CN111509715A - 计及关键指标提升运行效果的配电网技术改造方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种计及关键指标提升运行效果的配电网技术改造方法及系统,该方法包括获取配电网技术改造规划相关数据;根据配电网技术改造类型确定关键指标;根据评估的关键指标提升程度,以总成本最小为优化目标建立计及关键指标提升配电网运行效果的配电网技术改造模型;求解模型,确定配电网技术改造的技术方案。本发明将技术改造产生的效果采用指标进行量化,可反映电网技术改造与系统运行指标的定量耦合关系,采用极端模拟的方法将未安排技术改造对配电网供电质量影响程度指标降低产生的效果进行成本计算,与电网技术改造总体成本设计目标函数,可以得到电网技术改造成本和电网切负荷成本的最优平衡点,指导电网技术改造规划的编制。
Description
技术领域
本发明涉及配电网分析技术领域,具体涉及一种计及关键指标提升运行效果的配电网技术改造方法和系统。
背景技术
电力工业是关系国民经济和社会发展的基础行业,是当代社会各国经济发展和社会稳定的关键。传统的电网规划以负荷预测和电源规划为基础,目的是确定在何时、何地投建何种类型的输电线路及其回路数,以达到规划周期内所需要的输电能力,在满足各项技术指标的前提下使输电系统建设成本最小。
电网技术改造是指利用国内外成熟、适用的先进技术、设备、工艺、材料等,对现有落后的生产运行设备、设施、配套辅助设施进行的完善、配套或整体更新改造。通过技术改造可提升目前配电网的供电能力,对相应的配电网运行指标达到提升。
然而,目前国内外针对配电网技术改造提升配电网运行效果的研究较少,电网技术改造规划通常通过定性的方法,采用专家评审的办法对规划方案进行比较。
有鉴于此,亟需提供一种针对目前技术改造类别确定对应的关键指标,对指标提升程度进行最优规划,且确定配电网技术改造的技术方案的方法。
发明内容
为了解决上述技术问题,本发明所采用的技术方案是提供了一种计及关键指标提升运行效果的配电网技术改造方法,包括以下步骤:
确定并获取配电网技术改造规划相关数据;
根据配电网技术改造类型确定配电网提升的关键指标;
根据技术改造区域实际存在的供电质量问题,量化未发生技术改造导致的经济损失,以总成本最小为优化目标建立计及关键指标提升配电网运行效果的配电网技术改造模型;
求解模型,确定并输出配电网技术改造的技术方案;其中,
配电网技术改造规划相关数据包括配电网网架结构、变压器容量、上级供电系统容量、功率约束及电压约束。
在上述方法中,所述根据配电网技术改造类型确定配电网提升的关键指标包括以下步骤:
根据技术改造发挥的作用定性确定对被改造区域配电网供电质量的影响;
确定未发生技术改造的极端情况下对被改造区域配电网供电质量的影响程度指标,包括用电负荷切除容量、停电时间或电压暂降发生次数;
根据所述供电质量的影响程度指标,结合用户实际损失费用确定未发生技术改造的极端情况下对影响配电网供电质量指标的单位惩罚因子C1取值,对由于未技术改造导致供电发生的损失进行量化。
在上述方法中,所述计及关键指标提升配电网运行效果的配电网技术改造模型具体如下:
目标函数具体为:
式中,C1为供电质量指标的单位惩罚因子,C2为单条线路技术改造的费用,Dn c为节点n未发生技改的极端情况下对供电质量的影响程度指标降低总量,包括用电负荷切除容量降低量、停电时间降低量和电压暂降发生次数降低量,πij为表征连接节点i和节点j的线路ij是否进行技术改造的0-1变量;
约束条件包括:发电机功率出力约束、供电质量影响程度指标降低总量最大约束、线路功率约束、潮流阻抗约束、技术改造容量约束、电压相角约束和技改线路条数。
本发明还提供了一种计及关键指标提升运行效果的配电网技术改造系统,包括
数据获取模块:用于获取配电网技术改造规划相关数据;
关键指标类型确定模块:用于根据配电网技术改造类型确定配电网提升的关键指标;
模型建立模块:用于根据技术改造区域实际存在的供电质量问题,量化未发生技术改造导致的经济损失,以总成本最小为优化目标建立计及关键指标提升配电网运行效果的配电网技术改造模型;
计算模块:用于求解模型,确定配电网技术改造的技术方案;
输出模块:用于输出计算模块获得的配电网技术改造的技术方案;
数据获取模块获取的数据包括配电网网架结构、变压器容量、上级供电系统容量、功率约束及电压约束。
在上述方案中,所述关键指标类型确定模块对于关键指标的确认具体包括以下步骤:
根据技术改造发挥的作用定性确定对被改造区域配电网供电质量的影响;
确定未发生技术改造的极端情况下对被改造区域配电网供电质量的影响程度指标,包括用电负荷切除容量、停电时间和电压暂降发生次数;
根据所述供电质量的影响程度指标,结合用户实际损失费用计算未发生技术改造的极端情况下对影响配电网供电质量指标的单位惩罚因子取值,对由于未技术改造导致供电发生的损失进行量化。
在上述方案中,所述模型建立模块的模型建立具体包括:
目标函数具体为:
式中,C1为供电质量指标的单位惩罚因子,C2为单条线路技术改造的费用,Dn c为节点n未发生技改的极端情况下对供电质量的影响程度指标降低总量,包括用电负荷切除容量、停电时间和电压暂降发生次数,πij为表征连接节点i和节点j的线路ij是否进行技术改造的0-1变量;
约束条件包括:发电机功率出力约束、供电质量影响程度指标降低总量最大约束、线路功率约束、潮流阻抗约束、技术改造容量约束、电压相角约束和技改线路条数。
本发明还提供了一种计算机设备,包括存储器、处理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如上述所述的计及关键指标提升运行效果的配电网技术改造方法。
本发明还提供了一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现如上述所述的计及关键指标提升运行效果的配电网技术改造方法。
本发明通过分析确定影响技术改造的关键指标,并根据这些关键指标分析确认技术改造导致供电发生的损失并进行量化,并以成本最低构建计及关键指标提升配电网运行效果的配电网技术改造模型,从而确定了配电网技术改造的技术方案。本发明将技术改造产生的效果采用指标进行量化,可反映电网技术改造与系统运行指标的定量耦合关系,采用极端模拟的方法将未安排技术改造对配电网供电质量影响程度指标降低产生的效果进行成本计算,与电网技术改造总体成本设计目标函数,通过区各参数设定约束条件,可以得到电网技术改造成本和电网切负荷成本的最优平衡点,指导电网技术改造规划的编制。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施方式,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的附图。
图1为本发明提供的方法流程框图;
图2为本发明中步骤S2的流程框图;
图3为本发明提供的系统框架示意图;
图4为本发明提供的计算机设备框架示意图。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例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做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。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语"中心"、"纵向"、"横向"、"长度"、"宽度"、"厚度"、"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、"竖直"、"水平"、"顶"、"底"、"内"、"外"、"顺时针"、"逆时针"等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
此外,术语"第一"、"第二"仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有"第一"、"第二"的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中,"多个"的含义是两个或两个以上,除非另有明确具体的限定。此外,术语"安装"、"相连"、"连接"应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面结合具体实施方式和说明书附图对本发明做出详细的说明。
如图1所示,本发明提供了一种计及关键指标提升运行效果的配电网技术改造方法,包括以下步骤:
S1、确定并获取配电网技术改造规划相关数据;
包括配电网网架结构、变压器容量、上级供电系统容量、功率约束及电压约束等;这些数据可从配电网所在的变电站的变压器、线路等设备参数表中可以得到。
S2、根据配电网技术改造类型确定配电网提升的关键指标。具体包括以下步骤:
S21、根据技术改造发挥的作用定性确定对被改造区域配电网供电质量的影响;
S22、确定未发生技术改造的极端情况下对被改造区域配电网供电质量的影响程度指标,包括用电负荷切除容量、停电时间或电压暂降发生次数等;该三个指标根据区域配电网实际情况实测的数据。
S23、根据所述供电质量的影响程度指标,结合用户实际损失费用确定未发生技术改造的极端情况下对影响配电网供电质量指标的单位惩罚因子C1取值,对由于未技术改造导致供电发生的损失进行量化;量化的目的由于长期以来技术改造规划只是定性确定,以专家咨询法给出的建议为主,没有定量支撑,因此需要对未进行技术改造导致的损失和技术改造成本进行统筹优化,科学确定技改规划方案。
本实施例中,C1的取值根据用户由于未发生技改导致供电质量受到影响在一个统计年内产生的损失线性得到;且由于未技术改造可能使供电企业供电容量不足,造成用户强制切负荷的情况,造成企业产能下降,按照企业被限制产能的损失进行量化计算。
S3、根据技术改造区域实际存在的供电质量问题,量化未发生技术改造导致的经济损失,以总成本最小为优化目标建立计及关键指标提升配电网运行效果的配电网技术改造模型;本实施例中配电网运行效果可包括配电网的供电容量、供电可靠性及供电质量等。其中,
目标函数具体为:
式中,C1为供电质量指标的单位惩罚因子,C2为单条线路技术改造的费用,通过被改造配电网所在地发布的电力造价数据得到;Dn c为节点n未发生技改的极端情况下对供电质量的影响程度指标降低总量,包括用电负荷切除容量、停电时间或电压暂降发生次数等,πij为表征连接节点i和节点j的线路ij是否进行技术改造的0-1变量,如果进行技术改造则为1,反之为0。
约束条件包括:
①发电机功率出力约束:
②供电质量的影响程度指标降低总量最大约束:
式中,Pn d为节点n的负荷总量(单位:MW)。
③线路的潮流阻抗约束
式中,Pij为线路ij流过的潮流大小,xij为线路ij的阻抗。
④线路的功率约束:
⑤线路的技术改造容量约束:
⑥节点n的电压相角约束:
⑦受配电网区域网架情况限制,电网技术改造数量满足如下约束条件:
∑πij≤M (8)
式中,M为技术改造线路条数的最大值。
S4、求解模型,确定并输出配电网技术改造的技术方案;具体可包括改造线路条数和设备容量提升等技术改造规模。本实施例,通过采用运筹学中的线性规划方法进行求解模型。
本实施例通过分析确定影响技术改造的关键指标,并根据这些关键指标分析确认技术改造导致供电发生的损失并进行量化,以成本最低构建计及关键指标提升配电网运行效果的配电网技术改造模型,从而确定了配电网技术改造的技术方案。本实施例将技术改造产生的效果采用指标进行量化,可反映电网技术改造与系统运行指标的定量耦合关系,采用极端模拟的方法将未安排技术改造对配电网供电质量影响程度指标降低产生的效果进行成本计算,与电网技术改造总体成本设计目标函数,通过区各参数设定约束条件,可以得到电网技术改造成本和电网切负荷成本的最优平衡点,指导电网技术改造规划的编制。本实施例,电网技术改造规划的过程中,三个指标(用电负荷切除容量、停电时间或电压暂降发生次数)并不一定同时存在,由于需要技术改造的配电网实际情况存在差异,因此可能存在一种改造方案解决多个指标恶劣的问题,但是也可能只能解决单个指标恶劣的问题。需要通过上述方法按照实际情况进行分析计算。
下面通过具体案例说明本发明方法。
本案例采用改进后的IEEE 30节点算例对以上技术改造规划模型进行算例验证,为了体现出技术改造的有效性,分别给定线路技术改造前后的容量大小。具体参数如表1所示,其中节点类型1为PQ节点,2为PV节点,3为平衡节点。
表1、IEEE30节点算例参数
案例中发电机、线路参数分别如表2、表3所示。
表2、IEEE30节点算例发电机参数
表3、IEEE30节点算例线路参数
3.2案例计算
选取边界条件为C1=100,C2=300时,即当切负荷大于3MW时,认为技术改造投入将减少整体的系统成本,若加大C2的取值,即增加技改单条线路的成本,说明电网对于允许切负荷量的承受限度变小,相应的成本则更大。表4为在此边界条件下技改线路灵敏度分析结果。
表4、线路技改灵敏度分析结果(C1=100,C2=300)
由此可以看出,在该算例场景下,技术改造线路最大条数为3条时切负荷量为30.99MW,成本为3998.7万元,随着技术改造的线路条数增加,因线路阻塞造成的切负荷量减少,总体成本也在下降,到扩容线路为9条时,可以完全避免切负荷,极大的提高了供电可靠性。算例结果验证了模型的有效性。
本发明还提供了一种计及关键指标提升运行效果的配电网技术改造系统,包括
数据获取模块:用于获取配电网技术改造规划相关数据;具体可包括配电网网架结构、变压器容量、上级供电系统容量、功率约束及电压约束等。
关键指标类型确定模块:用于根据配电网技术改造类型确定配电网提升的关键指标。
模型建立模块:用于根据技术改造区域实际存在的供电质量问题,量化未发生技术改造导致的经济损失,以总成本最小为优化目标建立计及关键指标提升配电网运行效果的配电网技术改造模型。
计算模块:用于求解模型,确定配电网技术改造的技术方案;具体可包括改造线路条数和设备容量提升等技术改造规模。
输出模块:用于输出计算模块获得的配电网技术改造的技术方案。
本实施例关键指标类型确定模块对于关键指标的确认具体包括以下步骤:
A21、根据技术改造发挥的作用定性确定对被改造区域配电网供电质量的影响;
A22、确定未发生技术改造的极端情况下对被改造区域配电网供电质量的影响程度指标,包括用电负荷切除容量、停电时间或电压暂降发生次数等;
A23、根据所述供电质量的影响程度指标,结合用户实际损失费用确定未发生技术改造的极端情况下对影响配电网供电质量指标的单位惩罚因子C1取值,对由于未技术改造导致供电发生的损失进行量化。
本实施例,模型建立模块的模型建立具体包括:
目标函数具体为:
式中,C1为供电质量指标的单位惩罚因子,C2为单条线路技术改造的费用,Dn c为节点n未发生技改的极端情况下对供电质量的影响程度指标降低总量,包括用电负荷切除容量、停电时间和电压暂降发生次数等,πij为表征连接节点i和节点j的线路ij是否进行技术改造的0-1变量,如果进行技术改造则为1,反之为0。
约束条件包括:
①发电机功率出力约束:
②供电质量的影响程度指标降低总量最大约束:
式中,Pn d为节点n的负荷总量(单位:MW)。
③线路的潮流阻抗约束:
式中,Pij为线路ij流过的潮流大小,xij为线路ij的阻抗。
④线路的功率约束:
⑤线路的技术改造容量约束:
⑥节点n的电压相角约束:
⑦受配电网区域网架情况限制,电网技术改造数量满足如下约束条件:
∑πij≤M (16)
式中,M为技术改造线路条数的最大值。
如图4所示,本发明还提供了一种计算机设备,包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序,处理器执行计算机程序时实现上述实施例中计及关键指标提升运行效果的配电网技术改造方法。
本发明还提供了一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,计算机程序被处理器执行时实现上述实施例中识别模型训练方法,或者计算机程序被处理器执行时实现上述实施例计及关键指标提升运行效果的配电网技术改造方法。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程,是可以通过计算机程序指令相关的硬件来完成,所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中,该计算机程序在执行时,可包括如上述各方法的实施例的流程。其中,本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用,均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限,RAM以多种形式可得,诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。
本发明不局限于上述最佳实施方式,任何人应该得知在本发明的启示下作出的结构变化,凡是与本发明具有相同或相近的技术方案,均落入本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.计及关键指标提升运行效果的配电网技术改造方法,其特征在于,包括以下步骤:
确定并获取配电网技术改造规划相关数据;
根据配电网技术改造类型确定配电网提升的关键指标;
根据技术改造区域实际存在的供电质量问题,量化未发生技术改造导致的经济损失,以总成本最小为优化目标建立计及关键指标提升配电网运行效果的配电网技术改造模型;
求解模型,确定并输出配电网技术改造的技术方案;其中,
配电网技术改造规划相关数据包括配电网网架结构、变压器容量、上级供电系统容量、功率约束及电压约束。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述根据配电网技术改造类型确定配电网提升的关键指标包括以下步骤:
根据技术改造发挥的作用定性确定对被改造区域配电网供电质量的影响;
确定未发生技术改造的极端情况下对被改造区域配电网供电质量的影响程度指标,包括用电负荷切除容量、停电时间或电压暂降发生次数;
根据所述供电质量的影响程度指标,结合用户实际损失费用确定未发生技术改造的极端情况下对影响配电网供电质量指标的单位惩罚因子C1取值,对由于未技术改造导致供电发生的损失进行量化。
4.计及关键指标提升运行效果的配电网技术改造系统,其特征在于,包括
数据获取模块:用于获取配电网技术改造规划相关数据;
关键指标类型确定模块:用于根据配电网技术改造类型确定配电网提升的关键指标;
模型建立模块:用于根据技术改造区域实际存在的供电质量问题,量化未发生技术改造导致的经济损失,以总成本最小为优化目标建立计及关键指标提升配电网运行效果的配电网技术改造模型;
计算模块:用于求解模型,确定配电网技术改造的技术方案;
输出模块:用于输出计算模块获得的配电网技术改造的技术方案;
数据获取模块获取的数据包括配电网网架结构、变压器容量、上级供电系统容量、功率约束及电压约束。
5.如权利要求4所述的系统,其特征在于,所述关键指标类型确定模块对于关键指标的确认具体包括以下步骤:
根据技术改造发挥的作用定性确定对被改造区域配电网供电质量的影响;
确定未发生技术改造的极端情况下对被改造区域配电网供电质量的影响程度指标,包括用电负荷切除容量、停电时间和电压暂降发生次数;
根据所述供电质量的影响程度指标,结合用户实际损失费用计算未发生技术改造的极端情况下对影响配电网供电质量指标的单位惩罚因子取值,对由于未技术改造导致供电发生的损失进行量化。
7.计算机设备,包括存储器、处理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,其特征在于,所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至3任一项所述的计及关键指标提升运行效果的配电网技术改造方法。
8.计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质存储有计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至3任一项所述的计及关键指标提升运行效果的配电网技术改造方法。
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