CN112819257B - 一种基于网格划分的中压站规划布点优化方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于网格划分的中压站规划布点优化方法，其包括：对所有预先设定的“元”用电网格，检查设备利用率是否超过预设的设备最大负载率上限；对于设备利用率超过预设的设备最大负载率上限的用电网格，选择是否进行专家干预；对所有超上限的“元”用电网格，模拟站点专家预设规则，对“元”用电网格的站点预设进行自适应调整；对所有设备利用率不足的网格，自动扩展匹配周边相邻的空白地块；扩展后判断是否有剩余空白地块；对所有空白地块，根据其是否有邻接的可接入用电网格及单地块负荷大小，按负荷大小的优先顺序自动开展站点预设；站点预设后判断是否有新增展地点；对站点布局进行规范化调整，调整至满足预先设定的优化目标。

Description

一种基于网格划分的中压站规划布点优化方法

技术领域

本发明涉及一种电网规划技术领域，特别是关于一种基于网格划分的中压站规划布点优化方法。

背景技术

目前，配电网规划是一个受主客观等诸多因素影响而绘制形成的“艺术”作品，而不是简单的基于数学最优的理想蓝图。在实际规划过程中，配电网中压供电站点布点规划是在现状站点布点的基础上开展的，同时，由于用户专用站点是独立的用电网格，不能与公用站点进行统一的优化划分，所以，配电网站点优化的实际对象仅是规划待建的新建公用站点，且同时还受到地块边界、横跨穿越、供电半径、站点规划容量、设备最大负载率等大量难于进行数据描述的约束。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种基于网格划分的中压站规划布点优化方法，其能实现中压站点的自动布点。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种基于网格划分的中压站规划布点优化方法，其包括：步骤1、对所有预先设定的“元”用电网格，检查设备利用率是否超过预设的设备最大负载率上限，若有，则进入步骤2；步骤2、选择是否进行专家干预，是则标识出来重新设定的“元”用电网格；若不进行人工干预，则直接进入步骤3；步骤3、对所有超上限的“元”用电网格，模拟站点专家预设规则，对“元”用电网格的站点预设进行自适应调整，使设备负载率满足设备最大负载率约束要求；步骤4、对所有设备利用率不足的网格，自动扩展匹配周边相邻的空白地块；步骤5、扩展后判断是否有剩余空白地块；若已经没有空白地块，则说明当前站点预设结果满足用电网格边界及站点规划容量约束的要求，转入步骤8；若还有空白地块，则选择是否进行专家干预，若无需专家干预则进入步骤6；步骤6、对所有空白地块，根据其是否有邻接的可接入用电网格及单地块负荷大小，按负荷从大到小的优先顺序自动开展站点预设，迭代循环，直到没有空白地块为止；步骤7、站点预设后判断是否有新增展地点，若有，则重置“元”用电网格；反之则进入步骤8；步骤8、对站点布局进行规范化调整，调整至满足预先设定的优化目标。

进一步，在所述步骤1之前，需要进行初始化，初始化的内容包括：已完成负荷预测的地块；预设横跨穿越约束、站点供电半径、各规格站点规划容量、设备最大负载率；根据现有电网图初始化现有一级供电站点。

进一步，所述步骤1中，“元”用电网格为：把具有预设一级站点的地块定义为“元”用电网格，用电网格边界与地块边界相同。

进一步，所述一级站点的预设是对所有地块，在一级站点初始化结果基础上，根据专家经验，对站点规划建设现状及地块负荷发展趋势进行综合判断，在需要设点的地块位置，规划预设一级站点。

进一步，所述步骤1中，设备利用率是否超过预设的设备最大负载率上限为设备最大负载率约束条件，具体为：

Ri≤Rmax

Ri＝Pi/Qi

式中，mi为用电网格i所包含的地块数量；li为用电网格i所包含的一级站点数量；Ri为用电网格i的一级站点设备负载率；Rmax为设备负载率的规划上限值；Pi为用电网格i的饱和负荷预测值；Pij为用电网格i内地块j的饱和负荷预测值；Qi为用电网格i的规划容量；Qil为用电网格i内一级站点l的规划容量。

进一步，所述步骤3中，调整站点型式及建设规模时，站点型式和建设规模应满足站点规划容量约束条件。

进一步，所述站点规划容量约束条件为：

E∈WGHRL

式中，E为站点规划容量；WGHRL为站点规划容量约束集。

进一步，所述步骤4中，匹配扩展地块时需同时满足以下四个约束条件：

(1)地块边界相邻约束条件：该地块必须与当前用电网格内的任意地块相邻；具体为：

Bij||Bik，i＝1...n；j、k＝1...mi

式中，n为用电网格的总数；mi为用电网格i所包含的地块总数；Bij、Bik分别为用电网格i内的第j、k地块，一个地块j至少与网格内的另一个地块k边界相邻；

(2)横跨穿越约束条件：

式中，WHKYS为横跨穿越约束集；LJij为用电网格i内的相邻地块j之间的线路穿越路径；

(3)应满足预设的供电半径约束条件：

Dij≤Dmax，i＝1...n；j＝1...mi

Dij＝min(Djl)，i＝1...n；l＝1...li

Djl＝max(Djlp)，j＝1...mi；l＝1...li；p＝1...pj；

式中，li为用电网格i所包含的一级站点数量；pj为地块j所包含的边界点数量；Dmax为规范所允许的低压最大直线接入距离；Dij为地块j到用电网格i内一级站点的最短直线距离；Djl为地块j的任意边界点到一级站点l的最长直线距离；Djlp为地块j的边界点p到一级站点l的直线距离；

(4)加入扩展地块后，用电网格内设备负载率仍然满足设备最大负载率约束条件。

进一步，所述步骤7中，重置“元”用电网格是根据当前站点布局可行解，重新定义“元”用电网格，返回到步骤3，对用电网格重新进行的优化划分。

进一步，所述步骤8中，以配电网中压供电站点布点以供电单元内所布置的一级站点的设备平均利用率最大及站点总数量最小这2个目标为优化目标，优化目标函数为：

Ri＝Pi/Qi

式中，n为供电区域内所包含的用电网格总数；mi为用电网格i所包含的地块数量；li为用电网格i所包含的一级站点数量；Ri为用电网格i的一级站点设备利用率；Pi为用电网格i的饱和负荷预测值；Pij为用电网格i内地块j的饱和负荷预测值；Qi为用电网格i的规划容量；Qil为用电网格i内一级站点l的规划容量。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明能够根据预设的规则自动对规划区域进行电力站点布置，提高规划工作效率。2、本发明通过地块边界、横跨穿越、供电半径、站点规划容量、设备最大负载率等约束条件确保结果科学合理。3、本发明允许人工干预，可以灵活调整电力站点布置结果。

附图说明

图1是本发明实施例中的方法整体流程示意图；

图2是本发明实施例中的用电网格供电背景约束示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例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的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为了更清楚的说明本发明的技术方案，下面将结合附图及实例对本发明做进一步的详细描述。

如图1所示，本发明实施例提供了一种基于网格划分的中压站规划布点优化方法，其包括以下步骤：

步骤1、对所有预先设定的“元”用电网格的设备进行利用率检查；

具体为：对所有“元”用电网格，检查设备利用率是否超过预设的设备最大负载率上限(即设备利用率应满足设备最大负载率约束条件)，若有，则进入步骤2。

其中，设备是指所有电力分配设备，包括开关站、环网柜和配变，电网中，电力设备承担的负荷与其容量之比就是负载率，也叫设备利用率。

设备最大负载率约束条件为：在用电网格内，电力站点的最大负载率(计算值)不应大于预设的设备最大负载率上限，这是直接约束用电网格范围的约束条件。该约束条件具体为：

Ri≤Rmax

Ri＝Pi/Qi

式中，mi为用电网格i所包含的地块数量；li为用电网格i所包含的一级站点数量；Ri为用电网格i的一级站点设备负载率；Rmax为设备安全经济运行(负载率)的规划上限值，一般取值为60％；Pi为用电网格i的饱和负荷预测值；Pij为用电网格i内地块j的饱和负荷预测值；Qi为用电网格i的规划容量；Qil为用电网格i内一级站点l的规划容量。

步骤2、判断是否选择进行专家干预：对于设备利用率超过预设的设备最大负载率上限的用电网格，若选择专家干预，则标识出来重新设定的“元”用电网格；若不进行人工干预，则直接进入步骤3。

步骤3、自适应调整“元”用电网格站点：针对设备利用率超上限的网格，通过更换供电能力更强的设备或者新增供电设备来降低设备利用率；

对所有超上限的“元”用电网格，模拟站点专家预设规则，对“元”用电网格的站点预设进行自适应调整(包括上调规划容量或新增规划站点两种方式)，统一调整用电网格内部的站点型式及建设规模，使设备负载率满足设备最大负载率约束要求。

调整站点型式及建设规模时，站点型式和建设规模应满足站点规划容量约束条件，从当地典型设计集中选择相应规格的站点。

站点规划容量约束条件为：

站点的规划容量，应根据当地典型设计来选取，不能随意设定。

E∈WGHRL

式中，E为站点规划容量；WGHRL为站点规划容量约束集(典型设计值)。

步骤4、扩展用电网格：

在不改变站点预设规模的情况下，针对设备利用率低于下限的网格，即对所有设备利用率不足的网格，通过扩展用电网格范围，把周边没有被其他用电网格包住的地块纳入进来(即自动扩展匹配周边相邻的空白地块)，优化提升该用电网格的设备利用率，以降低用电网格数量和站点数量。

其中，匹配扩展地块时需同时满足以下四个约束条件：

(1)地块边界相邻约束条件：该地块必须与当前用电网格内的任意地块相邻；该约束条件具体为：

当用电网格内的地块数量大于1是，任何地块必须至少与网格内的另一个地块边界相邻。

Bij||Bik，i＝1...n；j、k＝1...mi

式中，n为用电网格的总数；mi为用电网格i所包含的地块总数；Bij、Bik分别为用电网格i内的第j、k地块，一个地块j至少与网格内的另一个地块k边界相邻。

(2)横跨穿越约束条件：用电网格和地块之间没有横跨穿越约束；该约束条件具体为：

用电网格内地块间的线路穿越路径，不能跨越预设的横跨穿越约束集。横跨穿越包括：山体、河流、湖泊、铁路、高速公路等电力线路无法跨越的地理约束；当然部分经过申请允许跨越电力线路的地方应标识出来。

式中，WHKYS为横跨穿越约束集；LJij为用电网格i内的相邻地块j之间的线路穿越路径。

(3)应满足预设的供电半径约束条件；该约束条件具体为：

用电网格内地块到电力站点的直线距离不应大于电力站点预设的最大供电半径，如图2所示。

Dij≤Dmax，i＝1...n；j＝1...mi

Dij＝min(Djl)，i＝1...n；l＝1...li

Djl＝max(Djlp)，j＝1...mi；l＝1...li；p＝1...pj；

式中，li为用电网格i所包含的一级站点数量；pj为地块j所包含的边界点数量；Dmax为规范所允许的低压最大直线接入距离。根据技术规范要求，不同的供电区域类型有不同的规定；Dij为地块j到用电网格i内一级站点的最短直线距离；Djl为地块j的任意边界点到一级站点l的最长直线距离。Djlp为地块j的边界点p到一级站点l的直线距离。

(4)加入扩展地块后，用电网格内设备负载率仍然满足设备最大负载率约束条件。

步骤5、扩展后判断是否有剩余空白地块；

对所有地块，检查是否已归属相应用电网格。若已经没有空白地块，则说明当前站点预设结果满足用电网格边界及站点规划容量约束的要求，转入步骤8；若还有空白地块，则需要选择是否进行专家干预。

若选择专家干预，则标识出现有成果(站点、用电网格、空白地块)，重新设定的“元”用电网格，由专家给空白地块预设站点；反之，则转入步骤6。

步骤6、站点(自动)预设；

对所有空白地块，根据其是否有邻接的可接入用电网格及单地块负荷大小，按负荷从大到小的优先顺序自动开展站点预设(包括调整站点规划容量、增加站点)，迭代循环，一直到没有空白地块为止。

步骤7、站点预设后判断是否有新增展地点，若有，则重置“元”用电网格；反之则进入步骤8；

其中，重置“元”用电网格是根据当前站点布局可行解，重新定义“元”用电网格，返回到步骤3，对用电网格重新进行的一次优化划分，以便获得可能的更优结果。

步骤8、对站点布局进行规范化调整，调整至满足预先设定的优化目标；

对当前用电网格划分及站点布局方案，从供电可靠性差异化要求及设备标准化建设等角度，对用电网格内的站点数量及设备规划容量进行必要的规范化调整。

这部分是专家对流程成果做最后的优化调整，以处理自动处理结果中不够完善的部分。

在本实施例中，以配电网中压供电站点布点以供电单元内所布置的一级站点(开关站或配变)的设备平均利用率最大及站点总数量最小这2个目标为优化目标，优化目标函数为：

Ri＝Pi/Qi

式中，n为供电区域内所包含的用电网格总数；mi为用电网格i所包含的地块数量；li为用电网格i所包含的一级站点数量；Ri为用电网格i的一级站点设备利用率；Pi为用电网格i的饱和负荷预测值；Pij为用电网格i内地块j的饱和负荷预测值；Qi为用电网格i的规划容量；Qil为用电网格i内一级站点l的规划容量。

步骤9、站点布局方案经济性评价；

根据当前站点布局方案，计算当前布局方案站点设备的投资规模。

上述实施例中，在步骤1之前，还需要进行初始化。初始化的内容包括：已完成负荷预测的地块；预设横跨穿越约束、站点供电半径、各规格站点规划容量、设备最大负载率；根据现有电网图初始化现有一级供电站点。

上述步骤1中，“元”用电网格的设定为：把具有预设一级站点的地块定义为“元”用电网格，用电网格边界与地块边界相同。此时用电网格还有待进一步调整，不能覆盖所有地块。

其中，一级站点的预设是对所有地块，在一级站点初始化结果基础上，根据专家经验，对站点规划建设现状及地块负荷发展趋势进行综合判断，在需要设点的地块位置，规划预设一级站点。

所有一级站点必须在地块内部，且设置好站点的型式和建设规模，相应的自动根据型式匹配站点的供电容量。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

Claims (5)

1.一种基于网格划分的中压站规划布点优化方法，其特征在于，包括：

步骤1、对所有预先设定的“元”用电网格，检查设备利用率是否超过预设的设备最大负载率上限，若有，则进入步骤2；

步骤2、选择是否进行专家干预，是则标识出来重新设定的“元”用电网格；若不进行人工干预，则直接进入步骤3；

步骤3、对所有超上限的“元”用电网格，模拟站点专家预设规则，对“元”用电网格的站点预设进行自适应调整，使设备负载率满足设备最大负载率约束要求；

步骤4、对所有设备利用率不足的网格，自动扩展匹配周边相邻的空白地块；

步骤5、扩展后判断是否有剩余空白地块；若已经没有空白地块，则说明当前站点预设结果满足用电网格边界及站点规划容量约束的要求，转入步骤8；若还有空白地块，则选择是否进行专家干预，若无需专家干预则进入步骤6；

步骤6、对所有空白地块，根据其是否有邻接的可接入用电网格及单地块负荷大小，按负荷从大到小的优先顺序自动开展站点预设，迭代循环，直到没有空白地块为止；

步骤7、站点预设后判断是否有新增展地点，若有，则重置“元”用电网格；反之则进入步骤8；

步骤8、对站点布局进行规范化调整，调整至满足预先设定的优化目标；

所述步骤1中，设备利用率是否超过预设的设备最大负载率上限为设备最大负载率约束条件，具体为：

Ri≤Rmax

Ri＝Pi/Qi

式中，mi为用电网格i所包含的地块数量；li为用电网格i所包含的一级站点数量；Ri为用电网格i的一级站点设备负载率；Rmax为设备负载率的规划上限值；Pi为用电网格i的饱和负荷预测值；Pij为用电网格i内地块j的饱和负荷预测值；Qi为用电网格i的规划容量；Qil为用电网格i内一级站点l的规划容量；

所述步骤3中，调整站点型式及建设规模时，站点型式和建设规模应满足站点规划容量约束条件；

所述站点规划容量约束条件为：

E∈WGHRL

式中，E为站点规划容量；WGHRL为站点规划容量约束集；

所述步骤4中，匹配扩展地块时需同时满足以下四个约束条件：

(1)地块边界相邻约束条件：该地块必须与当前用电网格内的任意地块相邻；具体为：

Bij||Bik，i＝1…n；j、k＝1…mi

式中，n为用电网格的总数；mi为用电网格i所包含的地块总数；Bij、Bik分别为用电网格i内的第j、k地块，一个地块j至少与网格内的另一个地块k边界相邻；

(2)横跨穿越约束条件：

式中，WHKYS为横跨穿越约束集；LJij为用电网格i内的相邻地块j之间的线路穿越路径；

(3)应满足预设的供电半径约束条件：

Dij≤Dmax，i＝1…n；j＝1…mi

Dij＝min(Djl)，i＝1…n；l＝1…li

Djl＝max(Djlp)，j＝1…mi；l＝1…li；p＝1…pj；

式中，li为用电网格i所包含的一级站点数量；pj为地块j所包含的边界点数量；Dmax为规范所允许的低压最大直线接入距离；Dij为地块j到用电网格i内一级站点的最短直线距离；Djl为地块j的任意边界点到一级站点l的最长直线距离；Djlp为地块j的边界点p到一级站点l的直线距离；

(4)加入扩展地块后，用电网格内设备负载率仍然满足设备最大负载率约束条件；

所述步骤8中，以配电网中压供电站点布点以供电单元内所布置的一级站点的设备平均利用率最大及站点总数量最小这2个目标为优化目标，优化目标函数为：

Ri＝Pi/Qi

式中，n为供电区域内所包含的用电网格总数；mi为用电网格i所包含的地块数量；li为用电网格i所包含的一级站点数量；Ri为用电网格i的一级站点设备利用率；Pi为用电网格i的饱和负荷预测值；Pij为用电网格i内地块j的饱和负荷预测值；Qi为用电网格i的规划容量；Qil为用电网格i内一级站点l的规划容量。

2.如权利要求1所述优化方法，其特征在于，在所述步骤1之前，需要进行初始化，初始化的内容包括：已完成负荷预测的地块；预设横跨穿越约束、站点供电半径、各规格站点规划容量、设备最大负载率；根据现有电网图初始化现有一级供电站点。

3.如权利要求2所述优化方法，其特征在于，所述步骤1中，“元”用电网格为：把具有预设一级站点的地块定义为“元”用电网格，用电网格边界与地块边界相同。

4.如权利要求3所述优化方法，其特征在于，所述一级站点的预设是对所有地块，在一级站点初始化结果基础上，根据专家经验，对站点规划建设现状及地块负荷发展趋势进行综合判断，在需要设点的地块位置，规划预设一级站点。

5.如权利要求1所述优化方法，其特征在于，所述步骤7中，重置“元”用电网格是根据当前站点布局可行解，重新定义“元”用电网格，返回到步骤3，对用电网格重新进行的优化划分。