSC时停止建设。联络次序的优化需考虑阶段维护费用、路径长短、成本约束的问题，比较复杂。本方法着重点在于挖掘配电网TSC，所以认为所有联络线容量均相等，且等于联络路径中最小容量导线的容量。而TSC_m也简化为只由F_m的位置x_m(i,j)这一个变量决定。同时由于城市电网街道长度差别不大，故假设所有联络线的长度相同。化简之后的模型如式(11)。

Max TSC_m=f_TSC[x_m(i,j)]

$s.t.\left\{\begin{array}{c}(i,j)\∈{\mathrm{\Ω}}_1\\ t_{\mathrm{exist}\left(i\right)}\≤t_{\max \left(i\right)}\\ t_{\mathrm{exist}\left(j\right)}\≤t_{\max \left(j\right)}\\ R_{\mathrm{Fm}}=\min \left\{R_{\mathrm{feeder}\left(i\right),}{R}_{\mathrm{feeder}\left(j\right)}\right\}\end{array}\right.---\left(11\right)$

式(11)中：TSC_m为建设第m条联络线F_m之后，所达到的TSC；由参考文献[1]可知，当主变容量、馈线容量、联络线的位置和数量确定时，配电网的TSC也唯一确定。本方法是对配电网联络建设次序的优化，对于某一确定的建设阶段，主变、馈线容量和联络线数量都是预先设定的，只有联络线位置x_m(i,j)为变量，因此TSC_m和x_m(i,j）之间有唯一确定的函数关系，函数关系由f_TSC表示。联络线位置x_m(i,j)与求解TSC的线性规划软件的输入矩阵对应，即通过调用线性规划软件可以求出对应的TSC。

模型变量为F_m的位置x_m(i,j)；t_exist(i)为增加F_m之后，主变T_i已参加联络的馈线数；t_max(i)为主变T_i的最大出线数；t_exist(j)为增加F_m之后，主变T_j已参加联络的馈线数；t_max(j)为主变T_j的最大出线数；R_feeder(i)为主变T_i的馈线容量，R_feeder(j)为主变T_j的馈线容量，本方法假设同一台主变馈线容量均相同。按此模型，从m=1开始逐次求解x_m(i,j)和R_Fm，直到TSC_m>=MSC时停止，将得到式(9)所示的数对组，此时的m即为最优联络规模M_opt。

对应结果也化简为式(12)形式：

$\mathrm{order}=[x_1(i,j),x_2(i,j),...{x_M}_{\mathrm{opt}}(i,j)]---\left(12\right)$

本方法对同等联络线规模下TSC与B_D的关系进行研究，得出规律(1)：联络线的最优建设位置是指使得加权联络均衡度B_D最大的位置。对最优联络位置的前提下TSC随联络规模M的变化规律进行研究，得出规律(2)：TSC先线性增长，同时E_F保持0.5R_F（即联络线容量的一半），当到达MSC时，TSC停止增长。所以，如果已知主变容量和联络容量，则联络最优规模M_opt也可以预先计算。

利用上述规律，解决简化后的模型(11)。B_D较大时对应的TSC值一定最大，而B_D可以通过较为简单的计算获得，因此式(11)中的TSC_m可以用B_Dm（B_Dm表示增加第m条联络线之后的配电网加权联络均衡度）来替代，将求解复杂的TSC_m转化成了求解简单的B_Dm；最优联络规模M_opt可由规律(2)计算。

104：计算可扩展供电能力ESC，通过可扩展供电能力ESC计算最优联络线规模M_opt；

1）电网设为全联络，联络容量设为无穷大，得到全联络供电能力MSC；

2）断开所有站外联络，得到变电站供电能力SSC；

3）ESC=MSC-SSC。

4）令X=ESC/(0.5R_F)

5）判断X是否为整数，若为整数，则M_opt=X；若不为整数，则M_opt等于X向上取整后的值。

105：计算站外联络位置总数N_max和联络基准度k_ij；

加权联络均衡度B_D计算的预备工作；

1）计算站外联络位置总数：若配电网中主变数为N，每座变电站中均有两台主变，则可构成的站外联络位置总数N_max由式(13)计算。

N_max=0.5(N²-2N)    (13)

2）按照定义6，计算通道两端主变平均容量

联络基准度k_ij。

106：搜索最大加权联络均衡度B_D，得到最优馈线联络次序“order”。

1）增加第一条馈线联络F₁(m=1)，计算该联络置于所有可能的N_max个联络位置：x（i₁,j₁）……x（i_Nmax,j_Nmax），得到N_max个相应的B_D，即B_D(i₁,j₁)……B_{D(iNmax，jNmax)}；

2）记录1）中N_max个B_D的最大值为B_D1(i,j)，对应的联络位置x₁(i,j)即为F₁的建设位置；

3）令m=2，重复步骤1）～2），得到N_max个B_D的最大值为B_D2(i,j)，对应的联络位置x₂(i,j)即为F₂的建设位置；以此类推到m等于M_opt时停止，顺序得到的就是最优次序“order”。

下面以一个具体的试验来验证本方法提供的一种基于最大供电能力的配电网联络建设次序优化方法的可行性，详见下文描述：

电网的网架结构如图2所示，基本参数如表1。

表1  算例基本参数

由于本文研究在变电站和主变固定的情况下电网联络从无到多的建设过程，联络的次序多样不可穷举，故图2只示意了联络增加过程中的一个一般情况：已建成13条联络线，属于联络建设中期的规模仍有增加联络挖掘TSC的空间。

下面按照图1规划本算例的最优馈线联络建设次序。

第一步计算可扩展供电能力ESC：

将馈线联络矩阵设为全联络，联络线容量设为500MVA，得到MSC=286MVA；

计算SSC=174.5MVA

计算ESC=MSC-SSC=111.5MVA；

第二步计算最优联络规模M_opt：

1)X=ESC/(0.5R_F)=111.5/(0.5×8.92)=25，恰好为整数。

2)X取整数部分25，最优联络建设规模M_opt为25条联络。

第三步，B_D计算的预备工作：

1)计算站外联络位置总数，如式(13)：

N_max=0.5(8²-2×8)=24

这表明，每建设一条联络线，有24种站外联络位置可供选择，也表明该电网充分建设后可能存在的最大站外联络通道数为24。

2)计算联络通道两端主变平均容量

联络基准度k_ij，计算结果如表2。

表2

第四步：从第一条联络线F₁(m=1)开始，遍历24个联络位置，得到24个B_D值，其中最大的一个B_D值(0.9189)对应的联络位置x₁(5,7)就是第一条联络线的建设位置。再令m=2，以此类推，直到m等于M_opt，即m等于25时停止。顺序所得的25个x(i,j)就是最优次序“order”。

order=[x₁(5,7),x₂(5,8),x₃(6,7),x₄(6,8),x₅(3,7),x₆(3,8),

x₇(4,7),x₈(4,8),x₉(1,7),x₁₀(1,8),x₁₁(2,7),x₁₂(2,8)x₁₃(3,5),

x₁₄(3,6),x₁₅(4,5),x₁₆(4,6),x₁₇(1,3),x₁₈(1,4)x₁₉(2,3),

x₂₀(2,4),x₂₁(1,5),x₂₂(1,6),x₂₃(2,5),x₂₄(2,6)，x₂₅(5,7)]

若实际规划要求分3阶段(I～III)完成，且每个阶段的联络线建设规模分别为8,9,8,则最终的分阶段规划结果如下：

order′={[x₁(5,7),x₂(5,8),x₃(6,7),x₄(6,8),x₅(3,7),x₆(3,8),x₇(4,7),x₈(4,8)]_I,

[x₉(1,7),x₁₀(1,8),x₁₁(2,7),x₁₂(2,8)x₁₃(3,5),x₁₄(3,6),x₁₅(4,5),x₁₆(4,6),x₁₇(1,3)]_II,

[x₁₈(1,4)x₁₉(2,3),x₂₀(2,4),x₂₁(1,5),x₂₂(1,6),x₂₃(2,5),x₂₄(2,6)，x₂₅(5,7)]_III}

最优性验证

按照本方法得到的最优馈线联络建设次序的详细数据如表3。

表3

表4  最优联络建设次序数据合计

表4为本方法数据的合计，其中平均的含义为联络建设全过程中的算术平均值，表示对应指标在建设全过程中的总体水平。依据表3、4数据，以联络线规模M为横坐标，TSC为纵坐标，绘制最优联络线发展次序下的TSC随M变化趋势，如图3的P1所示。

由图3、表3和4可知，本文规划的建设次序对应TSC全程均保持最大，且最终能达到MSC。第1～25条联络TSC增加最快，单位联络线增长4.46MVA，建成25条之后整个电网达到MSC=206MVA。从建设第26条起TSC都不增加，这说明最优联络规模确实为25条联络，从而验证了本文提出的最优馈线联络建设次序规划方法。

本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施例的示意图，上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于最大供电能力的配电网联络建设次序优化方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

根据联络优化过程中所需的各个变量、最优馈线联络建设次序建立最优馈线联络建设次序模型；

计算可扩展供电能力ESC，通过可扩展供电能力ESC计算最优联络线规模M_opt；

计算站外联络位置总数N_max和联络基准度k_ij；

搜索最大加权联络均衡度B_D，得到最优馈线联络次序order。

2.根据权利要求1所述的一种基于最大供电能力的配电网联络建设次序优化方法，其特征在于，所述联络优化过程中所需的各个变量具体为：

联络线F：任意两条馈线之间构成的联络关系的线路，主变T_i，T_j间的任一条联络线均用F_ij表示，i和j为主变的编号；联络线功率容量等于联络路径中最小功率容量导线所对应的功率容量，用R_F表示；

联络通道L：指两台主变间所有联络线的集合，主变T_i，T_j间的联络通道用L_ij表示；联络通道容量等于其内部所有联络线容量R_F之和，用R_L表示；

联络线位置x(i,j)：联络线F_ij的建设位置；联络线规模M：配电网存在的联络线数量；

联络通道规模N：配电网存在的联络通道数量；

加权联络均衡度B_D：指配电网的各联络通道间联络线的数量与各联络通道两端主变的平均容量

的匹配程度；

联络有效度E₂：单个联络的有效度为配电网增加联络线F_ij前后，NTC变化量ΔNTC与系统单台主变的平均容量S₀的比率E_2(i,j)；其中，NTC为配电网的网络转移能力；

联络线效率E_F：指平均每条联络线带来的网络转移能力NTC。

3.根据权利要求2所述的一种基于最大供电能力的配电网联络建设次序优化方法，其特征在于，所述加权联络均衡度B_D的计算过程为：

1）计算联络通道两端主变的平均容量

${\stackrel{\‾}{R}}_{\mathrm{ij}}=0.5\×(R_i+R_j),((i,j)\∈{{\mathrm{\Ω}}_1}^{(i,j)})$

其中，R_i、R_j分别为主变T_i，T_j的容量；Ω₁为所有(i,j)的集合，即为所有不同变电站的主变两两组合；

2）计算联络基准度k_ij：联络通道L_ij的联络基准度k_ij是平均容量

在所有联络通道的平均容量总和

中所占的比例：

$k_{\mathrm{ij}}={\stackrel{\‾}{R}}_{\mathrm{ij}}/{{\stackrel{\‾}{R}}_{\mathrm{ij}}}_{\mathrm{tot}},((i,j)\∈{{\mathrm{\Ω}}_1}^{(i,j)})$

其中，

${{\stackrel{\‾}{R}}_{\mathrm{ij}}}_{\mathrm{tot}}=\mathrm{\Σ}{\stackrel{\‾}{R}}_{\mathrm{ij}},(\∀(i,j)\∈{{\mathrm{\Ω}}_1}^{(i,j)})$

3）计算联络基准差D_ij：设M条联络线中，连接在联络通道L_ij内的联络线数量为X_ij条：

$D_{\mathrm{ij}}=X_{\mathrm{ij}}-k_{\mathrm{ij}}\×M,((i,j)\∈{{\mathrm{\Ω}}_1}^{(i,j)})$

4）计算B_D：

$D_s=\sqrt{\mathrm{\Σ}{D_{\mathrm{ij}}}^2},(\∀(i,j)\∈{{\mathrm{\Ω}}_1}^{(i,j)})$

对应最不对称联络线分布情况容易找到最大的D_s，记为D_smax。

B_D=1-D_s/D_smax。

4.根据权利要求1所述的一种基于最大供电能力的配电网联络建设次序优化方法，其特征在于，所述最优馈线联络建设次序模型具体为：

Max TSC_m=f_TSC[x_m(i,j)]

$s.t.\left\{\begin{array}{c}(i,j)\∈{\mathrm{\Ω}}_1\\ t_{\mathrm{exist}\left(i\right)}\≤t_{\max \left(i\right)}\\ t_{\mathrm{exist}\left(j\right)}\≤t_{\max \left(j\right)}\\ R_{\mathrm{Fm}}=\min \left\{R_{\mathrm{feeder}\left(i\right),}{R}_{\mathrm{feeder}\left(j\right)}\right\}\end{array}\right.$

其中，联络线位置x_m(i,j)为变量；t_exist(i)为增加F_m之后，主变T_i已参加联络的馈线数；t_max(i)为主变T_i的最大出线数；t_exist(j)为增加F_m之后，主变T_j已参加联络的馈线数；t_max(j)为主变T_j的最大出线数；R_feeder(i)为主变T_i的馈线容量，R_feeder(j)为主变T_j的馈线容量。

5.根据权利要求1所述的一种基于最大供电能力的配电网联络建设次序优化方法，其特征在于，所述计算可扩展供电能力ESC，通过可扩展供电能力ESC计算最优联络线规模M_opt的过程具体为：

电网设为全联络，联络容量设为无穷大，得到全联络供电能力MSC；

断开所有站外联络，得到变电站供电能力SSC；

ESC=MSC-SSC；令X=ESC/(0.5R_F)；

判断X是否为整数，若为整数，则M_opt=X；若不为整数，则M_opt等于X向上取整后的值。

6.根据权利要求1所述的一种基于最大供电能力的配电网联络建设次序优化方法，其特征在于，所述搜索最大加权联络均衡度B_D，得到最优馈线联络次序order的过程具体为：

1）增加第一条馈线联络F₁，计算联络置于所有可能的N_max个联络位置；x（i₁,j₁）……x（i_Nmax,j_Nmax），得到N_max个相应的B_D，即

2）记录1）中N_max个B_D的最大值为B_D1(i,j)，对应的联络位置x₁(i,j)即为F₁的建设位置；

3）令m=2，重复步骤1）～2），得到N_max个B_D的最大值为B_D2(i,j)，对应的联络位置x₂(i,j)即为F₂的建设位置；以此类推到m等于M_opt时停止，顺序得到的

就是最优次序order。

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