CN104504183A - 一种基于自动优化的配电网智能规划系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于自动优化的配电网智能规划系统，属于配用电工程配电网规划设计技术领域，该系统包括原始资料收集模块、负荷预测模块、变电站规划模块、网架规划模块、无功规划模块、备选规划方案模块、技术经济评估模块和决策模块；本发明系统的输入为底层数据和规划参数，系统的输出为最优规划方案，各模块的信息输入输出以及各模块之间的组合，最终实现配电网的智能规划功能，可将配电网规划过程中的人工化程度降低到最小。

Description

一种基于自动优化的配电网智能规划系统

技术领域

本发明属于配用电工程配电网规划设计技术领域，特别涉及一种基于自动优化的配电网智能规划系统，以及配电网规划系统中各个功能模块的数据输入输出及模块之间的组合方式的设计。

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规划，可以保证电网改造的合理性和电网运行的安全性与经济性，提高配电网的供电质量。配电网规划是根据规划期间负荷预测的结果和现有网络的基本状况，确定最优的系统建设方案，在满足负荷增长和安全可靠供电的前提下，使配电网的建设和运行费用最小。配电网规划的主要内容包括负荷预测、变电站规划、网架规划、无功规划、配电网可靠性评估、技术经济评估等。

配电网规划是电网公司业务的一个重要环节，也是目前较为薄弱的一个环节。目前各种配电网规划系统软件程序分别在关键信息数据集成、配网规划分析与辅助决策等功能取得了一定进展。国外相关的软件程序偏重于配网规划分析与辅助决策功能，国内部分规划软件程序兼顾了关键信息数据集成与GIS平台整合等功能。但是，目前配网规划仍存在关键信息数据不充分、规划业务流程信息化程度低、规划分析辅助工具不足等诸多问题。

(1)针对配网规划面临经济高速发展、用电需求迅猛增长、电力建设环境频繁变动、电网与地方资源协调困难等现状，亟需在基础数据获取环节，加强对来源于调度、营配、GIS、国民经济统计系统等各种外部信息系统的数据整合和综合利用，重点保证数据的完整性、准确性、一致性、实时性。

(2)在规划业务流程环节，亟需提高规划业务的信息化、自动化程度，通过基于GIS平台的图形化管理、分析功能，实现数据的综合集成、展示，电网拓扑的自动建模，减少人工工作量。

(3)在规划可行性分析过程中，有效利用各种配网仿真分析工具，进行配网各种关键指标的计算分析，实现配网规划辅助决策，减少人为的、经验性的判断决策失误。

(4)现有配网规划软件程序支撑下的配网规划业务流程，人工化程度及工作量仍然很高，基于人为经验的决策仍然占据很大比重。现有规划软件程序普遍尚未具备配网规划高级分析功能，包括规划方案的自动对比分析、配网智能规划分析等。

发明内容

本发明的目的是为克服已有技术的不足之处，提出一种基于自动优化的配电网智能规划系统，本发明最终实现配电网的智能规划功能，可将配电网规划过程中的人工化程度降低到最小。

本发明提出了一种基于自动优化的配电网智能规划系统，其特征在于，包括原始资料收集模块、负荷预测模块、变电站规划模块、网架规划模块、无功规划模块、备选规划方案模块、技术经济评估模块和决策模块；其中，

原始资料收集模块，用于自动收集高压配电网规划需要的各种原始资料，中低压配电网规划需要的资料；利用数据库技术将负荷和配电网的空间数据和属性数据一一对应起来，该空间数据包括负荷的时空数据、配电网络的时空数据、地理气象信息数据和建设发展规划数据；输出社会资料、负荷资料和电源及电网资料；

负荷预测模块，用于进行长期、中期和短期的负荷总量预测和空间负荷预测；该模块接收原始资料收集模块的输出数据，对于不同时间尺度进行负荷预测，自动生成最佳预测模型；输出负荷曲线、负荷总量和空间负荷分布数据；

变电站规划模块，用于根据输入数据的情况，自动选择数学规划算法、启发式算法或智能优化算法进行变电站规划。输出高压变电站的位置、容量、供电范围和中压配电变压器的位置、容量、供电范围数据；

网架规划模块：该模块根据输入的变电站容量、个数和站址数据，实现高压和中压网架规划：

无功规划模块：该模块根据输入的拓扑结构参数、负荷量参数和系统稳定性运行条件数据，通过控制有载调压变压器分接头位置和无功补偿设备的投入容量，使得配电网系统性能指标取得最优值，并输出无功补偿装置的位置和容量数据；

备选规划方案模块：用于汇总各模块的优化结果得到多个可行规划方案，输出一个可行规划方案列表；

技术经济评估模块：用于对输入的各种备选规划方案从经济性和可靠性两方面进行评估，得到各个备选方案的经济性和可靠性指标并输出；

决策模块：该模块根据各种可行方案及其经济性和可靠性指标，通过对各种方案进行遍历搜索，输出最佳配网规划方案。

本发明的特点及有益效果：

本发明系统的输入为底层数据和规划参数，系统的输出为最优规划方案，各模块的信息输入输出以及各模块之间的组合，最终实现配电网的智能规划功能。该系统对配电网规划所需的各个功能模块进行了封装组合，各个模块之间可以方便地进行参数传递。该系统的输入信息为社会资料、负荷资料和电源及电网资料，包括所有可能的站点、线路方案，以规划指标作为优化目标和边界条件，自动进行负荷预测、变电站选址定容、确定最佳接线方式、匹配线路上开关状态，构建最优的网络拓扑结构，实现配网自动、智能规划优化。

附图说明

图1为本发明的基于自动优化的配电网智能规划系统组成框图。

具体实施方式

本发明提出的一种基于自动优化的配电网智能规划系统，结合附图及实现功能说明如下：

本发明提出了一种基于自动优化的配电网智能规划系统，如图1所示，该系统包括原始资料收集、负荷预测模块、变电站规划模块、网架规划模块、无功规划模块、备选规划方案模块、技术经济评估模块和决策模块；

上述各模块的具体内容、实现的功能及各模块之间的连接关系详细说明如下：

(1)原始资料收集模块

高压配电网规划需要收集的原始资料包括当地的自然资源和自然条件、规划区内大的用电负荷的类型、数量和分布情况，在建或规划的大型项目，规划区内历史用电量情况，现状网架运行指标以及地区经济发展历史数据以及发展规划等资料。

中低压配电网规划需要收集的资料主要包括：规划期内大的用电用户分布和报装容量等相关信息，中压配电网运行情况如变电站、线路负载情况、线损率、供电可靠率等统计指标、配电网设备残旧情况等资料。

面向配电网规划的信息系统以规划区域的GIS背景地图为一级画面，利用数据库技术将负荷和配电网的空间数据和属性数据一一对应起来，实现营业管理、设备管理与生产运行管理三者的结合，为配电网规划提供详实的历史、现实数据，也为各级管理部门提供决策依据。该系统包含信息内容有负荷的时空数据、配电网络的时空数据、地理气象信息和建设发展规划。

原始资料收集模块的输出资料包括社会资料、负荷资料和电源及电网资料，将所述资料数据分别传输给系统各模块；

(2)负荷预测模块

该模块包括进行长期、中期和短期的负荷总量预测和空间负荷预测模型；该模块的输入数据包括：历史数据、天气情况、经济数据和日期类型；对于不同时间尺度的负荷预测模型，可自动选择最佳预测模型。该模块的输出数据为负荷曲线、负荷总量和空间负荷分布。

(3)变电站规划模块

该模块的输入数据为现有配网的状况、负荷预测结果和地理环境信息。根据输入数据的情况，该模块可以自动选择数学规划算法、启发式算法或智能优化算法进行变电站规划。该模块的输出为高压变电站的位置、容量、供电范围和中压配电变压器的位置、容量、供电范围。

(4)网架规划模块

该模块的输入数据为变电站容量、个数和站址。该模块可以实现高压和中压网架规划。其中高压网架规划是根据规划区负荷需求和配网电源(相应的变配电所的站址及容量)确定什么时间、什么地点、需要建设什么电压等级及多少回数的供电线路，保证供电区域电力系统安全运行的基础上使所需的投资和运行费用最小。中压网架规划是在高压配电变电站站址、容量及供电范围规划的基础上，确定各高压变电站出10kV线路的数量、线路规格、具体走径、接线模式(站间联络及站内联络方式)、10kV开闭所的设置等，以满足负荷的需求。

(5)无功规划模块

该模块的输入数据为拓扑结构参数、负荷量等参数和系统稳定性运行条件。该模块通过控制有载调压变压器分接头位置和无功补偿设备的投入容量等，使得配电网系统性能指标取得最优值。该模块的输出为无功补偿装置的位置和容量。

(6)备选规划方案模块

该模块汇总以上各模块的优化结果。由于各个模块的优化结果有多种组合方式，即可行备选方案不唯一。该模块的输出是一个可行规划方案列表。

(7)技术经济评估模块

该模块的输入为各种备选规划方案。该模块的功能是对各种方案从经济性和可靠性两方面进行评估，其中经济性指标可以从投资费用、运行费用、停电损失等方面量化，可靠性指标主要包括系统平均停电频率指标、系统平均停电持续时间指标和供电可靠率指标。该模块的输出是各个备选方案的经济性和可靠性指标。

(8)决策模块

该模块的输入为各种可行方案及其经济性和可靠性指标，通过对各种方案进行遍历搜索，输出最佳配网规划方案。

Claims (1)

1.一种基于自动优化的配电网智能规划系统，其特征在于，包括原始资料收集模块、负荷预测模块、变电站规划模块、网架规划模块、无功规划模块、备选规划方案模块、技术经济评估模块和决策模块；其中，

原始资料收集模块，用于自动收集高压配电网规划需要的各种原始资料，中低压配电网规划需要的资料；利用数据库技术将负荷和配电网的空间数据和属性数据一一对应起来，该空间数据包括负荷的时空数据、配电网络的时空数据、地理气象信息数据和建设发展规划数据；输出社会资料、负荷资料和电源及电网资料；

负荷预测模块，用于进行长期、中期和短期的负荷总量预测和空间负荷预测；该模块接收原始资料收集模块的输出数据，对于不同时间尺度进行负荷预测，自动生成最佳预测模型；输出负荷曲线、负荷总量和空间负荷分布数据；

变电站规划模块，用于根据输入数据的情况，自动选择数学规划算法、启发式算法或智能优化算法进行变电站规划；输出高压变电站的位置、容量、供电范围和中压配电变压器的位置、容量、供电范围数据；

网架规划模块：用于根据输入的变电站容量、个数和站址数据，实现高压和中压网架规划：

无功规划模块：用于根据输入的拓扑结构参数、负荷量参数和系统稳定性运行条件数据，通过控制有载调压变压器分接头位置和无功补偿设备的投入容量，使得配电网系统性能指标取得最优值，输出无功补偿装置的位置和容量数据；

备选规划方案模块：用于汇总各模块的优化结果得到多个可行规划方案，输出一个可行规划方案列表；

技术经济评估模块：用于对输入的各种备选规划方案从经济性和可靠性两方面进行评估，得到各个备选方案的经济性和可靠性指标并输出；

决策模块：该模块根据各种可行方案及其经济性和可靠性指标，通过对各种方案进行遍历搜索，输出最佳配网规划方案。