CN113178860B - 一种柔性多状态开关新型协调控制方法 - Google Patents

一种柔性多状态开关新型协调控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种柔性多状态开关新型协调控制方法。本发明包括以下步骤：地区内用电高负荷、薄弱地区用电数据及现有设备分布数据采集；根据采集信息划分改造区域并在区域内划分若干供电节点，制定多组不同特色增量方案；根据采集区域用电数据进行计算区域改造优先度；改造区域内基于各方案中各组供电节点进行改造成本费用核算；统合各方案总成本数据，对各方案优势与不足进行分析；根据最终数据比值评定最终建设方案，本发明根据采集区域用电数据进行计算区域改造优先度，改造区域内基于各方案中各组供电节点进行改造成本费用核算能够对柔性多状态开关配备安装的成本加以控制，细化柔性多状态开关配备增量的过程。

Description

一种柔性多状态开关新型协调控制方法
技术领域
本发明涉及柔性多状态开关领域，具体为一种柔性多状态开关新型协调控制方法。
背景技术
目前，随着我国城市化建设的不断加速、电力产业的转型发展，传统配电网络以安全供电为重心的运行，控制和发展已经难以适用于日益增大的需求，大型发电厂生产的电力，流经高压输电网，通过配电网送到用户，输点过程中对配电网的管理较为单一，作为基于电网供电和用户用电之间单向电力分配的网络，配电网的投资方面十分滞后，配电网长期存在网架结构薄弱、配电自动化覆盖率低、配电设备运行不经济等问题。
柔性多状态开关应用于配电网络时能实现配电网的柔性闭环运行，柔性多状态开关具备多种控制模式，可用于代替配电网中的常规开关以实现系统的柔性互联，是电力网络电子技术升级的重要方向之一，柔性多状态开关在现有技术下制造和应用成本较高，尚未在现有电力环境下大范围推广，在现有技术下难以最大化利用，为了适应电力网络的不断升级和发展，构建灵活，可靠，高效的配电网络，提升城市配电系统的电能质量、可靠性与运行效率，需要从经济，适用，高效角度将电力网络中现有配套设备与新兴技术不断融合，需要将柔性开关结合现有开关进行增量化改造，以适应配电网规划建设和运营管理的不断发展。
针对上述问题，本申请文件提出一种柔性多状态开关新型协调控制方法，能够有效解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种柔性多状态开关新型协调控制方法，通过数值化的方式得出，以解决现有技术中柔性多状态开关在现有技术下难以最大化利用的问题。
为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明为一种柔性多状态开关新型协调控制方法，包括如下步骤；
步骤S1：用电高负荷、薄弱地区用电数据及现有设备分布数据采集；
步骤S2：根据采集信息划分改造区域并在区域内划分若干供电节点，制定多组不同特色增量方案；
步骤S3：根据采集区域用电数据进行计算区域改造优先度；
步骤S4：改造区域内基于各方案中各组供电节点进行改造成本费用核算；
步骤S5：统合各方案总成本数据，对各方案优势与不足进行分析；
步骤S6：根据最终数据比值评定最终建设方案。
优选的：步骤S1中，地区用电数据包括协管范围内用电集中区域输电线路饱和度、输电损耗量、输电高峰时段最大荷载与输电低峰时段荷载等数据，现有设备分布数据包括对于现有线路的输电范围、输电方向、附属设备如变压站、分布式配电站等设备。
优选的：步骤S2中，供电节点处安置柔性多状态开关及相应附属设备，特色增量方案中主要参数为改造后该区域配电网络的安全性、负荷范畴、后续升级容量、使用寿命及维护难度等数值；
所述供电节点还包括至少两组以上的开关，开关至少电性连接有两组任意电压的电力网路和多个电网交流端口，电力网络中包含有多个电压变流器；
所述供电节点正常运行时带有分布式电源建立微电网，微电网运行方式分为联网模式与独立模式；电力网络正常运行时微电网为联网模式接入电力网路，通过电压变流器调节并转换电网交流端口中电力的交流与直流状态，电压变流器附带有滤波器和保护装置，通过多组开关控制电力网络的双向流动，在电力网络出现故障时，微电网切换为独立模式v/f并采用闭回路控制模式运行，通过分布式电源为微电网供电，控制故障范围并为电网内核心负荷持续稳定供电。
优选的：步骤S2中，特色增量方案以柔性多状态开关为核心结合现有设备控制周边输电网络，附属设备包括自动化监控终端设备、分布式发电站和储能器，其中：
自动化监控终端设备实现对电力网络运行状态的监测，并将数据传输至云端，形成一个完整的信息传输流程；
分布式发电站在电力网络中对区域电力的质量和性能进行实时监控，转化光能或风能辅助发电；
储能器在柔性多状态开关电压转换时和分布式发电站发电时将多余的能量储存，在用电低谷时将储存的电量输出。
优选的：步骤S3中，各区域改造优先度根据当前区域用电峰值与用电数值上限比值、区域输电线路损耗、改造后提升幅度作为区域改造优先度的评选比值，其中：
用电峰值与用电数值上限比值用于评估当前区域增量改造的必要性和迫切程度；
区域输电线路损耗用于计算当前区域增量改造前在传输和变压稳流时能源的损耗；
改造后提升幅度基于统计当前区域增量改造后的改善程度评判增量改造的必要性。
优选的：步骤S5中，将各方案中如安全性、负荷范畴、后续升级容量、改造成本费用、使用寿命及维护难度等评判参数数值化，按照百分比形式划分方案内各项参数占比值，再基于方案各种参数性能由进行多轮数值评定，取平均数为该项参数具体得分，将各参数得分分别乘以相应占比值，叠加后得出该方案相应的分值。
优选的：步骤S6中，公布各方案最终评分，经多轮人工审核后得出最终建设方案。
优选的：步骤S2中，输电线路饱和度、输电损耗量、输电高峰时段最大荷载与输电低峰时段荷载等数据具体包括为各线路有功功率、无功功率、直流电压和线路开关相应数值。
优选的：步骤S2中，特色增量方案制定中还包括对传统配电元器件的增量预案，与柔性多状态开关配备安装的成本加以比对得出增量方案。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明中通过对地区内用电高负荷、薄弱地区用电数据及现有设备分布数据采集，能够针对性的对于输电网络中急需增量改造区域进行筛分，有助于改善该地区电力网络的平稳性和可靠性。
2、本发明中根据采集信息划分改造区域并在区域内划分若干供电节点，制定多组不同特色增量方案，从安全性、负荷范畴、使用寿命、后续升级容量、改造成本费用、使用寿命及维护难度等多角度制定增量改造方案，使改造后的电力网络能够较为稳定的运行。
3、本发明根据采集区域用电数据进行计算区域改造优先度，改造区域内基于各方案中各组供电节点进行改造成本费用核算能够对柔性多状态开关配备安装的成本加以控制，细化柔性多状态开关配备增量的过程，使输电网络具有较高的输电质量。
4、本发明通过统合各方案总成本数据，对各方案优势与不足进行分析，并根据最终数据比值评定最终建设方案，能够将柔性多状态开关的配备方案数值化，能够较为直观的了解到各建设增量方案的优缺点，方便在经济最大化利用的角度上制定柔性配电网的建设方案，能够提升城市配电系统的电能质量、可靠性与运行效率，应对传统负荷以及比例可再生能源的波动性。
5、本发明在电力网络中接入自动化监控终端设备、分布式发电站和储能器，方便对配电网及其设备进行可视化管理，提高了电力网络区域内的能源利用率。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上的所有优点。
附图说明
图1为本发明一种柔性多状态开关新型协调控制方法流程示意图；
图2为为本发明一种柔性多状态开关新型协调控制方法用电数据采集流程示意图；
图3为本发明一种柔性多状态开关新型协调控制方法中改造成本费用核算流程示意图；
图4为本发明一种柔性多状态开关新型协调控制方法中特色增量方案选取改造方案评估参数示意图；
图5为本发明一种柔性多状态开关新型协调控制方法中特色增量方案选取方式流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。
请参阅图1-5，图为本发明为一种柔性多状态开关新型协调控制方法，包括如下步骤；
步骤S1：用电高负荷、薄弱地区用电数据及现有设备分布数据采集；
步骤S2：根据采集信息划分改造区域并在区域内划分若干供电节点，制定多组不同特色增量方案；
步骤S3：根据采集区域用电数据进行计算区域改造优先度；
步骤S4：改造区域内基于各方案中各组供电节点进行改造成本费用核算；
步骤S5：统合各方案总成本数据，对各方案优势与不足进行分析；
步骤S6：根据最终数据比值评定最终建设方案。
本实施例的一个具体应用为：步骤S1中，地区用电数据包括协管范围内用电集中区域输电线路饱和度、输电损耗量、输电高峰时段最大荷载与输电低峰时段荷载等数据，现有设备分布数据包括对于现有线路的输电范围、输电方向、附属设备如变压站、分布式配电站等设备，获取以上信息能够方便对该地区的改造区域进行判断，并通过对现有设备信息的采集能够对该区域改造潜力进行有效帮助。
步骤S2中，供电节点处安置柔性多状态开关及相应附属设备，特色增量方案中主要参数为改造后该区域配电网络的安全性、负荷范畴、后续升级容量、使用寿命及维护难度等数值，该数值用于评估增量改造的优先度和必要性。
所述供电节点还包括至少两组以上的开关，开关至少电性连接有两组任意电压的电力网路和多个电网交流端口，电力网络中包含有多个电压变流器；
所述供电节点正常运行时带有分布式电源建立微电网，微电网运行方式分为联网模式与独立模式；电力网络正常运行时微电网为联网模式接入电力网路，通过电压变流器调节并转换电网交流端口中电力的交流与直流状态，电压变流器附带有滤波器和保护装置，通过多组开关控制电力网络的双向流动，在电力网络出现故障时，微电网切换为独立模式v/f并采用闭回路控制模式运行，通过分布式电源为微电网供电，控制故障范围并为电网内核心负荷持续稳定供电。
步骤S2中，特色增量方案以柔性多状态开关为核心结合现有设备控制周边输电网络，附属设备包括自动化监控终端设备、分布式发电站和储能器，其中：
自动化监控终端设备实现对电力网络运行状态的监测，并将数据传输至云端，形成一个完整的信息传输流程，实现电力网络的信息化；
分布式发电站在电力网络中对区域电力的质量和性能进行实时监控，转化光能或风能辅助发电，提高区域内能源的利用率，辅助发电，使电力更加经济，节省后期投入成本；
储能器在柔性多状态开关电压转换时和分布式发电站发电时将多余的能量储存，在用电低谷时将储存的电量输出，降低对电网的压力，使能源的利用更加高效。
步骤S3中，各区域改造优先度根据当前区域用电峰值与用电数值上限比值、区域输电线路损耗、改造后提升幅度作为区域改造优先度的评选比值，其中：
用电峰值与用电数值上限比值用于评估当前区域增量改造的必要性和迫切程度，判定是否需要配备柔性多状态开关；
区域输电线路损耗用于计算当前区域增量改造前在传输和变压稳流时能源的损耗，计算改造后能源的利用提升效率；
改造后提升幅度基于统计当前区域增量改造后的改善程度评判增量改造的必要性，较为直观的评判出改造的效果，为后续改造提供数据样本。
步骤S5中，将各方案中如安全性、负荷范畴、后续升级容量、改造成本费用、使用寿命及维护难度等评判参数数值化，按照百分比形式划分方案内各项参数占比值，再基于方案各种参数性能由进行多轮数值评定，取平均数为该项参数具体得分，将各参数得分分别乘以相应占比值，叠加后得出该方案相应得分值，较为直观的了解到各建设增量方案的优缺点。
步骤S6中，公布各方案最终评分，经多轮人工审核后得出最终建设方案，使最终方案的判定结合现场实际情况更加合理。
步骤S2中，输电线路饱和度、输电损耗量、输电高峰时段最大荷载与输电低峰时段荷载等数据具体包括为各线路有功功率、无功功率、直流电压和线路开关相应数值，使后期电力网络的运行更加稳定。
步骤S2中，特色增量方案制定中还包括对传统配电元器件的增量预案，与柔性多状态开关配备安装的成本加以比对得出增量方案，两组预案对比从经济和可持续发展角度为电网的建设提供方便。
对柔性多状态开关新型协调控制，具体来说：
采集地区用电集中区域输电线路饱和度、输电损耗量、输电高峰时段最大荷载与输电低峰时段荷载、现有线路的输电范围、输电方向、附属设备如变压站、分布式配电站、用电峰值与用电数值上限比值、区域输电线路损耗、改造后提升幅度等相关信息数据，通过用电峰值与用电数值上限比值、区域输电线路损耗、改造后提升幅度、安全性、负荷范畴、使用寿命、后续升级容量、改造成本费用、使用寿命及维护难度等参数将柔性多状态开关的配备方案数值化，能够较为直观的了解到各建设增量方案的优缺点，方便在经济最大化利用的角度上制定柔性配电网的建设方案，能够提升城市配电系统的电能质量、可靠性与运行效率，应对传统负荷以及比例可再生能源的波动性，电力网络中接入自动化监控终端设备对配电网及其设备进行可视化管理。
以上内容是结合具体实施方式对本发明作进一步详细说明，不能认定本发明具体实施只局限于这些说明，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明所提交的权利要求书确定的保护范围。

Claims (10)

1.一种柔性多状态开关新型协调控制方法，其特征在于，包括如下步骤；
步骤S1：用电高负荷、薄弱地区用电数据及现有设备分布数据采集；
步骤S2：根据采集信息划分改造区域并在区域内划分若干供电节点，制定多组不同特色增量方案；
步骤S3：根据采集区域用电数据进行计算区域改造优先度；
步骤S4：改造区域内基于各方案中各组供电节点进行改造成本费用核算；
步骤S5：统合各方案总成本数据，对各方案优势与不足进行分析；
步骤S6：根据最终数据比值评定最终建设方案。
2.根据权利要求1所述的一种柔性多状态开关新型协调控制方法，其特征在于：所述步骤S1中，地区用电数据包括协管范围内用电集中区域输电线路饱和度、输电损耗量、输电高峰时段最大荷载与输电低峰时段荷载等数据，现有设备分布数据包括对于现有线路的输电范围、输电方向、附属设备如变压站、分布式配电站设备。
3.根据权利要求1所述的一种柔性多状态开关新型协调控制方法，其特征在于：所述步骤S2中，供电节点处安置柔性多状态开关及相应附属设备，特色增量方案中参数为区域配电网络的安全性、负荷范畴、后续升级容量、使用寿命及维护难度数值；
所述供电节点还包括至少两组以上的开关，开关至少电性连接有两组任意电压的电力网路和多个电网交流端口，电力网络中包含有多个电压变流器；
所述供电节点正常运行时带有分布式电源建立微电网，微电网运行方式分为联网模式与独立模式；电力网络正常运行时微电网为联网模式接入电力网路，通过电压变流器调节并转换电网交流端口中电力的交流与直流状态，电压变流器附带有滤波器和保护装置，通过多组开关控制电力网络的双向流动，在电力网络出现故障时，微电网切换为独立模式v/f并采用闭回路控制模式运行，通过分布式电源为微电网供电，控制故障范围并为电网内核心负荷持续稳定供电。
4.根据权利要求3所述的一种柔性多状态开关新型协调控制方法，其特征在于：所述步骤S2中，特色增量方案以柔性多状态开关为核心结合现有设备控制周边输电网络，所述附属设备包括自动化监控终端设备、分布式发电站和储能器，其中：
自动化监控终端设备实现对电力网络运行状态的监测，并将数据传输至云端，形成一个完整的信息传输流程；
分布式发电站在电力网络中对区域电力的质量和性能进行实时监控，转化光能或风能辅助发电；
储能器在柔性多状态开关电压转换时和分布式发电站发电时将多余的能量储存，在用电低谷时将储存的电量输出。
5.根据权利要求1所述的一种柔性多状态开关新型协调控制方法，其特征在于：所述步骤S3中，各区域改造优先度根据当前区域用电峰值与用电数值上限比值、区域输电线路损耗、改造后提升幅度作为区域改造优先度的评选比值，其中：
用电峰值与用电数值上限比值用于评估当前区域增量改造的必要性和迫切程度；
区域输电线路损耗用于计算当前区域增量改造前在传输和变压稳流时能源的损耗；
改造后提升幅度基于统计当前区域增量改造后的改善程度评判增量改造的必要性。
6.根据权利要求1所述的一种柔性多状态开关新型协调控制方法，其特征在于：所述步骤S4中，改造成本费用核算包括对称征地成本、人工费用、材料费用、机械费用、专利费用和时间成本计算，得出各供电节点改造所需费用。
7.根据权利要求1、6和3任一项所述的一种柔性多状态开关新型协调控制方法，其特征在于：所述步骤S5中，将各方案中如安全性、负荷范畴、后续升级容量、改造成本费用、使用寿命及维护难度评判参数数值化，按照百分比形式划分方案内各项参数占比值，再基于方案各种参数性能由进行多轮数值评定，取平均数为该项参数具体得分，将各参数得分分别乘以相应占比值，叠加后得出该方案相应的分值。
8.根据权利要求7所述的一种柔性多状态开关新型协调控制方法，其特征在于：所述步骤S6中，公布各方案最终评分，经多轮人工审核后得出最终建设方案。
9.根据权利要求1所述的一种柔性多状态开关新型协调控制方法，其特征在于：所述步骤S2中，输电线路饱和度、输电损耗量、输电高峰时段最大荷载与输电低峰时段荷载数据具体包括为各线路有功功率、无功功率、直流电压和线路开关相应数值。
10.根据权利要求1所述的一种柔性多状态开关新型协调控制方法，其特征在于：所述步骤S2中，特色增量方案制定中还包括对传统配电元器件的增量预案，与柔性多状态开关配备安装的成本加以比对得出增量方案。
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