CN111950106A - 一种基于全局统筹的供电网格和单元优化划分方法 - Google Patents

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CN111950106A CN202010819060.1A CN202010819060A CN111950106A CN 111950106 A CN111950106 A CN 111950106A CN 202010819060 A CN202010819060 A CN 202010819060A CN 111950106 A CN111950106 A CN 111950106A
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Abstract

本发明公开了一种基于全局统筹的供电网格和单元优化划分方法，涉及配电网规划技术领域，能够兼顾供电单元的技术可行性与经济性，首先构建规划区域候选通道布局；其次，基于主干转供线路综合造价最小确定各负荷的备供站，并将规划区域依次划分为站间供电和非站间供电网格；接着，基于负荷沿线均匀分布和线路负荷平均分配原则对负荷过大的网格子供区细分为负荷大小适中的单元子供区；然后，考虑用地性质、供电区域和分布式电源等因素对单元划分的影响，采用综合年收益计算模型对单元子供区进行局部调整；最后，在各网格内采用穷举法按主干转供线路综合造价最小对各单元子供区进行匹配，依次形成站间供电单元、自环供电单元和辐射供电单元组网方案。

Description

一种基于全局统筹的供电网格和单元优化划分方法
技术领域
本发明涉及配电网规划技术领域。
背景技术
随着配电网规模的不断扩大和快速发展，针对整个区域的中压网架规划难度越来越大，实际工作中主要依靠笼统技术原则和主观经验难以获得技术可行、经济最优或次优的方案。为了有效解决规划方案“优化”和“落地”的问题，比较简捷有效的方法是将整个规划区域划分为地理和电气上相对独立(仅在供电变电站存在电气联系)的供电分区，再分别针对各小规模供电分区进行较为直观简单的网架规划。其中供电网格/单元的合理划分是关键。
合理的供电网格/单元划分方案，一是能够将整个区域复杂网架规划转化为相对独立的各供电分区内部简单网架规划，同时满足“技术可行、经济最优”的基本规划原则；二是有利于不同水平的规划人员获得基本一致的供电分区优化划分方案，同时强化网架的经济、可靠和简洁。而目前供电单元的划分方法，主要源于较为笼统的技术原则和规划人员经验，而且缺乏明确的“网格”定义，结果随意性大且难以达到技术经济的合理性
发明内容
针对上述现有技术的不足，本发明提供一种基于供电分区全局优化模型的供电单元划分方法，能够兼顾供电单元的技术可行性与经济性。
本发明提供如下的技术方案：一种基于供电分区全局优化模型的供电单元划分方法，主要基于“就近备供”的原则，首先形成站间供电网格/单元，其次自环供电网格/单元，最后是辐射型供电网格/单元，体现了全局统筹的基本规划理念。“全局统筹”包括不同电压等级的“纵向”和同一电压等级的“横向”两个方面：“纵向”，则是基于做强中压是配电网整体安全可靠且经济的必要条件，对中压配电网每一供电分区内各负荷应尽量满足变电站和线路通道“N-1”安全校验；“横向”，则是中压供电分区间的协调，以实现各分区独自规划优化方案能够自动实现全局范围的“技术可行、经济最优”或“次优”；对于可在两座供电变电站间转供的负荷，按转供通道总费用最小原则确定各负荷的备供变电站，实现变电站的就近备用以及整体网架规模最小。
在遵循“全局统筹”原则下，本发明提供一种基于供电分区全局优化模型的供电单元划分方法，包括以下步骤：
第一步，建立全局优化模型：
首先，构建候选通道组网方案：依据规划变电站站址、现状通道、路网规划的新增通道、负荷分布、供电半径、相关导则和管理等因素，确定候选通道组网方案；对于不同供电区域类型，候选主干通道组网策略是：A+、A类供电区域构建中压站间联络通道；B、C类供电区域优先构建中压站间联络通道，布点不足情况下优先构建中压自环联络通道；D类供电区域具有控规或者总规的区域类似B、C类构建通道；考虑农村电网的复杂程度较低，不具备控规或者总规的区域主要按道路构建通道；
然后，在规划区域的候选通道组网的候选主干通道及其极限容量确定的基础上，考虑各分区通道独自连通性和最大允许转供距离，建立以站间供电网格数量最大、非站内间供电网格中自环供电单元数量最大以及主干通道总费用最小的多目标供电分区全局优化模型；
第二步，基于就近备供原则进行初始供电网格划分：
结合正常运行情况下各变电站的供电范围，确定每个负荷的主供站；在负荷最大允许转供距离的约束下确定各个负荷的备供站；将主供站和备供站都相同的负荷划分为一个网格子供区；对于因负荷最大允许转供距离约束不能归入站间供电网格的负荷区域，根据各网格内部负荷位置直接相邻且仅有一个主供站的原则，划分非站间供电网格；
第三步，基于单元子供区并行排列方式的供电网格子供区细分：
考虑N-1安全校验，按照单条10千伏线路的供电能力计算各初始供电网格的理论出线条数；若理论出线条数超过6回10kV线路，对该供电网格子供区进行细分为多个供电单元子供区，并按如下方式进行划分：基于负荷尽量沿主干线路均匀分布和负荷尽量平均分配至各单元子供区的原则，采用单元子供区并行排列方式进行供电网格子供区的进一步细化；
第四步，单元子供区的局部优化调整：
考虑用地性质、供电区域、开发深度、专业协同以及分布式电源对单元子供区划分的影响，采用综合年收益量化模型测算单元子供区部分负荷调整后的综合年收益增加值；
第五步，对单元子供区进行匹配优化，形成供电单元划分方案并绘制供电单元链图：
分别针对各站间供电网格，以单元子供区的负荷中心间主干转供线路综合造价最小为目标，在满足主干通道连通性的约束条件下，基于各单元子供区间就近联络的原则，建立各站间供电网格内站间供电单元匹配优化模型；分别针对各非站间供电网格，在满足主干通道独自连通和负荷最大允许转供距离约束的条件下，各非站间供电网格自环供电单元的划分应优先考虑其内部负荷可在不同中压线路通道间实现转供，即尽可能多地优先形成自环供电单元，同时尽量减小主干转供线路综合造价，建立非站间供电单元内自环供电单元匹配优化模型；对于非站间供电网格内不能形成自环供电单元的区域，作为辐射供电单元。
通过上述5个步骤形成供电单元组网方案，并绘制供电单元链图，对包括变电站站址、供电单元供电范围、各单元中压线路回路数及其联络关系在内的信息进行标注。所述供电单元链能够直观反映：各变电站出线规模、负荷水平和互联情况；各网格链的线路规模、负荷水平及其供电变电站；通过中压进行站间负荷转供的大小和方向。所述的供电网格/单元链图以圆圈数字表示供电网格/单元链各侧供电变电站的中压出线回路数，以不同颜色或灰度区块表示不同的供电网格/单元。
在形成供电单元链方案后，采用网络布线优化模型进行目标网架自动规划。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明方法将整个区域复杂网架规划转化为相对独立的各供电分区内部简单网架规划，同时满足“技术可行、经济最优”的基本规划原则；
2、本发明方法相对于较为笼统而且缺乏经济目标的常规网格划分方法，又较为规范和科学，有利于不同水平的规划人员获得基本一致的供电分区优化划分方案，同时强化网架的经济、可靠和简洁。
3、在现状分析、负荷预测等传统规划环节基础上，基于本发明的供电单元优化方法所形成的配电网网格化规划方法，强化了规划方案的科学性和落地性，解决了中压配电网规划长期缺乏操作简单且自成优化体系方法的问题；能够明显节约配电网投资(节约15％的投资)，有效改善综合线损率、电压合格率和供电可靠率三大指标，较好解决了实际工作中难于兼顾“落地”和“优化”的问题。
附图说明
图1是本具体实施方式中网架规划的总体流程图；
图2是本具体实施方式中候选主干通道构建示意图；
图3是本具体实施方式中初始供电网格划分示意图；
图4是对站间供电网格中的网格子供区进行单元子供区细分的示意图；
图5是对非站间供电网格中的网格子供区进行单元子供区细分的示意图；
图6是对负荷较大的网格子供区进行细分后形成的供电单元链的示意图；
图7是某实际规划案例的中压配电网供电单元链；
图8是本发明方法与传统规划方法在线路长度上的结果对比图；
图9是本发明方法与传统规划方法在线路投资上的结果对比图。
具体实施方式
下面结合附图和优选实施方式对本发明作进一步的详细说明。
参考图1所示，一种基于供电分区全局优化模型的供电单元划分方法，包括以下步骤：
一)、基于规划区域的候选通道组网的候选主干通道及其极限容量，在满足各分区通道独自连通性和符合最大允许转供距离条件下，建立以站间供电网格数量最大、非站内间供电网格中自环供电单元数量最大以及主干通道总费用最小的多目标供电分区全局优化模型；
Figure BDA0002633825780000051
式中：Nzj和Nfzj分别为站间供电网格总数和非站间供电网格总数，其中，Nzj为优化变量；
Nzh,i和Nfs,i分别为第i个非站间供电网格中自环供电单元和辐射供电单元的个数，其中，Nzh,i为优化变量；Nzj,j为第j个站间供电网格中站间供电单元的个数；
Nzj,gq,j和Nfzj,gq,i分别为第j个站间供电网格细分后的单元子供区总数和第i个非站间供电网格细分后的单元子供区总数；
ε＝kz+ky+kh，其中，kz、ky和kh分别为折旧系数、运行维护费用系数和投资回报系数；
Czj,j为第j个站间供电网格主干线路的总费用；本章采用含所有主干线路全长的投资、土建、施工和管理等费用的线路综合造价，主要用于供电分区优化划分中近似评估不同类型线路费用的相对大小(如电缆和架空线路的单价可分别取值为130和35万元/km)；Czh,i和Cfs,i分别为第i个非站间供电网格中自环和辐射供电单元主干线路的综合造价；
Czj,j,j1为第j个站间供电网格中第j1个站间供电单元内主干线路的综合造价；Czh,i,i1和Cfs,i,i2分别为第i个非站间供电网格中第i1个自环和第i2个辐射供电单元主干线路的综合造价；
Figure BDA0002633825780000061
和
Figure BDA0002633825780000062
分别为第j个站间和第i个非站间供电网格的主干线路电能损耗年费用和停电损失年费用之和；
Figure BDA0002633825780000063
和
Figure BDA0002633825780000064
分别为第j个站间供电网格中第j2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；
Figure BDA0002633825780000065
和
Figure BDA0002633825780000066
分别为第i个非站间供电网格中第i3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；
Lzj,j,s和Lfzj,i,o分别为第j个站间供电网格内第s个负荷点和第i个非站间供电网格内第o个负荷点线路转供通道主干路径的长度；Rmax为正常运行情况下变电站的最大允许供电半径；kzg为转供通道主干路径的最大允许长度与Rmax比值；LPzj,j和LPfzj,i分别为第j个站间和第i个非站间供电网格内的负荷点集合；
Figure BDA0002633825780000067
φmv(Czj,j,j1,Czh,i,i1,Cfs,i,i2)和θmv(Czj,j,j1,Czh,i,i1,Cfs,i,i2)分别为对应Czj,j,j1,Czh,i,i1和Cfs,i,i2的各供电单元主干通道连通性判断函数(状态变量，等于1表示连通，等于0表示不连通)、网架组网形态约束和其它约束(如相关导则和管理要求等)；Nmv为站间供电单元组网形态的类型(如用1和2分别表示网状型和环状型)；
Std为所有主干通道编号集合；Ptd,q和
Figure BDA0002633825780000068
分别为第q个通道流过的负荷及其最大允许值。
其中，所述规划区域的候选通道组网的候选主干通道的构建通过以下方法实现：针对不同类型的供电区域，考虑规划变电站站址、现状通道、路网规划的新增通道、负荷分布、供电半径、相关导则和管理等因素，A+、A类供电区域构建中压站间联络通道；B、C类供电区域优先构建中压站间联络通道，布点不足情况下优先构建中压自环联络通道；D类供电区域具有控规或者总规的区域类似B、C类构建通道；考虑农村电网的复杂程度较低，不具备控规或者总规的区域主要按道路构建通道。候选主干通道构建参考图2所示。
二)、基于就近备供原则进行初始供电网格划分：
参考图2所示，结合正常运行情况下各变电站的供电范围，确定每个负荷的主供站；在负荷最大允许转供距离的约束下确定各个负荷的备供站；将主供站和备供站都相同的负荷划分为一个网格子供区；对于因负荷最大允许转供距离约束不能归入站间供电网格的负荷区域，根据各网格内部负荷位置直接相邻且仅有一个主供站的原则，划分非站间供电网格。
图3中，A变与B变之间的负荷，B变与C变之间的负荷，C变与A变之间的负荷，分别形成了3各站间供电网格，同时只由C变供电的另一些负荷又形成了非站间供电网格。
三)、基于单元子供区并行排列方式的供电网格子供区细分：
参考图3至图6所示，考虑N-1安全校验，按照单条10千伏线路的供电能力计算各初始供电网格的理论出线条数；若理论出线条数超过6回10kV线路，对该供电网格子供区进行细分为多个供电单元子供区，并按如下方式进行划分：基于负荷尽量沿主干线路均匀分布和负荷尽量平均分配至各单元子供区的原则，采用单元子供区并行排列方式进行供电网格子供区的进一步细化；
供电网格子供区细分为单元子供区的具体步骤如下：
建立目标函数：供电网格子供区细分的目标函数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：
Figure BDA0002633825780000071
基于负荷沿线均匀分布原则对网格子供区进行聚类细分：确定各网格子供区细分个数；确定单元子供区的初始负荷中心及其供电范围；基于单元子供区的初始划分方案，采用改进K-means聚类算法确定单元子供区的初步划分方案；
针对单元子供区可能出现的负荷分配不平衡情况，基于线路负荷平均分配原则，采用启发式方法对单元子供区的初步划分方案进行优化调整。
由于图3中AB站间供电网格(左上角)理论出线条数超过6回10kV线路，因此需要对其进行细分出单元子供区，而其余供电网格可不进行细分，直接作为单元子供区。参考图6所示，AB站间供电网格中划分出两个并行的单元子供区。对于并行单元子供区与串行单元子供区的结构形式，请参考图4与图5所示。
四)、单元子供区的局部优化调整：
考虑用地性质、供电区域、开发深度、专业协同以及分布式电源对单元子供区划分的影响，建立综合年收益量化分析模型：将单元子供区i中负荷k对应区域调整到单元子供区j中，由此引起的综合年收益增加值模型。
单元子供区的局部优化调整过程中采用的综合年收益增加值模型如下：
Figure BDA0002633825780000081
式中：Ci(k),j为区块调整后的综合年收益增加值；ΔCLi(k),j为考虑用地性质影响的等值线路投资年收益增加值(即相应年费用的减少值)；ΔCAi(k),j为考虑供电区域影响的年收益增加值；ΔCDi(k),j为考虑开发深度影响的年收益增加值；ΔCMi(k),j为考虑专业协同的年收益增加值；ΔCGi(k),j为考虑分布式电源接入影响的年收益增加值；ε为折旧系数、运行维护费用系数与投资回报系数之和；c为线路单位长度的平均投资费用；Di(k)表示单元子供区i中负荷k与子区域i_虚拟主干线(即连接子区域或子供区负荷中心与相应供电变电站的虚拟直线)间的距离；
Figure BDA0002633825780000082
表示单元子供区i中负荷k与单元子供区j虚拟主干线间的距离。
下面对各种收益增加值模型进行具体说明。
①考虑不同用地性质负荷特性对馈线供电能力的影响，建立因单元子供区i中负荷k对应区域调整到单元子供区j而引起的等值线路投资年收益增加值模型：
Figure BDA0002633825780000083
其中：
Figure BDA0002633825780000084
Figure BDA0002633825780000085
式中：cl是线路单位长度的平均投资费用；i-表示单元子供区i除去负荷k对应区域以外的子区域；Di(k)表示单元子供区i中负荷k与子区域i-虚拟主干线间的距离；
Figure BDA0002633825780000086
表示单元子供区i中负荷k与单元子供区j虚拟主干线间的距离；ΔDi(k)和ΔDi(k),j分别表示负荷k对应区域在单元子供区i中和调整到单元子供区j后占用相应子供区馈线容量等值线路长度的增加值；Pi和Pj分别为单元子供区i和j负荷曲线的最大负荷；Pi-表示子区域i-负荷曲线的最大负荷；P(k,j)表示负荷k的负荷曲线与子供区j负荷曲线叠加后所得负荷曲线的最大负荷；Lx,i和Lx,j分别为单元子供区i和j主供变电站单条线路的平均长度；Ai和Aj分别为单元子供区i和j主供变电站的供电面积；Kz为馈线长度的修正系数，考虑了分支线和线路弯曲的影响。
②考虑供电区域影响(如A+、A、B类等供电区域)，对具有不同供电区域地块的整个单元子供区按标准“就高不就低”进行建设，建立因子供区i中负荷k对应区域调整到子供区j而引起的年收益增加值模型：
Figure BDA0002633825780000091
其中：
Figure BDA0002633825780000092
Figure BDA0002633825780000093
式中：Bi-、Bk和Bj分别表示子区域i_、负荷k对应区域和子供区j的建设标准；Pk表示负荷k的负荷大小；nl,i和nl,j分别表示子供区i和j的出线数；cl(i-,k)(或cl(j,k))表示子区域i-(或子供区j)和负荷k对应区域中建设标准较低区域的线路单位长度投资费用；γl(i-,k)和γl(j,k)分别表示子区域i-和子供区j与负荷k对应区域建设标准中高建设标准与低建设标准投资的比值(该值大于等于1)。
③考虑地块开发深度影响，按照开发深度就高不就低原则安排整个分区的建设时序，建立因单元子供区i中负荷k对应区域调整到子供区j而引起的年收益增加值模型：
Figure BDA0002633825780000094
其中，
Figure BDA0002633825780000095
Figure BDA0002633825780000096
式中：ΔNi-,k和ΔNj,k分别表示负荷k对应区域在子供区i中和调整到子供区j时相关区域中开发深度较低的区域提前建设的年数；Di-、Dk和Dj分别表示子区域i-、负荷k对应区域和单元子供区j的开发深度。
④考虑不同专业管理影响，建立因单元子供区i中负荷k对应区域调整到子供区j而引起的年收益增加值模型：
Figure BDA0002633825780000101
式中：ΔCMi(k)和ΔCMj,k分别表示负荷k对应区域在单元子供区i中和调整到单元子供区j时，单元子供区i和单元子供区j分别因增加的专业协同工作引起的年费用增加值。
⑤考虑到供电单元最大分布式电源渗透率的限制，建立因单元子供区i中负荷k对应区域调整到单元子供区j而引起的年收益增加值模型：
Figure BDA0002633825780000102
式中：ΔCGi(k)和ΔCGj,k分别表示中负荷k在单元子供区i中和调整到单元子供区j时，由于单元子供区i和单元子供区j分别因分布式电源渗透率越限引起电源少发电的年收益减小值。
五)、对单元子供区进行匹配优化，形成供电单元划分方案并绘制供电单元链图：
分别针对各站间供电网格，以单元子供区的负荷中心间主干转供线路综合造价最小为目标，在满足主干通道连通性的约束条件下，基于各单元子供区间就近联络的原则，建立各站间供电网格内站间供电单元匹配优化模型。
在满足主干通道连通性的条件下，基于各子供区间就近联络的原则，建立各站间供电网格内站间供电单元匹配优化模型：
Figure BDA0002633825780000103
式中：Czjzg,j,j1为第j个站间供电网格中第j1个供电单元内子供区负荷中心间主干转供线路的综合造价；
Figure BDA0002633825780000104
为对应Czj,j,j1的各站间供电单元主干通道连通性判断函数(等于1表示连通，等于0表不连通)；Szjtd,j,j1为第j个站间供电网格中第j1个供电单元内主干通道编号集合；
所述站间供电单元匹配优化模型，采用最小权匹配方法求解：当一个网格子供区细分后的单元子供区数量小于3时(一般为2或3)，采用比较简捷直观的穷举法求解：分别针对各站间供电网格，在满足主干通道连通性条件下，先形成所有单元子供区都具有备供站的供电单元匹配方案；再从这些有限的匹配方案中选择主干转供线路综合造价最小的作为站间供电单元划分方案。
分别针对各非站间供电网格，在满足主干通道独自连通和负荷最大允许转供距离约束的条件下，各非站间供电网格自环供电单元的划分应优先考虑其内部负荷可在不同中压线路通道间实现转供，即尽可能多地优先形成自环供电单元，同时尽量减小主干转供线路综合造价，建立非站间供电单元内自环供电单元匹配优化模型；对于非站间供电网格内不能形成自环供电单元的区域，作为辐射供电单元。
采用穷举法求解如下自环供电单元匹配优化模型：
Figure BDA0002633825780000111
式中：Czhzg,i,i1为第i个非站间供电网格中第i1个自环单元子供区负荷中心间主干转供线路的综合造价；
Figure BDA0002633825780000112
为对应Czh,i,i1的各自环供电单元主干通道连通性判断函数(等于1表示连通，等于0表不连通)；Szhtd,i,i1为第i个非站间供电网格中第i1个自环供电单元内主干通道编号集合。
所述穷举法求解：在满足主干通道连通性和负荷最大转供距离约束的条件下，先形成尽可能多子供区都具有中压备供的单元子供区匹配方案；再从这些有限方案中选择主干转供线路综合造价最小的作为自环供电单元划分方案。
通过上述5个步骤形成供电单元组网方案，并绘制供电单元链图(见图6和图7)，对包括变电站站址、供电单元供电范围、各单元中压线路回路数及其联络关系在内的信息进行标注。所述供电单元链能够直观反映：各变电站出线规模、负荷水平和互联情况；各网格链的线路规模、负荷水平及其供电变电站；通过中压进行站间负荷转供的大小和方向。如图6和图7所示，所述的供电网格/单元链图以圆圈数字表示供电网格/单元链各侧供电变电站的中压出线回路数，以不同颜色或灰度区块表示不同的供电网格/单元。
在形成供电单元链方案后，采用网络布线优化模型进行目标网架自动规划。本发明方法与传统规划方法在配电网架线路长度与投资上的结果对比，分别如图8与图9所示。从图中够可以看出，在供电可靠性、电压质量满足要求的情况下，本发明方法能够大大缩短线路长度、节省主干线总投资。

Claims (8)

1.一种基于全局统筹的供电网格和单元优化划分方法，其特征在于，主要基于“就近备供”的原则，首先形成站间供电网格/单元，其次自环供电网格/单元，最后是辐射型供电网格/单元，体现了全局统筹的基本规划理念；
本权利要求涉及的“全局统筹”包括不同电压等级的“纵向”和同一电压等级的“横向”两个方面：“纵向”，则是基于做强中压是配电网整体安全可靠且经济的必要条件，对中压配电网每一供电分区内各负荷应尽量满足变电站和线路通道“N-1”安全校验；“横向”，则是中压供电分区间的协调，以实现各分区独自规划优化方案能够自动实现全局范围的“技术可行、经济最优”或“次优”；对于可在两座供电变电站间转供的负荷，按转供通道总费用最小原则确定各负荷的备供变电站，实现变电站的就近备用以及整体网架规模最小。
2.一种基于全局统筹的供电网格和单元优化划分方法，其特征在于，通过包括构建供电分区全局优化模型、基于就近备供原则进行初始供电网格划分、基于单元子供区并行排列方式的供电网格子供区细分、计及多因素的单元子供区的局部优化调整和单元子供区匹配优化在内的5个步骤，形成供电单元优化划分方案并绘制供电单元链图来直观反映；
第一步，建立全局优化模型：
首先构建候选通道组网方案：依据规划变电站站址、现状通道、路网规划的新增通道、负荷分布、供电半径、相关导则和管理等因素，确定候选通道组网方案；对于不同供电区域类型，候选主干通道组网策略是：A+、A类供电区域构建中压站间联络通道；B、C类供电区域优先构建中压站间联络通道，布点不足情况下优先构建中压自环联络通道；D类供电区域具有控规或者总规的区域类似B、C类构建通道；考虑农村电网的复杂程度较低，不具备控规或者总规的区域主要按道路构建通道；
然后在规划区域的候选通道组网的候选主干通道及其极限容量确定的基础上，考虑各分区通道独自连通性和最大允许转供距离，建立以站间供电网格数量最大、非站内间供电网格中自环供电单元数量最大以及主干通道总费用最小的多目标供电分区全局优化模型；
第二步，基于就近备供原则进行初始供电网格划分：
结合正常运行情况下各变电站的供电范围，确定每个负荷的主供站；在负荷最大允许转供距离的约束下确定各个负荷的备供站；将主供站和备供站都相同的负荷划分为一个网格子供区；对于因负荷最大允许转供距离约束不能归入站间供电网格的负荷区域，根据各网格内部负荷位置直接相邻且仅有一个主供站的原则，划分非站间供电网格；
第三步，基于单元子供区并行排列方式的供电网格子供区细分：
考虑N-1安全校验，按照单条10千伏线路的供电能力计算各初始供电网格的理论出线条数；若理论出线条数超过6回10kV线路，对该供电网格子供区进行细分为多个供电单元子供区，并按如下方式进行划分：基于负荷尽量沿主干线路均匀分布和负荷尽量平均分配至各单元子供区的原则，采用单元子供区并行排列方式进行供电网格子供区的进一步细化；
第四步，单元子供区的局部优化调整：
考虑用地性质、供电区域、开发深度、专业协同以及分布式电源对单元子供区划分的影响，采用综合年收益量化模型测算单元子供区部分负荷调整后的综合年收益增加值；
第五步，对单元子供区进行匹配优化：
分别针对各站间供电网格，以单元子供区的负荷中心间主干转供线路综合造价最小为目标，在满足主干通道连通性的约束条件下，基于各单元子供区间就近联络的原则，建立各站间供电网格内站间供电单元匹配优化模型；分别针对各非站间供电网格，在满足主干通道独自连通和负荷最大允许转供距离约束的条件下，各非站间供电网格自环供电单元的划分应优先考虑其内部负荷可在不同中压线路通道间实现转供，即尽可能多地优先形成自环供电单元，同时尽量减小主干转供线路综合造价，建立非站间供电单元内自环供电单元匹配优化模型；对于非站间供电网格内不能形成自环供电单元的区域，作为辐射供电单元。
3.根据权利要求1或2所述的基于全局统筹的供电网格和单元优化划分方法，其特征在于，多目标供电分区全局优化模型的表达式如下：
Figure FDA0002633825770000031
式中：Nzj和Nfzj分别为站间供电网格总数和非站间供电网格总数，其中，Nzj为优化变量；
Nzh,i和Nfs,i分别为第i个非站间供电网格中自环供电单元和辐射供电单元的个数，其中，Nzh,i为优化变量；Nzj,j为第j个站间供电网格中站间供电单元的个数；
Nzj,gq,j和Nfzj,gq,i分别为第j个站间供电网格细分后的单元子供区总数和第i个非站间供电网格细分后的单元子供区总数；
ε＝kz+ky+kh，其中，kz、ky和kh分别为折旧系数、运行维护费用系数和投资回报系数；
Czj,j为第j个站间供电网格主干线路的总费用；
Czh,i和Cfs,i分别为第i个非站间供电网格中自环和辐射供电单元主干线路的综合造价；
Czj,j,j1为第j个站间供电网格中第j1个站间供电单元内主干线路的综合造价；Czh,i,i1和Cfs,i,i2分别为第i个非站间供电网格中第i1个自环和第i2个辐射供电单元主干线路的综合造价；
Figure FDA0002633825770000041
和
Figure FDA0002633825770000042
分别为第j个站间和第i个非站间供电网格的主干线路电能损耗年费用和停电损失年费用之和；
Figure FDA0002633825770000043
和
Figure FDA0002633825770000044
分别为第j个站间供电网格中第j2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；
Figure FDA0002633825770000045
和
Figure FDA0002633825770000046
分别为第i个非站间供电网格中第i3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；
Lzj,j,s和Lfzj,i,o分别为第j个站间供电网格内第s个负荷点和第i个非站间供电网格内第o个负荷点线路转供通道主干路径的长度；Rmax为正常运行情况下变电站的最大允许供电半径；kzg为转供通道主干路径的最大允许长度与Rmax比值；LPzj,j和LPfzj,i分别为第j个站间和第i个非站间供电网格内的负荷点集合；
Figure FDA0002633825770000047
φmv(Czj,j,j1,Czh,i,i1,Cfs,i,i2)和θmv(Czj,j,j1,Czh,i,i1,Cfs,i,i2)分别为对应Czj,j,j1,Czh,i,i1和Cfs,i,i2的各供电单元主干通道连通性判断函数、网架组网形态约束和其它约束；Nmv为站间供电单元组网形态的类型；
Std为所有主干通道编号集合；Ptd,q和
Figure FDA0002633825770000048
分别为第q个通道流过的负荷及其最大允许值。
4.根据权利要求1或2所述的基于全局统筹的供电网格和单元优化划分方法，其特征在于，供电网格子供区细分为单元子供区的具体步骤如下：
建立目标函数：供电网格子供区细分的目标函数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：
Figure FDA0002633825770000049
基于负荷沿线均匀分布原则对网格子供区进行聚类细分：确定各网格子供区细分个数；确定单元子供区的初始负荷中心及其供电范围；基于单元子供区的初始划分方案，采用改进K-means聚类算法确定单元子供区的初步划分方案；
针对单元子供区可能出现的负荷分配不平衡情况，基于线路负荷平均分配原则，采用启发式方法对单元子供区的初步划分方案进行优化调整。
5.根据权利要求1或2所述的基于全局统筹的供电网格和单元优化划分方法，其特征在于，单元子供区的局部优化调整过程中采用的综合年收益增加值模型如下：
Figure FDA0002633825770000051
式中：Ci(k),j为区块调整后的综合年收益增加值；ΔCLi(k),j为考虑用地性质影响的等值线路投资年收益增加值；ΔCAi(k),j为考虑供电区域影响的年收益增加值；ΔCDi(k),j为考虑开发深度影响的年收益增加值；ΔCMi(k),j为考虑专业协同的年收益增加值；ΔCGi(k),j为考虑分布式电源接入影响的年收益增加值；ε为折旧系数、运行维护费用系数与投资回报系数之和；c为线路单位长度的平均投资费用；Di(k)表示单元子供区i中负荷k与子区域i-虚拟主干线间的距离；
Figure FDA0002633825770000052
表示单元子供区i中负荷k与单元子供区j虚拟主干线间的距离。
6.根据权利要求1或2所述的基于供电分区全局优化模型的供电网格/单元划分方法，其特征在于，
在满足主干通道连通性的条件下，基于各子供区间就近联络的原则，建立各站间供电网格内站间供电单元匹配优化模型：
Figure FDA0002633825770000053
式中：Czjzg,j,j1为第j个站间供电网格中第j1个供电单元内子供区负荷中心间主干转供线路的综合造价；
Figure FDA0002633825770000054
为对应Czj,j,j1的各站间供电单元主干通道连通性判断函数；Szjtd,j,j1为第j个站间供电网格中第j1个供电单元内主干通道编号集合；
所述站间供电单元匹配优化模型，采用最小权匹配方法求解：当一个网格子供区细分后的单元子供区数量小于3时，采用比较简捷直观的穷举法求解：分别针对各站间供电网格，在满足主干通道连通性条件下，先形成所有单元子供区都具有备供站的供电单元匹配方案；再从这些有限的匹配方案中选择主干转供线路综合造价最小的作为站间供电单元划分方案。
7.根据权利要求1或2所述的基于全局统筹的供电网格和单元优化划分方法，其特征在于，
采用穷举法求解如下自环供电单元匹配优化模型：
Figure FDA0002633825770000061
式中：Czhzg,i,i1为第i个非站间供电网格中第i1个自环单元子供区负荷中心间主干转供线路的综合造价；
Figure FDA0002633825770000062
为对应Czh,i,i1的各自环供电单元主干通道连通性判断函数；Szhtd,i,i1为第i个非站间供电网格中第i1个自环供电单元内主干通道编号集合；
所述穷举法求解：在满足主干通道连通性和负荷最大转供距离约束的条件下，先形成尽可能多子供区都具有中压备供的单元子供区匹配方案；再从这些有限方案中选择主干转供线路综合造价最小的作为自环供电单元划分方案。
8.根据权利要求2所述的基于全局统筹的供电网格和单元优化划分方法，其特征在于，作为网格化成果的展示方式，供电网格/单元链图用于描述各供电网格/单元间的宏观组网形态；图中宜明确规划路网、变电站站址、各网格中压线路回路数及其联络关系，以及供电网格/单元的供电范围；所述供电网格/单元链图可直观反映：各变电站出线规模、负荷水平和互联情况；各网格链的线路规模、负荷水平及其供电变电站；通过中压进行站间负荷转供的大小和方向；所述的供电网格/单元链图以圆圈数字表示供电网格/单元链各侧供电变电站的中压出线回路数，以不同颜色或灰度区块表示不同的供电网格/单元。
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