CN112541252A - 一种基于可靠性评估的接线方式优化方法及系统 - Google Patents

一种基于可靠性评估的接线方式优化方法及系统 Download PDF

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CN112541252A CN202011322388.9A CN202011322388A CN112541252A CN 112541252 A CN112541252 A CN 112541252A CN 202011322388 A CN202011322388 A CN 202011322388A CN 112541252 A CN112541252 A CN 112541252A
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孙超
肖鹏
李猷晟
王柯
杨政
徐勇生
朱飞
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Abstract

本发明提出了一种基于可靠性评估的接线方式优化方法及实现该方法的系统，通过建立经济性和可靠性结合的评估模型，对接线方式进行有效评估，从而获得最优接线方式，实现资源的有效利用。其中所述优化方法具体为步骤一：构建供电模型；步骤二：获取配电网线路上待处理的相关数据，并输入至建立用于分析接线方式的评价体系中；步骤三：构建建立综合评价模型，将获得的经济性数值和可靠性数值结合的评估结果，作为目标评判数值；步骤四：确定接线方式。通过接线方式的优化选择，本发明实现了基于可靠性评估的接线方式优化，从而达到资源有效利用的目的。

Description

一种基于可靠性评估的接线方式优化方法及系统
技术领域
本发明涉及一种基于可靠性评估的接线方式优化方法及系统，特别是涉及电网接线方式优化的领域。
背景技术
随着经济的持续发展，社会的发展过程中对电力的需求也在不断的增长。配电网作为电力系统中不可或缺的组成部分，是电力系统的主要负荷中心。
现有技术中，较多城市仍采用单一的辐射线路，存在可靠性低、配电延时长的问题。
发明内容
发明目的：一个目的是提出一种基于可靠性评估的接线方式优化方法，以解决现有技术存在的上述问题。进一步目的是提出一种实现上述方法的系统。
技术方案：一种基于可靠性评估的接线方式优化方法，包括以下步骤：
步骤一：构建供电模型；
步骤二：建立用于分析接线方式的评价体系；
步骤三：构建建立综合评价模型；
步骤四：确定接线方式。
在进一步的实施例中，所述步骤一进一步为：将配电网中的上级电源变电站做为圆心画圆，落入形成的圆形区域内的负荷均匀分布，从而构成贡献模型的整体框架；其中针对不同的接线模式，圆形区域内的供电方案之间存在不同。
在进一步的实施例中，所述步骤二进一步为：从可靠性指标、电压质量、经济性指标、适应性方面进行评价体系的构建，并通过历史数据和实时数据的读取，利用评价体系的计算方式进行数值的计算和存储；具体实现过程为：首先，读取历史存入数据库中的电力数据，以及计算需要的实时数据信息；其次，将读取出的数据传输至评价体系中进行评价指标的计算；最后将计算出的评价指标存储至数据库中对应的表中，用于后续步骤的读取；
其中可靠性指标包括负荷点指标和系统指标，所述负荷点指标包括平均故障率、平均停电时间、平均每年停电时间；所述系统指标包括系统平均停电率、用户平均停电持续时间、系统平均停电持续时间、平均供电可用率、平均供电不可用率、系统缺电指标、平均系统缺电指标；
其中平均供电可用率为：
Figure 774656DEST_PATH_IMAGE002
式中，
Figure DEST_PATH_IMAGE003
表示平均供电可用率数值，
Figure 726169DEST_PATH_IMAGE004
表示用户要求供电总小时数，
Figure DEST_PATH_IMAGE005
表示用户总供电小时数，
Figure 383547DEST_PATH_IMAGE006
表示负荷点
Figure DEST_PATH_IMAGE007
的用户数，
Figure 630988DEST_PATH_IMAGE008
表示负荷点
Figure 108237DEST_PATH_IMAGE007
的年停电时间；平均系统缺电指标为：
Figure 692802DEST_PATH_IMAGE010
式中，
Figure DEST_PATH_IMAGE011
表示平均系统缺电指标数值，
Figure 234380DEST_PATH_IMAGE012
表示连接在负荷点
Figure 121564DEST_PATH_IMAGE007
的平均负荷
评价体系中的电压质量评价方式，通过电压偏差实现，即：
Figure 210743DEST_PATH_IMAGE014
式中，
Figure DEST_PATH_IMAGE015
表示实际电压，
Figure 739944DEST_PATH_IMAGE016
表示标准电压；
评价体系中的经济性评价方式，通过计算变电站的费用、变电站的最大供电半径、变电站的单条线最大负荷、变电站的出线数、停电损失实现；其中变电站的费用计算方式为：
Figure 840756DEST_PATH_IMAGE018
式中，
Figure DEST_PATH_IMAGE019
表示变电站费用，
Figure 23475DEST_PATH_IMAGE020
表示综合投资，
Figure DEST_PATH_IMAGE021
表示电价，
Figure 239431DEST_PATH_IMAGE022
表示变压器全年电能 损失总值，
Figure DEST_PATH_IMAGE023
表示变电站检修费和维护费的综总和；其中，变压器全年电能损失总值
Figure 572323DEST_PATH_IMAGE022
进 一步为：
Figure DEST_PATH_IMAGE025
式中，
Figure 730903DEST_PATH_IMAGE026
表示空载有功损耗，
Figure DEST_PATH_IMAGE027
表示短路有功损耗，
Figure 249304DEST_PATH_IMAGE028
表示空载无功损耗，
Figure DEST_PATH_IMAGE029
表示变压器的短路无功损耗，
Figure 454020DEST_PATH_IMAGE030
表示变压器台数，
Figure DEST_PATH_IMAGE031
表示变压器负载率，
Figure 918499DEST_PATH_IMAGE032
表示最大负荷损 耗小时数；
变电站的最大供电半径的计算方式为；
Figure 993903DEST_PATH_IMAGE034
式中，R表示变电站的最大供电半径，
Figure DEST_PATH_IMAGE035
表示变电站中变压器额定容量之和，
Figure 924950DEST_PATH_IMAGE036
表示功率因素，表示变压器负载率，
Figure DEST_PATH_IMAGE037
表示平均负荷的密度；
停电损失的计算方式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE039
式中，
Figure 912235DEST_PATH_IMAGE040
表示负荷点i的电压，
Figure DEST_PATH_IMAGE041
表示负荷点i的用户数，
Figure 790192DEST_PATH_IMAGE042
表示变电站一条出线最 大负荷，
Figure 844736DEST_PATH_IMAGE021
表示系统综合售电收益，
Figure DEST_PATH_IMAGE043
表示产电比；
评价体系中的适应性评价方式，通过对线路利用率、供电安全性、操作灵活性的因素进行定性分析。
在进一步的实施例中，所述步骤三进一步为：通过循环迭代读取步骤二中的数据，并引入权重，综合计算步骤二中的评价指标数据综合值，将最优值作为目标值存储至对应的数据库中，用于步骤四的读取。
在进一步的实施例中，所述步骤四进一步为：读取步骤三存储在数据库中输出的最优值，根据最优值对应的接线方案，对配电网中的接线模式进行优化；其中接线模式包括单回路放射结构、有备用电源的放射结构、环式结构、双电源并联结构。
一种基于可靠性评估的接线方式优化系统，用于实现上述所述方法，包括：
用于构建供电模型的第一模块；
用于分析评价指标的第二模块；
用于建立择优方案模型的第三模块；
用于实现接线方式优化的第四模块。
在进一步的实施例中，所述第一模块进一步以配电网中的上级电源变电站为圆心，供电范围为半径画圆，从而构建配电网中的供电模型；针对不同的接线方式，构建的圆形区域内的负荷呈现均匀分布的形式，供电方案之间存在不同。
在进一步的实施例中，所述第二模块一步包括信息获取模块、评价指标模块、信息存储模块；其中评价指标模块包括可靠性指标模块、电压质量模块、经济性指标模块、适应性模块；通过信息获取模块读取配电网数据库中设备历史产生信息后，将读取数据输入至对应的评价指标模块用于计算，最后将计算出的数值存储至数据库中对应的存储表中，用于第三模块的读取。
在进一步的实施例中，所述第三模块一步通过读取第二模块中存储在数据库中的数值，根据建立的择优方案模型，选取出最优的接线优化方式。
在进一步的实施例中，所述第四模块一步根据第三模块中选取出最优的接线优化方式，对配电网中的接线模式进行优化；其中接线模式包括单回路放射结构、有备用电源的放射结构、环式结构、双电源并联结构。
有益效果：本发明提出了一种基于可靠性评估的接线方式优化方法及实现该方法的系统，通过建立经济性和可靠性结合的评估模型，对接线方式进行有效评估，从而获得最优接线方式，实现资源的有效利用。其中所述优化方法具体为步骤一：构建供电模型；步骤二：获取配电网线路上待处理的相关数据，并输入至建立用于分析接线方式的评价体系中；步骤三：构建建立综合评价模型，将获得的经济性数值和可靠性数值结合的评估结果，作为目标评判数值；步骤四：确定接线方式。通过接线方式的优化选择，本发明实现了基于可靠性评估的接线方式优化，从而达到资源有效利用的目的。
附图说明
图1为本发明的实现方法流程示意图。
具体实施方式
本发明通过一种基于可靠性评估的接线方式优化方法及实现该方法的系统，实现根据可靠性评估优化接线方式的目的。下面通过实施例，并结合附图对本方案做进一步具体说明。
在本申请中，我们提出了一种基于可靠性评估的接线方式优化方法及实现该方法的系统，其中包含的一种基于可靠性评估的接线方式优化方法，具体为包括以下步骤：
步骤一：构建供电模型；该步骤进一步以配电网中的上级电源变电站为圆心，供电范围为半径画圆，从而构建配电网中的供电模型。其中，落入形成的圆形区域内的负荷呈现均匀分布。针对不同的接线模式，圆形区域内的供电方案之间存在不同。
步骤二：建立用于分析接线方式的评价体系；该步骤从可靠性指标、电压质量、经济性指标、适应性方面进行评价体系的构建，并通过历史数据和实时数据的读取，利用评价体系的计算方式进行数值的计算和存储。具体实现过程为：首先，读取历史存入数据库中的电力数据，以及计算需要的实时数据信息；其次，将读取出的数据传输至评价体系中进行评价指标的计算；最后将计算出的评价指标存储至数据库中对应的表中，用于后续步骤的读取。
其中可靠性指标包括负荷点指标和系统指标，所述负荷点指标包括平均故障率、平均停电时间、平均每年停电时间；所述系统指标包括系统平均停电率、用户平均停电持续时间、系统平均停电持续时间、平均供电可用率、平均供电不可用率、系统缺电指标、平均系统缺电指标。
其中平均供电可用率为：
Figure 212263DEST_PATH_IMAGE044
式中，
Figure 125993DEST_PATH_IMAGE003
表示平均供电可用率数值，
Figure 932275DEST_PATH_IMAGE004
表示用户要求供电总小时数，
Figure 310167DEST_PATH_IMAGE005
表示用户总供电小时数，
Figure 550393DEST_PATH_IMAGE006
表示负荷点
Figure 810473DEST_PATH_IMAGE007
的用户数，
Figure 295812DEST_PATH_IMAGE008
表示负荷点
Figure 590527DEST_PATH_IMAGE007
的年停电时间；平均系统缺电指标为：
Figure DEST_PATH_IMAGE045
式中，
Figure 299857DEST_PATH_IMAGE011
表示平均系统缺电指标数值，
Figure 984916DEST_PATH_IMAGE012
表示连接在负荷点
Figure 273946DEST_PATH_IMAGE007
的平均负荷
评价体系中的电压质量评价方式，通过电压偏差实现，即：
Figure 157589DEST_PATH_IMAGE014
式中，
Figure 5197DEST_PATH_IMAGE015
表示实际电压，
Figure 239869DEST_PATH_IMAGE016
表示标准电压，优选为当电压偏差在正负百分之七之间 时，为合格标准。
评价体系中的经济性评价方式，通过计算变电站的费用、变电站的最大供电半径、变电站的单条线最大负荷、变电站的出线数、停电损失实现。其中变电站的费用计算方式为：
Figure 67011DEST_PATH_IMAGE046
式中，
Figure 70739DEST_PATH_IMAGE019
表示变电站费用，
Figure 590713DEST_PATH_IMAGE020
表示综合投资，
Figure 47102DEST_PATH_IMAGE021
表示电价，
Figure 677935DEST_PATH_IMAGE022
表示变压器全年电能 损失总值，
Figure 473852DEST_PATH_IMAGE023
表示变电站检修费和维护费的综总和。其中变压器全年电能损失总值
Figure 289362DEST_PATH_IMAGE022
进一 步为：
Figure 612808DEST_PATH_IMAGE025
式中，
Figure 171965DEST_PATH_IMAGE026
表示空载有功损耗，
Figure 760072DEST_PATH_IMAGE027
表示短路有功损耗，
Figure 746483DEST_PATH_IMAGE028
表示空载无功损耗，
Figure 52830DEST_PATH_IMAGE029
表示变压器的短路无功损耗，
Figure 150099DEST_PATH_IMAGE030
表示变压器台数，
Figure 858292DEST_PATH_IMAGE031
表示变压器负载率，
Figure 953287DEST_PATH_IMAGE032
表示最大负荷损 耗小时数，优选为3200小时。
变电站的最大供电半径的计算方式为；
Figure DEST_PATH_IMAGE047
式中，R表示变电站的最大供电半径，
Figure 776625DEST_PATH_IMAGE035
表示变电站中变压器额定容量之和，
Figure 677584DEST_PATH_IMAGE036
表示功率因素，
Figure 240284DEST_PATH_IMAGE031
表示变压器负载率，
Figure 568497DEST_PATH_IMAGE037
表示平均负荷的密度。
停电损失的计算方式为：
Figure 583858DEST_PATH_IMAGE039
式中，
Figure 288508DEST_PATH_IMAGE040
表示负荷点i的电压，
Figure 33611DEST_PATH_IMAGE041
表示负荷点i的用户数，
Figure 408091DEST_PATH_IMAGE042
表示变电站一条出线最 大负荷，
Figure 35382DEST_PATH_IMAGE021
表示系统综合售电收益，
Figure 652045DEST_PATH_IMAGE043
表示产电比。
评价体系中的适应性评价方式，通过对线路利用率、供电安全性、操作灵活性的因素进行定性分析。当利用率越高时，适应性就越强。
步骤三：通过循环迭代读取步骤二中的数据，并引入权重，综合计算步骤二中的评价指标数据综合值，将最优值作为目标值存储至对应的数据库中，用于步骤四的读取。其中综合值的计算方式是首先读取步骤二中存储在数据库中的数值，其次，针对评价指标引入权重数据，将对应指标数值在权重的引入下，利用权重与评分数值相乘，个指标数值加权求和从而得到当前的综合评分，随后，将计算出的数值存入至数据库中，用于步骤四的读取。其中综合评分的计算表达式如下：
Figure DEST_PATH_IMAGE049
式中，
Figure 720496DEST_PATH_IMAGE050
表示当前接线方式下的综合评分，
Figure DEST_PATH_IMAGE051
表示第j个评价指标的评 分数值，例如评价体系中停电损失的评分，
Figure 797036DEST_PATH_IMAGE052
表示第j个评价指标的评分权重，例如评价体 系中停电损失对应的评分权重，n表示评价体系中总的评价指标数量。
步骤四：读取步骤三存储在数据库中输出的最优值，根据最优值对应的接线方案，对配电网中的接线模式进行优化。其中接线模式包括单回路放射结构、有备用电源的放射结构、环式结构、双电源并联结构。
基于上述所述方案，构建一种基于可靠性评估的接线优化系统用于实现上述方案，具体包括：
用于构建供电模型的第一模块；该模块以配电网中的上级电源变电站为圆心，供电范围为半径画圆，从而构建配电网中的供电模型。针对不同的接线方式，构建的圆形区域内的负荷呈现均匀分布的形式，供电方案之间存在不同。
用于分析评价指标的第二模块；该模块进一步包括信息获取模块、评价指标模块、信息存储模块；其中评价指标模块包括可靠性指标模块、电压质量模块、经济性指标模块、适应性模块。通过信息获取模块读取配电网数据库中设备历史产生信息后，将读取数据输入至对应的评价指标模块用于计算，最后将计算出的数值存储至数据库中对应的存储表中，用于第三模块的读取。
用于建立择优方案模型的第三模块；该模块通过读取第二模块中存储在数据库中的数值，根据建立的择优方案模型，选取出最优的接线优化方式。
用于实现接线方式优化的第四模块；该模块根据第三模块中选取出最优的接线优化方式，对配电网中的接线模式进行优化。其中接线模式包括单回路放射结构、有备用电源的放射结构、环式结构、双电源并联结构。
如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上做出各种变化。

Claims (10)

1.一种基于可靠性评估的接线方式优化方法，其特征在于，包括：
步骤一：构建供电模型；
步骤二：建立用于分析接线方式的评价体系；
步骤三：构建建立综合评价模型；
步骤四：确定接线方式。
2.根据权利要求1所述的一种基于可靠性评估的接线方式优化方法，其特征在于，所述步骤一进一步为：
将配电网中的上级电源变电站做为圆心画圆，落入形成的圆形区域内的负荷均匀分布，从而构成贡献模型的整体框架；其中针对不同的接线模式，圆形区域内的供电方案之间存在不同。
3.根据权利要求1所述的一种基于可靠性评估的接线方式优化方法，其特征在于，所述步骤二进一步为：
从可靠性指标、电压质量、经济性指标、适应性方面进行评价体系的构建，并通过历史数据和实时数据的读取，利用评价体系的计算方式进行数值的计算和存储；具体实现过程为：首先，读取历史存入数据库中的电力数据，以及计算需要的实时数据信息；其次，将读取出的数据传输至评价体系中进行评价指标的计算；最后将计算出的评价指标存储至数据库中对应的表中，用于后续步骤的读取；
其中可靠性指标包括负荷点指标和系统指标，所述负荷点指标包括平均故障率、平均停电时间、平均每年停电时间；所述系统指标包括系统平均停电率、用户平均停电持续时间、系统平均停电持续时间、平均供电可用率、平均供电不可用率、系统缺电指标、平均系统缺电指标；
其中平均供电可用率为：
Figure DEST_PATH_IMAGE001
式中，
Figure 396593DEST_PATH_IMAGE002
表示平均供电可用率数值，
Figure 115150DEST_PATH_IMAGE003
表示用户要求供电总小时数，
Figure 569265DEST_PATH_IMAGE004
表示用户总供电小时数，
Figure 347865DEST_PATH_IMAGE005
表示负荷点
Figure 887431DEST_PATH_IMAGE006
的用户数，
Figure 409679DEST_PATH_IMAGE007
表示负荷点
Figure 482415DEST_PATH_IMAGE006
的年停电时间；平均系统缺电指标为：
Figure 431917DEST_PATH_IMAGE008
式中，
Figure DEST_PATH_IMAGE009
表示平均系统缺电指标数值，
Figure 662041DEST_PATH_IMAGE010
表示连接在负荷点
Figure 987980DEST_PATH_IMAGE006
的平均负荷
评价体系中的电压质量评价方式，通过电压偏差实现，即：
Figure 151108DEST_PATH_IMAGE011
式中，
Figure 271511DEST_PATH_IMAGE012
表示实际电压，
Figure DEST_PATH_IMAGE013
表示标准电压；
评价体系中的经济性评价方式，通过计算变电站的费用、变电站的最大供电半径、变电站的单条线最大负荷、变电站的出线数、停电损失实现；其中变电站的费用计算方式为：
Figure 487466DEST_PATH_IMAGE014
式中，
Figure 351517DEST_PATH_IMAGE015
表示变电站费用，
Figure 369152DEST_PATH_IMAGE016
表示综合投资，
Figure DEST_PATH_IMAGE017
表示电价，
Figure 394876DEST_PATH_IMAGE018
表示变压器全年电能损失 总值，
Figure 130751DEST_PATH_IMAGE019
表示变电站检修费和维护费的综总和；其中，变压器全年电能损失总值
Figure 798493DEST_PATH_IMAGE018
进一步 为：
Figure 467372DEST_PATH_IMAGE020
式中，
Figure 195156DEST_PATH_IMAGE021
表示空载有功损耗，
Figure 746940DEST_PATH_IMAGE022
表示短路有功损耗，
Figure 687215DEST_PATH_IMAGE023
表示空载无功损耗，
Figure 679441DEST_PATH_IMAGE024
表示 变压器的短路无功损耗，
Figure 578127DEST_PATH_IMAGE025
表示变压器台数，
Figure 23015DEST_PATH_IMAGE026
表示变压器负载率，
Figure 32559DEST_PATH_IMAGE027
表示最大负荷损耗小 时数；
变电站的最大供电半径的计算方式为；
Figure 144872DEST_PATH_IMAGE028
式中，R表示变电站的最大供电半径，
Figure 745618DEST_PATH_IMAGE029
表示变电站中变压器额定容量之和，
Figure 943381DEST_PATH_IMAGE030
表示 功率因素，
Figure 989572DEST_PATH_IMAGE026
表示变压器负载率，
Figure 956391DEST_PATH_IMAGE031
表示平均负荷的密度；
停电损失的计算方式为：
Figure 665721DEST_PATH_IMAGE032
式中，
Figure DEST_PATH_IMAGE033
表示负荷点i的电压，
Figure 819622DEST_PATH_IMAGE034
表示负荷点i的用户数，
Figure 170969DEST_PATH_IMAGE035
表示变电站一条出线最大负 荷，
Figure 789032DEST_PATH_IMAGE017
表示系统综合售电收益，
Figure 200421DEST_PATH_IMAGE036
表示产电比；
评价体系中的适应性评价方式，通过对线路利用率、供电安全性、操作灵活性的因素进行定性分析。
4.根据权利要求1所述的一种基于可靠性评估的接线方式优化方法，其特征在于，所述步骤三进一步为：
通过循环迭代读取步骤二中的数据，并引入权重，综合计算步骤二中的评价指标数据综合值，将最优值作为目标值存储至对应的数据库中，用于步骤四的读取。
5.根据权利要求1所述的一种基于可靠性评估的接线方式优化方法，其特征在于，所述步骤四进一步为：
读取步骤三存储在数据库中输出的最优值，根据最优值对应的接线方案，对配电网中的接线模式进行优化；其中接线模式包括单回路放射结构、有备用电源的放射结构、环式结构、双电源并联结构。
6.一种基于可靠性评估的接线方式优化系统，用于实现权利要求1~5任意一项方法，其特征在于，包括：
用于构建供电模型的第一模块；
用于分析评价指标的第二模块；
用于建立择优方案模型的第三模块；
用于实现接线方式优化的第四模块。
7.根据权利要求6所述的一种基于可靠性评估的接线方式优化系统，其特征在于，所述第一模块进一步以配电网中的上级电源变电站为圆心，供电范围为半径画圆，从而构建配电网中的供电模型；针对不同的接线方式，构建的圆形区域内的负荷呈现均匀分布的形式，供电方案之间存在不同。
8.根据权利要求6所述的一种基于可靠性评估的接线方式优化系统，其特征在于，所述第二模块一步包括信息获取模块、评价指标模块、信息存储模块；其中评价指标模块包括可靠性指标模块、电压质量模块、经济性指标模块、适应性模块；通过信息获取模块读取配电网数据库中设备历史产生信息后，将读取数据输入至对应的评价指标模块用于计算，最后将计算出的数值存储至数据库中对应的存储表中，用于第三模块的读取。
9.根据权利要求6所述的一种基于可靠性评估的接线方式优化系统，其特征在于，所述第三模块一步通过读取第二模块中存储在数据库中的数值，根据建立的择优方案模型，选取出最优的接线优化方式。
10.根据权利要求6所述的一种基于可靠性评估的接线方式优化系统，其特征在于，所述第四模块一步根据第三模块中选取出最优的接线优化方式，对配电网中的接线模式进行优化；其中接线模式包括单回路放射结构、有备用电源的放射结构、环式结构、双电源并联结构。
CN202011322388.9A 2020-11-23 2020-11-23 一种基于可靠性评估的接线方式优化方法及系统 Pending CN112541252A (zh)

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