CN111553534B - 一种配电网供电子网格子供区划分方法 - Google Patents
一种配电网供电子网格子供区划分方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111553534B CN111553534B CN202010362320.7A CN202010362320A CN111553534B CN 111553534 B CN111553534 B CN 111553534B CN 202010362320 A CN202010362320 A CN 202010362320A CN 111553534 B CN111553534 B CN 111553534B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- supply
- grid
- unit sub
- sub
- 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.)
- Active
Links
- 238000009826 distribution Methods 0.000 title claims abstract description 70
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 68
- 238000005457 optimization Methods 0.000 claims abstract description 14
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 12
- 238000007670 refining Methods 0.000 claims description 5
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 5
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 claims description 4
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 4
- 230000009191 jumping Effects 0.000 claims description 4
- FGUUSXIOTUKUDN-IBGZPJMESA-N C1(=CC=CC=C1)N1C2=C(NC([C@H](C1)NC=1OC(=NN=1)C1=CC=CC=C1)=O)C=CC=C2 Chemical compound C1(=CC=CC=C1)N1C2=C(NC([C@H](C1)NC=1OC(=NN=1)C1=CC=CC=C1)=O)C=CC=C2 FGUUSXIOTUKUDN-IBGZPJMESA-N 0.000 claims description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 3
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 claims description 3
- 238000000638 solvent extraction Methods 0.000 claims description 3
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 abstract description 2
- 238000013439 planning Methods 0.000 description 21
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 9
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 8
- 238000004590 computer program Methods 0.000 description 5
- 230000006870 function Effects 0.000 description 5
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 5
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 4
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 4
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 3
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 2
- 238000013468 resource allocation Methods 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000013210 evaluation model Methods 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 238000003064 k means clustering Methods 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000007726 management method Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 1
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000006855 networking Effects 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000012216 screening Methods 0.000 description 1
- 238000012163 sequencing technique Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
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
- G06Q10/04—Forecasting or optimisation specially adapted for administrative or management purposes, e.g. linear programming or "cutting stock problem"
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F18/00—Pattern recognition
- G06F18/20—Analysing
- G06F18/23—Clustering techniques
-
- 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
- G06Q10/0631—Resource planning, allocation, distributing or scheduling for enterprises or organisations
- G06Q10/06315—Needs-based resource requirements planning or 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
Abstract
本发明公开了一种配电网供电子网格子供区划分方法，包括构建供电子网格子供区划分模型进行初步划分；将所述供电子网格子供区细分为单元子供区，比较其电能损耗费用和停电损失费用确定所述单元子供区串行和并行排列方式；以电能损耗年费用和停电损失年费用之和最小为目标选择细分方式；利用改进负荷聚类方法对所述单元子供区完成最终优化划分。本发明的有益效果：通过对供电子网格子供区划分为单元子供区，在以电能损耗年费用和停电损失年费用之和最小为目标选择细分方式，并利用改进负荷聚类方法对单元子供区完成最终优化划分，得到经负荷平衡后的单元子供区划分，能够优化分配，并减少线路的电能损耗和停电损失。
Description
技术领域
本发明涉及的技术领域，尤其涉及一种配电网供电子网格子供区划分方法。
背景技术
近年来精准规划成为优化资源配置，提升电网企业效益和社会效益的重要龙头。精准规划成为优化资源配置，避免投资浪费，提升电网企业效益和社会效益的重要龙头。与主网不同，配网项目体量大，建设、运维、营销和调度等多部门协调管理困难，涉及业扩、居配、迁改和通道等复杂建设环境，往往导致规划和建设项目两层皮，项目落地困难。
进一步配电网规划水平，建设技术可行、经济最优的配电网，需要充分发挥网格化规划方法的优势，以优化规划为目标，努力采用先进的规划方法和手段，提高规划的水平和质量，使电网建设能满足企业效益和社会效益的最大。其中配电网供电子网格子供区划分是网格化规划需要解决的关键问题，由于供电子网格子供区的细分涉及到其供电线路的负荷分布，从而会影响到线路的电能损耗和停电损失，因此划分优化问题尤为重要。
发明内容
本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
鉴于上述现有存在的问题，提出了本发明。
因此，本发明解决的技术问题是：提出一种配电网供电子网格子供区划分方法，用于网格子供区的优化划分。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种配电网供电子网格子供区划分方法，包括构建供电子网格子供区划分模型进行初步划分；将所述供电子网格子供区细分为单元子供区，比较其电能损耗费用和停电损失费用确定所述单元子供区串行和并行排列方式；以电能损耗年费用和停电损失年费用之和最小为目标选择细分方式；利用改进负荷聚类方法对所述单元子供区完成最终优化划分。
作为本发明所述的配电网供电子网格子供区划分方法的一种优选方案，其中：所述划分模型包括，将所述供电子网格子供区的目标函数简化为主干线路的电能损耗年费用和停电损失年费用之和最小，即：
式中，fi xk,zj或fi xk,fzj为第i个站间或非站间供电子网格内主干线路的电能损耗年费用和停电损失年费用之和；或/>为第i个站间或非站间供电子网格细分后的单元子供区总数；Nzj或Nfzj为第i个站间或非站间供电子网格供电单元的个数；/>和/>分别为第i个站间供电子网格中第j个子供区主干线路电能损耗年费用和停电损失年费用；和/>分别为第i个非站间供电子网格中第j个单元子供区主干线路电能损耗年费用和停电损失年费用。
作为本发明所述的配电网供电子网格子供区划分方法的一种优选方案，其中：所述单元子供区选择细分方式包括，若以电能损耗费用最小为目标，选择所述单元子供区并行排列方式；采用负荷沿线路均匀分布，保证负荷尽量沿主干线路均匀分布；将负荷尽量平均分配至各单元子供区。
作为本发明所述的配电网供电子网格子供区划分方法的一种优选方案，其中：所述单元子供区选择细分方式还包括，若以中停电损失费用最小为目标，选择所述单元子供区串行排列方式；当负荷沿线非均匀分布，即所述单元子供区串行排列情况；采用可靠性评估方法，适当选择开关的安装位置；将负荷尽量按相互间距离就近集中分布；负荷应尽量平均分配至各单元子供区或线路提高联络线路的有效转供率。
作为本发明所述的配电网供电子网格子供区划分方法的一种优选方案，其中：所述单元子供区选择细分方式包括，对于单元子供区并行和串行两种排列方式；若考虑以电能损耗年费用和停电损失年费用之和几乎一样，再考虑到对可靠性停电损失没有明确的计费标准，以及串行排列中负荷分布末端集中情况下电压损失大；采用所述单元子供区的并行排列方式进行网格子供区的进一步细化。
作为本发明所述的配电网供电子网格子供区划分方法的一种优选方案，其中：所述优化划分包括，基于负荷沿线均匀分布原则对网格子供区进行聚类细分；若细分后获得所述单元子供区负荷分配不平衡，再基于线路负荷平均分配原则进行优化调整。
作为本发明所述的配电网供电子网格子供区划分方法的一种优选方案，其中：所述聚类细分包括以下步骤，a.把包含所有数据对象的特征空间均匀分成m个区域，并将各区域中心作为其初始聚类中心；b.根据各数据对象到各聚类中心的某种距离，就近把所有数据对象分配给m类，将各类的对象数作为该类的密度；c.去掉密度最小的类，得到m-1个聚类中心；d.若m-1>K，让m＝m-1，转到步骤b；e.得到K个初始聚类中心；若当m足够大时，则认为整个特征空间均有相同机会成为初始聚类中心，较大程度上提高初始聚类中心的质量。
作为本发明所述的配电网供电子网格子供区划分方法的一种优选方案，其中：所述线路负荷平均分配原则为负荷沿线均匀分布的负荷聚类，包括确定各网格子供区细分个数；确定所述单元子供区的初始划分方式；确定单元子供区的最终划分方式。
作为本发明所述的配电网供电子网格子供区划分方法的一种优选方案，其中：所述确定各网格子供区细分个数包括，由网格划分方法得到各站间供电网格的两个网格子供区和各非站间供电网格的网格子供区；所述网格子供区的单元子供区总数可分别表示为：
式中，和/>分别为第i个站间供电网格中两网格子供区的单元子供区总数；和/>分别为第i个站间供电网格中两网格子供区的总负荷；/>为第i个非间供电网格供区的总负荷；Pcr为设置的一个单元子供区最大允许负荷，根据一个单元子供区的最大出线数nl与单条线路最大允许负荷Pl相乘得到，即：Pcr＝nlxPlnl，其中1≤nl＜6。
作为本发明所述的配电网供电子网格子供区划分方法的一种优选方案，其中：所述确定单元子供区的初始划分方式确定所述单元子供区的初始负荷中心及其供电范围，包括以下步骤，a.定义Ngq为单元子供区总数或/>定义NT为临时变量；b.考虑到单元子供区地块或负荷数量不多，初始化NT为供区的地块或负荷个数，即初始单元子供区个数，并识别各初始单元子供区的负荷大小和中心位置；c.若NT≤Ngq，通过拆分负荷使NT＝Ngq，跳转转步骤f；d.若NT＞Ngq，转步骤e；e.若舍弃负荷最少的单元子供区，并按就近接入其他单元子供区虚拟主干线的原则，将该单元子供区负荷归属其他单元子供区，重新识别有负荷有变化单元子供区的负荷中心和虚拟主干线，让NT＝NT-1；f.得到Ngq个单元子供区的初始负荷中心及其相应的供电范围；基于所述单元子供区的初始划分方式，采用聚类算法确定单元子供区的最终划分方式。
本发明的有益效果：通过对供电子网格子供区划分为单元子供区，在以电能损耗年费用和停电损失年费用之和最小为目标选择细分方式，并利用改进负荷聚类方法对单元子供区完成最终优化划分，得到经负荷平衡后的单元子供区划分，能够优化分配，并减少线路的电能损耗和停电损失。
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，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
图1为本发明所述配电网供电子网格子供区划分方法的整体流程示意图；
图2为本发明所述划分个数为2的单元子供区排列示意图；
图3为本发明所述划分个数为3的单元子供区排列示意图；
图4为本发明所述站间供电单元子供区排列示意图；
图5为本发明所述自环供电单元和辐射供电单元子供区排列示意图；
图6为本发明所述基于负荷沿线均匀分布的负荷聚类示意图；
图7为本发明所述两单元子供区负荷平衡示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明，显然所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通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，都应当属于本发明的保护的范围。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
同时在本发明的描述中，需要说明的是，术语中的“上、下、内和外”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、第二或第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
本发明中除非另有明确的规定和限定，术语“安装、相连、连接”应做广义理解，例如：可以是固定连接、可拆卸连接或一体式连接；同样可以是机械连接、电连接或直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，也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。
实施例1
本实施例针对基于空间上全局统筹和时间上远近协调的理念，从规划方法上提出具体的落地方案。特别是确立了通道组网的布局思想，明确了网格划分的目的和原则，给出了网格的优化定义，提出了科学规范的网格优化划分方法，使得各网格供电范围经全局协调后的划分结果相对确定和唯一，相应的网架规划结果趋于全局最优：经济、可靠和简洁。为将整个规划区域划分为相对独立的供电分区；分别针对各小规模供电分区进行配电网架规划；合理有效地减小配电网规划的复杂性。配电网供电子网格子供区划分作为配电网规划中的重要一环，本实施例针对供电子网格的子供区划分提出一种优化划分方法，需要说明的是，涉及到术语定义包括如下：
供电单元是指在供电网格基础上，结合城市用地功能定位，综合考虑用地属性、负荷密度、供电特性等因素划分的若干相对独立的单元。供电单元是网架分析、规划项目方案编制的基本单元。
供电子网格属于供电网格的一部分。供电子网格可定义为供电变电站相同的所有相邻供电单元涉及的负荷区域，可分为站间供电子网格和非站间供电子网格：站间供电子网格由一个或多个站间供电单元组成；非站间供电子网格由一个或多个自环供电单元和辐射供电单元组成
供电子网格子供区属于供电子网格的一部分，其区域为同一座变电站中压馈线的供电范围。本文定义供电子网格子供区为各子网格内主供站相同的供电区域，因此非站间供电子网格本身即为一个网格子供区。
对于规模庞大的中压配电网规划，通过供电单元优化划分，将整个区域复杂网架规划转化为相对独立的各供电单元内部简单网架规划，同时供电单元的划分应在全局统筹基础上满足整体网架“技术可行、经济最优”的基本规划原则；规避供电单元划分方案千人千面的问题，同时强化供电单元网架的经济、可靠和简洁。
具体的，本实施例提出一种配电网供电子网格子供区划分方法，包括以下步骤：
S1：构建供电子网格子供区划分模型进行初步划分。
由于供电子网格子供区的细分涉及到其供电线路的负荷分布(即各线路所带负荷大小及其沿线分布情况)，从而影响到线路的电能损耗和停电损失，本实施例将供电子网格子供区的目标函数简化为主干线路的电能损耗年费用和停电损失年费用之和最小，即：
式中，
S2：将供电子网格子供区细分为单元子供区，比较其电能损耗费用和停电损失费用确定单元子供区串行和并行排列方式。
参照2～3的示意，供电子网格子供区细分为单元子供区的个数一般较少(通常2或3个)，相应的存在单元子供区串行和并行典型排列方式。参照图4～5的示意，对于网格子供区二次划分情况下对应站间供电单元、自环供电单元和辐射供电单元的单元子供区串行和并行排列方式。
S3：以电能损耗年费用和停电损失年费用之和最小为目标选择细分方式；本步骤中单元子供区选择细分方式包括，
若以电能损耗费用最小为目标，选择单元子供区并行排列方式；
采用负荷沿线路均匀分布，保证负荷尽量沿主干线路均匀分布；
将负荷尽量平均分配至各单元子供区。
进一步的，单元子供区选择细分方式还包括，
若以中停电损失费用最小为目标，选择单元子供区串行排列方式；
当负荷沿线非均匀分布，即单元子供区串行排列情况；
采用可靠性评估方法，适当选择开关的安装位置；
将负荷尽量按相互间距离就近集中分布；
负荷应尽量平均分配至各单元子供区或线路提高联络线路的有效转供率。
进一步的，单元子供区选择细分方式包括，
对于单元子供区并行和串行两种排列方式；
若考虑以电能损耗年费用和停电损失年费用之和几乎一样，再考虑到对可靠性停电损失没有明确的计费标准，以及串行排列中负荷分布末端集中情况下电压损失大；
采用单元子供区的并行排列方式进行网格子供区的进一步细化。
为便于理解，还需要说明的是：
(1)负荷沿线均匀分布：
负荷沿供电线路均匀分布可有效降低线路电能损耗费用和电压损失。单元子供区串行和并行排列方式下计算所得的功率损耗系数pGp和电压损耗系数GUG均值不同，如下表1的示意。
表1：功率损耗和电压损耗系数。
单元子供区并行排列的功率损耗系数和电压损耗系数的均值都小于串行排列，即当负荷沿线趋于均匀分布时，系统的功率损耗和电压损耗更小；而且，串行排列方式下单条线路的电压损耗系数可能达到其极限值，有可能违反电压约束。因此，在子供区细分时，为降低线路电能损耗费用和电压损失应尽量采用负荷沿线路均匀分布。
(2)线路负荷平均分配原则：
假设某一区域由n条中压线路供电，总负荷为P。当n＝2时，设其中一条线路负荷分配比例为α，则另一条为1-α，可推导出总功率损耗为：
ΔP∝α2P2+(1-α)2P2
当α＝1/2(即两线路分配的负荷相同)时，ΔP最小。
归纳n＝2和3时，ΔP最小的α，并通过第一数学归纳法证明，可得到结论：n条线路供电时，当α＝1/n(即每条线路分配的负荷相同)，ΔP最小。因此，子供区细化过程中，负荷应尽量平均分配至各单元子供区，使得各条线路分配的负荷大致相同，同时避免单条线路电压损失较大的情况。
(3)单元子供区串行排列方式：
对于单元子供区串行排列情况(即负荷沿线非均匀分布)，采用可靠性评估方法，不难证明，通过适当选择开关的安装位置(如对于有联络线路宜为集中负荷的两侧；对于辐射型线路宜为邻近集中负荷的下游侧)，可有效提高供电可靠性，减小可靠性停电损失费用。因此，若以中停电损失费用最小为目标，应选择单元子供区串行排列方式。该方式应遵循的两个基本原则为：一是负荷尽量按相互间距离就近集中分布；二是负荷应尽量平均分配至各单元子供区或线路以提高联络线路的有效转供率。
(4)并行排列方式的采用：
对于单元子供区并行和串行两种典型排列方式，电能损耗年费用和停电损失年费用之和几乎一样。再考虑到目前对可靠性停电损失没有明确的计费标准，以及串行排列中负荷分布末端集中情况下电压损失大(电压损耗系数UG最大为1.0)，采用单元子供区的并行排列方式进行网格子供区的进一步细化。
S4：利用改进负荷聚类方法对单元子供区完成最终优化划分。
对于负荷较大的网格子供区，本实施例在现有负荷聚类方法的基础上经改进后应用于其单元子供区的优化划分：首先基于负荷沿线均匀分布原则对网格子供区进行聚类细分；若由此获得的单元子供区负荷分配不平衡，再基于线路负荷平均分配原则对方案进行优化调整。
即优化划分包括，
基于负荷沿线均匀分布原则对网格子供区进行聚类细分；
若细分后获得单元子供区负荷分配不平衡，再基于线路负荷平均分配原则进行优化调整。
聚类分析基础：
聚类就是按照事物的某些属性，把事物聚集成类，使类间的相似性尽可能小，类内相似性尽可能大。其基本原理如下：
K-means聚类算法是以数据点到类别中心的某种距离作为目标函数，基本原理为：
1)随机选取K个点作为各簇的初始聚类中心；
2)计算每个数据对象到各聚类中心的某种距离，将数据对象分配给离它最近的聚类中心所在的簇；
3)对数据对象分配后得到的簇重新计算其聚类中心；
4)如果存在任何聚类中心发生变化，跳转至步骤②；
5)数据对象分配完成。
其中初始聚类中心的选取包括：
鉴于初始聚类中心的选取对最终聚类结果的影响较大，采用一种自动寻找优良初始聚类中心的方法，其基本步骤为：
a.把包含所有数据对象的特征空间均匀分成m个区域，并将各区域中心作为其初始聚类中心；
b.根据各数据对象到各聚类中心的某种距离，就近把所有数据对象分配给m类，将各类的对象数作为该类的密度；
c.去掉密度最小的类，得到m-1个聚类中心；
d.若m-1>K，让m＝m-1，转到步骤b；
e.得到K个初始聚类中心；
若当m足够大时，则认为整个特征空间均有相同机会成为初始聚类中心，较大程度上提高初始聚类中心的质量。
进一步的，本实施例中线路负荷平均分配原则为负荷沿线均匀分布的负荷聚类，该基于负荷沿线均匀分布的负荷聚类方法特点如下：
在初始聚类中心的选取和负荷聚类过程中，通常依据簇(单元子供区)聚类中心间的距离就近合并邻近的簇，但容易造成分区负荷沿线非均匀分布。为了尽量实现负荷沿线路均匀分布，需依据各聚类中心与簇虚拟主干线(即簇聚类中心到其主供站的直线)的距离就近进行邻近簇的合并。
对此，参照图6的示意，单元子供区k应并入单元子供区i或j做进一步说明，图中Xi和Xj分别表示单元子供区i和j的虚拟主干线，和/>分别为单元子供区k负荷中心与单元子供区i和j负荷中心间的距离；/>和/>分别表示单元子供区k负荷中心与单元子供区i和j虚拟主干线间的距离。若按聚类中心间的距离就近合并邻近的簇，由于/>单元子供区k应就近并入单元子供区j；若按聚类中心与虚拟主干线的距离就近合并邻近簇，由于/> 单元子供区k应就近并入单元子供区i。
基于负荷沿线均匀分布的负荷聚类方法具体包括以下步骤：
S1：确定各网格子供区细分个数；
由网格划分方法得到各站间供电网格的两个网格子供区和各非站间供电网格的网格子供区；
网格子供区的单元子供区总数可分别表示为：
式中，和/>分别为第i个站间供电网格中两网格子供区的单元子供区总数；和/>分别为第i个站间供电网格中两网格子供区的总负荷；/>为第i个非间供电网格供区的总负荷；Pcr为设置的一个单元子供区最大允许负荷，根据一个单元子供区的最大出线数nl与单条线路最大允许负荷Pl相乘得到，
即：Pcr＝nlxPlnl，其中1≤nl＜6。
S2：确定单元子供区的初始划分方式；
确定单元子供区的初始负荷中心及其供电范围，包括以下步骤，
a.定义Ngq为单元子供区总数或/>定义NT为临时变量；
b.考虑到单元子供区地块或负荷数量不多，初始化NT为供区的地块或负荷个数，即初始单元子供区个数，并识别各初始单元子供区的负荷大小和中心位置；
c.若NT≤Ngq，通过拆分负荷使NT＝Ngq，跳转转步骤f；
d.若NT＞Ngq，转步骤e；
e.若舍弃负荷最少的单元子供区，并按就近接入其他单元子供区虚拟主干线的原则，将该单元子供区负荷归属其他单元子供区，重新识别有负荷有变化单元子供区的负荷中心和虚拟主干线，让NT＝NT-1；
f.得到Ngq个单元子供区的初始负荷中心及其相应的供电范围；
基于单元子供区的初始划分方式，采用聚类算法确定单元子供区的最终划分方式。
确定单元子供区的最终划分方式。
进一步的，本实施例包括基于线路负荷平均分配原则的分区调整：
采用基于负荷沿线均匀分布原则对网格子供区细分后，虽然能尽量使负荷沿线均匀分布，但可能不满足单元子供区或线路负荷平均分配原则。因此，可对各单元子供区负荷采用启发式方法进行优化调整。鉴于各网格子供区细分后的单元子供区数一般不多，分别在各网格子供区范围内，依据其单元子供区负荷由大到小的顺序，尝试将较大负荷单元子供区的部分负荷转移至其邻近较小负荷的单元子供区。主要思路如下：
(1)筛选出大于设定值Pcr的所有单元子供区，选出其中负荷最大的单元子供区及其邻近的负荷相对较小的单元子供区。
(2)将负荷较大的单元子供区中各负荷依据其转移前后与虚拟主干线间距离之差从大到小进行排序；在满足各单元子供区负荷不大于设定值Pcr的前提下，按此排序顺序依次将部分负荷转移至相邻具有较小负荷的单元子供区，直至两单元子供区间负荷不能再进一步进行平衡转移为止。
(3)若存在其他单元子供区负荷大于设定值Pcr，转步骤①；否则，得到经负荷平衡后的单元子供区划分方案(如有必要可通过人工干预进行调整)。
下面以图7所示的负荷较大(总负荷大于Pcr)的单元子供区i和邻近负荷较小的单元子供区j(总负荷小于crP)之间的负荷转移做进一步说明。如下图所示，和/>分别表示单元子供区i中负荷k与单元子供区i和j虚拟主干线间的距离。首先按/>从大到小的顺序对单元子供区i中的负荷进行排序；然后按此排序依次将部分负荷转移至单元子供区j，直至单元子供区i中的总负荷小于Pcr或子供区j中的总负荷接近Pcr。
实施例2
为验证本发明的可行性，本实施例以一个含有两个110kV变电站的供电单元为例，两变电站容量均为2×50MVA且在空间上均匀分布于上级变电站之间。
假设中压线路供电半径为两个110kV变电站间通道长度的1/2，两个110kV变电站间通道长度为上级变电站间通道长度的1/3，则中压配电网线路供电半径为上级变电站间通道长度的1/6。因此，考虑了分支后的中压线路平均长度kqRmv(曲折系数kq取2)为上级变电站间通道长度的1/3。
通过计算各划分模式下的电能损耗年费用和停电损失年费用，以停电损失年费用为例：首先基于可靠性评估模型，获取到用户一年内平均停电时间，分别考虑在城区单位停电成本为0.5、5和10元/kWh的情况，统计一年内配电网停电导致负荷分配问题导致损失的年费用，以传统一般无改进的配电网供电子网格子供区划分方法，在本实施例中将本发明提出划分方法应用于用遵义市当前配电网划分构架中，分别计算加入本发明提出划分方法前后的年停电损失费用对比，最终通过统计得到如下表2的示意。
表2：年停电损失费用(单位：元/kWh，万元)。
由上表2可以看出，以遵义市当前配电网划分构架作为试点，增加本发明提出划分方法后，年停电损失费用大大的减小。本发明在优化供电单元网架后，由于优化分配，具有经济、可靠和简洁性。
应当认识到，本发明的实施例可以由计算机硬件、硬件和软件的组合、或者通过存储在非暂时性计算机可读存储器中的计算机指令来实现或实施。所述方法可以使用标准编程技术-包括配置有计算机程序的非暂时性计算机可读存储介质在计算机程序中实现，其中如此配置的存储介质使得计算机以特定和预定义的方式操作——根据在具体实施例中描述的方法和附图。每个程序可以以高级过程或面向对象的编程语言来实现以与计算机系统通信。然而，若需要，该程序可以以汇编或机器语言实现。在任何情况下，该语言可以是编译或解释的语言。此外，为此目的该程序能够在编程的专用集成电路上运行。
此外，可按任何合适的顺序来执行本文描述的过程的操作，除非本文另外指示或以其他方式明显地与上下文矛盾。本文描述的过程(或变型和/或其组合)可在配置有可执行指令的一个或多个计算机系统的控制下执行，并且可作为共同地在一个或多个处理器上执行的代码(例如，可执行指令、一个或多个计算机程序或一个或多个应用)、由硬件或其组合来实现。所述计算机程序包括可由一个或多个处理器执行的多个指令。
进一步，所述方法可以在可操作地连接至合适的任何类型的计算平台中实现，包括但不限于个人电脑、迷你计算机、主框架、工作站、网络或分布式计算环境、单独的或集成的计算机平台、或者与带电粒子工具或其它成像装置通信等等。本发明的各方面可以以存储在非暂时性存储介质或设备上的机器可读代码来实现，无论是可移动的还是集成至计算平台，如硬盘、光学读取和/或写入存储介质、RAM、ROM等，使得其可由可编程计算机读取，当存储介质或设备由计算机读取时可用于配置和操作计算机以执行在此所描述的过程。此外，机器可读代码，或其部分可以通过有线或无线网络传输。当此类媒体包括结合微处理器或其他数据处理器实现上文所述步骤的指令或程序时，本文所述的发明包括这些和其他不同类型的非暂时性计算机可读存储介质。当根据本发明所述的方法和技术编程时，本发明还包括计算机本身。计算机程序能够应用于输入数据以执行本文所述的功能，从而转换输入数据以生成存储至非易失性存储器的输出数据。输出信息还可以应用于一个或多个输出设备如显示器。在本发明优选的实施例中，转换的数据表示物理和有形的对象，包括显示器上产生的物理和有形对象的特定视觉描绘。
如在本申请所使用的，术语“组件”、“模块”、“系统”等等旨在指代计算机相关实体，该计算机相关实体可以是硬件、固件、硬件和软件的结合、软件或者运行中的软件。例如，组件可以是，但不限于是：在处理器上运行的处理、处理器、对象、可执行文件、执行中的线程、程序和/或计算机。作为示例，在计算设备上运行的应用和该计算设备都可以是组件。一个或多个组件可以存在于执行中的过程和/或线程中，并且组件可以位于一个计算机中以及/或者分布在两个或更多个计算机之间。此外，这些组件能够从在其上具有各种数据结构的各种计算机可读介质中执行。这些组件可以通过诸如根据具有一个或多个数据分组(例如，来自一个组件的数据，该组件与本地系统、分布式系统中的另一个组件进行交互和/或以信号的方式通过诸如互联网之类的网络与其它系统进行交互)的信号，以本地和/或远程过程的方式进行通信。
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，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精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (5)
1.一种配电网供电子网格子供区划分方法，其特征在于：包括，
构建供电子网格子供区划分模型进行初步划分；
将供电子网格子供区细分为单元子供区，比较其电能损耗费用和停电损失费用确定单元子供区串行和并行排列方式；
以电能损耗年费用和停电损失年费用之和最小为目标选择细分方式；
利用改进负荷聚类方法对单元子供区完成最终优化划分；
优化划分包括，
基于负荷沿线均匀分布原则对网格子供区进行聚类细分；
若细分后获得单元子供区负荷分配不平衡，再基于线路负荷平均分配原则进行优化调整；
线路负荷平均分配原则：
假设某一区域由n条中压线路供电，总负荷为P；当n＝2时，设其中一条线路负荷分配比例为α，则另一条为1-α，可推导出总功率损耗为：
ΔP∝α2P2+(1-α)2P2
当α＝1/2，两线路分配的负荷相同时，ΔP最小；
聚类细分包括以下步骤，
a.把包含所有数据对象的特征空间均匀分成m个区域，并将各区域中心作为其初始聚类中心；
b.根据各数据对象到各聚类中心的某种距离，就近把所有数据对象分配给m类，将各类的对象数作为该类的密度；
c.去掉密度最小的类，得到m-1个聚类中心；
d.若m-1>K，让m＝m-1，转到步骤b；
e.得到K个初始聚类中心；
若当m足够大时，则认为整个特征空间均有相同机会成为初始聚类中心，较大程度上提高初始聚类中心的质量；
线路负荷平均分配原则为负荷沿线均匀分布的负荷聚类，包括，
确定各网格子供区细分个数；
确定单元子供区的初始划分方式；
确定单元子供区的最终划分方式；
确定各网格子供区细分个数包括，
由网格划分方法得到各站间供电网格的两个网格子供区和各非站间供电网格的网格子供区；
网格子供区的单元子供区总数可分别表示为：
式中，和/>分别为第i个站间供电网格中两网格子供区的单元子供区总数；/>表示为第i个站间供电网格中含f个网格子供区的单元子供区总数；Nzj或Nfzj为第i个站间或非站间供电子网格供电单元的个数，/>和/>分别为第i个站间供电网格中两网格子供区的总负荷；Pi fzj为第i个非间供电网格供区的总负荷；Pcr为设置的一个单元子供区最大允许负荷，根据一个单元子供区的最大出线数nl与单条线路最大允许负荷Pl相乘得到，
即：Pcr＝Plnl，其中1≤nl＜6；
确定单元子供区的初始划分方式确定单元子供区的初始负荷中心及其供电范围，包括以下步骤，
a.定义Ngq为单元子供区总数或/>定义NT为临时变量；
b.考虑到单元子供区地块或负荷数量不多，初始化NT为供区的地块或负荷个数，即初始单元子供区个数，并识别各初始单元子供区的负荷大小和中心位置；
c.若NT≤Ngq，通过拆分负荷使NT＝Ngq，跳转转步骤f；
d.若NT＞Ngq，转步骤e；
e.若舍弃负荷最少的单元子供区，并按就近接入其他单元子供区虚拟主干线的原则，将该单元子供区负荷归属其他单元子供区，重新识别有负荷有变化单元子供区的负荷中心和虚拟主干线，让NT＝NT-1；
f.得到Ngq个单元子供区的初始负荷中心及其相应的供电范围；
基于单元子供区的初始划分方式，采用聚类算法确定单元子供区的最终划分方式。
2.如权利要求1所述的配电网供电子网格子供区划分方法，其特征在于：所述划分模型包括，
将所述供电子网格子供区的目标函数简化为主干线路的电能损耗年费用和停电损失年费用之和最小，即：
式中，fi xk,zj或fi xk,fzj为第i个站间或非站间供电子网格内主干线路的电能损耗年费用和停电损失年费用之和；或/>为第i个站间或非站间供电子网格细分后的单元子供区总数；Nzj或Nfzj为第i个站间或非站间供电子网格供电单元的个数；/>和/>分别为第i个站间供电子网格中第j个子供区主干线路电能损耗年费用和停电损失年费用；/>和分别为第i个非站间供电子网格中第j个单元子供区主干线路电能损耗年费用和停电损失年费用。
3.如权利要求1或2所述的配电网供电子网格子供区划分方法，其特征在于：所述单元子供区选择细分方式包括，
若以电能损耗费用最小为目标，选择所述单元子供区并行排列方式；
采用负荷沿线路均匀分布，保证负荷尽量沿主干线路均匀分布；
将负荷尽量平均分配至各单元子供区。
4.如权利要求3所述的配电网供电子网格子供区划分方法，其特征在于：所述单元子供区选择细分方式还包括，
若以中停电损失费用最小为目标，选择所述单元子供区串行排列方式；
当负荷沿线非均匀分布，即所述单元子供区串行排列情况；
采用可靠性评估方法，适当选择开关的安装位置；
将负荷尽量按相互间距离就近集中分布；
负荷应尽量平均分配至各单元子供区或线路提高联络线路的有效转供率。
5.如权利要求4所述的配电网供电子网格子供区划分方法，其特征在于：所述单元子供区选择细分方式包括，
对于单元子供区并行和串行两种排列方式；
若考虑以电能损耗年费用和停电损失年费用之和几乎一样，再考虑到对可靠性停电损失没有明确的计费标准，以及串行排列中负荷分布末端集中情况下电压损失大；
采用所述单元子供区的并行排列方式进行网格子供区的进一步细化。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010362320.7A CN111553534B (zh) | 2020-04-30 | 2020-04-30 | 一种配电网供电子网格子供区划分方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010362320.7A CN111553534B (zh) | 2020-04-30 | 2020-04-30 | 一种配电网供电子网格子供区划分方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN111553534A CN111553534A (zh) | 2020-08-18 |
| CN111553534B true CN111553534B (zh) | 2024-04-05 |
Family
ID=72007881
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202010362320.7A Active CN111553534B (zh) | 2020-04-30 | 2020-04-30 | 一种配电网供电子网格子供区划分方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN111553534B (zh) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113222472A (zh) * | 2021-06-04 | 2021-08-06 | 国网宁夏电力有限公司银川供电公司 | 基于负荷聚类算法的配电网网格优化划分方法及系统 |
| CN115310242A (zh) * | 2022-04-18 | 2022-11-08 | 中国南方电网有限责任公司 | 一种电网分区方法 |
| CN114792038B (zh) * | 2022-06-21 | 2022-09-20 | 深圳市联嘉祥科技股份有限公司 | 基于环境数据的电缆布局方法、装置、设备及存储介质 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103377084A (zh) * | 2012-04-11 | 2013-10-30 | 李涛 | 一种基于可再生能源的绿色数据中心的负载调度方法及装置 |
| CN109583767A (zh) * | 2018-12-03 | 2019-04-05 | 贵州电网有限责任公司 | 一种配电网网格化统筹规划方法 |
| CN109829602A (zh) * | 2018-12-11 | 2019-05-31 | 国网浙江杭州市富阳区供电有限公司 | 一种基于四步式网格链的中压配电网规划方法 |
| CN109934481A (zh) * | 2019-03-07 | 2019-06-25 | 国网陕西省电力公司 | 一种配电网网格化规划中项目优选排序方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10511179B2 (en) * | 2017-09-19 | 2019-12-17 | Nec Corporation | Energy storage-aware demand charge minimization |
-
2020
- 2020-04-30 CN CN202010362320.7A patent/CN111553534B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103377084A (zh) * | 2012-04-11 | 2013-10-30 | 李涛 | 一种基于可再生能源的绿色数据中心的负载调度方法及装置 |
| CN109583767A (zh) * | 2018-12-03 | 2019-04-05 | 贵州电网有限责任公司 | 一种配电网网格化统筹规划方法 |
| CN109829602A (zh) * | 2018-12-11 | 2019-05-31 | 国网浙江杭州市富阳区供电有限公司 | 一种基于四步式网格链的中压配电网规划方法 |
| CN109934481A (zh) * | 2019-03-07 | 2019-06-25 | 国网陕西省电力公司 | 一种配电网网格化规划中项目优选排序方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| "中压目标网架规划中供电分区优化模型和方法";张漫等;《电力系统自动化》;20190825;正文第2-3节 * |
| 张漫等."中压目标网架规划中供电分区优化模型和方法".《电力系统自动化》.2019, * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN111553534A (zh) | 2020-08-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN111553534B (zh) | 一种配电网供电子网格子供区划分方法 | |
| Zhong et al. | Cooperative P2P energy trading in active distribution networks: An MILP-based Nash bargaining solution | |
| Cui et al. | Peer-to-peer energy sharing among smart energy buildings by distributed transaction | |
| Liu et al. | Coordinating the operations of smart buildings in smart grids | |
| Akturk et al. | Cellular manufacturing system design using a holonistic approach | |
| Mavrotas et al. | Energy planning of a hospital using Mathematical Programming and Monte Carlo simulation for dealing with uncertainty in the economic parameters | |
| Arroyo et al. | A parallel repair genetic algorithm to solve the unit commitment problem | |
| Cioara et al. | Blockchain-based decentralized virtual power plants of small prosumers | |
| Becchio et al. | The cost-optimal methodology for the energy retrofit of an ex-industrial building located in Northern Italy | |
| CN110739696B (zh) | 智能配网环境中需求侧资源与可再生能源的集成调度方法 | |
| Pandžić et al. | Coordination of regulated and merchant energy storage investments | |
| CN106529737A (zh) | 一种配电网供给侧调峰电源规划布局方法 | |
| Carpino et al. | Social housing refurbishment for the improvement of city sustainability: Identification of targeted interventions based on a disaggregated cost-optimal approach | |
| CN103944161A (zh) | 分段开关优化配置方法及系统 | |
| Mejia et al. | Medium-term planning of active distribution systems considering voltage-dependent loads, network reconfiguration, and CO2 emissions | |
| Wei et al. | Strategic network expansion of urban rapid transit systems: A bi‐objective programming model | |
| Mokryani et al. | Strategic placement of distribution network operator owned wind turbines by using market‐based optimal power flow | |
| Milovanović et al. | An application of Wild Horse Optimizer to multi-objective energy management in a micro-grid | |
| Verma et al. | Greenfield distribution network expansion strategy with hierarchical GA and MCDEA under uncertainty | |
| Voropai et al. | Hierarchical modeling of energy systems | |
| CN110414796B (zh) | 一种交直流混合配电网网架规划方法、装置及存储介质 | |
| Nayeripour et al. | Interactive fuzzy binary shuffled frog leaping algorithm for multi-objective reliable economic power distribution system expansion planning | |
| Wang et al. | Coordinated configuration strategy of multi-energy systems based on capacity-energy-information sharing | |
| Liu et al. | PV energy sharing cloud: Towards automatic pricing and energy management | |
| Dong et al. | Joint optimisation of uncertain distributed manufacturing and preventive maintenance for semiconductor wafers considering multi-energy complementary |
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 | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |