CN110768249A - 一种配电网主变运行均衡优化方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种配电网主变运行均衡优化方法,涉及电网的配电领域。目前，在解决配电网主变重过载的同时，往往会加剧已有用电低谷期电网设备利用率低下的问题，或造成电网建设投资回报率低下和电网建设投资浪费的现象。本技术方案筛选优化目标主变组；通过改变主变所接入的馈线组合的方式，对各目标主变组进行主变均衡优化计算，并计算各个候选方案的综合指标；依据综合指标对候选方案排序，筛选出优选方案进行潮流计算校验；根据网损值对各候选方案的可行性评估，得到最优可行方案以对配电网进行实际改造。本技术方案通过改变主变所接馈线，以降低主变的负荷峰值与波动性，提升配电网主变的可开放容量，可操作性强，具有较为显著的可推广性。

Description

一种配电网主变运行均衡优化方法

技术领域

本发明涉及电网的配电领域，尤其涉及一种配电网主变运行均衡优化方法。

背景技术

随着社会经济的快速发展，人们的生活质量显著提升，用户对电能的稳定供应要求也越来越高。10kV配电网变压器重过载运行存在安全隐患，不仅可能影响社会生产，造成经济损失，而且会直接影响到民众的生活秩序。因此，为了向用户提供更为稳定、可靠、安全的电力供应，使电力供应达到最佳状态，进行配电网主变运行优化的研究具有重要的现实意义。

目前，为了解决配电网主变重过载的问题，通常采取的措施主要为改变联络开关或分段开关的状态、或增设新的主变，进行负荷转移，该类方法虽然满足了配电网对主变负载率裕度的要求，却加剧了已有的用电低谷期电网设备利用率普遍低下的问题，或将造成电网建设投资回报率低下和电网建设投资浪费的现象。

发明内容

本发明要解决的技术问题和提出的技术任务是对现有技术方案进行完善与改进，提供一种配电网主变运行均衡优化方法，以以达到降低主变负载率，均衡同一变电站内的主变负载，提升配电网主变运行水平的目的。为此，本发明采取以下技术方案。

一种配电网主变运行均衡优化方法，包括以下步骤：

1)获取数据，包括预优化区域配电网的以下四类数据：

a)主变历史电流或功率数据；

b)馈线历史电流或功率数据；

c)主变与馈线间的联络关系、主变与变电站的从属关系、主变的额定容量；

d)负荷峰值时刻的潮流文件；

上述历史数据时长均大于或等于一年，且各组历史数据的起始结束日期一致；

2)根据获取的数据，筛选优化目标主变组；所述目标主变组需满足设备条件与负荷特征条件；

3)通过改变主变所接入的馈线组合的方式，对各目标主变组进行主变均衡优化计算，并计算各个候选方案的综合指标；

4)依据综合指标对候选方案排序，筛选出优选方案进行潮流计算校验；。

作为优选技术手段：在步骤2)中，筛选目标主变组时，需同时满足以下两个设备条件：

目标主变组包含同一变电站内的所有主变，主变个数大于等于2；

目标主变组中各主变的平均馈线数量大于平均馈线条数门槛值。通过同一个站，不同主变之间的线路负荷进行交换来优化。馈线条数太少的话，交换效果可能会差。

作为优选技术手段：在步骤2)中，负荷特征条件包括两个，目标主变组需至少满足其中一个负荷特征条件，两负荷特征条件为：

负荷峰值时刻至少有一个主变的负载率超过重载标准值65％；

不同主变之间，存在两个主变之间的平均负载率差值大于负载率差值门槛值。主变的负载率低于重载标准，主变带负荷没压力，则没有优化的必要,当负载率差值小，说明各主变负载差不多，优化空间小。

作为优选技术手段：在步骤3)中，假如n台主变共接入m条馈线，第i台主变的接入馈线条数为m_i,则主变与馈线的组合个数C的计算公式为：

每种组合为一种候选方案，计算各候选方案的综合指标R：

R＝Af^*+Bv^*

其中：

其中f为主变负载率均方差，f^*为为归一化后的主变负载率均方差，v^*为均一化后的调整成本值，A、B为方差指标权重和调整成本权重。N为主变总个数，S为历史馈线负荷数据点个数，p_ti为第t个主变的第i个数据点的主变负载率，为第i个数据点的主变组总负载率平均值。

作为优选技术手段：在步骤4)中，将候选方案按综合指标值从小到大排序，挑选综合指标靠前的多个方案作为优选方案。

作为优选技术手段：在步骤4)中，在进行潮流计算校验时，在峰值时刻的主变初始接线潮流文件基础上，将潮流文件中主变接入的馈线按优选方案进行调整后，计算该优化方案的网损值；

比较剩余各优选方案的网损值，按各优选方案及其网损值从小到大排序，将各优选方案的接线方式、馈线改接情况、主变峰值、网损值汇总成最终结果，并进行各候选方案的可行性评估，得到最优可行方案以进行实际改造。

有益效果：本技术方案在最小化配电网投资的条件下，以现有配电网为基础，筛选出存在重过载主变的变电站，并利用主变所带馈线负荷彼此存在错峰、负载不均的特点，通过改变主变所接馈线，以降低主变的负荷峰值与波动性，提升配电网主变的可开放容量，提高配电网主变运行水平，其可操作性强，具有较为显著的可推广性。

附图说明

图1为本发明主变运行均衡优化方法的流程图。

图2为主变馈线重组示意图。

图3为两个目标主变优化前的年负荷曲线对比。

图4为两个目标主变优化后的年负荷曲线对比。

图5为两个目标主变优化前的周负荷曲线对比。

图6为两个目标主变优化后的周负荷曲线对比。

具体实施方式

以下结合说明书附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明。

如图1所示，本发明包括如下步骤：

步骤1：获取数据，包括预优化区域配电网的以下四类数据：

a)主变历史电流或功率数据，具体包括数据时间、主变名称、主变ID、主变电流或功率值。

b)馈线历史电流或功率数据，具体包括：包括数据时间、馈线名称、馈线ID、馈线电流或功率值。

c)主变与馈线间的联络关系、主变与变电站的从属关系、主变的额定容量；

d)负荷峰值时刻的BPA潮流文件。

上述a)类和b)类历史数据所需时长均为一年，且此两类历史数据的起始结束日期一致，数据采样间隔需为15分钟。

在本实施例中，所选预优化区域为杭州某城区，所选主变和馈线的历史数据均为历史功率数据，所选时段为2018年1月1日0点0分至2018年12月31日23点45分，采样间隔为15分钟；BPA潮流文件为2018年7月26日13点0分。

步骤2：筛选优化目标主变组。所述目标主变组需满足设备条件与负荷特征条件。

所述设备条件包括：

设备条件(1):目标主变组包含同一变电站内的所有主变，主变个数大于等于2；

设备条件(2):目标主变组中各主变的平均馈线数量大于平均馈线条数门槛值。

在本实施例中，平均馈线门槛值设置为4，筛选出的一个目标主变组包含2个主变，分别为#1主变、#3主变，其中#1主变接入11条馈线，#3主变接入10条馈线，主变平均馈线数为10.5，所选目标主变组同时满足两个设备条件。

所述负荷特征条件包括两个，目标主变组需至少满足其中一个负荷特征条件，具体地：

负荷特征条件(1):负荷峰值时刻至少有一个主变的负载率超过重载标准值65％；

负荷特征条件(2):不同主变之间，存在两个主变的平均负载率差值负载率差值门槛值。

在本实施例中，负载率差值门槛值设定为20％，在负荷峰值时刻#1主变负载率为71.6％，平均负载率为50.4％；#3主变负载率为36.9％，平均负载率为16.7％；满足负荷特征条件1和负荷特征条件2。

步骤3：对各目标主变组进行主变均衡优化计算，计算各个候选方案的综合指标。主变均衡优化采用改变主变所接入的馈线组合的方式进行优化，如图2所示，变电站内其两台主变，每台主变各带一条母线，分别为I母、II母，I母所接的馈线条数为m₁，各馈线分别为L₁、L₂、L₃...L_m1；II母所接的馈线条数为m₂，各馈线分别为L₁’、L₂’、L₃’...L_m1’，当母线下的馈线可任意分配时,改变各馈线所属的母线，如L₂、L₃改接至II母，L₁’、L₂’改接至I母。

假如n台主变共接入m条馈线，第i台主变的接入馈线条数为m_i,则主变与馈线的组合个数C的计算公式为：

在本实施例中，2个主变共接入21条馈线，因此，主变与馈线的组合个数

即有352716种组合。

每种组合为一种新的方案，计算各方案的综合指标R：

R＝Af^*+Bv^*

其中：

其中f为主变负载率均方差，f*为为归一化后的主变负载率均方差，v^*为均一化后的调

整成本值，A、B为方差指标权重和调整成本权重。N为主变总个数，S为历史馈线负荷数据点个数，p_ti为第t个主变的第i个数据点的主变负载率，

为第i个数据点的主变组总负载率平均值。

在本实施例中，设置A＝0.8,B＝0.2，计算可得候选方案中指标最小的为f＝0.0171762。如图3所示为优化前的主变年负荷曲线，图4所示为依据指标最小方案调整后的主变年负荷负荷曲线；从优化前后的全年数据中取出夏季负载高峰时期2018年7月24日至2018年7月30日的主变负荷曲线进行对比，优化前的主变周负荷曲线如图5所示，优化后的主变周负荷曲线如图6所示。

步骤4：将候选方案按综合指标值从小到大排序，挑选综合指标靠前的50个方案作为优选方案，进行潮流计算校验。

所述潮流计算校验，是指在峰值时刻的主变初始接线潮流文件基础上，将潮流文件中主变接入的馈线按优选方案进行调整后，计算该优化方案的网损值。

比较剩余各优选方案的网损值，按各优选方案及其网损值从小到大排序，将各优选方案的接线方式、馈线改接情况、主变峰值、网损值汇总成最终结果，交给相关工程设计、审批与实施工作人员进行各候选方案的可行性评估，选出最优可行方案进行实际改造。

在本实施例中，在2018年7月26日13点0分的BPA潮流文件基础上，将主变接线方式按50个优选方案逐一进行主变接线方式的修改后，进行潮流计算，再将计算结果收敛的优选方案一并交给相关工程设计、审批与实施工作人员进行评估。以上所示的一种配电网主变运行均衡优化方法是本发明的具体实施例，已经体现出本发明实质性特点和进步，可根据实际的使用需要，在本发明的启示下，对其进行形状、结构等方面的等同修改，均在本方案的保护范围之列。

Claims (6)

1.一种配电网主变运行均衡优化方法，其特征在于包括以下步骤：

1)获取数据，包括预优化区域配电网的以下四类数据：

a)主变历史电流或功率数据；

b)馈线历史电流或功率数据；

c)主变与馈线间的联络关系、主变与变电站的从属关系、主变的额定容量；

d)负荷峰值时刻的潮流文件；

上述历史数据时长均大于或等于一年，且各组历史数据的起始结束日期一致；

2)根据获取的数据，筛选优化目标主变组；所述目标主变组需满足设备条件与负荷特征条件；

3)通过改变主变所接入的馈线组合的方式，对各目标主变组进行主变均衡优化计算，并计算各个候选方案的综合指标；

4)依据综合指标对候选方案排序，筛选出优选方案进行潮流计算校验；获得优选方案的网损值，并根据网损值对各候选方案的可行性评估，得到最优可行方案以对配电网进行实际改造。

2.根据权利要求1所述的一种配电网主变运行均衡优化方法，其特征在于：在步骤2)中，筛选目标主变组时，需同时满足以下两个设备条件：

目标主变组包含同一变电站内的所有主变，主变个数大于等于2；

目标主变组中各主变的平均馈线数量大于平均馈线条数门槛值。

3.根据权利要求2所述的一种配电网主变运行均衡优化方法，其特征在于：在步骤2)中，负荷特征条件包括两个，目标主变组需至少满足其中一个负荷特征条件，两负荷特征条件为：

负荷峰值时刻至少有一个主变的负载率超过重载标准值65％；

不同主变之间，存在两个主变之间的平均负载率差值大于负载率差值门槛值。

4.根据权利要求3所述的一种配电网主变运行均衡优化方法，其特征在于：在步骤3)中，假如n台主变共接入m条馈线，第i台主变的接入馈线条数为m_i,则主变与馈线的组合个数C的计算公式为：

每种组合为一种候选方案，计算各候选方案的综合指标R：

R＝Af^*+Bv^*

其中：

其中f为主变负载率均方差，f^*为为归一化后的主变负载率均方差，v^*为均一化后的调整成本值，A、B为方差指标权重和调整成本权重。N为主变总个数，S为历史馈线负荷数据点个数，

为第t个主变的第i个数据点的主变负载率，

为第i个数据点的主变组总负载率平均值。

5.根据权利要求4所述的一种配电网主变运行均衡优化方法，其特征在于：在步骤4)中，将候选方案按综合指标值从小到大排序，挑选综合指标靠前的多个方案作为优选方案。

6.根据权利要求5所述的一种配电网主变运行均衡优化方法，其特征在于：在步骤4)中，在进行潮流计算校验时，在峰值时刻的主变初始接线潮流文件基础上，将潮流文件中主变接入的馈线按优选方案进行调整后，计算该优化方案的网损值；

再比较剩余各优选方案的网损值，按各优选方案及其网损值从小到大排序，将各优选方案的接线方式、馈线改接情况、主变峰值、网损值汇总成最终结果，并进行各候选方案的可行性评估，得到最优可行方案以进行实际改造。

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