CN110212527A - 一种配电网一次网架结构与配电自动化协同规划方法 - Google Patents

Abstract

一种配电网一次网架结构与配电自动化协同规划方法，将一次网架结构规划作为协同规划模型的外层，将配电自动化终端设备规划作为协同规划模型的内层，其内层与外层之间具有相互影响的关系，外层模型负责提出配电网一次网架结构的可行解，将可行解传递给内层，内层模型负责在外层模型传递来的配电网一次网架结构的可行解基础上对配电自动化终端设备进行规划寻优，并将配电自动化终端设备的建设成本与配电网停电损失传递给外层模型，用作外层模型目标函数的一部分，完善配电网一次网架结构的规划，实现考虑配电自动化终端设备规划情况下的最优方案。本发明规划结果具备更高的供电可靠性，更小的停电损失，更小的配电网一次网架结构与配电自动化设备总成本。

Description

一种配电网一次网架结构与配电自动化协同规划方法

技术领域

本发明涉及一种协同规划方法。特别是涉及一种适用于兼顾供电可靠性和投资运行成本的配电网一次网架结构与配电自动化协同规划方法。

背景技术

由于城市急剧扩张，负荷爆发式增长，配电网的一次网架结构日趋复杂。同时，用户对供电质量要求的不断提升，配电自动化受到了广泛关注。配电自动化能够在一次网架结构的基础上实现故障的自动定位、隔离和非故障区的转供电，提高配电网的供电可靠性。因此，一次网架结构与二次自动化是改善配电网供电可靠性的共同保障。

目前，国内外已有众多学者对配电网一次网架规划与配电自动化设备规划进行了研究，建立了很多典型数学模型。有人利用粒子群算法，提出了一种新的配电网多目标多阶段扩展规划模型。其目标中包含投资和运营、能源未分配、电力损失和基于SCC的电压稳定性等。有人进行了基于三角形单联络供电模型进行配电网自动布线的研究，使用蚁群算法、遗传算法和退火算法对配电网一次网架结构进行优化。有人基于传统的蚁群算法提出了一种新的多窝蚁群算法，并从全局角度和多变电站多负荷条件下对配电网分支线路进行最优布局规划。有人利用差分算法对10kV典型配电网架结构进行研究，以分段数、工程造价等为影响因素，以经济性和可靠性为目标进行最优求解。有人使用人工鱼群算法以线路规划年综合费用最低为目标函数，对配电网网架结构进行最优规划。有人提出了环间联络和配电自动化的设计方案，内容着眼于单环网中增加一路备用联络线从而提高可靠性。有人从配电自动化的投入与产出的经济性与可靠性方面对配电自动化设备的种类与各自安装数量进行了研究。有人将可靠性不同的供电区域划分为六类，对不同类别的供电区域分别研究其配电自动化主站类别、二遥、三遥等终端的配置数量。有人从动态规划的角度对配电自动化终端布点进行优化，并且考虑故障停电状况，使用GAMS求解模型，得到优化结果。有人从可靠性角度出发，解决了不同网架结构下配电自动化分阶段发展的问题。有人提出了一种基于二分法的双层优化算法并且对辐射线路和环网都进行了研究。有人从工程角度考虑配电自动化终端的分布，提出了一种配电自动化终端布局规划方法。建立了一种以电压、安全电流、可靠性需求目标函数的规划方法。以上研究均为配电网一次网架结构与配电自动化协同规划提供了重要的依据。

中压配电网是城市配电网系统中的重要环节，其中一次网架结构是中压配电网的重要基础，而配电自动化能够在一次网架结构的基础上实现故障的自动定位、隔离和非故障区的转供电，因此合理的网架结构规划与配电自动化终端装置规划是电网安全可靠运行的重要前提。配电网一次网架结构对配电自动化终端设备的数量与分布有着直接或间接的影响，同时在一次网架结构规划时充分考虑配电自动化的作用能够有效降低建设成本，因此考虑配电网一次网架结构与配电自动化协同规划具有十分重要的意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种能够兼顾可靠性与经济性的配电网一次网架结构与配电自动化协同规划方法。

本发明所采用的技术方案是：一种配电网一次网架结构与配电自动化协同规划方法，其特征在于，将配电自动化终端设备的建设成本与配电网停电损失转化为配电网一次网架结构规划中的目标函数的一部分，以使配电自动化终端设备和配电网一次网架结构协同规划；具体是将一次网架结构规划作为协同规划模型的外层，将配电自动化终端设备规划作为协同规划模型的内层，协同规划模型的内层与外层之间具有相互影响的关系，外层模型负责提出配电网一次网架结构的可行解，将可行解传递给内层，内层模型负责在外层模型传递来的配电网一次网架结构的可行解基础上对配电自动化终端设备进行规划寻优，并将配电自动化终端设备的建设成本与配电网停电损失传递给外层模型，用作外层模型目标函数的一部分，完善配电网一次网架结构的规划，最终实现考虑配电自动化终端设备规划情况下的最优方案。

2.根据权利要求1所述的一种配电网一次网架结构与配电自动化协同规划方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

1)建立配电网一次网架结构规划模型，即外层模型，包括将配电网一次网架规划模型以网络年综合费用最小为目标函数，以及配电系统连通性约束、配电网辐射状结构约束、负载约束和电压约束；

2)建立配电自动化规划模型，即内层模型，包括以配电自动化终端设备投资建设年费和停电损失费用之和最小为目标函数，以及供电可靠性约束；

3)分别利用二进制粒子群算法求解配电网一次网架结构规划模型和利用整数粒子群算法求解配电自动化规划模型。

3.根据权利要求2所述的一种配电网一次网架结构与配电自动化协同规划方法，其特征在于步骤1)所述的配电网一次网架规划模型以网络年综合费用最小为目标函数，表示如下：

minF＝F_inv+F_s+F_loss+F_oper+F_w (1)

其中，F_inv表示网架的建设投资费用等年值；F_s表示配电自动化终端及附属设施投资的等年值；F_loss表示年网损总费用；F_oper表示年配电网总运维费用；F_w表示配电网年停电故障损失；目标函数中网架的建设投资费用等年值和年网损总费用的计算公式分别如下：

F_loss＝T·C_loss·P_loss (3)

其中，d表示贴现率；x_fl,i表示第i条待建设线路的状态，1表示建设，0表示不建设；y₁表示配电网网架使用年限；T表示一个运行周期小时数；C_loss表示单位网损费用；P_loss表示网损功率；S_fl,i表示第i条待建设线路的单位建设成本。

4.根据权利要求2所述的一种配电网一次网架结构与配电自动化协同规划方法，其特征在于步骤1)所述的：

(1)配电系统连通性约束：每个负荷节点与其他负荷节点及源节点形成联络，不能出现孤岛情况；

(2)配电网辐射状结构约束：国内配电网大多是辐射状结构，因此在规划时要保证网络结构为辐射状，不能有环网；

(3)负载约束：每个变电站所带的总负荷不能超过变电站所携带的最大负载限制；

(4)电压约束：负荷节点的电压必须在规定范围内，即电压降不能超过规定值。

5.根据权利要求2所述的一种配电网一次网架结构与配电自动化协同规划方法，其特征在于步骤2)所述的以配电自动化终端设备投资建设年费和停电损失费用之和最小为目标函数表示如下：

minF＝F_s+F_oper+F_w (4)

F_oper＝(F_inv+F_s)·α (6)

F_w＝EENS·R (7)

其中，F_s表示配电自动化终端及附属设施投资的等年值；F_oper表示年配电网总运维费用；F_w表示配电网年停电故障损失；F_inv表示网架的建设投资费用等年值；N₁和N₂分别表示二遥终端和三遥终端数量；C_S2和C_S3分别表示二遥终端和三遥终端投资单价；j表示投资回报率；y₂表示设备的使用年限；α表示运维费用比例；EENS表示缺供电量；R表示产电比。

6.根据权利要求2所述的一种配电网一次网架结构与配电自动化协同规划方法，其特征在于步骤2)所述的供电可靠性约束表示如下：

其中，ASAI为配电网平均供电可用率，用来评价配电网可靠性；N₃为配电网中总用户数；N₄为故障用户数；T_f为一年中故障停电总时间。

7.根据权利要求2所述的一种配电网一次网架结构与配电自动化协同规划方法，其特征在于步骤3)所述的利用二进制粒子群算法求解配电网一次网架结构规划模型，包括：

(1)编码，设置粒子群中粒子的维度等于待建线路数量，将待建线路按设定顺序排列，粒子的第n位编码表示第n个待建线路是否建设，1表示建设，0表示不建设；

(2)设置迭代次数为1，将所有粒子中满足配电系统连通性约束、配电网辐射状结构约束、负载约束和电压约束的配电网一次网架结构传递给配电自动化规划模型，读取配电自动化规划模型优化结束后传递回来的配电自动化终端设备投资建设年费和停电损失费用之和；

(3)计算配电网一次网架结构规划模型的目标函数；

(4)将每个粒子在每次迭代中目标函数最优的粒子作为个体最优值和将所有个体最优值中目标函数最优的粒子作为全局最优值，更新粒子的速度与位置，速度更新公式与基本粒子群算法一致，速度更新公式与位置更新公式如下所示：

v_i＝ω·v_i+c₁·rand(0,1)·(P_i-x_i)+c₂·rand(0,1)·(P_g-x_i) (9)

x_i为粒子当前位置；v_i为粒子当前速度；c₁c₂为某一常数；rand(0,1)为0到1之间的随机数；P_i为局部最优解；P_g为全局最优解；Sigmoid函数是一个S型函数：

(5)检验所有更新的粒子是否满足配电系统连通性约束、配电网辐射状结构约束、负载约束和电压约束，将不满足上述约束的粒子还原为粒子更新前的位置；

(6)判断是否满足设置的最大迭代次数，不满足则迭代次数加1，跳至第(2)步继续循环，满足则将当前全局最优解作为配电网一次网架结构规划模型的解。

8.根据权利要求2所述的一种配电网一次网架结构与配电自动化协同规划方法，其特征在于步骤3)所述的利用整数粒子群算法求解配电自动化规划模型，包括：

(1)编码，设置粒子群中粒子的维度等于建设的配电自动化终端设备数量，由于配电自动化终端设备只建设在用电负荷节点附近，即每条配电线路的始端和末端，因此配电自动化终端设备的数量等于配电网建设的线路数量的两倍，粒子每一维的取值范围有1、2、3和4这四个值，其中1代表没有建设自动化终端设备、2代表建设分段开关、3代表建设二遥设备、4代表建设三遥设备；

(2)设置迭代次数为1，计算所有粒子中满足供电可靠性约束的粒子的目标函数，将每个粒子在每次迭代中目标函数最优的粒子作为个体最优值和将所有个体最优值中目标函数最优的粒子作为全局最优值，更新粒子的速度与位置，速度更新公式与位置更新公式如下：

v_i＝ω·v_i+c₁·rand(0,1)·(P_i-x_i)+c₂·rand(0,1)·(P_g-x_i) (12)

x_i为粒子当前位置；v_i为粒子当前速度；c₁c₂为某一常数；rand(0,1)为0到1之间的随机数；P_i为局部最优解；P_g为全局最优解；Sigmoid函数是一个S型函数：

(3)检验所有更新的粒子是否满足供电可靠性约束，将不满足供电可靠性约束的粒子还原为粒子更新前的位置；

(4)判断是否满足设置的最大迭代次数，不满足则迭代次数加1，跳至第(2)步继续循环，满足则将当前全局最优解作为配电自动化规划模型的解传递给配电网一次网架结构规划模型。

本发明的一种配电网一次网架结构与配电自动化协同规划方法，在一次网架结构规划时充分考虑配电自动化的作用能够更加合理、全面的进行网架规划，避免在规划阶段过分考虑供电可靠性导致建设投资成本升高，经济性降低；将一次网架与配电自动化协调规划，能够从不同角度考虑网络结构与配电自动化对配电网可靠性的影响，规划的结果具备更高的供电可靠性，更小的停电损失，更小的配电网一次网架结构与配电自动化设备总成本。

附图说明

图1是本发明一种配电网一次网架结构与配电自动化协同规划方法的流程图；

图2是待规划区域配电网结构图；

图3是分步规划方案结果；

图4是协同规划方案结果。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明的一种配电网一次网架结构与配电自动化协同规划方法做出详细说明。

本发明的一种配电网一次网架结构与配电自动化协同规划方法，将配电自动化终端设备的建设成本与配电网停电损失转化为配电网一次网架结构规划中的目标函数的一部分，以使配电自动化终端设备和配电网一次网架结构协同规划；具体是将一次网架结构规划作为协同规划模型的外层，将配电自动化终端设备规划作为协同规划模型的内层，协同规划模型的内层与外层之间具有相互影响的关系，外层模型负责提出配电网一次网架结构的可行解，将可行解传递给内层，内层模型负责在外层模型传递来的配电网一次网架结构的可行解基础上对配电自动化终端设备进行规划寻优，并将配电自动化终端设备的建设成本与配电网停电损失传递给外层模型，用作外层模型目标函数的一部分，完善配电网一次网架结构的规划，最终实现考虑配电自动化终端设备规划情况下的最优方案。

本发明的一种配电网一次网架结构与配电自动化协同规划方法，具体如图1所示，包括如下步骤：

1)建立配电网一次网架结构规划模型，即外层模型，包括将配电网一次网架规划模型以网络年综合费用最小为目标函数，以及配电系统连通性约束、配电网辐射状结构约束、负载约束和电压约束；其中，

所述的配电网一次网架规划模型以网络年综合费用最小为目标函数，表示如下：

minF＝F_inv+F_s+F_loss+F_oper+F_w (1)

其中，F_inv表示网架的建设投资费用等年值；F_s表示配电自动化终端及附属设施投资的等年值；F_loss表示年网损总费用；F_oper表示年配电网总运维费用；F_w表示配电网年停电故障损失；目标函数中网架的建设投资费用等年值和年网损总费用的计算公式分别如下：

F_loss＝T·C_loss·P_loss (3)

其中，d表示贴现率；x_fl,i表示第i条待建设线路的状态，1表示建设，0表示不建设；y₁表示配电网网架使用年限；T表示一个运行周期小时数，本发明以一年为一个周期，取8760小时；C_loss表示单位网损费用；P_loss表示网损功率；S_fl,i表示第i条待建设线路的单位建设成本。

所述的：

(1)配电系统连通性约束：每个负荷节点与其他负荷节点及源节点形成联络，不能出现孤岛情况；

(2)配电网辐射状结构约束：国内配电网大多是辐射状结构，因此在规划时要保证网络结构为辐射状，不能有环网；

(3)负载约束：每个变电站所带的总负荷不能超过变电站所携带的最大负载限制；

(4)电压约束：负荷节点的电压必须在规定范围内，即电压降不能超过规定值。

2)建立配电自动化规划模型，即内层模型，包括以配电自动化终端设备投资建设年费和停电损失费用之和最小为目标函数，以及供电可靠性约束；其中，

所述的以配电自动化终端设备投资建设年费和停电损失费用之和最小为目标函数表示如下：

minF＝F_s+F_oper+F_w (4)

F_oper＝(F_inv+F_s)·α (6)

F_w＝EENS·R (7)

其中，F_s表示配电自动化终端及附属设施投资的等年值；F_oper表示年配电网总运维费用；F_w表示配电网年停电故障损失；F_inv表示网架的建设投资费用等年值；N₁和N₂分别表示二遥终端和三遥终端数量；C_S2和C_S3分别表示二遥终端和三遥终端投资单价；j表示投资回报率；y₂表示设备的使用年限；α表示运维费用比例；EENS表示缺供电量；R表示产电比。

所述的供电可靠性约束表示如下：

其中，ASAI为配电网平均供电可用率，用来评价配电网可靠性；N₃为配电网中总用户数；N₄为故障用户数；T_f为一年中故障停电总时间。

3)分别利用二进制粒子群算法求解配电网一次网架结构规划模型和利用整数粒子群算法求解配电自动化规划模型，其中，

所述的利用二进制粒子群算法求解配电网一次网架结构规划模型，包括：

(1)编码，设置粒子群中粒子的维度等于待建线路数量，将待建线路按设定顺序排列，粒子的第n位编码表示第n个待建线路是否建设，1表示建设，0表示不建设；

(2)设置迭代次数为1，将所有粒子中满足配电系统连通性约束、配电网辐射状结构约束、负载约束和电压约束的配电网一次网架结构传递给配电自动化规划模型，读取配电自动化规划模型优化结束后传递回来的配电自动化终端设备投资建设年费和停电损失费用之和；

(3)计算配电网一次网架结构规划模型的目标函数；

(4)将每个粒子在每次迭代中目标函数最优的粒子作为个体最优值和将所有个体最优值中目标函数最优的粒子作为全局最优值，更新粒子的速度与位置，速度更新公式与位置更新公式如下所示：

v_i＝ω·v_i+c₁·rand(0,1)·(P_i-x_i)+c₂·rand(0,1)·(P_g-x_i) (9)

x_i为粒子当前位置；v_i为粒子当前速度；c₁c₂为某一常数；rand(0,1)为0到1之间的随机数；P_i为局部最优解；P_g为全局最优解；Sigmoid函数是一个S型函数：

(5)检验所有更新的粒子是否满足配电系统连通性约束、配电网辐射状结构约束、负载约束和电压约束，将不满足上述约束的粒子还原为粒子更新前的位置；

(6)判断是否满足设置的最大迭代次数，不满足则迭代次数加1，跳至第(2)步继续循环，满足则将当前全局最优解作为配电网一次网架结构规划模型的解。

所述的利用整数粒子群算法求解配电自动化规划模型，包括：

(1)编码，设置粒子群中粒子的维度等于建设的配电自动化终端设备数量，由于配电自动化终端设备只建设在用电负荷节点附近，即每条配电线路的始端和末端，因此配电自动化终端设备的数量等于配电网建设的线路数量的两倍，粒子每一维的取值范围有1、2、3和4这四个值，其中1代表没有建设自动化终端设备、2代表建设分段开关、3代表建设二遥设备、4代表建设三遥设备；

(2)设置迭代次数为1，计算所有粒子中满足供电可靠性约束的粒子的目标函数，将每个粒子在每次迭代中目标函数最优的粒子作为个体最优值和将所有个体最优值中目标函数最优的粒子作为全局最优值，更新粒子的速度与位置，速度更新公式与位置更新公式如下所示：

v_i＝ω·v_i+c₁·rand(0,1)·(P_i-x_i)+c₂·rand(0,1)·(P_g-x_i) (12)

x_i为粒子当前位置；v_i为粒子当前速度；c₁c₂为某一常数；rand(0,1)为0到1之间的随机数；P_i为局部最优解；P_g为全局最优解；Sigmoid函数是一个S型函数：

(3)检验所有更新的粒子是否满足供电可靠性约束，将不满足供电可靠性约束的粒子还原为粒子更新前的位置；

(4)判断是否满足设置的最大迭代次数，不满足则迭代次数加1，跳至第(2)步继续循环，满足则将当前全局最优解作为配电自动化规划模型的解传递给配电网一次网架结构规划模型。

下面给出具体实例：

实例以某城市某部分10kV配电网为实例，运用本发明所述方法对实例进行扩展规划。规划区域配电网网架结构如图2所示，其中包括35/10kV变电站3个，其容量均为2×16MVA，位于3个电源节点(节点1、14和21)处。规划区域内已存在的负荷点有43个，拟增添的负荷点有17个。图2中实线为已建设线路，共40条；黑色虚线为可选择待建线路，待建线路共计24条。可安装的配电自动化设备包括：分段开关、二遥设备和三遥设备。实例成本参数见表1。

表1实例成本参数

规划结果：

分步规划结果与协同规划结果分别如图3和图4所示。两个规划方案的详细成本如表2所示：

表2两种方案的成本比较

分析表2：通过对比两种不同的优化规划方案，可见两种方案的优化结果有一定的差异。从成本方面可以发现分步规划方案的网架投资年费更低，协同规划方案的自动化设备与停电损失年费更低，且协同规划方案的网络年综合费用较分步规划方案低。由于分步规划方案中第一步仅优化网架结构，可得到满足约束条件的经济性最优网架结构，使网架投资年费最低，但是最优的网架结构对应的自动化设备建设方案的费用不一定最低。而协同规划方案中目标函数为整个网络年综合费用，故在优化时网架结构与配电自动化设备之间会相互反馈影响，最终达到网络年综合费用最低，但其中网架投资年费或自动化设备与停电损失费用不一定为最低值。

由图3与图4可以看出分步规划方案中的配电网总长度较低，但所安装的自动化设备数量较多，而协同规划方案中尽管配电网的总长度较长，却安装了较少的自动化设备。可以充分发挥网架结构在提高配电网可靠性方面的效果。分步规划方案中负荷节点之间的网络基本都是就近连接，这也符合以配电网架结构经济性为目标函数的优化算法。

Claims (8)

1.一种配电网一次网架结构与配电自动化协同规划方法，其特征在于，将配电自动化终端设备的建设成本与配电网停电损失转化为配电网一次网架结构规划中的目标函数的一部分，以使配电自动化终端设备和配电网一次网架结构协同规划；具体是将一次网架结构规划作为协同规划模型的外层，将配电自动化终端设备规划作为协同规划模型的内层，协同规划模型的内层与外层之间具有相互影响的关系，外层模型负责提出配电网一次网架结构的可行解，将可行解传递给内层，内层模型负责在外层模型传递来的配电网一次网架结构的可行解基础上对配电自动化终端设备进行规划寻优，并将配电自动化终端设备的建设成本与配电网停电损失传递给外层模型，用作外层模型目标函数的一部分，完善配电网一次网架结构的规划，最终实现考虑配电自动化终端设备规划情况下的最优方案。

2.根据权利要求1所述的一种配电网一次网架结构与配电自动化协同规划方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

1)建立配电网一次网架结构规划模型，即外层模型，包括将配电网一次网架规划模型以网络年综合费用最小为目标函数，以及配电系统连通性约束、配电网辐射状结构约束、负载约束和电压约束；

2)建立配电自动化规划模型，即内层模型，包括以配电自动化终端设备投资建设年费和停电损失费用之和最小为目标函数，以及供电可靠性约束；

3)分别利用二进制粒子群算法求解配电网一次网架结构规划模型和利用整数粒子群算法求解配电自动化规划模型。

3.根据权利要求2所述的一种配电网一次网架结构与配电自动化协同规划方法，其特征在于步骤1)所述的配电网一次网架规划模型以网络年综合费用最小为目标函数，表示如下：

minF＝F_inv+F_s+F_loss+F_oper+F_w (1)

其中，F_inv表示网架的建设投资费用等年值；F_s表示配电自动化终端及附属设施投资的等年值；F_loss表示年网损总费用；F_oper表示年配电网总运维费用；F_w表示配电网年停电故障损失；目标函数中网架的建设投资费用等年值和年网损总费用的计算公式分别如下：

F_loss＝T·C_loss·P_loss (3)

其中，d表示贴现率；x_fl,i表示第i条待建设线路的状态，1表示建设，0表示不建设；y₁表示配电网网架使用年限；T表示一个运行周期小时数；C_loss表示单位网损费用；P_loss表示网损功率；S_fl,i表示第i条待建设线路的单位建设成本。

4.根据权利要求2所述的一种配电网一次网架结构与配电自动化协同规划方法，其特征在于步骤1)所述的：

(1)配电系统连通性约束：每个负荷节点与其他负荷节点及源节点形成联络，不能出现孤岛情况；

(2)配电网辐射状结构约束：国内配电网大多是辐射状结构，因此在规划时要保证网络结构为辐射状，不能有环网；

(3)负载约束：每个变电站所带的总负荷不能超过变电站所携带的最大负载限制；

(4)电压约束：负荷节点的电压必须在规定范围内，即电压降不能超过规定值。

5.根据权利要求2所述的一种配电网一次网架结构与配电自动化协同规划方法，其特征在于步骤2)所述的以配电自动化终端设备投资建设年费和停电损失费用之和最小为目标函数表示如下：

minF＝F_s+F_oper+F_w (4)

F_oper＝(F_inv+F_s)·α (6)

F_w＝EENS·R (7)

其中，F_s表示配电自动化终端及附属设施投资的等年值；F_oper表示年配电网总运维费用；F_w表示配电网年停电故障损失；F_inv表示网架的建设投资费用等年值；N₁和N₂分别表示二遥终端和三遥终端数量；C_S2和C_S3分别表示二遥终端和三遥终端投资单价；j表示投资回报率；y₂表示设备的使用年限；α表示运维费用比例；EENS表示缺供电量；R表示产电比。

6.根据权利要求2所述的一种配电网一次网架结构与配电自动化协同规划方法，其特征在于步骤2)所述的供电可靠性约束表示如下：

其中，ASAI为配电网平均供电可用率，用来评价配电网可靠性；N₃为配电网中总用户数；N₄为故障用户数；T_f为一年中故障停电总时间。

7.根据权利要求2所述的一种配电网一次网架结构与配电自动化协同规划方法，其特征在于步骤3)所述的利用二进制粒子群算法求解配电网一次网架结构规划模型，包括：

(1)编码，设置粒子群中粒子的维度等于待建线路数量，将待建线路按设定顺序排列，粒子的第n位编码表示第n个待建线路是否建设，1表示建设，0表示不建设；

(2)设置迭代次数为1，将所有粒子中满足配电系统连通性约束、配电网辐射状结构约束、负载约束和电压约束的配电网一次网架结构传递给配电自动化规划模型，读取配电自动化规划模型优化结束后传递回来的配电自动化终端设备投资建设年费和停电损失费用之和；

(3)计算配电网一次网架结构规划模型的目标函数；

(4)将每个粒子在每次迭代中目标函数最优的粒子作为个体最优值和将所有个体最优值中目标函数最优的粒子作为全局最优值，更新粒子的速度与位置，速度更新公式与基本粒子群算法一致，速度更新公式与位置更新公式如下所示：

v_i＝ω·v_i+c₁·rand(0,1)·(P_i-x_i)+c₂·rand(0,1)·(P_g-x_i) (9)

x_i为粒子当前位置；v_i为粒子当前速度；c₁ c₂为某一常数；rand(0,1)为0到1之间的随机数；P_i为局部最优解；P_g为全局最优解；Sigmoid函数是一个S型函数：

(5)检验所有更新的粒子是否满足配电系统连通性约束、配电网辐射状结构约束、负载约束和电压约束，将不满足上述约束的粒子还原为粒子更新前的位置；

(6)判断是否满足设置的最大迭代次数，不满足则迭代次数加1，跳至第(2)步继续循环，满足则将当前全局最优解作为配电网一次网架结构规划模型的解。

8.根据权利要求2所述的一种配电网一次网架结构与配电自动化协同规划方法，其特征在于步骤3)所述的利用整数粒子群算法求解配电自动化规划模型，包括：

(1)编码，设置粒子群中粒子的维度等于建设的配电自动化终端设备数量，由于配电自动化终端设备只建设在用电负荷节点附近，即每条配电线路的始端和末端，因此配电自动化终端设备的数量等于配电网建设的线路数量的两倍，粒子每一维的取值范围有1、2、3和4这四个值，其中1代表没有建设自动化终端设备、2代表建设分段开关、3代表建设二遥设备、4代表建设三遥设备；

(2)设置迭代次数为1，计算所有粒子中满足供电可靠性约束的粒子的目标函数，将每个粒子在每次迭代中目标函数最优的粒子作为个体最优值和将所有个体最优值中目标函数最优的粒子作为全局最优值，更新粒子的速度与位置，速度更新公式与位置更新公式如下：

v_i＝ω·v_i+c₁·rand(0,1)·(P_i-x_i)+c₂·rand(0,1)·(P_g-x_i) (12)

x_i为粒子当前位置；v_i为粒子当前速度；c₁ c₂为某一常数；rand(0,1)为0到1之间的随机数；P_i为局部最优解；P_g为全局最优解；Sigmoid函数是一个S型函数：

(3)检验所有更新的粒子是否满足供电可靠性约束，将不满足供电可靠性约束的粒子还原为粒子更新前的位置；

(4)判断是否满足设置的最大迭代次数，不满足则迭代次数加1，跳至第(2)步继续循环，满足则将当前全局最优解作为配电自动化规划模型的解传递给配电网一次网架结构规划模型。