CN110570094A - 一种中压配电网网架结构坚强度的评估方法及系统 - Google Patents

一种中压配电网网架结构坚强度的评估方法及系统 Download PDF

Info

Publication number
CN110570094A
CN110570094A CN201910744166.7A CN201910744166A CN110570094A CN 110570094 A CN110570094 A CN 110570094A CN 201910744166 A CN201910744166 A CN 201910744166A CN 110570094 A CN110570094 A CN 110570094A
Authority
CN
China
Prior art keywords
power supply
grid structure
branch
power
load
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.)
Pending
Application number
CN201910744166.7A
Other languages
English (en)
Inventor
郝文斌
卢光辉
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.)
CHENGDU POWER SUPPLY Co OF STATE GRID SICHUAN ELECTRIC POWER Corp
Original Assignee
CHENGDU POWER SUPPLY Co OF STATE GRID SICHUAN ELECTRIC POWER Corp
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 CHENGDU POWER SUPPLY Co OF STATE GRID SICHUAN ELECTRIC POWER Corp filed Critical CHENGDU POWER SUPPLY Co OF STATE GRID SICHUAN ELECTRIC POWER Corp
Priority to CN201910744166.7A priority Critical patent/CN110570094A/zh
Publication of CN110570094A publication Critical patent/CN110570094A/zh
Pending legal-status Critical Current

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
    • G06Q10/06—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—Systems or methods specially adapted for specific business sectors, e.g. utilities or tourism
    • G06Q50/06—Electricity, gas or water supply
    • 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
    • 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

Abstract

本发明公开了一种中压配电网网架结构坚强度的评估方法及系统，涉及网架结构坚强度评估领域；其方法包括步骤1：根据供电区域内的电源和负荷点构建配电网的网架结构；步骤2：将网架结构转换为有权网络后计算网架拓扑水平值；步骤3：根据网架结构计算负荷转供率和供电可靠率；步骤4：对网架拓扑水平值、负荷转供率和供电可靠率进行标准化处理后，采用熵权法评估网架结构坚强度。本发明通过选取网架结构拓扑水平值(关键节点分布距离比、关键支路分布距离比、节点供电效能和支路供电效能)、电网对用户的供电能力(负荷转供能力及供电可靠性)多角度表征配电网坚强度，采用熵权法结合多指标计算坚强度，实现多角度评估坚强度。

Description

一种中压配电网网架结构坚强度的评估方法及系统
技术领域
本发明涉及网架结构坚强度评估领域，尤其是一种中压配电网网架结构坚强度的评估方法及系统。
背景技术
配电网网架结构坚强度是指配电网的不同网架结构能承受各种扰动而保持安全稳定运行的能力，即满足当前电力需求的能力、满足一定负荷转移能力、满足负荷增长的能力和满足网架结构安全性的能力，属于广义电力系统安全理论领域。在现有的电力系统安全性分析理论中，与坚强度呈正相关联系的有：电力系统鲁棒性、生存性和抗毁性等；呈负相关联系的有：电力系统脆弱性、风险性等，而配电网作为“坚强智能电网”中与用户直接相连的一环，配电网的网架结构坚强度直接反应配电网的安全稳定性，而如何来衡量不同网架结构的配电网的坚强度的研究就显得非常有意义。针对配电网的坚强度评估目前主要有从“裕度”和网架抗毁性角度构建的坚强度评估体系，技术手段是通过潮流计算网架对各负荷点的供电预定义，结合网络抗毁性分析理论，分析网架的节点关联程度，考虑节点关联程度的均匀性，定义了网络的“综合抗毁度”来表示配电网网架结构坚强度的评估指标。还有是以“裕度”为基础，结合电力系统风险评估理论形成对配电网网架结构坚强度的评估方法。这两种针对配电网坚强度的评估方法角度较为单一，和传统的安全性分析方法区分不大，坚强度评估结果准确率低。
因此，本申请提出从多个角度对不同的网架结构的坚强度进行评估的方法，在坚强度指标上给出不同电源容量和负荷密度下选用网架结构类型的建议。
发明内容
本发明的目的在于：本发明提供了一种中压配电网网架结构坚强度的评估方法及系统，解决现有单角度评估网架结构坚强度准确性低的问题。
本发明采用的技术方案如下：
一种中压配电网网架结构坚强度的评估方法，包括如下步骤：
步骤1：根据供电区域内的电源和负荷点构建配电网的网架结构；
步骤2：将网架结构转换为有权网络后计算网架拓扑水平值；
步骤3：根据网架结构计算负荷转供率和供电可靠率；
步骤4：对网架拓扑水平值、负荷转供率和供电可靠率进行标准化处理后，采用熵权法评估网架结构坚强度；
所述网架拓扑水平值包括关键节点距离比、关键支路距离比、节点供电效能和支路供电效能。
优选地，所述网架结构包括单辐射网架结构、两分段两联络网架结构、三供一备网架结构和单环网架结构。
优选地，所述步骤2包括如下步骤：
步骤2.1：根据网架结构获取网架结构的拓扑矩阵；
步骤2.2：将拓扑矩阵转换为无向有权网络后，采用深度优先搜索法对无向有权网络进行路径搜索，根据网架结构计算各支路长度，公式如下：
其中，σ为负荷密度、S为电源容量、K为容载比，a为负荷半径即支路长度；
步骤2.3：根据支路长度计算关键节点距离比、关键支路距离比、节点供电效能和支路供电效能。
优选地，所述步骤3中网架结构的负荷转供率ηL的计算如下：
其中，Ci为第i条支路成功转移负荷容量，Csi为第i条支路故障后需要转供的负荷容量，NZ为所有支路个数；
所述步骤3中网架结构的供电可靠率采用故障模式后果分析法进行计算，得到的可靠性计算结果如下：
单辐射网架结构：
两分段两联络网架结构：
三供一备网架结构：
单环网架结构：
其中，AITC为用户平均断电频率，AIHC为用户平均断电时间，λ1、λ2、λ3、λ4、λ5分别表示架空线路、电源母线、配电变压器、断路器和其他开关的年故障率，r1、r2、r3、r4、r5分别表示架空线路、电源母线、配电变压器、断路器和其他开关的故障平均修复时间，β、α、t分别表示线路曲折系数、负荷半径、平均故障隔离和倒闸切换时间，RS表示用户平均供电可靠率。
优选地，所述步骤4包括如下步骤：
步骤4.1：基于网架拓扑水平值、负荷转供率和供电可靠率构建指标水平矩阵R′：
其中，m、n分别表示网架结构类型个数、指标个数，r′mn表示第m种网架结构类型n类指标值；
步骤4.2：对指标水平矩阵R′进行标准化处理得到矩阵R＝(rij)m×n，标准化处理如下：
其中，r′ij表示第i种网架结构类型j类指标值；
步骤4.3：计算第j个指标的熵Hj：
其中，fij为第j个指标的比重，
步骤4.4：计算第j个指标的熵权wj获取权重A＝[w1，w2，…，wn]：
步骤4.5：根据各指标的权重计算最终的坚强度QD(i)，计算如下：
优选地，所述关键节点分布距离比计算包括如下步骤：
(a1)计算所有节点的含权介数：
其中，G为电网所有电源节点集合，L为所有负荷节点集合，Njk为连接电源负荷节点对jk的供电路径距离之和，Njk(i)为连接电源负荷节点对jk经过节点i的供电路径距离之和；
(a2)根据节点含权介数将节点降序排列后根据电网规模大小确定前NC个节点构成关键节点集合；
(a3)计算关键节点分布距离比即关键节点i与其他换件节点的平均含权距离与网络中所有节点之间平均含权距离的比值：
其中，C为关键节点集合，NC为关键节点个数，J为网络所有节点集合，NJ为所有节点个数，dij为关键节点ij之间的含权最短供电距离，dmn为所有节点之间的含权最短供电距离。
优选地，所述关键支路分布距离比计算包括如下步骤：
(b1)计算所有支路含权介数：
其中，G为电网所有电源节点集合；L为所有负荷节点集合；Mij为连接电源-负荷节点对ij的所有供电路径距离；Mij(l)为连接电源-负荷节点对ij的且经过边l的所有供电路径距离；
(b2)根据支路含权介数将所有支路降序排列后，根据电网规模大小确定前NE个支路构成关键支路集合；
(b3)计算关键支路分布距离比即关键支路l与其他关键支路的平均含权距离与网络中所有支路之间平均含权距离的比值：
其中，dlk为支路lk两端各节点间含权最短供电路径的最小值为支路含权距离，dmn为所有支路之间的含权支路距离，E为关键支路集合，NE为关键支路个数；Z为配电网所有支路集合；NZ为所有支路个数。
优选地，所述节点供电效能计算如下：
对网络中所有负荷进行重要性排列，选取前m个作为最重要的负荷；
计算各节点到重要负荷的含权距离与各节点到重要负荷的路径距离之比的平均值即节点供电效能：
其中，J1(j)为节点j的含权介数，Dij为节点j到重要负荷i的供电路径距离，NJ为网络中节点数；
所述支路供电效能计算如下：
计算各支路到重要负荷的含权距离与各支路到重要负荷的路径距离之比的平均值即支路供电效能：
其中，J2(j)为支路j的含权介数；Dij为支路j到重要负荷i的供电路径距离；L为网络中支路总数。
一种基于上述所述方法的系统，包括
网架结构建立模块，用于根据供电区域内的电源和负荷点构建单辐射网架结构、两分段两联络网架结构、三供一备网架结构和单环网架结构；
网架拓扑水平值计算模块，用于将网架结构转换为有权网络，采用深度优先搜索法对无向有权网络进行路径搜索计算各支路长度，从而计算不同网架结构的关键节点距离比、关键支路距离比、节点供电效能和支路供电效能；
负荷转供率计算模块，用于计算不同网架结构的负荷转功率表征配电网负荷转供能力；
供电可靠率计算模块，用于采用故障模式后果分析法计算不同网架结构的供电可靠率表征配电网供电能力；
坚强度评估模块，用于根据网架拓扑水平值、负荷转供率和供电可靠率建立指标水平矩阵后，采用熵权法获取各指标权重后评估网架结构的坚强度。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1.本发明通过选取网架结构拓扑水平值(关键节点分布距离比、关键支路分布距离比、节点供电效能和支路供电效能)、电网对用户的供电能力(负荷转供能力及供电可靠性)多角度表征配电网坚强度，采用熵权法结合多指标计算坚强度，实现多角度评估坚强度；
2.本发明能适应不同供电区域的场景和配电网中四种网架结构的坚强度计算，为配电网规划坚强度提供参考。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明的方法流程图；
图2为本发明的四种网架结构的结构模型示意图；
图3为本发明的深度搜索节点间路径算法流程图；
图4为本发明的实施例中不同变电站容量各供电结构坚强度指标示意图1；
图5为本发明的实施例中不同变电站容量各供电结构坚强度指标示意图2。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的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。
需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
为解决现有单角度评估网架结构坚强度准确性低的问题，本申请提出一种坚强度评估方法，从多角度进行坚强度评估，细节如下：
如图1所示，一种中压配电网网架结构坚强度的评估方法，包括如下步骤：
步骤1：根据供电区域内的电源和负荷点构建配电网的网架结构；
步骤2：将网架结构转换为有权网络后计算网架拓扑水平值；
步骤3：根据网架结构计算负荷转供率和供电可靠率；
步骤4：对网架拓扑水平值、负荷转供率和供电可靠率进行标准化处理后，采用熵权法评估网架结构坚强度；
所述网架拓扑水平值包括关键节点距离比、关键支路距离比、节点供电效能和支路供电效能。
如图2所示，网架结构包括单辐射、两分段两联络、三供一备和单环网架结构。
具体实施包括如下步骤：
一、构建如附图的配电网均匀模型，模型区域有1个电源点，24个负荷点，便于各种结构的建立和指标的计算。供电模型在电源容量为2×20、2×31.5、2×40、2×50、3×31.5、3×40、3×50、3×63MVA，容载比为2，负荷密度为1、2、5、10、20、30、40、50MW/km2场景。导线型号统一取为LGJ-240，导线载流量为580A，线路容量为10.05MVA。根据负荷密度σ、电源容量S、容载比K及负荷半径a之间的关系式：
24·σ·a2＝S/K
得到模型中小方孔的边长a为：
以此可以求得各网架结构支路长度；
二：根据建立的网架结构获取网架结构的拓扑矩阵，配电网抽象为无向有权网络G＝(V，E)，找出图G中的节点v和节点w之间的所有路径，需要的存储结构有：一个保存路径的栈T、一个保存已标记节点的数组flag。基于深度优先搜索的思路，每次成功访问一个节点后，需要令该节点入栈，入栈标记flag＝1，再对新的栈顶点进行邻接点搜索。若栈T满足条件，则输出路径r到路径集合R中，否则重新搜索直至达到停止搜索条件。算法流程图如图3所示，路径结果如下表表1所示，该表共24行代表节点1-7路径有24条，第1-25列为路径经过节点，最后一列为每条路径的距离。如两分段两联络模型图，寻找节点1到节点7之间路径及距离，根据支路长度计算关键节点距离比、关键支路距离比、节点供电效能和支路供电效能获取表2。
关键节点分布距离比计算包括如下步骤：
(a1)计算所有节点的含权介数：
其中，G为电网所有电源节点集合，L为所有负荷节点集合，Njk为连接电源负荷节点对jk的供电路径距离之和，Njk(i)为连接电源负荷节点对jk经过节点i的供电路径距离之和；
(a2)根据节点含权介数将节点降序排列后根据电网规模大小确定前NC个节点构成关键节点集合；
(a3)计算关键节点分布距离比即关键节点i与其他换件节点的平均含权距离与网络中所有节点之间平均含权距离的比值：
其中，C为关键节点集合，NC为关键节点个数，J为网络所有节点集合，NJ为所有节点个数，dij为关键节点ij之间的含权最短供电距离，dmn为所有节点之间的含权最短供电距离。
关键支路分布距离比计算包括如下步骤：
(b1)计算所有支路含权介数：
其中，G为电网所有电源节点集合；L为所有负荷节点集合；Mij为连接电源-负荷节点对ij的所有供电路径距离；Mij(l)为连接电源-负荷节点对ij的且经过边l的所有供电路径距离；
(b2)根据支路含权介数将所有支路降序排列后，根据电网规模大小确定前NE个支路构成关键支路集合；
(b3)计算关键支路分布距离比即关键支路l与其他关键支路的平均含权距离与网络中所有支路之间平均含权距离的比值：
其中，dlk为支路lk两端各节点间含权最短供电路径的最小值为支路含权距离，dmn为所有支路之间的含权支路距离，E为关键支路集合，NE为关键支路个数；Z为配电网所有支路集合；NZ为所有支路个数。
节点供电效能计算如下：
对网络中所有负荷进行重要性排列，选取前m个作为最重要的负荷；
计算各节点到重要负荷的含权距离与各节点到重要负荷的路径距离之比的平均值即节点供电效能：
其中，J1(j)为节点j的含权介数，Dij为节点j到重要负荷i的供电路径距离，NJ为网络中节点数；
所述支路供电效能计算如下：
计算各支路到重要负荷的含权距离与各支路到重要负荷的路径距离之比的平均值即支路供电效能：
其中，J2(j)为支路j的含权介数；Dij为支路j到重要负荷i的供电路径距离；L为网络中支路总数。
表1
1 2 3 5 4 6 7 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 6
1 2 24 25 23 22 20 21 19 18 16 17 15 14 12 13 11 10 8 9 7 0 0 0 0 18.414
1 4 5 3 2 24 25 23 22 20 21 19 18 16 17 15 14 12 13 11 10 8 9 7 0 21.122
1 4 6 7 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 2.7072
1 6 7 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1.4472
1 6 4 5 3 2 24 25 23 22 20 21 19 18 16 17 15 14 12 13 11 10 8 9 7 21.862
1 8 9 7 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 2.5
1 8 10 11 13 12 14 15 17 16 18 19 21 20 22 23 25 24 2 3 5 4 6 7 0 21.914
1 10 8 9 7 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 3.2072
1 10 11 13 12 14 15 17 16 18 19 21 20 22 23 25 24 2 3 5 4 6 7 0 0 20.622
1 12 13 11 10 8 9 7 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 5.9472
1 12 14 15 17 16 18 19 21 20 22 23 25 24 2 3 5 4 6 7 0 0 0 0 0 17.362
1 14 12 13 11 10 8 9 7 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 7.2072
1 14 15 17 16 18 19 21 20 22 23 25 24 2 3 5 4 6 7 0 0 0 0 0 0 17.207
1 16 17 15 14 12 13 11 10 8 9 7 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 9.9144
1 16 18 19 21 20 22 23 25 24 2 3 5 4 6 7 0 0 0 0 0 0 0 0 0 13.914
1 18 16 17 15 14 12 13 11 10 8 9 7 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 10.654
1 18 19 21 20 22 23 25 24 2 3 5 4 6 7 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 12.654
1 20 21 19 18 16 17 15 14 12 13 11 10 8 9 7 0 0 0 0 0 0 0 0 0 13.707
1 20 22 23 25 24 2 3 5 4 6 7 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 10.707
1 22 20 21 19 18 16 17 15 14 12 13 11 10 8 9 7 0 0 0 0 0 0 0 0 14.414
1 22 23 25 24 2 3 5 4 6 7 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 9.4144
1 24 2 3 5 4 6 7 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 6.1544
1 24 25 23 22 20 21 19 18 16 17 15 14 12 13 11 10 8 9 7 0 0 0 0 0 17.154
根据表1计算的得各种网架结构网架拓扑水平指标结果，如表2所示：
表2
三、供电可靠率计算：采用故障模式后果分析法(FMEA)作为可靠性分析方法，通过分析所有可能的元件失效或故障事故，找出系统的故障模式集合，确定对负荷点的影响，得出负荷点的可靠性分析。
参考设备制造商与变电站提供的统计数据，取中压设备故障率和故障平均修复时间如表3所示：
表3
根据上表得到中压部分可靠性计算的基础数据：
电源母线：λ1＝0.3次/年，r1＝4h；架空线路：λ2＝0.042次/km·年，r2＝16h；
断路器：λ3＝0.013次/台·年，r3＝16h；其它开关设备：λ4＝0.04次/台·年，r4＝12h；配变：λ5＝0.02次/台·年，r5＝24h；线路曲折系数：β＝1.2；
网架结构的供电可靠率采用故障模式后果分析法进行计算，可靠性计算结果如下：
单辐射网架结构：
两分段两联络网架结构：
三供一备网架结构：
单环网架结构：
采用基于故障后果模式分析理论进行计算，得到模型在各种电源容量下的可靠率，如表4所示，表4为3×63MVA电源容量供电可靠率。
表4
四、负荷转供率计算：电网中某条支路发生故障时，该支路下游的负荷需要转移到相邻的供电路径，但由于供电线路容量的限值，可能不能完全转供，负荷转移率即能成功转移的容量与需转供的总容量之比：
其中，Ci为第i条支路成功转移负荷容量，Csi为第i条支路故障后需要转供的负荷容量。
模型导线都选取架空线路，线型统一取为LGJ-240，导线载流量为580A，线路容量为10.05MVA。
计算在不同电源容量下各种网架结构模型负荷转供率获得表5。
表5
五、熵权法综合评价坚强度：将关键节点距离比、关键支路距离比、节点供电效能、支路供电效能、供电可靠率及负荷转供率六个指标使用熵权法进行客观赋权，根据各指标的权重计算最终的坚强度QD(i)，计算如下：
得到以下在变电站容量分别为2×20、2×31.5、2×40、2×50、3×31.5、3×40、3×50、3×63MVA时的坚强度，如图4-5所示，根据本方法计算得到在规划场景下配电网模型在各种电源容量下不同负荷密度时的中压配电网网架结构坚强度。在3×31.5、3×40MVA容量下，各网架坚强度大小顺序：两分段两联络＞单环＞三供一备＞辐射；在3×50、3×63MVA容量下，各网架坚强度大小顺序：两分段两联络＞三供一备＞单环＞辐射。可以看出本方法所选拓扑水平、负荷转功率及供电可靠率指标能体现出不同网架的坚强度的差异，能为配电网规划提供参考意见。
实施例2
基于实施例1的方法，提供一种基于所述方法的系统，系统包括
网架结构建立模块，用于根据供电区域内的电源和负荷点构建单辐射网架结构、两分段两联络网架结构、三供一备网架结构和单环网架结构；
网架拓扑水平值计算模块，用于将网架结构转换为有权网络，采用深度优先搜索法对无向有权网络进行路径搜索计算各支路长度，从而计算不同网架结构的关键节点距离比、关键支路距离比、节点供电效能和支路供电效能；
负荷转供率计算模块，用于计算不同网架结构的负荷转功率表征配电网负荷转供能力；
供电可靠率计算模块，用于采用故障模式后果分析法计算不同网架结构的供电可靠率表征配电网供电能力；
坚强度评估模块，用于根据网架拓扑水平值、负荷转供率和供电可靠率建立指标水平矩阵后，采用熵权法获取各指标权重后评估网架结构的坚强度。
所述系统包括处理器、存储器和存储在所述存储器中并可在处理器上运行的计算机程序，例如“步骤1：根据供电区域内的电源和负荷点构建配电网的网架结构；步骤2：将网架结构转换为有权网络后计算网架拓扑水平值；步骤3：根据网架结构计算负荷转供率和供电可靠率；步骤4：对网架拓扑水平值、负荷转供率和供电可靠率进行标准化处理后，采用熵权法评估网架结构坚强度；所述网架拓扑水平值包括关键节点距离比、关键支路距离比、节点供电效能和支路供电效能。”程序，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系统中的执行过程。例如，所述计算机程序可以被分割成网架结构建立模块、网架拓扑水平值计算模块、负荷转供率计算模块、供电可靠率计算模块、坚强度评估模块。所述系统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。所述系统可包括，但不仅限于，处理器、存储器。本领域技术人员可以理解，所述示意图仅仅是所述系统的示例，并不构成对所述系统的限定，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，例如所述系统设备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，所述处理器是所述分辨率提升系统的控制中心，利用各种接口和线路连接整个分辨率提升系统的各个部分。
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，实现所述分辨率提升系统的各种功能。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(Secure Digital,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。
本发明设置基于实施例1的系统，系统包括网架结构建立模块、网架拓扑水平值计算模块、负荷转供率计算模块、供电可靠率计算模块、坚强度评估模块，实现从网架结构拓扑水平值(关键节点分布距离比、关键支路分布距离比、节点供电效能和支路供电效能)、电网对用户的供电能力(负荷转供能力及供电可靠性)多角度表征配电网坚强度，采用熵权法结合多指标计算坚强度，实现多角度评估坚强度；适应不同供电区域的场景和配电网中四种网架结构的坚强度计算，为配电网规划坚强度提供参考。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种中压配电网网架结构坚强度的评估方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1：根据供电区域内的电源和负荷点构建配电网的网架结构；
步骤2：将网架结构转换为有权网络后计算网架拓扑水平值；
步骤3：根据网架结构计算负荷转供率和供电可靠率；
步骤4：对网架拓扑水平值、负荷转供率和供电可靠率进行标准化处理后，采用熵权法评估网架结构坚强度；
所述网架拓扑水平值包括关键节点距离比、关键支路距离比、节点供电效能和支路供电效能。
2.根据权利要求1所述的一种中压配电网网架结构坚强度的评估方法，其特征在于：所述网架结构包括单辐射网架结构、两分段两联络网架结构、三供一备网架结构和单环网架结构。
3.根据权利要求1所述的一种中压配电网网架结构坚强度的评估方法，其特征在于：所述步骤2包括如下步骤：
步骤2.1：根据网架结构获取网架结构的拓扑矩阵；
步骤2.2：将拓扑矩阵转换为无向有权网络后，采用深度优先搜索法对无向有权网络进行路径搜索，根据网架结构计算各支路长度，公式如下：
其中，σ为负荷密度、S为电源容量、K为容载比，a为负荷半径即支路长度；
步骤2.3：根据支路长度计算关键节点距离比、关键支路距离比、节点供电效能和支路供电效能。
4.根据权利要求1所述的一种中压配电网网架结构坚强度的评估方法，其特征在于：所述步骤3中网架结构的负荷转供率ηL的计算如下：
其中，Ci为第i条支路成功转移负荷容量，Csi为第i条支路故障后需要转供的负荷容量，NZ为所有支路个数；
所述步骤3中网架结构的供电可靠率采用故障模式后果分析法进行计算，得到的可靠性计算结果如下：
单辐射网架结构：
两分段两联络网架结构：
三供一备网架结构：
单环网架结构：
其中，AITC为用户平均断电频率，AIHC为用户平均断电时间，λ1、λ2、λ3、λ4、λ5分别表示架空线路、电源母线、配电变压器、断路器和其他开关的年故障率，r1、r2、r3、r4、r5分别表示架空线路、电源母线、配电变压器、断路器和其他开关的故障平均修复时间，β、α、t分别表示线路曲折系数、负荷半径、平均故障隔离和倒闸切换时间，RS表示用户平均供电可靠率。
5.根据权利要求1所述的一种中压配电网网架结构坚强度的评估方法，其特征在于：所述步骤4包括如下步骤：
步骤4.1：基于网架拓扑水平值、负荷转供率和供电可靠率构建指标水平矩阵R′：
其中，m、n分别表示网架结构类型个数、指标个数，r′mn表示第m种网架结构类型n类指标值；
步骤4.2：对指标水平矩阵R′进行标准化处理得到矩阵R＝(rij)m×n，标准化处理如下：
其中，r′ij表示第i种网架结构类型j类指标值；
步骤4.3：计算第j个指标的熵Hj：
其中，fij为第j个指标的比重，
步骤4.4：计算第j个指标的熵权wj获取权重A＝[w1，w2，…，wn]：
步骤4.5：根据各指标的权重计算最终的坚强度QD(i)，计算如下：
6.根据权利要求3所述的一种中压配电网网架结构坚强度的评估方法，其特征在于：所述关键节点分布距离比计算包括如下步骤：
(a1)计算所有节点的含权介数：
其中，G为电网所有电源节点集合，L为所有负荷节点集合，Njk为连接电源负荷节点对jk的供电路径距离之和，Njk(i)为连接电源负荷节点对jk经过节点i的供电路径距离之和；
(a2)根据节点含权介数将节点降序排列后根据电网规模大小确定前NC个节点构成关键节点集合；
(a3)计算关键节点分布距离比即关键节点i与其他换件节点的平均含权距离与网络中所有节点之间平均含权距离的比值：
其中，C为关键节点集合，NC为关键节点个数，J为网络所有节点集合，NJ为所有节点个数，dij为关键节点ij之间的含权最短供电距离，dmn为所有节点之间的含权最短供电距离。
7.根据权利要求3所述的一种中压配电网网架结构坚强度的评估方法，其特征在于：所述关键支路分布距离比计算包括如下步骤：
(b1)计算所有支路含权介数：
其中，G为电网所有电源节点集合；L为所有负荷节点集合；Mij为连接电源-负荷节点对ij的所有供电路径距离；Mij(l)为连接电源-负荷节点对ij的且经过边l的所有供电路径距离；
(b2)根据支路含权介数将所有支路降序排列后，根据电网规模大小确定前NE个支路构成关键支路集合；
(b3)计算关键支路分布距离比即关键支路l与其他关键支路的平均含权距离与网络中所有支路之间平均含权距离的比值：
其中，dlk为支路lk两端各节点间含权最短供电路径的最小值为支路含权距离，dmn为所有支路之间的含权支路距离，E为关键支路集合，NE为关键支路个数；Z为配电网所有支路集合；NZ为所有支路个数。
8.根据权利要求3所述的一种中压配电网网架结构坚强度的评估方法，其特征在于：所述节点供电效能计算如下：
对网络中所有负荷进行重要性排列，选取前m个作为最重要的负荷；
计算各节点到重要负荷的含权距离与各节点到重要负荷的路径距离之比的平均值即节点供电效能：
其中，J1(j)为节点j的含权介数，Dij为节点j到重要负荷i的供电路径距离，NJ为网络中节点数；
所述支路供电效能计算如下：
计算各支路到重要负荷的含权距离与各支路到重要负荷的路径距离之比的平均值即支路供电效能：
其中，J2(j)为支路j的含权介数；Dij为支路j到重要负荷i的供电路径距离；L为网络中支路总数。
9.一种基于权利要求1所述方法的系统，其特征在于：包括
网架结构建立模块，用于根据供电区域内的电源和负荷点构建单辐射网架结构、两分段两联络网架结构、三供一备网架结构和单环网架结构；
网架拓扑水平值计算模块，用于将网架结构转换为有权网络，采用深度优先搜索法对无向有权网络进行路径搜索计算各支路长度，从而计算不同网架结构的关键节点距离比、关键支路距离比、节点供电效能和支路供电效能；
负荷转供率计算模块，用于计算不同网架结构的负荷转功率表征配电网负荷转供能力；
供电可靠率计算模块，用于采用故障模式后果分析法计算不同网架结构的供电可靠率表征配电网供电能力；
坚强度评估模块，用于根据网架拓扑水平值、负荷转供率和供电可靠率建立指标水平矩阵后，采用熵权法获取各指标权重后评估网架结构的坚强度。
CN201910744166.7A 2019-08-13 2019-08-13 一种中压配电网网架结构坚强度的评估方法及系统 Pending CN110570094A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910744166.7A CN110570094A (zh) 2019-08-13 2019-08-13 一种中压配电网网架结构坚强度的评估方法及系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910744166.7A CN110570094A (zh) 2019-08-13 2019-08-13 一种中压配电网网架结构坚强度的评估方法及系统

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN110570094A true CN110570094A (zh) 2019-12-13

Family

ID=68775168

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910744166.7A Pending CN110570094A (zh) 2019-08-13 2019-08-13 一种中压配电网网架结构坚强度的评估方法及系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110570094A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112487658A (zh) * 2020-12-14 2021-03-12 重庆邮电大学 一种电网关键节点的识别方法、装置及系统
CN110994588B (zh) * 2019-10-30 2021-07-30 国网福建省电力有限公司厦门供电公司 一种适用于投资规划的配电网网架结构评估方法
CN115411740A (zh) * 2022-09-23 2022-11-29 中国人民解放军国防科技大学 一种基于场景削减的自主供电网络拓扑优化方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104835018A (zh) * 2015-06-01 2015-08-12 国家电网公司 中压配电网网架的可靠性评估方法及装置

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104835018A (zh) * 2015-06-01 2015-08-12 国家电网公司 中压配电网网架的可靠性评估方法及装置

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
刘健 等: "配电网的简化模型", 《中国电机工程学报》 *
廖卫列 等: "基于地理信息系统的配电网络拓扑分析及其应用", 《电网技术》 *
朱永强 等: "交直流混合微电网网络坚强度评估的指标体系及方法", 《电网技术》 *
潘智俊 等: "城市电网结构坚强性评价的指标体系和方法", 《中国电机工程学报》 *
窦陈 等: "基于模块化思路的中压配电网可靠性评估方法", 《电器与能效管理技术》 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110994588B (zh) * 2019-10-30 2021-07-30 国网福建省电力有限公司厦门供电公司 一种适用于投资规划的配电网网架结构评估方法
CN112487658A (zh) * 2020-12-14 2021-03-12 重庆邮电大学 一种电网关键节点的识别方法、装置及系统
CN112487658B (zh) * 2020-12-14 2022-09-16 重庆邮电大学 一种电网关键节点的识别方法、装置及系统
CN115411740A (zh) * 2022-09-23 2022-11-29 中国人民解放军国防科技大学 一种基于场景削减的自主供电网络拓扑优化方法
CN115411740B (zh) * 2022-09-23 2023-06-02 中国人民解放军国防科技大学 一种基于场景削减的自主供电网络拓扑优化方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Liu et al. Recognition and vulnerability analysis of key nodes in power grid based on complex network centrality
CN107482626B (zh) 一种区域电网关键节点识别方法
CN110570094A (zh) 一种中压配电网网架结构坚强度的评估方法及系统
Singh et al. Composite system reliability evaluation using state space pruning
CN109217296B (zh) 一种基于加权潮流熵和电压稳定的电网关键节点辨识方法
WO2017016021A1 (zh) 一种基于影响增量的状态枚举可靠性评估方法及其装置
Jiang et al. Identification of voltage stability critical injection region in bulk power systems based on the relative gain of voltage coupling
CN112561251B (zh) 配电网异常点检测方法、装置、计算机设备及存储介质
CN106384302B (zh) 配电网可靠性评估方法和系统
CN103151777A (zh) 一种基于电网差异化的核心骨干网架构建方法
CN113094862B (zh) 一种基于数据驱动的台区多层拓扑结构辨识方法
Li et al. Taxonomic description for western Australian distribution medium‐voltage and low‐voltage feeders
Akrami et al. Sparse distribution system state estimation: An approximate solution against low observability
Laowanitwattana et al. Probabilistic power flow analysis based on arbitrary polynomial chaos expansion for networks with uncertain renewable sources
CN113313371B (zh) 配电网风险评估方法、装置、计算机设备及存储介质
Abood et al. A new algorithm for improving the numerical stability of power system state estimation
CN107370149B (zh) 确定电力系统负荷削减量的方法和系统
CN111429043B (zh) 基于场景构建的电压暂降特征量随机评估方法
Coelho et al. A complex network analysis of the Brazilian Power Test System
CN115494349B (zh) 有源配电网单相接地故障区段定位方法
Kundu et al. State estimation with optimal PMU placement considering various contingencies
CN111463796B (zh) 一种考虑风电出力的电压稳定性评估方法及装置
CN110829413B (zh) 基于道路矩阵的辐射状配电网可靠性评估方法
CN108616126B (zh) 计及输电网供电能力概率等值模型的配网可靠性计算方法
Zheng et al. Glassoformer: a query-sparse transformer for post-fault power grid voltage prediction

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
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20191213