CN110210659B - 一种考虑可靠性约束的配电网规划方法 - Google Patents

一种考虑可靠性约束的配电网规划方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110210659B
CN110210659B CN201910438855.5A CN201910438855A CN110210659B CN 110210659 B CN110210659 B CN 110210659B CN 201910438855 A CN201910438855 A CN 201910438855A CN 110210659 B CN110210659 B CN 110210659B
Authority
CN
China
Prior art keywords
branch
transformer
distribution network
node
power distribution
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201910438855.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110210659A (zh
Inventor
吴文传
张伯明
栗子豪
孙宏斌
王彬
郭庆来
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tsinghua University
Original Assignee
Tsinghua University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tsinghua University filed Critical Tsinghua University
Priority to CN201910438855.5A priority Critical patent/CN110210659B/zh
Priority to PCT/CN2019/100599 priority patent/WO2020237839A1/zh
Publication of CN110210659A publication Critical patent/CN110210659A/zh
Priority to US17/136,941 priority patent/US11514206B2/en
Application granted granted Critical
Publication of CN110210659B publication Critical patent/CN110210659B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q10/00—Administration; Management
    • G06Q10/04—Forecasting or optimisation specially adapted for administrative or management purposes, e.g. linear programming or "cutting stock problem"
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/10—Geometric CAD
    • G06F30/13—Architectural design, e.g. computer-aided architectural design [CAAD] related to design of buildings, bridges, landscapes, production plants or roads
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/04—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers
    • G05B19/042—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers using digital processors
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q10/00—Administration; Management
    • G06Q10/06—Resources, workflows, human or project management; Enterprise or organisation planning; Enterprise or organisation modelling
    • G06Q10/063—Operations research, analysis or management
    • G06Q10/0631—Resource planning, allocation, distributing or scheduling for enterprises or organisations
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q10/00—Administration; Management
    • G06Q10/06—Resources, workflows, human or project management; Enterprise or organisation planning; Enterprise or organisation modelling
    • G06Q10/063—Operations research, analysis or management
    • G06Q10/0637—Strategic management or analysis, e.g. setting a goal or target of an organisation; Planning actions based on goals; Analysis or evaluation of effectiveness of goals
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q10/00—Administration; Management
    • G06Q10/06—Resources, workflows, human or project management; Enterprise or organisation planning; Enterprise or organisation modelling
    • G06Q10/063—Operations research, analysis or management
    • G06Q10/0639—Performance analysis of employees; Performance analysis of enterprise or organisation operations
    • G06Q10/06393—Score-carding, benchmarking or key performance indicator [KPI] analysis
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q50/00—Information and communication technology [ICT] specially adapted for implementation of business processes of specific business sectors, e.g. utilities or tourism
    • G06Q50/06—Energy or water supply
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/20—Pc systems
    • G05B2219/26—Pc applications
    • G05B2219/2639—Energy management, use maximum of cheap power, keep peak load low
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2203/00—Indexing scheme relating to details of circuit arrangements for AC mains or AC distribution networks
    • H02J2203/10—Power transmission or distribution systems management focussing at grid-level, e.g. load flow analysis, node profile computation, meshed network optimisation, active network management or spinning reserve management
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2203/00—Indexing scheme relating to details of circuit arrangements for AC mains or AC distribution networks
    • H02J2203/20—Simulating, e g planning, reliability check, modelling or computer assisted design [CAD]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/70—Smart grids as climate change mitigation technology in the energy generation sector
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S10/00—Systems supporting electrical power generation, transmission or distribution
    • Y04S10/50—Systems or methods supporting the power network operation or management, involving a certain degree of interaction with the load-side end user applications
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S40/00—Systems for electrical power generation, transmission, distribution or end-user application management characterised by the use of communication or information technologies, or communication or information technology specific aspects supporting them
    • Y04S40/20—Information technology specific aspects, e.g. CAD, simulation, modelling, system security

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Human Resources & Organizations (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Economics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Strategic Management (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Entrepreneurship & Innovation (AREA)
  • Marketing (AREA)
  • Tourism & Hospitality (AREA)
  • General Business, Economics & Management (AREA)
  • Educational Administration (AREA)
  • Development Economics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Operations Research (AREA)
  • Quality & Reliability (AREA)
  • Game Theory and Decision Science (AREA)
  • Mathematical Analysis (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Pure & Applied Mathematics (AREA)
  • Mathematical Optimization (AREA)
  • Computational Mathematics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Primary Health Care (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)

Abstract

本发明提出一种考虑可靠性约束的配电网规划方法，属于电力系统规划与评估技术领域。该方法构建由目标函数和约束条件构成的配电网规划模型，将可靠性指标作为约束纳入到配电网规划问题中，通过约束间的耦合关系精确描述可靠性指标，使得求解该配电网规划模型得到的解必然满足设定的可靠性约束，得到最优的配电网规划方案。该方法避免了传统配电网规划方法采用先规划后验证可靠性指标的迭代求解方式，而是直接求得满足可靠性约束的电网规划方案，保证了规划方案的最优性，同时大大减少了配电网规划的计算时间。

Description

一种考虑可靠性约束的配电网规划方法
技术领域
本发明属于电力系统规划与评估技术领域，特别涉及一种考虑可靠性约束的配电网规划方法。
背景技术
在配电网规划问题中，可靠性是评价规划网络性能的重要指标。在配电网规划领域，可靠性是指电力系统持续满足终端用户电力需求数量和质量的能力。配电网可靠性主要包括以下几个指标：用户中断频率(customer interruption frequency(CIF))、用户中断持续时间(customer interruption duration(CID))、系统年平均中断频率指数(systemaverage interruption frequency index(SAIFI))、系统年平均中断持续时间指数(system average interruption duration index(SAIDI))和期望失负荷能量(expectedenergy not supplied(EENS))。
由于可靠性指标的计算过程表现为统计故障事件发生的概率时间，在传统的配电网规划方法中，通常采用求解不考虑可靠性的规划模型、计算检验可靠性指标两步迭代的方式生成满足可靠性要求的规划方案。在计算可靠性指标时，通过随机生成模拟根据设备故障和故障率生成众多的蒙特卡罗样本，并对其进行统计得到可靠性指标。这种方法耗时较长，需要较大的存储空间，且经常得到电气设备容量负载比较低或者可靠性要求不能完全满足的次优规划方案，使得规划得到的电网一次投资成本较高且无法满足可靠性要求。
如果将可靠性约束包含到配电网规划模型中，往往会破坏原有规划问题的可解性，必须使用一些启发式方法近似求解这些模型，如进化算法和粒子群算法。显然，启发式方法只能为决策者提供相对次优解决方案，这可能是保守和不稳定的。如何在配电网规划中同时地将可靠性约束考虑进来，称为备受关注和亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的是为克服已有技术的不足之处，提出一种考虑可靠性约束的配电网规划方法。本发明实现将精确计算配电网可靠性指标作为约束纳入配电网规划模型中，通过求解该模型直接得到满足可靠性指标的规划方案，避免了传统配电网规划的迭代计算，保证了规划方案的最优性。
本发明提出一种考虑可靠性约束的配电网规划方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)构建考虑可靠性约束的配电网规划模型，该模型由目标函数和约束条件构成；具体如下：
1-1)确定模型的目标函数；
该模型的目标函数为最小化配电网投资成本，如式所示：
Figure GDA0002888802720000021
其中，CI为配电网投资成本，
Figure GDA0002888802720000022
为类型a导线的成本，
Figure GDA0002888802720000023
为支路ij是否新建类型a的导线，
Figure GDA0002888802720000024
为新建，
Figure GDA0002888802720000025
为不新建，Υ表示所有支路的集合，ΛB为所有导线类型的集合，
Figure GDA0002888802720000026
为类型a变压器的成本，
Figure GDA0002888802720000027
为变压器节点f是否新建类型a的变压器，
Figure GDA0002888802720000028
为新建，
Figure GDA0002888802720000029
为不新建，ΨF表示所有变压器节点的集合，ΛT为所有变压器类型的集合，
Figure GDA00028888027200000210
为s节点新建变电站的成本，us∈{0,1}为s节点是否新建变电站，us＝1为新建，us＝0为不新建，ΨSS表示所有变电站节点的集合；
1-2)确定模型的约束条件包；具体如下：
1-2-1)配电网功率平衡约束，如式-所示：
Figure GDA00028888027200000211
Figure GDA00028888027200000212
其中，
Figure GDA00028888027200000213
表示在支路xy发生故障时i节点的负荷；如果xy＝0，则表示支路xy为正常运行状态；
Figure GDA00028888027200000214
表示在支路xy发生故障时支路ij上由j节点流向i节点的功率，Ψi表示与i节点直接相连的支路集合，ΨLN表示负荷节点集合；
1-2-2)支路功率约束，如式-所示：
Figure GDA00028888027200000215
Figure GDA00028888027200000216
其中，M为正数，
Figure GDA00028888027200000217
表示在支路xy发生故障时支路ij上开关的状态，
Figure GDA00028888027200000218
表示开关闭合，
Figure GDA00028888027200000219
表示开关打开，
Figure GDA00028888027200000220
表示支路ij额定容量；
1-2-3)变压器功率约束，如式-所示：
Figure GDA00028888027200000221
Figure GDA00028888027200000222
其中，
Figure GDA00028888027200000223
为在支路xy发生故障时变压器f的功率，
Figure GDA00028888027200000224
为在支路xy发生故障时连接变压器的支路trf由变压器节点流向下游节点的功率；
1-2-4)配电网辐射状运行约束，如式-所示：
Figure GDA0002888802720000031
Figure GDA0002888802720000032
Figure GDA0002888802720000033
Figure GDA0002888802720000034
Figure GDA0002888802720000035
Figure GDA0002888802720000036
Figure GDA0002888802720000037
Figure GDA0002888802720000038
Figure GDA0002888802720000039
其中，
Figure GDA00028888027200000310
为在支路xy发生故障时i节点关于变压器f的从属标志，
Figure GDA00028888027200000311
则i节点由变压器f供电，
Figure GDA00028888027200000312
则i节点不由变压器f供电，
Figure GDA00028888027200000313
为在支路xy发生故障时支路ij关于变压器f的从属标志，
Figure GDA00028888027200000314
则支路ij由变压器f供电，
Figure GDA00028888027200000315
则支路ij不由变压器f供电，
Figure GDA00028888027200000316
为在支路xy发生故障时i节点是否被供电的标志，
Figure GDA00028888027200000317
表示被供电，
Figure GDA00028888027200000318
表示不被供电；
1-2-5)故障约束，如式-所示：
Figure GDA00028888027200000319
Figure GDA00028888027200000320
Figure GDA00028888027200000321
Figure GDA00028888027200000322
其中，
Figure GDA00028888027200000323
为在支路xy发生故障时i节点是否被影响，
Figure GDA00028888027200000324
表示被影响，
Figure GDA00028888027200000325
表示没被影响；
1-2-6)可靠性指标计算约束，如式-所示：
Figure GDA00028888027200000326
Figure GDA0002888802720000041
Figure GDA0002888802720000042
Figure GDA0002888802720000043
Figure GDA0002888802720000044
Figure GDA0002888802720000045
其中，CIDi表示i节点的用户中断持续时间，λxy表示支路xy的年故障率，
Figure GDA0002888802720000046
表示支路xy的故障开关动作中断时间，
Figure GDA0002888802720000047
表示支路xy的故障修复中断时间，CIFi表示i节点的用户中断频率，NCi为给定的i节点的用户数量，SAIDI表示系统年平均中断频率指数，SAIFI为系统年平均中断持续时间指数，ASAI为系统平均供电指数，EENS为期望失负荷能量，B为所有负荷水平的集合，Δh为负荷水平h的年持续小时数，μh≤1为负荷水平h的峰值负荷比，Li表示i节点的峰值负荷；
1-2-7)可靠性指标约束，如式-所示：
Figure GDA0002888802720000048
SAIDI≤ε (28)
其中，εi表示i节点的用户中断持续时间要求，ε表示系统年平均中断持续时间要求；
1-2-8)投资逻辑约束，如式-所示：
Figure GDA0002888802720000049
Figure GDA00028888027200000410
Figure GDA00028888027200000411
Figure GDA00028888027200000412
Figure GDA00028888027200000413
Figure GDA00028888027200000414
其中，lij∈{0,1}表示支路ij是否有线路，lij＝1为有，lij＝0为无，
Figure GDA00028888027200000415
为类型a导线的额定容量，of∈{0,1}表示变压器f节点是否有变压器，of＝1为有，of＝0为无，
Figure GDA0002888802720000051
为类型a变压器的额定容量，
Figure GDA0002888802720000052
为属于s节点变电站的变压器节点的集合；
2)根据目标函数和约束条件-，求解步骤1)建立的优化模型，得到的
Figure GDA0002888802720000053
和us即为配电网最优规划方案。
本发明的特点及有益效果在于：
本发明将精确计算配电网可靠性指标作为约束纳入配电网规划模型中，通过求解该模型直接得到满足可靠性指标的规划方案，避免了传统配电网规划的迭代计算，减少计算时间，保证了规划方案的最优性。
具体实施方式
本发明提出的一种考虑可靠性约束的配电网规划方法，下面结合具体实施例进一步详细说明如下。
本发明提出的一种考虑可靠性约束的配电网规划方法，包括以下步骤：
1)构建考虑可靠性约束的配电网规划模型，该模型由目标函数和约束条件构成；具体如下：
1-1)确定模型的目标函数；
该模型的目标函数为最小化配电网投资成本，如式所示：
Figure GDA0002888802720000054
其中CI为配电网投资成本，
Figure GDA0002888802720000055
为类型a导线的成本，
Figure GDA0002888802720000056
为支路ij是否新建类型a的导线(
Figure GDA0002888802720000057
为新建，
Figure GDA0002888802720000058
为不新建)，Υ表示所有支路的集合，ΛB为所有导线类型的集合，
Figure GDA0002888802720000059
为类型a变压器的成本，
Figure GDA00028888027200000510
为变压器节点f是否新建类型a的变压器(
Figure GDA00028888027200000511
为新建，
Figure GDA00028888027200000512
为不新建)，ΨF表示所有变压器节点的集合，ΛT为所有变压器类型的集合，
Figure GDA00028888027200000513
为s节点新建变电站的成本，us∈{0,1}为s节点是否新建变电站(us＝1为新建，us＝0为不新建)，ΨSS表示所有变电站节点的集合。
1-2)确定模型的约束条件包；具体如下：
1-2-1)配电网功率平衡约束，如式-所示：
Figure GDA00028888027200000514
Figure GDA00028888027200000515
其中
Figure GDA00028888027200000516
表示在支路xy发生故障时(如果xy＝0，则表示支路xy正常运行状态时)i节点的负荷，
Figure GDA0002888802720000061
表示在支路xy发生故障时(如果xy＝0，则表示支路xy正常运行状态时)支路ij上由j节点流向i节点的功率，Ψi表示与i节点直接相连的支路集合，ΨLN表示负荷节点集合。
1-2-2)支路功率约束，如式-所示：
Figure GDA0002888802720000062
Figure GDA0002888802720000063
其中，M为给定任意取值较大的数(需要大于配电网所有线路中最大容量
Figure GDA0002888802720000064
的值，本实例中取为1000000000)，
Figure GDA0002888802720000065
表示在支路xy发生故障时(如果xy＝0，则表示支路xy正常运行状态时)支路ij上开关的状态(
Figure GDA0002888802720000066
表示开关闭合，
Figure GDA0002888802720000067
表示开关打开)，
Figure GDA0002888802720000068
表示支路ij额定容量。
1-2-3)变压器功率约束，如式-所示：
Figure GDA0002888802720000069
Figure GDA00028888027200000610
其中，
Figure GDA00028888027200000611
为在支路xy发生故障时(如果xy＝0，则表示支路xy正常运行状态时)变压器f的功率，
Figure GDA00028888027200000612
为在支路xy发生故障时(如果xy＝0，则表示支路xy正常运行状态时)连接变压器的支路trf由变压器节点流向下游节点的功率。
1-2-4)配电网辐射状运行约束，如式-所示：
Figure GDA00028888027200000613
Figure GDA00028888027200000614
Figure GDA00028888027200000615
Figure GDA00028888027200000616
Figure GDA00028888027200000617
Figure GDA00028888027200000618
Figure GDA00028888027200000619
Figure GDA00028888027200000620
Figure GDA00028888027200000621
其中，
Figure GDA0002888802720000071
为在支路xy发生故障时(如果xy＝0，则表示支路xy正常运行状态时)i节点关于变压器f的从属标志(
Figure GDA0002888802720000072
则i节点由变压器f供电，
Figure GDA0002888802720000073
则i节点不由变压器f供电)，
Figure GDA0002888802720000074
为在支路xy发生故障时(如果xy＝0，则表示支路xy正常运行状态时)支路ij关于变压器f的从属标志(
Figure GDA0002888802720000075
则支路ij由变压器f供电，
Figure GDA0002888802720000076
则支路ij不由变压器f供电)，
Figure GDA0002888802720000077
为在支路xy发生故障时(如果xy＝0，则表示支路xy正常运行状态时)i节点是否被供电的标志(
Figure GDA0002888802720000078
表示被供电，
Figure GDA0002888802720000079
表示不被供电)。
1-2-5)故障约束，如式-所示：
Figure GDA00028888027200000710
Figure GDA00028888027200000711
Figure GDA00028888027200000712
Figure GDA00028888027200000713
其中，
Figure GDA00028888027200000714
为在支路xy发生故障时i节点是否被影响(
Figure GDA00028888027200000715
表示被影响，
Figure GDA00028888027200000716
表示没被影响)。
1-2-6)可靠性指标计算约束，如式-所示：
Figure GDA00028888027200000717
Figure GDA00028888027200000718
Figure GDA00028888027200000719
Figure GDA00028888027200000720
Figure GDA00028888027200000721
Figure GDA00028888027200000722
其中CIDi表示i节点的用户中断持续时间，λxy表示支路xy(如果xy＝trf,f∈ΨF时表示变压器f)的年故障率，
Figure GDA00028888027200000723
表示支路xy(如果xy＝trf,f∈ΨF时表示变压器f)的故障开关动作中断时间(具体为从故障发生后到故障支路开关动作的时间)，
Figure GDA00028888027200000724
表示支路xy(如果xy＝trf,f∈ΨF时表示变压器f)的故障修复中断时间(具体为从故障发生后到故障修复的时间)，CIFi表示i节点的用户中断频率，NCi为给定的i节点的用户数量，SAIDI表示系统年平均中断频率指数，SAIFI为系统年平均中断持续时间指数，ASAI为系统平均供电指数，EENS为期望失负荷能量，B为所有负荷水平的集合，Δh为负荷水平h的年持续小时数，μh≤1为负荷水平h的峰值负荷比，Li表示i节点的峰值负荷。
1-2-7)可靠性指标约束，如式-所示：
Figure GDA0002888802720000081
SAIDI≤ε (28)
其中εi表示i节点的用户中断持续时间要求(通常为5分钟至3小时)，ε表示系统年平均中断持续时间要求(通常为5分钟至3小时)。
1-2-8)投资逻辑约束，如式-所示：
Figure GDA0002888802720000082
Figure GDA0002888802720000083
Figure GDA0002888802720000084
Figure GDA0002888802720000085
Figure GDA0002888802720000086
Figure GDA0002888802720000087
其中，lij∈{0,1}表示支路ij是否有线路(lij＝1为有，lij＝0为无)，
Figure GDA0002888802720000088
为类型a导线的额定容量，of∈{0,1}表示变压器f节点是否有变压器(of＝1为有，of＝0为无)，
Figure GDA0002888802720000089
为类型a变压器的额定容量，
Figure GDA00028888027200000810
为属于s节点变电站的变压器节点的集合。
2)根据目标函数和约束条件-，求解步骤1)建立的优化模型，得到的
Figure GDA00028888027200000811
和us即为所求的配电网最优规划方案。

Claims (1)

1.一种考虑可靠性约束的配电网规划方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)构建考虑可靠性约束的配电网规划模型，该模型由目标函数和约束条件构成；具体如下：
1-1)确定模型的目标函数；
该模型的目标函数为最小化配电网投资成本，如式所示：
Figure FDA0002888802710000011
其中，CI为配电网投资成本，
Figure FDA0002888802710000012
为类型a导线的成本，
Figure FDA0002888802710000013
为支路ij是否新建类型a的导线，
Figure FDA0002888802710000014
为新建，
Figure FDA0002888802710000015
为不新建，Υ表示所有支路的集合，ΛB为所有导线类型的集合，
Figure FDA0002888802710000016
为类型a变压器的成本，
Figure FDA0002888802710000017
为变压器节点f是否新建类型a的变压器，
Figure FDA0002888802710000018
为新建，
Figure FDA0002888802710000019
为不新建，ΨF表示所有变压器节点的集合，ΛT为所有变压器类型的集合，
Figure FDA00028888027100000110
为s节点新建变电站的成本，us∈{0,1}为s节点是否新建变电站，us＝1为新建，us＝0为不新建，ΨSS表示所有变电站节点的集合；
1-2)确定模型的约束条件包；具体如下：
1-2-1)配电网功率平衡约束，如式所示：
Figure FDA00028888027100000111
Figure FDA00028888027100000112
其中，
Figure FDA00028888027100000113
表示在支路xy发生故障时i节点的负荷；如果xy＝0，则表示支路xy为正常运行状态；
Figure FDA00028888027100000114
表示在支路xy发生故障时支路ij上由j节点流向i节点的功率，Ψi表示与i节点直接相连的支路集合，ΨLN表示负荷节点集合；
1-2-2)支路功率约束，如式所示：
Figure FDA00028888027100000115
Figure FDA00028888027100000116
其中，M为正数，
Figure FDA00028888027100000117
表示在支路xy发生故障时支路ij上开关的状态，
Figure FDA00028888027100000118
表示开关闭合，
Figure FDA00028888027100000119
表示开关打开，
Figure FDA00028888027100000120
表示支路ij额定容量；
1-2-3)变压器功率约束，如式所示：
Figure FDA00028888027100000121
Figure FDA00028888027100000122
其中，
Figure FDA0002888802710000021
为在支路xy发生故障时变压器f的功率，
Figure FDA0002888802710000022
为在支路xy发生故障时连接变压器的支路trf由变压器节点流向下游节点的功率；
1-2-4)配电网辐射状运行约束，如式所示：
Figure FDA0002888802710000023
Figure FDA0002888802710000024
Figure FDA0002888802710000025
Figure FDA0002888802710000026
Figure FDA0002888802710000027
Figure FDA0002888802710000028
Figure FDA0002888802710000029
Figure FDA00028888027100000210
Figure FDA00028888027100000211
其中，Fi f,xy为在支路xy发生故障时i节点关于变压器f的从属标志，Fi f,xy＝1则i节点由变压器f供电，Fi f,xy＝0则i节点不由变压器f供电，
Figure FDA00028888027100000212
为在支路xy发生故障时支路ij关于变压器f的从属标志，
Figure FDA00028888027100000213
则支路ij由变压器f供电，
Figure FDA00028888027100000214
则支路ij不由变压器f供电，
Figure FDA00028888027100000215
为在支路xy发生故障时i节点是否被供电的标志，
Figure FDA00028888027100000216
表示被供电，
Figure FDA00028888027100000217
表示不被供电；
1-2-5)故障约束，如式所示：
Figure FDA00028888027100000218
Figure FDA00028888027100000219
Figure FDA00028888027100000220
Figure FDA00028888027100000221
其中，
Figure FDA00028888027100000222
为在支路xy发生故障时i节点是否被影响，
Figure FDA00028888027100000223
表示被影响，
Figure FDA00028888027100000224
表示没被影响；
1-2-6)可靠性指标计算约束，如式所示：
Figure FDA0002888802710000031
Figure FDA0002888802710000032
Figure FDA0002888802710000033
Figure FDA0002888802710000034
Figure FDA0002888802710000035
Figure FDA0002888802710000036
其中，CIDi表示i节点的用户中断持续时间，λxy表示支路xy的年故障率，
Figure FDA0002888802710000037
表示支路xy的故障开关动作中断时间，
Figure FDA0002888802710000038
表示支路xy的故障修复中断时间，CIFi表示i节点的用户中断频率，NCi为给定的i节点的用户数量，SAIDI表示系统年平均中断频率指数，SAIFI为系统年平均中断持续时间指数，ASAI为系统平均供电指数，EENS为期望失负荷能量，B为所有负荷水平的集合，Δh为负荷水平h的年持续小时数，μh≤1为负荷水平h的峰值负荷比，Li表示i节点的峰值负荷；
1-2-7)可靠性指标约束，如式所示：
Figure FDA0002888802710000039
SAIDI≤ε (28)
其中，εi表示i节点的用户中断持续时间要求，ε表示系统年平均中断持续时间要求；
1-2-8)投资逻辑约束，如式所示：
Figure FDA00028888027100000310
Figure FDA00028888027100000311
Figure FDA00028888027100000312
Figure FDA00028888027100000313
Figure FDA00028888027100000314
Figure FDA00028888027100000315
其中，lij∈{0,1}表示支路ij是否有线路，lij＝1为有，lij＝0为无，
Figure FDA0002888802710000041
为类型a导线的额定容量，of∈{0,1}表示变压器f节点是否有变压器，of＝1为有，of＝0为无，
Figure FDA0002888802710000042
为类型a变压器的额定容量，
Figure FDA0002888802710000043
为属于s节点变电站的变压器节点的集合；
2)根据目标函数和约束条件，求解步骤1)建立的优化模型，得到的
Figure FDA0002888802710000044
和us即为配电网最优规划方案。
CN201910438855.5A 2019-05-24 2019-05-24 一种考虑可靠性约束的配电网规划方法 Active CN110210659B (zh)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910438855.5A CN110210659B (zh) 2019-05-24 2019-05-24 一种考虑可靠性约束的配电网规划方法
PCT/CN2019/100599 WO2020237839A1 (zh) 2019-05-24 2019-08-14 一种考虑可靠性约束的配电网规划方法
US17/136,941 US11514206B2 (en) 2019-05-24 2020-12-29 Method, apparatus, and storage medium for planning power distribution network

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910438855.5A CN110210659B (zh) 2019-05-24 2019-05-24 一种考虑可靠性约束的配电网规划方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110210659A CN110210659A (zh) 2019-09-06
CN110210659B true CN110210659B (zh) 2021-04-02

Family

ID=67788595

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910438855.5A Active CN110210659B (zh) 2019-05-24 2019-05-24 一种考虑可靠性约束的配电网规划方法

Country Status (3)

Country Link
US (1) US11514206B2 (zh)
CN (1) CN110210659B (zh)
WO (1) WO2020237839A1 (zh)

Families Citing this family (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110932269B (zh) * 2019-12-06 2022-05-31 国网重庆市电力公司电力科学研究院 一种低压配电网的构建方法、装置及设备
CN111275271B (zh) * 2020-03-10 2022-09-20 清华大学 一种冷-热-电综合能源系统潮流优化方法
CN111611662B (zh) * 2020-04-08 2022-09-09 清华大学 一种基于馈线走廊的可靠性约束配电网规划方法
CN111555266B (zh) * 2020-04-09 2021-08-17 清华大学 一种基于可靠性约束的配电网自动化系统综合规划方法
CN111371105B (zh) * 2020-04-15 2023-05-02 沈阳工业大学 一种基于配电网负荷频率指数的多源储能装置控制方法
US11308255B2 (en) 2020-05-28 2022-04-19 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Generation of layout including power delivery network
CN112184041A (zh) * 2020-10-09 2021-01-05 重庆邮电大学 一种带成本约束的配送网络容量可靠性评估方法
CN114492896A (zh) * 2020-10-27 2022-05-13 广东电网有限责任公司广州供电局 配电网扩展规划方法、装置、计算机设备和存储介质
CN112653240B (zh) * 2020-12-15 2023-10-03 贵州电网有限责任公司 一种计及网络性能约束的配电网保护配置方法
CN113193552B (zh) * 2021-04-28 2022-09-27 青岛理工大学 一种适用于点对点电能传输模式的电网布线方法
CN113361805B (zh) * 2021-06-30 2023-02-07 国网内蒙古东部电力有限公司经济技术研究院 一种配电网规划方法及系统
CN113572154B (zh) * 2021-07-08 2023-08-25 国网河北省电力有限公司电力科学研究院 配电网故障恢复方法、装置及电子设备
CN113541136B (zh) * 2021-07-27 2024-09-13 广东电网有限责任公司 配电网自愈系统的配置方法、装置及电子设备
CN113762728B (zh) * 2021-08-13 2024-07-19 国网能源研究院有限公司 配电网的分级可靠性管理系统和方法
CN113971617B (zh) * 2021-09-08 2024-05-14 天津大学 一种基于Cell的交直流混合配电网可靠性评估方法
CN113991639B (zh) * 2021-09-22 2024-03-19 国网天津市电力公司电力科学研究院 一种适应强不确定性的配电网故障处置和网络重构方法
CN113988390A (zh) * 2021-10-18 2022-01-28 浙江大学 一种基于支持向量机的机组检修优化方法
CN114254993A (zh) * 2021-12-01 2022-03-29 深圳供电局有限公司 一种电网规划的电气校验系统
CN114282718B (zh) * 2021-12-21 2024-09-06 天津大学 一种考虑多类型资源的数据中心园区供电协调规划方法
CN115001031B (zh) * 2022-08-01 2022-12-30 广东电网有限责任公司湛江供电局 一种电力系统的变电站接入方法和系统
CN115221468B (zh) * 2022-09-14 2023-04-18 天津大学 配电网可靠性指标解析计算方法、系统、服务器和终端
CN116611192A (zh) * 2023-05-22 2023-08-18 上海交通大学 一种计及运行风险的柔性配电网随机扩展规划方法及系统
CN117422227B (zh) * 2023-10-10 2024-05-24 国网山东省电力公司潍坊供电公司 考虑源网荷储耦合特性的输配电网双侧储能协同规划方法
CN117395295A (zh) * 2023-10-12 2024-01-12 国网北京市电力公司 一种配电网集中-分布式通信架构及通信方法
CN117996839B (zh) * 2024-04-03 2024-05-31 江苏方天电力技术有限公司 面向配电网可靠性提升的孤岛划分方法及系统

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105405067A (zh) * 2015-11-25 2016-03-16 国网安徽省电力公司经济技术研究院 一种基于两层规划的多阶段主动配电网自愈规划方法
CN105760971A (zh) * 2016-03-28 2016-07-13 国网上海市电力公司 一种基于可靠性比较分析的城市电网结构优化方法
CN106815657A (zh) * 2017-01-05 2017-06-09 国网福建省电力有限公司 一种考虑时序性和可靠性的配电网双层规划方法
CN108154272A (zh) * 2017-12-29 2018-06-12 上海电力学院 一种适应增量配电网业务放开的增量配电网规划方法
WO2018148835A1 (en) * 2017-02-15 2018-08-23 Simon Jasmin Power control device
CN108470239A (zh) * 2018-03-01 2018-08-31 国网福建省电力有限公司 计及需求侧管理和储能的主动配电网多目标分层规划方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6277129B2 (ja) * 2011-09-16 2018-02-07 オートグリッド インコーポレイテッド デマンドレスポンスイベントの最適化および管理の促進を実現するシステム
CN103199521B (zh) * 2013-02-18 2014-12-10 天津市电力公司 基于网络重构和优化潮流仿真计算构建电网规划的方法
EP3203392A1 (en) * 2016-02-03 2017-08-09 Technische Universität München Common rank approximation in distribution grid probabilistic simulation
CN108122068A (zh) * 2017-12-05 2018-06-05 中国电力科学研究院有限公司 一种配电网风险规划方法及系统
CN108448636B (zh) * 2018-05-10 2021-02-05 合肥工业大学 一种考虑线路因素的交直流混合微电网优化规划方法
CN108964098B (zh) * 2018-06-13 2022-04-08 燕山大学 一种独立微电网系统容量优化配置方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105405067A (zh) * 2015-11-25 2016-03-16 国网安徽省电力公司经济技术研究院 一种基于两层规划的多阶段主动配电网自愈规划方法
CN105760971A (zh) * 2016-03-28 2016-07-13 国网上海市电力公司 一种基于可靠性比较分析的城市电网结构优化方法
CN106815657A (zh) * 2017-01-05 2017-06-09 国网福建省电力有限公司 一种考虑时序性和可靠性的配电网双层规划方法
WO2018148835A1 (en) * 2017-02-15 2018-08-23 Simon Jasmin Power control device
CN108154272A (zh) * 2017-12-29 2018-06-12 上海电力学院 一种适应增量配电网业务放开的增量配电网规划方法
CN108470239A (zh) * 2018-03-01 2018-08-31 国网福建省电力有限公司 计及需求侧管理和储能的主动配电网多目标分层规划方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20210117586A1 (en) 2021-04-22
WO2020237839A1 (zh) 2020-12-03
CN110210659A (zh) 2019-09-06
US11514206B2 (en) 2022-11-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110210659B (zh) 一种考虑可靠性约束的配电网规划方法
CN110210095B (zh) 一种基于混合整数线性规划的配电网可靠性指标计算方法
JP7085336B2 (ja) 電力分配マイクログリッドを制御する方法
CN112288326B (zh) 一种适用于输电系统韧性评估的故障场景集削减方法
CN108462210B (zh) 基于数据挖掘的光伏可开放容量计算方法
CN110797876A (zh) 一种电压暂降综合防治方法
CN111444593B (zh) 一种电-气综合能源系统元件脆弱性改善方法
CN109149555B (zh) 考虑供电模式的配电网广义电源变电可信容量评价方法
CN116014790A (zh) 一种含分布式能源的配电网弹性评估方法
CN111191927A (zh) 一种配电网健康指数计算方法和系统
CN112632748A (zh) 一种电力系统安稳风险优化方法、系统及存储介质
Wang et al. Early warning of distribution transformer based on bp neural network considering the influence of extreme weather
CN107886227B (zh) 用于评估配电网抗灾害能力提升程度的方法
Xu et al. Blackout risk assessment of cascading outages considering wind power uncertainty
CN111241654B (zh) 一种基于数学模型的变电站管控方法
Li et al. Reliability evaluation of distribution network considering distributed intermittent renewable energy access
Fu et al. Power supply reliability assessment Including Island division and network reconfiguration
de Quevedo et al. Modeling and reliability assessment of microgrids including renewable distributed generation
Shen et al. Analysis of cascading failure evolution process of high proportion new energy power system
Baofeng et al. Robust fault recovery strategy for multi-source flexibly interconnected distribution networks in extreme disaster scenarios
CN109473977B (zh) 一种计及风险的电力系统快速预防控制方法
Li et al. Research on Reliability Evaluation Algorithm based on Distribution Network containing Microgrid
CN111355266B (zh) 一种含配电自动化终端的配电网可靠性计算方法
CN110854928B (zh) 面向分布式电源和电动汽车的大型配电网风险控制优化方法
Mo et al. Operational Risk Evaluation of Distribution Grid Based on Sensitivity Ideology with Distributed Photo Voltaic Generation Centrally Accessed

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant