CN110717644A - 一种配电网单元格划分及其合理性评价方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于电网规划精益化领域，具体涉及一种配电网单元格划分及其合理性评价方法，包括如下步骤：S1：以线路的供电范围和由道路分割出的街区为基础，进行配电网单元格划分，形成多种划分方案；S2：根据配电网单元格划分原则，提出单元格划分合理性的评价指标；S3：明确评价指标所需的基础数据，计算各划分方案的评价指标值；S4：根据评价指标值在各方案中的离散程度确定他们权重，得出各方案的综合得分，选出最优方案。本发明从多种以线路供电范围和街区为基础的配电网单元格划分方案中选出最优划分方案，从而实现配电网单元格的最优划分。
Description
技术领域
本发明属于电网规划精益化领域，具体涉及一种配电网单元格划分及其合理性评价方法。
背景技术
合理、有效地开展配电网规划工作，对保障电网经济安全可靠运行、满足电力负荷发展需求、资源配置合理化具有重大意义。传统的配电网缺乏统一的规划与建设，导致线路供电范围模糊、联络关系复杂，更有迂回供电与供电半径过长等现象出现，导致供电瓶颈问题越来越突出。
针对这一问题，国内外学者对配网规划问题展开了广泛研究。由于国内配电网并没有发达国家的高可靠性网架结构和完善的供电单元精细化规划，所以目前国内的研究多围绕着“网格化”的规划思路和特点。目前，相关研究成果中尚缺少对配电网单元格划分方案的合理性评价体系，评价体系量化方法的缺失将导致无法保证配网规划的高质量。因此，有必要建立单元格划分方案的合理性评价体系，以提高配电网规划质量。
发明内容
本发明针对上述问题，提供一种配电网单元格划分及其合理性评价方法，从多种以线路供电范围和街区为基础的配电网单元格划分方案中选出最优划分方案，从而实现配电网单元格的最优划分。
本发明提供的一种配电网单元格划分及其合理性评价方法，包括如下步骤：
S1：以线路的供电范围和由道路分割出的街区为基础，进行配电网单元格划分，形成多种划分方案；
S2：根据配电网单元格划分原则，提出单元格划分合理性的评价指标；
S3：明确评价指标所需的基础数据，计算各划分方案的评价指标值；
S4：根据评价指标值在各方案中的离散程度确定他们权重，得出各方案的综合得分，选出最优方案。
作为本发明的进一步优化，S1中划分方案满足“全部单元格对区域的覆盖不重复、不遗漏”的约束条件。
作为本发明的进一步优化，S1中的划分方法，对于城市中心及负荷密度较大的区域，以街区为基础进行单元格划分，以主、次干道为标准单元边界，按照城市用地、道路与空间布局进行标准划分，将面积相同或负荷相同作为单元划分标准；对于城郊结合区域和农村地区，以线路供电范围为基础进行单元格划分，以线路供电区域为单元边界，按照配电网线路、开关站和配变空间布局进行标准单元划分，将标准接线作为单元划分标准。
作为本发明的进一步优化，S2中评价指标包括如下内容：
(1)单元格跨越高速公路、铁路、河流的次数；
(2)单元格跨越供电分区的次数；
(3)单元格跨越供电所管辖范围的次数；
(4)分布式电源未在其所在单元接入配电网的次数；
(5)配变最大负载率平均值；
(6)配变平均供电几何半径；
(7)单元格内回路数不在6-8之间的次数。
作为本发明的进一步优化，S4中确定权重的步骤如下：
A1：设共有n个待评价的划分方案，每个划分方案都包含m个评价指标，设第i个划分方案的第j个评价指标为xij，将评价指标转化为逆向指标，按下式进行归一化：
A2：计算第j个指标中，第i个样本值占该指标的比重：
A3：计算第j个指标的熵值：
式中，
满足ej≥0；
A4：计算信息熵冗余度：
dj＝1-ej
A5：计算各指标的权重：
A6：计算各划分方案的综合得分：
A7：选出得分最高的方案，作为最优方案。
有益效果在于：
本发明提供的一种配电网单元格划分及其合理性评价方法，以线路供电范围和街区作为配电网单元格划分基础，根据不同区域的特点，因地制宜，形成多种划分方案，再通过合理性评价体系选出其中最优的方案，可以解决配电网单元制规划中的单元格划分问题，为精细的配电网网格化管理提供良好的基础。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作详细说明。
本实施例具体步骤如下：
步骤S1，根据要进行单元格划分的区域特点，综合考虑10(20)KV线路的供电范围和由道路分割出的街区，形成多种单元格划分方案：
1)对于城市中心及负荷密度较大的区域，以街区为基础进行单元格划分，以主、次干道为标准单元边界，按照城市用地、道路与空间布局进行标准单元划分，同时可以将面积相同或负荷相同作为单元划分标准；
2)对于道路系统不完善的城郊结合区域和农村地区，以线路供电范围为基础进行单元格划分，以线路供电区域为单元边界，按照配电网线路、开关站和配变空间布局进行标准单元划分，同时将标准接线作为单元划分标准。
步骤S2，根据配电网单元格划分原则，提出单元格划分合理性的评价指标。本实施例中的配电网单元格划分原则分别为“地形完整”“接线清晰”“管理明确”“大小有度”四大原则：
1)从“地形完整”的原则出发，确立“全部单元格对区域的覆盖不重复、不遗漏”的硬性约束条件，即不存在没有所属单元格和有多个所属单元格的区域；
2)从“界限清晰”的原则出发，提出以下2个评价指标：
①由于“单元不宜跨越高速公路、铁路、河流”，提出了评价指标“单元格跨越高速公路、铁路、河流的次数”；
②由于“单元不应跨越供电分区”，提出了评价指标“单元格跨越供电分区的次数”。
3)从“管理明确”的原则出发，提出了以下4个评价指标：
①由于“单元不宜跨越分局或供电所管辖范围”，提出评价指标“单元格跨越供电所管辖范围的次数”；
②由于“单元内分布式电源原则上应在本单元内接入”，提出评价指标“分布式电源未在其所在单元接入配电网的次数”；
③由于在目前配电网数据统计口径中，关于输电线路的相关数据并不完整，因此提出评价指标“110kV配变最大负载率平均值”来表示“单元内接线方式应满足不同供电区域供电可靠性要求”，提出了评价指标“110kV配变平均供电几何半径”来表示“单元不应切分已经建成的标准接线”。
4)从“大小有度”的原则出发，提出1个指标，即由于“单个单元格内回路数以6～8回为宜”，提出评价指标“单元格内回路数不在6至8之间的次数”。
步骤S3，明确评价指标所需的基础数据，计算各划分方案的评价指标值。基础数据包括划分方案中各单元格的边界端点坐标，河流、高速公路、铁路的坐标集合，医院、学校、住宅区、商场、分布式电源等的坐标，医院、学校、住宅区、商场等所属供电分区和所属管辖单位，110kV配变的坐标和容量，表格如下：
根据基础数据，计算评价指标方法步骤如下：
B1：使用角度累加法确定基础数据中各坐标所在的单元格。
即先绘制出坐标与单元格各个端点的连线，根据余弦定理计算相邻连线间的夹角，再对所有夹角求和，若坐标在单元格内，则夹角之和为360°，反之夹角之和为0°。
B2：根据每个单元格内包含的坐标，统计评价指标“单个单元格跨越高速公路、铁路、河流的次数”、“单个单元格跨越供电分区的次数”、“单个单元格跨越供电所管辖范围的次数”、“分布式电源未在其所在单元格接入配电网的次数”所描述情况的出现次数。
B3：对区域中所有110kV配变的最大负载率求平均值，从而计算出指标“110kV配变最大负载率平均值”。
计算所有110kV配变与其所供单元格的几何中心的平均直线距离，从而计算出指标“110kV配变平均供电几何半径”。
由于暂时无法统计到回路的坐标以及线路数据，所以指标“单元格内回路数不在6至8之间的次数”通过人工统计得出结果。
上述步骤中B1-B3中，具体计算方法如下：
①单元格跨越高速公路、铁路、河流的次数
对河流、高速公路、铁路的坐标集合中的各坐标所属单元格进行计数，包含这些元素的单元格数量为该指标的值；
②单元格跨越供电分区的次数
对每个单元格内的供电分区数量进行统计，多于一种供电分区的单元格数量为该指标的值；
③单元格跨越供电所管辖范围的次数
对每个单元格内的管辖区域数量进行统计，多于一个管辖区域的单元格数量为该指标的值；
④分布式电源未在其所在单元接入配电网的次数
对每个分布式电源的坐标所在单元格和其并入电网点所在单元格进行统计，对“分布式电源不在其所在单元格并入电网”这一情况进行计数，这一情况的出现次数为该指标的值：
式中，m为分布式电源总个数。
⑤110kV配变最大负载率平均值
由于110kV配变的负载率均已知，因此可以直接求出负载率平均值：
⑥110kV配变平均供电几何半径
统计区域内所有110kV配变与其供电范围的几何中心的直线距离，计算其平均值：
⑦单元格内回路数不在6至8之间的次数
由于无法统计到回路的坐标以及线路数据，所以此项指标的值由人工输入。
步骤S4，根据评价指标值在各方案中的离散程度确定他们权重，得出各方案的综合得分，选出最优方案。确定权重的步骤如下：
A1：设共有n个待评价的划分方案，每个划分方案都包含m个评价指标，设第i个划分方案的第j个评价指标为xij，将评价指标转化为逆向指标，按下式进行归一化：
A2：计算第j个指标中，第i个样本值占该指标的比重：
A3：计算第j个指标的熵值：
式中，满足ej≥0；
A4：计算信息熵冗余度：
dj＝1-ej
A5：计算各指标的权重：
A6：计算各划分方案的综合得分：
A7：选出得分最高的方案，作为最优方案。
本实施例中m为7，7个指标如下：
(1)单元格跨越高速公路、铁路、河流的次数；
(2)单元格跨越供电分区的次数；
(3)单元格跨越供电所管辖范围的次数；
(4)分布式电源未在其所在单元接入配电网的次数；
(5)110KV配变最大负载率平均值；
(6)110KV配变平均供电几何半径；
(7)单元格内回路数不在6-8之间的次数。
上述第(5)个指标“110kV配变最大负载率平均值”为适度指标，即保持在一定范围内即可，过高过低均不宜，因此，先用其与50％之差的绝对值代替原始值，从而将其转变为逆向指标，再按下式进行归一化。其余6个指标均为逆向指标，即数值越小越好，直接进行归一化。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (4)
1.一种配电网单元格划分及其合理性评价方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：以线路的供电范围和由道路分割出的街区为基础，进行配电网单元格划分，形成划分方案；
S2：根据配电网单元格划分原则，提出单元格划分合理性的评价指标，评价指标包括；
(1)单元格跨越高速公路、铁路、河流的次数；
(2)单元格跨越供电分区的次数；
(3)单元格跨越供电所管辖范围的次数；
(4)分布式电源未在其所在单元接入配电网的次数；
(5)配变最大负载率平均值；
(6)配变平均供电几何半径；
(7)单元格内回路数不在6-8之间的次数。
S3：明确评价指标所需的基础数据，计算各划分方案的评价指标值；
S4：根据评价指标值在各方案中的离散程度确定他们权重，得出各方案的综合得分，选出最优方案。
2.根据权利要求1所述一种配电网单元格划分及其合理性评价方法，其特征在于，S1中的划分方法，对于城市中心及负荷密度较大的区域，以街区为基础进行单元格划分，以主、次干道为标准单元边界，按照城市用地、道路与空间布局进行标准划分，将面积相同或负荷相同作为单元划分标准；对于城郊结合区域和农村地区，以线路供电范围为基础进行单元格划分，以线路供电区域为单元边界，按照配电网线路、开关站和配变空间布局进行标准单元划分，将标准接线作为单元划分标准。
3.根据权利要求1所述一种配电网单元格划分及其合理性评价方法，其特征在于，S1中划分方案满足“全部单元格对区域的覆盖不重复、不遗漏”的约束条件。
4.根据权利要求1-3所述任意一项一种配电网单元格划分及其合理性评价方法，其特征在于，S4中确定权重的步骤如下：
A1：设共有n个待评价的划分方案，每个划分方案都包含7个评价指标，设第i个划分方案的第j个评价指标为xij，将评价指标转化为逆向指标，按下式进行归一化：
A2：计算第j个指标中，第i个样本值占该指标的比重：
A3：计算第j个指标的熵值：
式中，
满足ej≥0；
A4：计算信息熵冗余度：
dj＝1-ej
A5：计算各指标的权重：
A6：计算各划分方案的综合得分：
A7：选出得分最高的方案，作为最优方案。
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