CN107516898A - 一种主动配电网的智能调度方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种主动配电网的智能调度方法，包括以下步骤：控制实际电网按照确定的电网的基本网架结构运行；根据负荷预测得出经济损失；根据经济损失得出单位发电补偿费用和单位负荷补偿费用，将补偿费用发送到智能设备上。该方法基于设置在配电网中的智能设备，出于就地平衡的电力调度原则，在考虑了负载能力以及可能的经济性损失的情况下，通过主动进行电力调度的配电网用户侧使得电力系统在满足经济性原则的情况下不改变电网主体结构，使得电力系统尽量长期处于最经济的安全稳定运行的状态。

Description

一种主动配电网的智能调度方法

技术领域

本发明涉及一种主动配电网的智能调度方法，尤其是一种通过主动进行电力调度的配电网用户侧来实现电力系统安全稳定运行的方法。

背景技术

传统的配电网是被动的配电网，由电厂生产的电力流经输电网，通过配电网送到用户，配电网是电力系统的被动的负荷。同时由于电力的供需必须实时处于平衡的状态，因此处于经常变动的被动的负荷导致了电厂等电力产生装置的频繁出力变动甚至起停，线路上联络开关等的频繁开闭以及线路频繁处于非经济运行的过流或轻载状态，严重影响了电力系统中电力元器件的寿命，同时增加了电力系统故障的可能性。为了同时实现满足负荷和电力平衡，现有技术通常在电力系统中设置储能装置，例如抽水蓄能机组、蓄电池、超级电容等。然而，抽水蓄能机组具有爬坡速度限制，且频繁的起停也会使得机组寿命减小，同时，蓄电池、超级电容等的引入需要增加很多转换器设备，这些设备需要实时进行运行维护，此外，这些储能装置只能安装在电力系统的某一个或几个重要节点，而电力从安装了该储能装置的重要节点向其它需要平衡的节点流动也需要流经必要的线路，不可避免的造成过多的线损并同时可能导致线路超载。

发明内容

因此，针对上述问题，本发明提供了一种主动配电网的智能调度方法，该方法基于设置在配电网中的智能设备，出于就地平衡的电力调度原则，在考虑了负载能力以及可能的经济性损失的情况下，通过主动进行电力调度的配电网用户侧使得电力系统在满足经济性原则的情况下不改变电网主体结构，使得电力系统尽量长期处于最经济的安全稳定运行的状态。

为了达到上述目的，本发明提出了一种主动配电网的智能调度方法，包括以下步骤：

1.控制实际电网按照确定的电网的基本网架结构运行；

2.根据负荷预测得出经济损失；

3.根据经济损失得出单位发电补偿费用和单位负荷补偿费用，将补偿费用发送到智能设备上。

上述主动配电网的智能调度方法，其进一步还满足条件：步骤1包括：

1.1确定电网的基本网架结构，所述基本网架结构是电网为了满足所有电网负荷节点的平均负荷的需求且同时达到最经济状态而操作发电机、开关从而形成的初始电网拓扑电路；

1.2按照基本网架结构控制发电机、开关的动作从而使得实际电网按照确定的电网的基本网架结构运行。

上述主动配电网的智能调度方法，其进一步还满足条件：步骤2包括：

2.1在每一个电网负荷节点设置包括负荷感知模块、控制器的智能设备，所述负荷感知模块实时采集对应电网负荷节点的负荷数值，形成历史负荷数据，智能设备中的控制器根据历史负荷数据拟合负荷数据曲线进而对对应电网负荷节点进行负荷预测，得到所有电网负荷节点的精确到分的负荷预测曲线；

2.2调度中心根据得到的所有电网负荷节点的精确到分的负荷预测曲线，通过计算机程序仿真，在电网潮流断面稳定且满足N-2的条件下，得到电网为了满足所有电网负荷节点的负荷预测曲线的需求而应当采用的新的电网拓扑电路；

2.3调度中心将新的电网拓扑电路与初始电网拓扑电路进行比对，得到电网拓扑电路需要变动的情况，所述变动的情况包括：发电机由停到起的数量mg、发电机由起到停的数量ng、超载线路数量ml、轻载线路数量nl、线损增加经济损失PL、开关由开到闭的数量ms、开关由闭到开的数量ns，mg、ng、ml、nl、ms、ns均为从0开始的自然数；

2.4调度中心得出电网拓扑电路改变使得电网必须要承担的经济损失f，

f＝mg×P_Gm+ng×P_Gn+ml×P_Lm+nl×P_Ln+ms×P_Sm+ns×P_Sn+P_L；

其中，PGm为平均每个发电机由停到起带来的经济损失，由发电机平均价格除以发电机在额定生命周期内平均由停到起的次数得到；PGn为平均每个发电机由起到停带来的经济损失，由发电机平均价格除以发电机在额定生命周期内平均由起到停的次数得到；PLm为平均每条超载线路带来的经济损失，由线路平均价格乘以线路超载运行的平均寿命周期与线路额定运行的平均寿命周期的比值；PLn为平均每条轻载线路带来的经济损失，由线路平均价格乘以线路轻载运行的平均寿命周期与线路额定运行的平均寿命周期的比值；PSm为平均每个开关由开到闭带来的经济损失，由开关平均价格除以开关在额定生命周期内平均由开到闭的次数得到；PSn为平均每个开关由闭到开带来的经济损失，由开关平均价格除以开关在额定生命周期内平均由闭到开的次数得到。

上述主动配电网的智能调度方法，其进一步还满足条件：步骤3包括：

3.1调度中心根据得到的经济损失f求出可供给用户补贴的经济结果k，k＝αf，0＜α＜1，α是补贴系数；

3.2调度中心将在应当采用新的电网拓扑电路时所有电网负荷节点的预测负荷与所有电网负荷节点的平均负荷做差，得到所有电网负荷节点的负荷改变量ΔW_i，i＝1、2、3……N，N为所有电网负荷节点数量，如果ΔW_i＞0，则说明预测电网负荷节点i负荷增加，如果ΔW_i＜0，则说明预测电网负荷节点i负荷减少，如果ΔW_i＝0，则说明预测电网负荷节点i负荷不变；

3.3调度中心针对每个ΔW_i≠0的电网负荷节点，按照下式分配用户补贴：

γ₁ΔW₁+γ₂ΔW₂+…+γ_hzΔW_hz+γ_hz+1ΔW_hz+1+…γ_hΔW_h＝k，

其中，h为满足ΔW_i≠0的电网负荷节点数量，hz为满足ΔW_i＞0的电网负荷节点数量，ΔW₁、ΔW₂、…、ΔW_hz均大于0，ΔW_hz+1、…、ΔW_h均小于0，γ₁、γ₂、…、γ_hz分别是节点1、2、……、hz的单位发电补偿费用，γ_hz+1、…、γ_h分别是节点hz+1、……、h的单位负荷补偿费用，min|γ₁,γ₂,…,γ_hz|≥max|γ_hz+1,…,γ_h|；γ_i与ΔW_i成正比，ΔW_i较大则γ_i也大，ΔW_i较小则γ_i也小；

3.4调度中心采用智能算法求解γ₁、γ₂、…、γ_h并通过专家系统干预调节，得到γ₁、γ₂、…、γ_h的具体数值，发送到与节点1、2、…、h对应的智能设备上，促使用户侧实现电力调度。

本发明在每一个负荷节点均设置了包括负荷感知模块和控制器的智能设备，使得针对每个负荷节点均能得到较为准确的负荷预测数据，为实现电力的就地平衡提供了数据基准；采用调度中心对变更电网拓扑电路可能导致的损失进行计算进而得到提供补偿的可承受的经济情况，即使在经济上这种调度方式并没有给电网带来利益上的提升，但是减少的电力元器件的动作使得电网的运行可靠、稳定性得到了巨大的提升；通过主动进行电力调度的配电网用户侧使得电力系统在满足经济性原则的情况下不改变电网主体结构，使得电力系统尽量长期处于最经济的安全稳定运行的条件。

附图说明

图1是主动配电网的智能调度方法流程图。

具体实施方式

请参见图1，图1是主动配电网的智能调度方法流程图。

一种主动配电网的智能调度方法，包括以下步骤：

1.控制实际电网按照确定的电网的基本网架结构运行；

2.根据负荷预测得出经济损失；

3.根据经济损失得出单位发电补偿费用和单位负荷补偿费用，将补偿费用发送到智能设备上。

步骤1包括：

1.1确定电网的基本网架结构，所述基本网架结构是电网为了满足所有电网负荷节点的平均负荷的需求且同时达到最经济状态而操作发电机、开关从而形成的初始电网拓扑电路；

设置满足平均负荷的数值是为了减轻电力调节的难度，如果设置满足最大负荷或者最小负荷，由于实际情况与设置情况相差较多，则需要调动较多的电力，而用户侧的不确定性不能完全保障能够实际供给数量较多的电力；

最经济状态通常是指电力系统损耗最小的情况，属于现有技术的范畴，在此不做过多阐述；

1.2按照基本网架结构控制发电机、开关的动作从而使得实际电网按照确定的电网的基本网架结构运行。

步骤2包括：

2.1在每一个电网负荷节点设置包括负荷感知模块、控制器的智能设备，所述负荷感知模块实时采集对应电网负荷节点的负荷数值，形成历史负荷数据，智能设备中的控制器根据历史负荷数据拟合负荷数据曲线进而对对应电网负荷节点进行负荷预测，得到所有电网负荷节点的精确到分的负荷预测曲线；

在每一个负荷节点均设置了包括负荷感知模块和控制器的智能设备，使得针对每个负荷节点均能得到较为准确的负荷预测数据，为实现电力的就地平衡提供了数据基准；

2.2调度中心根据得到的所有电网负荷节点的精确到分的负荷预测曲线，通过计算机程序仿真，在电网潮流断面稳定且满足N-2的条件下，得到电网为了满足所有电网负荷节点的负荷预测曲线的需求而应当采用的新的电网拓扑电路；

由于电力系统的最经济承载能力是有一个范围的，因此对于某些情况的负荷变动并不需要改变电网拓扑电路，尤其是相对负荷变动较少的情况；而对于相对负荷变动较大的情况，尤其是超出了电力系统的最经济承载能力范围的，电力系统需要控制发电机、开关的动作进而控制实现连接联络、断开联络等，从而使得电网拓扑电路改变；

2.3调度中心将新的电网拓扑电路与初始电网拓扑电路进行比对，得到电网拓扑电路需要变动的情况，所述变动的情况包括：发电机由停到起的数量mg、发电机由起到停的数量ng、超载线路数量ml、轻载线路数量nl、线损增加经济损失P_L、开关由开到闭的数量ms、开关由闭到开的数量ns，mg、ng、ml、nl、ms、ns均为从0开始的自然数；

2.4调度中心得出电网拓扑电路改变使得电网必须要承担的经济损失f，

f＝mg×P_Gm+ng×P_Gn+ml×P_Lm+nl×P_Ln+ms×P_Sm+ns×P_Sn+P_L；

其中，P_Gm为平均每个发电机由停到起带来的经济损失，由发电机平均价格除以发电机在额定生命周期内平均由停到起的次数得到；P_Gn为平均每个发电机由起到停带来的经济损失，由发电机平均价格除以发电机在额定生命周期内平均由起到停的次数得到；P_Lm为平均每条超载线路带来的经济损失，由线路平均价格乘以线路超载运行的平均寿命周期与线路额定运行的平均寿命周期的比值；P_Ln为平均每条轻载线路带来的经济损失，由线路平均价格乘以线路轻载运行的平均寿命周期与线路额定运行的平均寿命周期的比值；P_Sm为平均每个开关由开到闭带来的经济损失，由开关平均价格除以开关在额定生命周期内平均由开到闭的次数得到；P_Sn为平均每个开关由闭到开带来的经济损失，由开关平均价格除以开关在额定生命周期内平均由闭到开的次数得到。

步骤3包括：

3.1调度中心根据得到的经济损失f求出可供给用户补贴的经济结果k，k＝αf，0＜α＜1，α是补贴系数；

采用调度中心对变更电网拓扑电路可能导致的损失进行计算进而得到提供补偿的可承受的经济情况，即使在经济上这种调度方式并没有给电网带来利益上的提升，但是减少的电力元器件的动作使得电网的运行可靠、稳定性得到了巨大的提升；

3.2调度中心将在应当采用的新的电网拓扑电路时所有电网负荷节点的预测负荷与所有电网负荷节点的平均负荷做差，得到所有电网负荷节点的负荷改变量ΔW_i，i＝1、2、3……N，N为所有电网负荷节点数量，如果ΔW_i＞0，则说明预测电网负荷节点i负荷增加，如果ΔW_i＜0，则说明预测电网负荷节点i负荷减少，如果ΔW_i＝0，则说明预测电网负荷节点i负荷不变；

3.3调度中心针对每个ΔW_i≠0的电网负荷节点，按照下式分配用户补贴：

γ₁ΔW₁+γ₂ΔW₂+…+γ_hzΔW_hz+γ_hz+1ΔW_hz+1+…γ_hΔW_h＝k，

其中，h为满足ΔW_i≠0的电网负荷节点数量，hz为满足ΔW_i＞0的电网负荷节点数量，ΔW₁、ΔW₂、…、ΔW_hz均大于0，ΔW_hz+1、…、ΔW_h均小于0，γ₁、γ₂、…、γ_hz分别是节点1、2、……、hz的单位发电补偿费用，γ_hz+1、…、γ_h分别是节点hz+1、……、h的单位负荷补偿费用，min|γ₁,γ₂,…,γ_hz|≥max|γ_hz+1,…,γ_h|；发电补偿费用是为了鼓励用户侧发电给电网进而弥补电网增加的负荷的经济性奖励，负荷补偿费用是为了鼓励用户侧增强用电能力进而弥补电网减少的负荷的经济性奖励；γ_i与ΔW_i成正比，ΔW_i较大则γ_i也大，ΔW_i较小则γ_i也小；

3.4调度中心采用智能算法求解γ₁、γ₂、…、γ_h并通过专家系统干预调节，得到γ₁、γ₂、…、γ_h的具体数值，发送到与节点1、2、…、h对应的智能设备上，促使用户侧根据补贴实现电力调度；

通过主动进行电力调度的配电网用户侧使得电力系统在满足经济性原则的情况下不改变电网主体结构，使得电力系统尽量长期处于最经济的安全稳定运行的条件。

需要注意的是，以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，在本发明的上述指导下，本领域技术人员可以在上述实施例的基础上进行各种改进和变形，而这些改进或者变形落在本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种主动配电网的智能调度方法，其特征在于，包括以下步骤：

1.控制实际电网按照确定的电网的基本网架结构运行；

2.根据负荷预测得出经济损失；

3.根据经济损失得出单位发电补偿费用和单位负荷补偿费用，将补偿费用发送到智能设备上。

2.根据权利要求1所述的主动配电网的智能调度装置，其特征在于：步骤1包括：

1.1确定电网的基本网架结构，所述基本网架结构是电网为了满足所有电网负荷节点的平均负荷的需求且同时达到最经济状态而操作发电机、开关从而形成的初始电网拓扑电路；

1.2按照基本网架结构控制发电机、开关的动作从而使得实际电网按照确定的电网的基本网架结构运行。

3.根据权利要求2所述的主动配电网的智能调度方法，其特征在于：步骤2包括：

2.1在每一个电网负荷节点设置包括负荷感知模块、控制器的智能设备，所述负荷感知模块实时采集对应电网负荷节点的负荷数值，形成历史负荷数据，智能设备中的控制器根据历史负荷数据拟合负荷数据曲线进而对对应电网负荷节点进行负荷预测，得到所有电网负荷节点的精确到分的负荷预测曲线；

2.2调度中心根据得到的所有电网负荷节点的精确到分的负荷预测曲线，通过计算机程序仿真，在电网潮流断面稳定且满足N-2的条件下，得到电网为了满足所有电网负荷节点的负荷预测曲线的需求而应当采用的新的电网拓扑电路；

2.3调度中心将新的电网拓扑电路与初始电网拓扑电路进行比对，得到电网拓扑电路需要变动的情况，所述变动的情况包括：发电机由停到起的数量mg、发电机由起到停的数量ng、超载线路数量ml、轻载线路数量nl、线损增加经济损失P_L、开关由开到闭的数量ms、开关由闭到开的数量ns，mg、ng、ml、nl、ms、ns均为从0开始的自然数；

2.4调度中心得出电网拓扑电路改变使得电网必须要承担的经济损失f，

f＝mg×P_Gm+ng×P_Gn+ml×P_Lm+nl×P_Ln+ms×P_Sm+ns×P_Sn+P_L；

其中，P_Gm为平均每个发电机由停到起带来的经济损失，由发电机平均价格除以发电机在额定生命周期内平均由停到起的次数得到；P_Gn为平均每个发电机由起到停带来的经济损失，由发电机平均价格除以发电机在额定生命周期内平均由起到停的次数得到；P_Lm为平均每条超载线路带来的经济损失，由线路平均价格乘以线路超载运行的平均寿命周期与线路额定运行的平均寿命周期的比值；P_Ln为平均每条轻载线路带来的经济损失，由线路平均价格乘以线路轻载运行的平均寿命周期与线路额定运行的平均寿命周期的比值；P_Sm为平均每个开关由开到闭带来的经济损失，由开关平均价格除以开关在额定生命周期内平均由开到闭的次数得到；P_Sn为平均每个开关由闭到开带来的经济损失，由开关平均价格除以开关在额定生命周期内平均由闭到开的次数得到。

4.根据权利要求3所述的的主动配电网的智能调度方法，其特征在于：步骤3包括：

3.1调度中心根据得到的经济损失f求出可供给用户补贴的经济结果k，k＝αf，0＜α＜1，α是补贴系数；

3.2调度中心将在应当采用新的电网拓扑电路时所有电网负荷节点的预测负荷与所有电网负荷节点的平均负荷做差，得到所有电网负荷节点的负荷改变量ΔW_i，i＝1、2、3……N，N为所有电网负荷节点数量，如果ΔW_i＞0，则说明预测电网负荷节点i负荷增加，如果ΔW_i＜0，则说明预测电网负荷节点i负荷减少，如果ΔW_i＝0，则说明预测电网负荷节点i负荷不变；

3.3调度中心针对每个ΔW_i≠0的电网负荷节点，按照下式分配用户补贴：

γ₁ΔW₁+γ₂ΔW₂+…+γ_hzΔW_hz+γ_hz+1ΔW_hz+1+…γ_hΔW_h＝k，

其中，h为满足ΔW_i≠0的电网负荷节点数量，hz为满足ΔW_i＞0的电网负荷节点数量，ΔW₁、ΔW₂、…、ΔW_hz均大于0，ΔW_hz+1、…、ΔW_h均小于0，γ₁、γ₂、…、γ_hz分别是节点1、2、……、hz的单位发电补偿费用，γ_hz+1、…、γ_h分别是节点hz+1、……、h的单位负荷补偿费用，min|γ₁，γ₂,…,γ_hz|≥max|γ_hz+1,…,γ_h|；γ_i与ΔW_i成正比，ΔW_i较大则γ_i也大，ΔW_i较小则γ_i也小；

3.4调度中心采用智能算法求解γ₁、γ₂、…、γ_h并通过专家系统干预调节，得到γ₁、γ₂、…、γ_h的具体数值，发送到与节点1、2、…、h对应的智能设备上，促使用户侧实现电力调度。