CN110414796A - 一种交直流混合配电网网架规划方法、装置及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种交直流混合配电网网架规划方法、装置及存储介质，包括：获取交直流混合配电网的基本数据；根据交直流混合配电网的基本数据，采用预设的聚类算法将交直流混合配电网中的电源和负荷划分为交流配网子区域和直流配网子区域；构建交直流混合配电网的双层规划模型；其中，将交流配网子区域和所述直流配网子区域的内部网架结构优化作为双层规划模型的下层规划，将交流配网子区域和直流配网子区域之间互联结构优化作为双层规划模型的上层规划；根据交直流混合配电网的双层规划模型，得到交直流混合配电网的规划方案，并对所述规划方案进行评估，能有效降低计算复杂度，为解决建立适用于交直流混合配电网的网架规划问题提供有效的方法。
Description
技术领域
本发明涉及直流配电技术领域，尤其涉及一种交直流混合配电网网架规划方法、装置及存储介质。
背景技术
近些年来，直流技术不仅仅在输电领域得到了成功应用，随着电力电子技术的快速发展，其在配电领域的应用潜力也逐渐得到了重视。交直流混合配电网是指由交流配电网络和直流配电网络共同组成的配电网络，既可以满足交流负荷的用电需求，又可以灵活高效接入各种直流电源、负荷。交直流混合配电网针对分布式电源和直流、变频负荷，省去了部分变流环节，降低了网络损耗，简化了网络结构，提升了配电网运行的灵活性，具有提升配电系统经济性和可靠性的发展潜力。
但是，目前直流配电网络中的换流站、直流断路器等关键装备价格昂贵，在许多配用电场景下，例如交流电源和交流负荷高比例的工业园区，直流配电方案因造价较高而无法充分发挥其技术优势。若不以实际应用需求为出发点，而一味去推广直流配电技术反而会带来许多本可避免的浪费。现有直流配电技术推广应用的阻碍因素主要包括：市场使用AC的传统思维，标准化、经验和成熟商用直流设备的缺乏，以及有效的业务盈利模式。虽然国内外的研究机构已经开展了直流配电网的系统网架结构、供电方式和绝缘配合等方面研究工作，但包含直流配电技术的配电系统规划原则以及规划建设和运行的量化评价方法仍较少，需要进一步深入研究，实现直流配电优势的充分发挥，促进其推广应用。
因此，如何建立适用于交直流混合配电网的网架规划方法，是目前直流配电技术进一步发展中亟待解决的关键技术问题。
发明内容
本发明实施例提供一种交直流混合配电网网架规划方法、装置及存储介质，能有效降低计算复杂度，为解决建立适用于交直流混合配电网的网架规划问题提供有效的方法。
本发明一实施例提供一种交直流混合配电网网架规划方法，包括：
获取交直流混合配电网的基本数据；
根据所述交直流混合配电网的基本数据，采用预设的聚类算法将所述交直流混合配电网中的电源和负荷划分为交流配网子区域和直流配网子区域；
根据所述交流配网子区域和所述直流配网子区域，构建所述交直流混合配电网的双层规划模型；其中，将所述交流配网子区域和所述直流配网子区域的内部网架结构优化作为所述双层规划模型的下层规划，将所述交流配网子区域和所述直流配网子区域之间互联结构优化作为所述双层规划模型的上层规划；
根据所述交直流混合配电网的双层规划模型，得到所述交直流混合配电网的规划方案，并对所述规划方案进行评估。
作为上述方案的改进，所述交直流混合配电网的基本数据包括负荷类型、负荷大小、负荷的地理位置分布、电能质量需求、供电可靠性需求、电源类型、电源出力、分布式电源的候选位置分布以及变电站候选地理位置。
作为上述方案的改进，所述根据所述交直流混合配电网的基本数据，采用预设的聚类算法将所述交直流混合配电网中的电源和负荷划分为交流配网子区域和直流配网子区域，具体包括：
根据所述交直流混合配电网的所述负荷类型、所述电源类型、所述电能质量需求及所述供电可靠性需求，计算交直流电源和负荷的直流配电适应度指标；
将所述直流配电适应度指标、所述负荷的地理位置分布和所述分布式电源的候选位置分布组织成样本集，采用预设的聚族数对所述样本集进行划分，得到所述交流配网子区域和所述直流配网子区域；其中，所述聚族数不超过所述交直流混合配电网内变电站数量。
作为上述方案的改进，所述根据所述交直流混合配电网的所述负荷类型、所述电源类型、所述电能质量需求及所述供电可靠性需求，计算交直流电源和负荷的直流配电适应度指标，具体包括：
根据公式(1)计算所述交直流电源和负荷的直流配电适应度指标：
Fit_DC＝C1·Ttype+C2·Tquality+C3·Treliability (1)
其中，Fit_DC为所述直流配电适应度指标，C1为所述负荷类型、所述电源类型的加权系数，C2为所述电能质量需求的加权系数，C3为所述供电可靠性需求的加权系数，Ttype为所述负荷类型、所述电源类型的量化值，Tquality为所述电能质量需求的量化值，Treliability为所述供电可靠性需求的量化值；
根据公式(2)确定所述电源类型的量化值：
其中，source_i为编号为i的电源，Ttype(source_i)为电源i的电源类型的量化值；
根据公式(3)确定所述负荷类型的量化值：
其中，load_j为编号为j的负荷，Ttype(load_j)为负荷j的负荷类型的量化值；
根据公式(4)确定所述电能质量需求的量化值：
其中，Tquality(load_j)为负荷j的电能质量需求的量化值，ΔVj为负荷j的允许电压偏差值，a为预设的允许电压偏差值阈值；
根据公式(5)确定所述供电可靠性需求的量化值：
其中，Treliability(load_j)为负荷j的供电可靠性需求的量化值，Rj为供电可靠率，b为预设的供电可靠率阈值。
作为上述方案的改进，所述根据所述交流配网子区域和所述直流配网子区域，构建所述交直流混合配电网的双层规划模型，具体包括：
采用预设的交流配网规划算法对所述交流配网子区域的内部网架结构进行优化，得到交流配网子区域规划模型；
采用预设的直流配网规划算法对所述直流配网子区域的内部网架结构进行优化，得到直流配网子区域规划模型；
根据所述交流配网子区域规划模型和所述直流配网子区域规划模型，构建所述双层规划模型的下层规划；
采用预设的子区域间规划算法对所述交流配网子区域和所述直流配网子区域之间互联结构进行优化，得到子区域规划模型，并将其作为所述双层规划模型的上层规划。
作为上述方案的改进，所述根据所述交直流混合配电网的双层规划模型，得到所述交直流混合配电网的规划方案，并对所述规划方案进行评估，具体包括：
根据所述交直流混合配电网的双层规划模型，得到所述交直流混合配电网的规划方案；
基于换流站高压母线故障率、换流器检修率、换流器故障持续时间、配电线路故障率、线路断路器故障率、线路完成负荷转移的时间对所述规划方案进行分析，并评估所述规划方案的可靠性；
基于负荷密度与特点、设施和科研水平、分布式能源接入交直流配网系统、经济进展对所述规划方案进行分析，并评估所述规划方案的适应性和前瞻性。
本发明另一实施例对应提供了一种交直流混合配电网网架规划装置，包括：
数据获取模块，用于获取交直流混合配电网的基本数据；
划分模块，用于根据所述交直流混合配电网的基本数据，采用预设的聚类算法将所述交直流混合配电网中的电源和负荷划分为交流配网子区域和直流配网子区域；
模型构建模块，用于根据所述交流配网子区域和所述直流配网子区域，构建所述交直流混合配电网的双层规划模型；其中，将所述交流配网子区域和所述直流配网子区域的内部网架结构优化作为所述双层规划模型的下层规划，将所述交流配网子区域和所述直流配网子区域之间互联结构优化作为所述双层规划模型的上层规划；
评估模块，用于根据所述交直流混合配电网的双层规划模型，得到所述交直流混合配电网的规划方案，并对所述规划方案进行评估。
与现有技术相比，本发明实施例公开的交直流混合配电网网架规划方法及装置，通过获取交直流混合配电网的基本数据，根据所述交直流混合配电网的基本数据，采用预设的聚类算法将所述交直流混合配电网中的电源和负荷划分为交流配网子区域和直流配网子区域，根据所述交流配网子区域和所述直流配网子区域，构建所述交直流混合配电网的双层规划模型，其中，将所述交流配网子区域和所述直流配网子区域的内部网架结构优化作为所述双层规划模型的下层规划，将所述交流配网子区域和所述直流配网子区域之间互联结构优化作为所述双层规划模型的上层规划，根据所述交直流混合配电网的双层规划模型，得到所述交直流混合配电网的规划方案，并对所述规划方案进行评估，为解决建立适用于交直流混合配电网的网架规划问题提供有效的方法，本发明将复杂的交直流混合配电网规划问题分解为交流配电网子区域规划问题和直流配电网子区域规划问题，能大大降低计算复杂度，从而实现直流配电需求的快速识别，以便推动直流配电技术的应用。
本发明另一实施例提供了一种交直流混合配电网网架规划装置，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述发明实施例所述的交直流混合配电网网架规划方法。
本发明另一实施例提供了一种存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行上述发明实施例所述的交直流混合配电网网架规划方法。
附图说明
图1是本发明实施例一提供的一种交直流混合配电网网架规划方法的流程示意图；
图2是本发明实施例二提供的一种交直流混合配电网网架规划装置的结构示意图。
具体实施方式
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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
参见图1，是本发明一实施例提供的一种交直流混合配电网网架规划方法的流程示意图，包括：
S101、获取交直流混合配电网的基本数据。
在一种可选的实施例中，所述交直流混合配电网的基本数据包括负荷类型、负荷大小、负荷的地理位置分布、电能质量需求、供电可靠性需求、电源类型、电源出力、分布式电源的候选位置分布以及变电站候选地理位置。
需要说明的是，根据交直流混合配网规划区域的负荷预测、分布式电源规划和地理环境等信息，确定负荷的类型、大小、地理位置分布，分布式电源的类型、出力和候选位置分布，以及变电站候选地理位置。其中，所采集的基本信息具体包括：
(1)所规划区域地理信息、配电网规划报告、已有配电线路图资料；
(2)用户负荷的地理位置、负荷种类(交流负荷、变频负荷、直流负荷)，负荷大小、电能质量需求、供电可靠性需求；
(3)分布式电源的候选地理位置，电源类型(风力发电、光伏发电、储能、燃汽轮机组等)、电源出力；
(4)变电站的候选地理位置、变电站类型(AC/AC，AC/DC，DC/DC)。
S102、根据所述交直流混合配电网的基本数据，采用预设的聚类算法将所述交直流混合配电网中的电源和负荷划分为交流配网子区域和直流配网子区域。
在一种可选的实施例中，根据所述交直流混合配电网的所述负荷类型、所述电源类型、所述电能质量需求及所述供电可靠性需求，计算交直流电源和负荷的直流配电适应度指标；
将所述直流配电适应度指标、所述负荷的地理位置分布和所述分布式电源的候选位置分布组织成样本集，采用预设的聚族数对所述样本集进行划分，得到所述交流配网子区域和所述直流配网子区域；其中，所述聚族数不超过所述交直流混合配电网内变电站数量。
可选的，所述根据所述交直流混合配电网的所述负荷类型、所述电源类型、所述电能质量需求及所述供电可靠性需求，计算交直流电源和负荷的直流配电适应度指标，具体包括：
根据公式(1)计算所述交直流电源和负荷的直流配电适应度指标：
Fit_DC＝C1·Ttype+C2·Tquality+C3·Treliability (1)
其中，Fit_DC为所述直流配电适应度指标，C1为所述负荷类型、所述电源类型的加权系数，C2为所述电能质量需求的加权系数，C3为所述供电可靠性需求的加权系数，Ttype为所述负荷类型、所述电源类型的量化值，Tquality为所述电能质量需求的量化值，Treliability为所述供电可靠性需求的量化值。
优选的，根据公式(2)确定所述电源类型的量化值：
其中，source_i为编号为i的电源，Ttype(source_i)为电源i的电源类型的量化值。
优选的，根据公式(3)确定所述负荷类型的量化值：
其中，load_j为编号为j的负荷，Ttype(load_j)为负荷j的负荷类型的量化值。
优选的，根据公式(4)确定所述电能质量需求的量化值：
其中，Tquality(load_j)为负荷j的电能质量需求的量化值，ΔVj为负荷j的允许电压偏差值，a为预设的允许电压偏差值阈值。本实施例中，负荷j的允许电压偏差值由预先采集的基本信息中的电能质量需求信息获得，允许电压偏差值阈值a可以是3％，当负荷j的允许电压偏差值超过3％时，该负荷j的电能质量需求的量化值设置为1，当负荷j的允许电压偏差值未超过3％时，该负荷j的电能质量需求的量化值设置为0。
优选的，根据公式(5)确定所述供电可靠性需求的量化值：
其中，Treliability(load_j)为负荷j的供电可靠性需求的量化值，Rj为供电可靠率，b为预设的供电可靠率阈值。本实施例中，供电可靠率由预先采集的基本数据中的供电可靠性需求信息获得。具体的，当供电可靠率超过预设的供电可靠率阈值时，则认为供电可靠性要求高，供电可靠性需求的量化值设置为1；当供电可靠率未超过预设的供电可靠率阈值时，则认为供电可靠性要求高，供电可靠性需求的量化值设置为0。
进一步，本实施例中，该预设的聚类算法可以是k-means聚类算法。针对交直流电源/负荷的直流配电适应度指标及其地理位置，将交直流混合配电网内的电源和负荷划分到交流配网子区域内和直流配网子区域内。
具体的，区域划分流程如下：将所述直流配电适应度指标、所述负荷的地理位置分布和所述分布式电源的候选位置分布组织成样本集。其中，样本集D＝{x1,x2,...,xn},xi＝(Loci,Fit_DCi)，xi为第i个电源/负荷的样本信息，xi包含电源/负荷的地理位置Loci和直流配电适应度指标Fit_DCi。另外，聚类算法的聚簇数k不超过交直流混合配电网区域内候选变电站数量Nconv。进一步，按照预设的聚类算法对交直流混合配电网区域内的电源和负荷进行划分，得出交流配网子区域和直流配网子区域。
S103、根据所述交流配网子区域和所述直流配网子区域，构建所述交直流混合配电网的双层规划模型；其中，将所述交流配网子区域和所述直流配网子区域的内部网架结构优化作为所述双层规划模型的下层规划，将所述交流配网子区域和所述直流配网子区域之间互联结构优化作为所述双层规划模型的上层规划。
需要说明的是，建立交直流混合配电网的双层规划模型，下层规划为交流配网子区域和直流配网子区域的内部网架结构优化，可以分为交流配网子区域规划模型和直流配网子区域规划模型。优选的，将交流配网子区域和直流配网子区域之间互联结构的优化作为上层规划，规划的目的是优化子区域之间的联络结构，实现投资与运行成本的最优化。
在一种可选的实施例中，该步骤S103具体包括：
采用预设的交流配网规划算法对所述交流配网子区域的内部网架结构进行优化，得到交流配网子区域规划模型；
采用预设的直流配网规划算法对所述直流配网子区域的内部网架结构进行优化，得到直流配网子区域规划模型；
根据所述交流配网子区域规划模型和所述直流配网子区域规划模型，构建所述双层规划模型的下层规划；
采用预设的子区域间规划算法对所述交流配网子区域和所述直流配网子区域之间互联结构进行优化，得到子区域规划模型，并将其作为所述双层规划模型的上层规划。
优选的，所述采用预设的交流配网规划算法对所述交流配网子区域的内部网架结构进行优化，得到交流配网子区域规划模型，具体包括：
根据公式(6)计算所述交流配网子区域的规划目标函数：
其中，Fac为所述交流配网子区域的规划目标函数，Cac_line为交流线路投资成本，Cst为变电站投资成本，Cac_breaker为交流断路器投资成本，Copeartion为所述交直流混合配电网的运行维护成本(此处已换算至净现值)，t为运行维护成本对应的年份，r为折现率。
进一步，所述交流配网的规划约束条件包括第一潮流约束、第一变电站容量约束、第一连通性约束及第一节点电压、线路输送功率约束。
优选的，根据公式(7)计算所述第一潮流约束：
其中，Pac_i为注入交流节点i的有功功率，Qac_i为注入交流节点i的无功功率，Uac_i为交流节点i的节点电压，Uac_j为交流节点j的节点电压，Gij为交流节点i和交流节点j的互电导，Bij为交流节点i和交流节点j的互电纳，θij为交流节点i和交流节点j的相角差，Nac为交流配网子系统的交流节点数；
优选的，根据公式(8)和(9)计算所述第一节点电压、线路输送功率约束：
Uac_min≤Uac_i≤Uac_max (8)
|Pac_ij|≤Pac_max (9)
其中，Uac_min为交流节点允许运行电压的下限，Uac_max为交流节点允许运行电压的上限，Pac_ij为交流线路i至j的传输功率，Pac_max为交流线路允许传输功率的最大值。
优选的，根据公式(10)计算所述第一变电站容量约束：
其中，Sst_k为第k号换流站的容量，Pj为负荷j的有功需求。
需要说明的是，变电站的容量大于下接所有负荷最大需求之和。连通性约束为删去含有孤网或孤点的网架结构。
优选的，所述采用预设的直流配网规划算法对所述直流配网子区域的内部网架结构进行优化，得到直流配网子区域规划模型，具体包括：
根据公式(11)计算所述直流配网子区域的规划目标函数：
其中，Fdc为所述直流配网子区域的规划目标函数，Cdc_line为直流线路投资成本，Cconv为换流站投资成本，Cdc_breaker为直流断路器投资成本，Copeartion为交直流混合配电网的运行维护成本，t为运行维护成本对应的年份，r为折现率；
进一步，所述直流配网的规划约束条件包括第二潮流约束、第二变电站容量约束、第二连通性约束及第二节点电压、线路输送功率约束；
根据公式(12)计算所述第二潮流约束：
其中，Pdc_i为直流节点i的注入功率，Udc_i为直流节点i的节点电压，Udc_j为直流节点j的节点电压，Yij为直流节点i和直流节点j的互电导，Ndc为直流配网子系统的直流节点数；
根据公式(13)和(14)计算所述第二节点电压、线路输送功率约束：
Udc_min≤Udc_i≤Udc_max (13)
|Pdc_ij|≤Pdc_max (14)
其中，Udc_min为直流节点允许运行电压的下限，Udc_max为直流节点允许运行电压的上限，Pdc_ij为直流线路i至j的传输功率，Pdc_max为直流线路允许传输功率的最大值；
根据公式(15)计算所述第二变电站容量约束：
其中，Sst_k为第k号换流站的容量，Pj为负荷j的有功需求。
需要说明的是，直流配网的规划约束条件的第二变电站容量约束、第二连通性约束及第二节点电压、线路输送功率约束与交流配网的规划约束条件的第一变电站容量约束、第一连通性约束及第一节点电压、线路输送功率约束相似。
优选的，所述采用预设的子区域间规划算法对所述交流配网子区域和所述直流配网子区域之间互联结构进行优化，得到子区域规划模型，并将其作为所述双层规划模型的上层规划，具体包括：
根据公式(16)计算子区域间的规划目标函数：
其中，Fconnect为所述子区域间的规划目标函数。
进一步，所述子区域间的规划约束条件包括第一潮流约束、第一变电站容量约束、第一连通性约束第一节点电压、线路输送功率约束及第二潮流约束、第二变电站容量约束、第二连通性约束及第二节点电压、线路输送功率约束。
本发明实施例中，交流配网规划算法、直流配网规划算法及子区域间规划算法可以是遗传算法，具体算法可参考已公开的遗传算法流程。
S104、根据所述交直流混合配电网的双层规划模型，得到所述交直流混合配电网的规划方案，并对所述规划方案进行评估。
在一种可选的实施例中，步骤S104包括：
根据所述交直流混合配电网的双层规划模型，得到所述交直流混合配电网的规划方案；
基于换流站高压母线故障率、换流器检修率、换流器故障持续时间、配电线路故障率、线路断路器故障率、线路完成负荷转移的时间对所述规划方案进行分析，并评估所述规划方案的可靠性；
基于负荷密度与特点、设施和科研水平、分布式能源接入交直流配网系统、经济进展对所述规划方案进行分析，并评估所述规划方案的适应性和前瞻性。
本发明实施例提供的一种交直流混合配电网网架规划方法，通过获取交直流混合配电网的基本数据，根据所述交直流混合配电网的基本数据，采用预设的聚类算法将所述交直流混合配电网中的电源和负荷划分为交流配网子区域和直流配网子区域，根据所述交流配网子区域和所述直流配网子区域，构建所述交直流混合配电网的双层规划模型，其中，将所述交流配网子区域和所述直流配网子区域的内部网架结构优化作为所述双层规划模型的下层规划，将所述交流配网子区域和所述直流配网子区域之间互联结构优化作为所述双层规划模型的上层规划，根据所述交直流混合配电网的双层规划模型，得到所述交直流混合配电网的规划方案，并对所述规划方案进行评估，为解决建立适用于交直流混合配电网的网架规划问题提供有效的方法，本发明将复杂的交直流混合配电网规划问题分解为交流配电网子区域规划问题和直流配电网子区域规划问题，能大大降低计算复杂度，从而实现直流配电需求的快速识别，以便推动直流配电技术的应用。
实施例二
参见图2，是本发明一实施例提供的一种交直流混合配电网网架规划装置的结构示意图，包括：
数据获取模块201，用于获取交直流混合配电网的基本数据；
划分模块202，用于根据所述交直流混合配电网的基本数据，采用预设的聚类算法将所述交直流混合配电网中的电源和负荷划分为交流配网子区域和直流配网子区域；
模型构建模块203，用于根据所述交流配网子区域和所述直流配网子区域，构建所述交直流混合配电网的双层规划模型；其中，将所述交流配网子区域和所述直流配网子区域的内部网架结构优化作为所述双层规划模型的下层规划，将所述交流配网子区域和所述直流配网子区域之间互联结构优化作为所述双层规划模型的上层规划；
评估模块204，用于根据所述交直流混合配电网的双层规划模型，得到所述交直流混合配电网的规划方案，并对所述规划方案进行评估。
优选的，该数据获取模块201包括：
数据单元，用于所述交直流混合配电网的基本数据包括负荷类型、负荷大小、负荷的地理位置分布、电能质量需求、供电可靠性需求、电源类型、电源出力、分布式电源的候选位置分布以及变电站候选地理位置。
优选的，该划分模块202包括：
第一直流配电适应度指标计算单元，用于根据所述交直流混合配电网的所述负荷类型、所述电源类型、所述电能质量需求及所述供电可靠性需求，计算交直流电源和负荷的直流配电适应度指标；
子区域划分单元，用于将所述直流配电适应度指标、所述负荷的地理位置分布和所述分布式电源的候选位置分布组织成样本集，采用预设的聚族数对所述样本集进行划分，得到所述交流配网子区域和所述直流配网子区域；其中，所述聚族数不超过所述交直流混合配电网内变电站数量。
优选的，该划分模块202还包括：
第二直流配电适应度指标计算单元，用于根据公式(1)计算所述交直流电源和负荷的直流配电适应度指标：
Fit_DC＝C1·Ttype+C2·Tquality+C3·Treliability (1)
其中，Fit_DC为所述直流配电适应度指标，C1为所述负荷类型、所述电源类型的加权系数，C2为所述电能质量需求的加权系数，C3为所述供电可靠性需求的加权系数，Ttype为所述负荷类型、所述电源类型的量化值，Tquality为所述电能质量需求的量化值，Treliability为所述供电可靠性需求的量化值；
电源类型的量化值计算单元，用于根据公式(2)确定所述电源类型的量化值：
其中，source_i为编号为i的电源，Ttype(source_i)为电源i的电源类型的量化值；
负荷类型的量化值计算单元，用于根据公式(3)确定所述负荷类型的量化值：
其中，load_j为编号为j的负荷，Ttype(load_j)为负荷j的负荷类型的量化值；
电能质量需求的量化值计算单元，用于根据公式(4)确定所述电能质量需求的量化值：
其中，Tquality(load_j)为负荷j的电能质量需求的量化值，ΔVj为负荷j的允许电压偏差值，a为预设的允许电压偏差值阈值；
供电可靠性需求的量化值计算单元，用于根据公式(5)确定所述供电可靠性需求的量化值：
其中，Treliability(load_j)为负荷j的供电可靠性需求的量化值，Rj为供电可靠率，b为预设的供电可靠率阈值。
优选的，该模型构建模块203包括：
交流配网子区域规划模型构建单元，用于采用预设的交流配网规划算法对所述交流配网子区域的内部网架结构进行优化，得到交流配网子区域规划模型；
直流配网子区域规划模型构建单元，用于采用预设的直流配网规划算法对所述直流配网子区域的内部网架结构进行优化，得到直流配网子区域规划模型；
双层规划模型的下层规划构建单元，用于根据所述交流配网子区域规划模型和所述直流配网子区域规划模型，构建所述双层规划模型的下层规划；
双层规划模型的上层规划构建单元，用于采用预设的子区域间规划算法对所述交流配网子区域和所述直流配网子区域之间互联结构进行优化，得到子区域规划模型，并将其作为所述双层规划模型的上层规划。
优选的，该评估模块204包括：
规划方案生成单元，用于根据所述交直流混合配电网的双层规划模型，得到所述交直流混合配电网的规划方案；
可靠性评估单元，用于基于换流站高压母线故障率、换流器检修率、换流器故障持续时间、配电线路故障率、线路断路器故障率、线路完成负荷转移的时间对所述规划方案进行分析，并评估所述规划方案的可靠性；
适应性评估单元，用于基于负荷密度与特点、设施和科研水平、分布式能源接入交直流配网系统、经济进展对所述规划方案进行分析，并评估所述规划方案的适应性和前瞻性。
实施例二所述的交直流混合配电网网架规划装置是对应实施例一所述的交直流混合配电网网架规划方法的产品，其原理和实现的技术效果与实施例一所述的交直流混合配电网网架规划方法相同，在此不在重复描述。
参见图2，是本发明一实施例提供的一种交直流混合配电网网架规划装置的结构示意图。该实施例的交直流混合配电网网架规划装置包括：处理器、存储器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序。所述处理器执行所述计算机程序时实现上述各个交直流混合配电网网架规划方法实施例中的步骤，例如图1所示的步骤S102、根据所述交直流混合配电网的基本数据，采用预设的聚类算法将所述交直流混合配电网中的电源和负荷划分为交流配网子区域和直流配网子区域。或者，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述各装置实施例中各模块/单元的功能，例如划分模块202，用于根据所述交直流混合配电网的基本数据，采用预设的聚类算法将所述交直流混合配电网中的电源和负荷划分为交流配网子区域和直流配网子区域。
示例性的，所述计算机程序可以被分割成一个或多个模块/单元，所述一个或者多个模块/单元被存储在所述存储器中，并由所述处理器执行，以完成本发明。所述一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序在所述交直流混合配电网网架规划装置中的执行过程。
所述交直流混合配电网网架规划装置可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。所述交直流混合配电网网架规划装置可包括，但不仅限于，处理器、存储器。本领域技术人员可以理解，所述示意图仅仅是交直流混合配电网网架规划装置的示例，并不构成对交直流混合配电网网架规划装置的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述交直流混合配电网网架规划装置还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
所称处理器可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，所述处理器是所述交直流混合配电网网架规划装置的控制中心，利用各种接口和线路连接整个交直流混合配电网网架规划装置的各个部分。
所述存储器可用于存储所述计算机程序和/或模块，所述处理器通过运行或执行存储在所述存储器内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，实现所述交直流混合配电网网架规划装置的各种功能。所述存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序(比如声音播放功能、图像播放功能等)等；存储数据区可存储根据手机的使用所创建的数据(比如音频数据、电话本等)等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(SecureDigital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。
其中，所述交直流混合配电网网架规划装置集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。
需说明的是，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。另外，本发明提供的装置实施例附图中，模块之间的连接关系表示它们之间具有通信连接，具体可以实现为一条或多条通信总线或信号线。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种交直流混合配电网网架规划方法，其特征在于，包括：
获取交直流混合配电网的基本数据；
根据所述交直流混合配电网的基本数据，采用预设的聚类算法将所述交直流混合配电网中的电源和负荷划分为交流配网子区域和直流配网子区域；
根据所述交流配网子区域和所述直流配网子区域，构建所述交直流混合配电网的双层规划模型；其中，将所述交流配网子区域和所述直流配网子区域的内部网架结构优化作为所述双层规划模型的下层规划，将所述交流配网子区域和所述直流配网子区域之间互联结构优化作为所述双层规划模型的上层规划；
根据所述交直流混合配电网的双层规划模型，得到所述交直流混合配电网的规划方案，并对所述规划方案进行评估。
2.如权利要求1所述的交直流混合配电网网架规划方法，其特征在于，所述交直流混合配电网的基本数据包括负荷类型、负荷大小、负荷的地理位置分布、电能质量需求、供电可靠性需求、电源类型、电源出力、分布式电源的候选位置分布以及变电站候选地理位置。
3.如权利要求2所述的交直流混合配电网网架规划方法，其特征在于，所述根据所述交直流混合配电网的基本数据，采用预设的聚类算法将所述交直流混合配电网中的电源和负荷划分为交流配网子区域和直流配网子区域，具体包括：
根据所述交直流混合配电网的所述负荷类型、所述电源类型、所述电能质量需求及所述供电可靠性需求，计算交直流电源和负荷的直流配电适应度指标；
将所述直流配电适应度指标、所述负荷的地理位置分布和所述分布式电源的候选位置分布组织成样本集，采用预设的聚族数对所述样本集进行划分，得到所述交流配网子区域和所述直流配网子区域；其中，所述聚族数不超过所述交直流混合配电网内变电站数量。
4.如权利要求3所述的交直流混合配电网网架规划方法，其特征在于，所述根据所述交直流混合配电网的所述负荷类型、所述电源类型、所述电能质量需求及所述供电可靠性需求，计算交直流电源和负荷的直流配电适应度指标，具体包括：
根据公式(1)计算所述交直流电源和负荷的直流配电适应度指标：
Fit_DC＝C1·Ttype+C2·Tquality+C3·Treliability (1)
其中，Fit_DC为所述直流配电适应度指标，C1为所述负荷类型、所述电源类型的加权系数，C2为所述电能质量需求的加权系数，C3为所述供电可靠性需求的加权系数，Ttype为所述负荷类型、所述电源类型的量化值，Tquality为所述电能质量需求的量化值，Treliability为所述供电可靠性需求的量化值；
根据公式(2)确定所述电源类型的量化值：
其中，source_i为编号为i的电源，Ttype(source_i)为电源i的电源类型的量化值；
根据公式(3)确定所述负荷类型的量化值：
其中，load_j为编号为j的负荷，Ttype(load_j)为负荷j的负荷类型的量化值；
根据公式(4)确定所述电能质量需求的量化值：
其中，Tquality(load_j)为负荷j的电能质量需求的量化值，ΔVj为负荷j的允许电压偏差值，a为预设的允许电压偏差值阈值；
根据公式(5)确定所述供电可靠性需求的量化值：
其中，Treliability(load_j)为负荷j的供电可靠性需求的量化值，Rj为供电可靠率，b为预设的供电可靠率阈值。
5.如权利要求1所述的交直流混合配电网网架规划方法，其特征在于，所述根据所述交流配网子区域和所述直流配网子区域，构建所述交直流混合配电网的双层规划模型，具体包括：
采用预设的交流配网规划算法对所述交流配网子区域的内部网架结构进行优化，得到交流配网子区域规划模型；
采用预设的直流配网规划算法对所述直流配网子区域的内部网架结构进行优化，得到直流配网子区域规划模型；
根据所述交流配网子区域规划模型和所述直流配网子区域规划模型，构建所述双层规划模型的下层规划；
采用预设的子区域间规划算法对所述交流配网子区域和所述直流配网子区域之间互联结构进行优化，得到子区域规划模型，并将其作为所述双层规划模型的上层规划。
6.如权利要求1所述的交直流混合配电网网架规划方法，其特征在于，所述根据所述交直流混合配电网的双层规划模型，得到所述交直流混合配电网的规划方案，并对所述规划方案进行评估，具体包括：
根据所述交直流混合配电网的双层规划模型，得到所述交直流混合配电网的规划方案；
基于换流站高压母线故障率、换流器检修率、换流器故障持续时间、配电线路故障率、线路断路器故障率、线路完成负荷转移的时间对所述规划方案进行分析，并评估所述规划方案的可靠性；
基于负荷密度与特点、设施和科研水平、分布式能源接入交直流配网系统、经济进展对所述规划方案进行分析，并评估所述规划方案的适应性和前瞻性。
7.一种交直流混合配电网网架规划装置，其特征在于，包括：
数据获取模块，用于获取交直流混合配电网的基本数据；
划分模块，用于根据所述交直流混合配电网的基本数据，采用预设的聚类算法将所述交直流混合配电网中的电源和负荷划分为交流配网子区域和直流配网子区域；
模型构建模块，用于根据所述交流配网子区域和所述直流配网子区域，构建所述交直流混合配电网的双层规划模型；其中，将所述交流配网子区域和所述直流配网子区域的内部网架结构优化作为所述双层规划模型的下层规划，将所述交流配网子区域和所述直流配网子区域之间互联结构优化作为所述双层规划模型的上层规划；
评估模块，用于根据所述交直流混合配电网的双层规划模型，得到所述交直流混合配电网的规划方案，并对所述规划方案进行评估。
8.一种交直流混合配电网网架规划装置，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至6中任意一项所述的交直流混合配电网网架规划方法。
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行如权利要求1至6中任意一项所述的交直流混合配电网网架规划方法。
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