CN106296470A - 一种主动配电网规划方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种主动配电网规划方法，包括以下步骤：1）在所规划主动配电网覆盖区域内划分供电区域并确定每一变电站的位置；2）根据各供电区域所对应的净负荷曲线P(t)，确定任意两变电站i和j之间的互补特性参数C_ij；3）根据任意两变电站i和j之间的互补特性参数C_ij，计算任意两变电站i和j之间的互补特性距离D_ij；4）根据任意两变电站i和j之间的互补特性距离D_ij，将若干个变电站进行聚类分析，进而确定A个联合运行的变电站组；5）采用智能算法分别确定A个联合运行的变电站组中每一变电站组n个时刻t₁，t₂，…，t_n当中每一时刻的最佳接线方案，确定整个主动配电网的最佳接线方案。本发明能够充分挖掘主动配电网下变电站之间可调互补特性，有效节约资源和成本。

Description

一种主动配电网规划方法

技术领域

本发明涉及配电网规划技术领域，具体涉及一种配电网规划方法。

背景技术

近年来，我国配电网出现了很多新特点，包括分布式发电、储能和电动汽车在内的分布式能源接入比例逐年增大，配电网遇到波动性大和双向潮流等问题。我国配电网络一般采用“环网设计、开环运行”的接线方式，这样的配电网络已经很难满足大量接入分布式电源、智能可控负荷和储能设备的要求。主动配电网是国外率先提出的配电网未来发展的一大技术方向，通过灵活的网络结构设计以及配置先进的通信自动化设备，不但可以解决目前配电网所遇到的问题，而且还可以极大提升配电网的供电质量。

目前，传统配电网规划方法主要是：首先，在中长期负荷预测的基础上计算负荷的地理分布确定变电站位置以及供电分区，同时按照守则的容载比标准确定变电站容量。然后，在网络的N-1安全性原则基础上，按照手拉手方式规划线路。最后，对每条线路按照导则的要求配置相应的保护、通信和自动化设备。显而易见地，该配电网规划方法未充分考虑负荷的波动性和区域的可调互补特性，从而使得规划的配电网络灵活性受到限制，难以满足实际情况下复杂多变的运行方式。

主动配电网下不同时间段区域间负荷分布差异很大，相邻区域间存在可调互补的空间。传统的配电网规划方法没有充分挖掘各区域负荷互补的效益，会造成电力资产利用率较低的状况。因此，主动配电网规划时可根据变电站之间的可调互补特性将合适的变电站划分到同一个变电站组内，然后在其中考虑更复杂的接线模式以及使用更先进的二次设备，以便进一步提升主动配电网规划方案的主动化水平。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够充分挖掘主动配电网下变电站之间可调互补特性的主动配电网规划方法。

本发明通过以下技术方案实现：

一种主动配电网规划方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)在所规划主动配电网覆盖区域内划分供电区域并确定每一变电站的位置；

2)根据各供电区域所对应的净负荷曲线P(t)，确定任意两变电站i和j之间的互补特性参数C_ij；

3)根据任意两变电站i和j之间的互补特性参数C_ij，计算任意两变电站i和j之间的互补特性距离D_ij；

4)根据任意两变电站i和j之间的互补特性距离D_ij，将若干个变电站进行聚类分析，进而确定A个联合运行的变电站组；

5)采用智能算法分别确定A个联合运行的变电站组中每一变电站组n个时刻t₁，t₂，…，t_n当中每一时刻的最佳接线方案，确定整个主动配电网的最佳接线方案。

本发明进一步技术改进方案是：

所述步骤1)采用最小负荷距法划分供电区域并确定每一变电站的位置。

本发明进一步技术改进方案是：

所述步骤2)中任意两变电站i和j之间的互补特性参数C_ij，确定具体过程为：

假设任意两变电站i和j的净负荷曲线分别为P_i(t)和P_j(t)，分别在净负荷曲线P_i(t)和P_j(t)上对应取n个时刻t₁，t₂，…，t_n，则变电站i和j之间的互补特性参数C_ij为：

式中，C_ij表示任意两变电站i和j之间的互补特性参数，θ_k表示t_k时刻的权重系数，C_k表示t_k时刻i、j变电站负荷的关联度参数；

$C_k=1/\[1+\left|\frac{P_i\left(t_k\right)}{\underset{m=1}{\overset{n}{\Σ}}{P}_i\left(t_m\right)/n}-\frac{P_j\left(t_k\right)}{\underset{m=1}{\overset{n}{\Σ}}{P}_j\left(t_m\right)/n}\right|\]$

式中，P_i(t_k)表示变电站i在t_k时刻的净负荷，P_i(t_m)表示变电站i在t_m时刻的净负荷，n表示时刻的个数，P_j(t_k)表示变电站j在t_k时刻的净负荷，P_j(t_m)表示变电站j在tm时刻的净负荷。

本发明进一步技术改进方案是：

所述步骤3)中任意两变电站i和j之间的互补特性距离D_ij的计算过程为：

D_ij＝α*C_ij+β*distance_ij

式中，D_ij表示任意两变电站i和j之间的互补特性距离，C_ij表示任意两变电站i和j之间的互补特性参数，distance_ij表示任意两变电站i和j之间的电气距离，α表示C_ij对应的权重系数，β表示distance_ij对应的权重系数。

本发明进一步技术改进方案是：

所述步骤4)中采用智能算法分别确定A个联合运行的变电站组中每一变电站组n个时刻t₁，t₂，…，t_n当中每一时刻的最佳接线方案，确定整个主动配电网的最佳接线方案，具体过程为：假设A个联合运行的变电站组分别为：变电站组一，变电站组二，…，变电站组A，且变电站组一，变电站组二，…，变电站组A所对应的最佳接线方案分别是L_一，L_二，…,L_A：L_一＝L_一1∪L_一2∪…L_一n∪，式中，L_一是变电站组一的最佳接线方案，L_一1是变电站组一t₁时刻的最佳接线方案，L_一2是变电站组一t₂时刻的最佳接线方案，L_一n是变电站组一t_n时刻的最佳接线方案；L_二＝L_二1∪L_二2∪…L_二n∪

式中，L_二是变电站组二的最佳接线方案，L_二1是变电站组二t₁时刻的最佳接线方案，L_二2是变电站组二t₂时刻的最佳接线方案，L_二n是变电站组二t_n时刻的最佳接线方案；

L_A＝L_A1∪L_A2∪…L_An∪

式中，L_A是变电站组A的最佳接线方案，L_A1是变电站组A的t₁时刻的最佳接线方案，L_A2是变电站组A的t₂时刻的最佳接线方案，L_An是变电站组A的t_n时刻的最佳接线方案；整个配电网的最佳接线方案L：

L＝L_一∪L_二∪…L_A∪

式中，L是整个配电网的最佳接线方案，L_一是变电站组一的最佳接线方案，L_二是变电站组二的最佳接线方案，L_A是变电站组A的最佳接线方案。

本发明进一步技术改进方案是：

所述步骤5)的智能算法为遗传算法、粒子群算法和模拟退火算法中的一种。

本发明与现有技术相比，具有以下明显优点：

一、本发明由于在主动配电网规划时根据互补特性距离将具有潜在可调互补特性的变电站归为变电站组，在变电站组内不但可以灵活地规划配电网，而且可以通过采用智能方法寻求最优的主动配电网规划方案，充分挖掘了主动配电网下的区域间可调互补特性；

二、本发明由于采用收敛性和鲁棒性都比较好的遗传算法进行主动配电网的规划，使得主动配电网的规划优化方法具有普遍适用性。本发明可以广泛应用于主动配电网的规划中。

附图说明

图1为本发明的流程示意图；

图2为图1的运行结果之一，其中，“◎”表示变电站，“○”表示负荷节点。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图1—2并结合实施例来详细说明本发明。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

以下结合附图对本发明进行详细的描述。

如图1—2所示，本发明提出了一种主动配电网规划方法，包括以下步骤：

1)根据传统的配电网规划方法，例如最小负荷距法，在所规划主动配电网覆盖区域内划分供电区域并确定每一变电站的位置。

2)根据各供电区域所对应的净负荷曲线P(t)，确定任意两变电站i和j之间的互补特性参数C_ij，具体过程为：

假设任意两变电站i和j的净负荷曲线分别为P_i(t)和P_j(t)，分别在净负荷曲线P_i(t)和P_j(t)上对应取n个时刻t₁，t₂，…，t_n，则变电站i和j之间的互补特性参数C_ij为：

$C_{ij}=1-\underset{k=1}{\overset{n}{\Σ}}{C}_k*{\mathrm{\θ}}_k$

式中，C_ij表示任意两变电站i和j之间的互补特性参数，θ_k表示t_k时刻的权重系数，C_k表示t_k时刻i、j变电站负荷的关联度参数；

$C_k=1/\[1+\left|\frac{P_i\left(t_k\right)}{\underset{m=1}{\overset{n}{\Σ}}{P}_i\left(t_m\right)/n}-\frac{P_j\left(t_k\right)}{\underset{m=1}{\overset{n}{\Σ}}{P}_j\left(t_m\right)/n}\right|\]$

式中，P_i(t_k)表示变电站i在tk时刻的净负荷，P_i(t_m)表示变电站i在t_m时刻的净负荷，n表示时刻的个数，P_j(t_k)表示变电站j在t_k时刻的净负荷，P_j(t_m)表示变电站j在t_m时刻的净负荷。

3)根据任意两变电站i和j之间的互补特性参数C_ij，计算任意两变电站i和j之间的互补特性距离D_ij：

D_ij＝α*C_ij+β*distance_ij

式中，D_ij表示任意两变电站i和j之间的互补特性距离，C_ij表示任意两变电站i和j之间的互补特性参数，distance_ij表示任意两变电站i和j之间的电气距离，α表示C_ij对应的权重系数，β表示distance_ij对应的权重系数。

4)根据任意两变电站i和j之间的互补特性距离D_ij，将若干个变电站进行聚类分析，进而确定A个联合运行的变电站组，分别编号为变电站组一，变电站组二，…，变电站组A；

5)采用智能算法分别确定A个联合运行的变电站组中每一变电站组n个时刻t₁，t₂，…，t_n当中每一时刻的最佳接线方案，确定整个主动配电网的最佳接线方案，具体过程为：

假设变电站组一，变电站组二，…，变电站组A所对应的最佳接线方案分别是L_一，L_二，…，L_A：

L_一＝L_一1∪L_一2∪…∪L_一n

式中，L_一是变电站组一的最佳接线方案，L_一1是变电站组一t₁时刻的最佳接线方案，L_一2是变电站组一t₂时刻的最佳接线方案，L_一n是变电站组一t_n时刻的最佳接线方案；

L二＝L_二1∪L_二2∪…∪L_二n

式中，L_二是变电站组二的最佳接线方案，L_二1是变电站组二t₁时刻的最佳接线方案，L_二2是变电站组二t₂时刻的最佳接线方案，L_二n是变电站组二t_n时刻的最佳接线方案；

L_A＝L_A1∪L_A2∪…∪L_An

式中，L_A是变电站组A的最佳接线方案，L_A1是变电站组A的t₁时刻的最佳接线方案，L_A2是变电站组A的t₂时刻的最佳接线方案，L_An是变电站组A的t_n时刻的最佳接线方案；

整个配电网的最佳接线方案L：

L＝L_一∪L_二∪…∪L_A

式中，L是整个配电网的最佳接线方案，L_一是变电站组一的最佳接线方案，L_二是变电站组二的最佳接线方案，L_A是变电站组A的最佳接线方案；

由于每一变电站组以及每一变电站组的每一时刻的最佳接线方案的求解过程均相同，且智能算法可以采用遗传算法、粒子群算法或模拟退火算法；本实施例以遗传算法为实施例详细描述变电站组a的tk时刻的最佳接线方案L_ak的求解过程，其中，a的取值范围为(一，二，…，A)，k的取值范围为(1,2，…，n)；

(1)随机生成变电站组a的t_k时刻的初始接线种群，并对应赋值t_k时刻的负荷数据；

(2)使用t_k时刻的负荷数据计算每个个体的适应度值；

(3)根据适应度值优选个体；

(4)变异与交叉操作；

(5)依次重复步骤(2)、(3)和(4)直至达到最大迭代次数或收敛后记录t_k时刻的最佳接线方案L_ak。

上述各实施例仅用于说明本发明，其中实施方法的各步骤等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (6)

1.一种主动配电网规划方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)在所规划主动配电网覆盖区域内划分供电区域并确定每一变电站的位置；

2)根据各供电区域所对应的净负荷曲线P(t)，确定任意两变电站i和j之间的互补特性参数C_ij；

3)根据任意两变电站i和j之间的互补特性参数C_ij，计算任意两变电站i和j之间的互补特性距离D_ij；

4)根据任意两变电站i和j之间的互补特性距离D_ij，将若干个变电站进行聚类分析，进而确定A个联合运行的变电站组；

5)采用智能算法分别确定A个联合运行的变电站组中每一变电站组n个时刻t₁，t₂，…，t_n当中每一时刻的最佳接线方案，确定整个主动配电网的最佳接线方案。

2.根据权利要求1所述一种主动配电网规划方法，其特征在于：所述步骤1)采用最小负荷距法划分供电区域并确定每一变电站的位置。

3.根据权利要求1所述一种主动配电网规划方法，其特征在于：所述步骤2)中任意两变电站i和j之间的互补特性参数C_ij，确定具体过程为：

假设任意两变电站i和j的净负荷曲线分别为P_i(t)和P_j(t)，分别在净负荷曲线P_i(t)和P_j(t)上对应取n个时刻t₁，t₂，…，t_n，则变电站i和j之间的互补特性参数C_ij为：

式中，C_ij表示任意两变电站i和j之间的互补特性参数，θ_k表示t_k时刻的权重系数，C_k表示t_k时刻i、j变电站负荷的关联度参数；

$C_k=1/\[1+|\frac{P_i\left(t_k\right)}{\underset{m=1}{\overset{n}{\Σ}}{P}_i\left(t_m\right)/n}-\frac{P_j\left(t_k\right)}{\underset{m=1}{\overset{n}{\Σ}}{P}_j\left(t_m\right)/n}|\]$

式中，P_i(t_k)表示变电站i在t_k时刻的净负荷，P_i(t_m)表示变电站i在t_m时刻的净负荷，n表示时刻的个数，P_j(t_k)表示变电站j在t_k时刻的净负荷，P_j(t_m)表示变电站j在tm时刻的净负荷。

4.根据权利要求1所述一种主动配电网规划方法，其特征在于：所述步骤3)中任意两变电站i和j之间的互补特性距离D_ij的计算过程为：

D_ij＝α*C_ij+β*distance_ij

式中，D_ij表示任意两变电站i和j之间的互补特性距离，C_ij表示任意两变电站i和j之间的互补特性参数，distance_ij表示任意两变电站i和j之间的电气距离，α表示C_ij对应的权重系数，β表示distance_ij对应的权重系数。

5.根据权利要求1所述一种主动配电网规划方法，其特征在于：所述步骤4)中采用智能算法分别确定A个联合运行的变电站组中每一变电站组n个时刻t₁，t₂，…，t_n当中每一时刻的最佳接线方案，确定整个主动配电网的最佳接线方案，具体过程为：假设A个联合运行的变电站组分别为：变电站组一，变电站组二，…，变电站组A，且变电站组一，变电站组二，…，变电站组A所对应的最佳接线方案分别是L_一，L_二，…,L_A：L_一＝L_一1∪L_一2∪…L_一n∪，式中，L_一是变电站组一的最佳接线方案，L_一1是变电站组一t₁时刻的最佳接线方案，L_一2是变电站组一t₂时刻的最佳接线方案，L_一n是变电站组一t_n时刻的最佳接线方案；L_二＝L_二1∪L_二2∪…L_二n∪

式中，L_二是变电站组二的最佳接线方案，L_二1是变电站组二t₁时刻的最佳接线方案，L_二2是变电站组二t₂时刻的最佳接线方案，L_二n是变电站组二t_n时刻的最佳接线方案；

L_A＝L_A1∪L_A2∪…L_An∪

式中，L_A是变电站组A的最佳接线方案，L_A1是变电站组A的t₁时刻的最佳接线方案，L_A2是变电站组A的t₂时刻的最佳接线方案，L_An是变电站组A的t_n时刻的最佳接线方案；整个配电网的最佳接线方案L：

L＝L_一∪L_二∪…L_A∪

式中，L是整个配电网的最佳接线方案，L_一是变电站组一的最佳接线方案，L_二是变电站组二的最佳接线方案，L_A是变电站组A的最佳接线方案。

6.根据权利要求1或5所述一种主动配电网规划方法，其特征在于：所述步骤5)的智能算法为遗传算法、粒子群算法和模拟退火算法中的一种。