CN115864382A - 一种高山山区城市电网渐进式优化规划设计方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高山山区城市电网渐进式优化规划设计方法包括:收集汇总高山山区城市供电数据以及环境参数数据,基于所述数据确定电网供电设备;基于所述高山山区城市环境参数数据制定节能电力输送策略;基于电网供电成本以及高山山区人口分布情况规划电网布局并调整供电电压;基于高山山区历史灾害信息制定应急灾害响应策略,形成最终电网规划设计方案。本发明通过基于高山山区环境参数和供电数据筛选高山山区供电设备的方法有效的解决了由于供电设备选择而造成的输电能耗过大的问题;通过本发明所制定的节能电力输送策略和电网规划布局方法有效实现了供电资源的优化配置,降低了电网线损,提高电网运行的经济效益和对高山山区用电的社会效益。
Description
技术领域
本发明配电网规划技术领域,具体为一种高山山区城市电网渐进式优化规划设计方法。
背景技术
城市电网是城市范围内为城市供电的各级电压电网的总称,城市工业集中,用电量大,负荷密度高而且增长迅速,对未来负荷的增长规划中要留有充分的发展余地,大城市集中了政府机关、重要的科学研究机构、管理单位和各种工厂、市政公共设施,其中重要用户一旦供电中断会造成严重后果。因此,要求电网提供安全可靠、高质量的电能,高山山区城市内人口分布不均,所以线路走廊和变电所用地受到严格的限制,往往不得不采用地下结构,此外还要考虑与环境保护有关的条件,如防止大气污染、防止噪声干扰、美化市容和搞好绿化等方面对供电设施提出的要求和限制。
现有的高山山区城市电网渐进式优化规划设计方法没有根据实地情况制定方案,从而导致电网在高山山区城市的架设极度困难,而且在铺设过程以及后期维护过程中没有考虑突发情况的应对;并且现有的高山山区城市电网渐进式优化规划设计方法没有考虑因高山山区城市的特殊性对电网电能的损失以及相应技术措施,导致在对高山山区城市的供电过程中耗能大。
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。
鉴于上述存在的问题,提出了本发明。
因此,本发明解决的技术问题是:无法依据高山山区实地情况进行电网架设方案的制定并且现有电网架设方案中存在耗能过大的问题。
为解决上述技术问题,本发明提供如下技术方案:一种高山山区城市电网渐进式优化规划设计方法,包括:
收集汇总高山山区城市供电数据以及环境参数数据,基于所述数据确定电网供电设备;
基于所述高山山区城市环境参数数据制定节能电力输送策略;
基于电网供电成本以及高山山区人口分布情况规划电网布局并调整供电电压;
基于高山山区历史灾害信息制定应急灾害响应策略,形成最终电网规划设计方案。
作为本发明所述的一种高山山区城市电网渐进式优化规划设计方法的一种优选方案,其中:所述高山山区城市供电数据和环境参数数据,包括:高山山区城市历史用电数据、历史供电数据、用电量分布信息、电网布局信息、供电资源配置信息、高山山区的极端天气数据、高山山区温度分布数据、高山山区地形分布数据、高山山区灾害数据以及高山山区人口分布数据。
作为本发明所述的一种高山山区城市电网渐进式优化规划设计方法的一种优选方案,其中:所述确定电网供电设备,包括:
基于高山山区温度分布情况,选取符合各区域防冻需求的输电线缆;
利用兆欧表测量符合防冻要求的输电线缆的绝缘参数,确定各输电线缆的绝缘性能,并剔除绝缘性能差的输电线缆;
在带负载的情况下测量上述输电线缆的输出端电压和输入端电压,以获取输电线线缆的输电效率,并将线缆的按照输电效率从高到低进行排序;
获取供电线缆的长度、电阻率、线缆横截面积,确定输电线缆线损,结合输电效率和线损确定最终的输电线缆。
作为本发明所述的一种高山山区城市电网渐进式优化规划设计方法的一种优选方案,其中:所述确定输电线缆线损,包括:计算输电线缆的线损,计算公式表示为:
其中,ΔP表示输电线上的功率损失,P为输送的电功率,U为输电电压,ρ表示输电线的电阻率,L表示输电线的总长度,S表示输电线缆横截面。
作为本发明所述的一种高山山区城市电网渐进式优化规划设计方法的一种优选方案,其中:所述确定电网供电设备,还包括:对输电线缆进行抗压性测试和可靠性测试,具体为:
利用兆欧表测量输电线缆的绝缘参数,并对输电线缆进行超低频测试;
设置测试电压值U1=3U0,其中,U0表示电缆的额定相电压;
计算过电保护电流值,公式表示为:I0=2πfCU1,
其中,I0为过电保护电流,f表示超低频测试频率,C表示接地电缆的电容,U1表示测试电压的有效值;
设置最终的过电保护电流为:I=KI0,其中,K为过电电流保护系数。
作为本发明所述的一种高山山区城市电网渐进式优化规划设计方法的一种优选方案,其中:所述制定节能电力输送策略,包括:
基于所述高山山区极端天气数据,进行灵活性资源布局,对于极端天气频发区域,提高托底电源保障电力系统容量充裕性;
基于所述高山山区用电量分布信息和供电资源配置信息建立需求侧响应机制,增加用电高峰区域的电网资源建设,减少用电谷峰区域的电网资源建设;
基于所述高山山区的温度分布数据,划定低温冰冻区域、低温区域以及常温区域,对于低温冰冻区域增加防冻设施建设,对于低温区域优先选择防冻性能较好的供电设备,对于常温区域选择常规供电设备。
作为本发明所述的一种高山山区城市电网渐进式优化规划设计方法的一种优选方案,其中:所述规划电网布局,包括:基于所述高山山区的人口分布数据,将多个人口聚集区域分别作为负载中心,利用负载中心供电法,以村民组为耗电单位,将电源引入负载中心,以进行区域间的电流平衡分配。
作为本发明所述的一种高山山区城市电网渐进式优化规划设计方法的一种优选方案,其中:所述规划电网布局,还包括:基于高山山区用电需求情况构建电力资源分配模型进行电力资源优化分配;
电力资源分配模型表示为:
其中,A1,A2为两个不同供电区,a1,a2为供电量;B1,B2,…,B5为5个用电区,b1,b2,…,b5为5个用电区的用电量,供电区Ai运往用电区Bj的输电量为xij,X为总用电量,c1,c2,c3为每个地区农业、工业和生活用电;
E=f(a1,a2)=k0+k1a1+k2a2+k3a1+k4a2+k5a1a2
其中,供电总成本为E,a1和a2分别为供电区输送的电量,k1、k2、k3、k4和k5为供电区发电所需支付的成本;
F=α1c1+α2c2+α3c3
其中,用电总成本为E,α1、α2、α3分别为农业、工业和生活用电的单价;
W=F-E
其中,W为供电总收益,F为用电总成本,E为供电总成本;
若W大于第一阈值,则说明该电网布局方案可行,否则说明当前电网布局方案不可行,需要重新进行供电网络布局调整。
作为本发明所述的一种高山山区城市电网渐进式优化规划设计方法的一种优选方案,其中:所述调整供电电压,包括:采用三相负载法对供电电压进行调整,将三相电压控制在过额定电压的-5%~+5%之间,电网线路中不对称负载容量控制在对称负载容量的15%以内。
作为本发明所述的一种高山山区城市电网渐进式优化规划设计方法的一种优选方案,其中:所述制定应急灾害响应策略,包括:收集高山山区的灾害发生数据,并将灾害分为自然灾害和事故灾害两类,并对具体灾害进行进一步的比较,将同一分类下的灾害进行两两比较以获取各灾害的优序值,最终计算各灾害的权重,并基于各灾害权重值依次制定应急灾害响应策略。
本发明的有益效果:本发明通过基于高山山区环境参数和供电数据筛选高山山区供电设备的方法有效的解决了由于供电设备选择而造成的输电能耗过大的问题;通过本发明所制定的节能电力输送策略和电网规划布局方法有效实现了供电资源的优化配置,降低了电网线损,提高电网运行的经济效益和对高山山区用电的社会效益。
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为本发明一个实施例提供的一种高山山区城市电网渐进式优化规划设计方法的整体流程图。
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
参照图1,为本发明的一个实施例,提供了一种高山山区城市电网渐进式优化规划设计方法,包括:
S1:收集汇总高山山区城市供电数据以及环境参数数据,基于高山山区城市供电数据以及环境参数数据确定电网供电设备;
具体的,高山山区城市供电数据和环境参数数据,包括:高山山区城市历史用电数据、历史供电数据、用电量分布信息、电网布局信息、供电资源配置信息、高山山区的极端天气数据、高山山区温度分布数据、高山山区地形分布数据、高山山区灾害数据以及高山山区人口分布数据。
在一个可选的实施例中,基于高山山区城市供电数据以及环境参数数据确定电网供电设备的具体步骤为:
基于高山山区温度分布情况,选取符合各区域防冻需求的输电线缆;
利用兆欧表测量符合防冻要求的输电线缆的绝缘参数,确定各输电线缆的绝缘性能,并剔除绝缘性能差的输电线缆;
在带负载的情况下测量上述输电线缆的输出端电压和输入端电压,以获取输电线线缆的输电效率,并将线缆的按照输电效率从高到低进行排序;
获取供电线缆的长度、电阻率、线缆横截面积,确定输电线缆线损,结合输电效率和线损确定最终的输电线缆;其中,确定输电线缆线损,包括:
计算输电线缆的线损,计算公式表示为:
式中,ΔP表示输电线上的功率损失,P为输送的电功率,U为输电电压,ρ表示输电线的电阻率,L表示输电线的总长度,S表示输电线缆横截面。
更进一步的,对输电线缆进行抗压性测试和可靠性测试,具体为:
利用兆欧表测量输电线缆的绝缘参数,并对输电线缆进行超低频测试;
设置测试电压值U1=3U0,其中,U0表示电缆的额定相电压;
计算过电保护电流值,公式表示为:I0=2πfCU1,
其中,I0为过电保护电流,f表示超低频测试频率,C表示接地电缆的电容,U1表示测试电压的有效值;
设置最终的过电保护电流为:I=KI0,其中,K为过电电流保护系数。
S2:基于所述高山山区城市环境参数数据制定节能电力输送策略;
具体的,基于高山山区极端天气数据,进行灵活性资源布局,对于极端天气频发区域,提高托底电源保障电力系统容量充裕性;
基于高山山区用电量分布信息和供电资源配置信息建立需求侧响应机制,增加用电高峰区域的电网资源建设,减少用电谷峰区域的电网资源建设;
基于高山山区的温度分布数据,划定低温冰冻区域、低温区域以及常温区域,对于低温冰冻区域增加防冻设施建设,对于低温区域优先选择防冻性能较好的供电设备,对于常温区域选择常规供电设备。
S3:基于电网供电成本以及高山山区人口分布情况规划电网布局并调整供电电压;
具体的,基于所述高山山区的人口分布数据,将多个人口聚集区域分别作为负载中心,利用负载中心供电法,以村民组为耗电单位,将电源引入负载中心,以进行区域间的电流平衡分配。
更进一步的,基于高山山区用电需求情况构建电力资源分配模型进行电力资源优化分配;
电力资源分配模型表示为:
其中,A1,A2为两个不同供电区,a1,a2为供电量;B1,B2,…,B5为5个用电区,b1,b2,…,b5为5个用电区的用电量,供电区Ai运往用电区Bj的输电量为xij,X为总用电量,c1,c2,c3为每个地区农业、工业和生活用电;
E=f(a1,a2)=k0+k1a1+k2a2+k3a1+k4a2+k5a1a2
其中,供电总成本为E,a1和a2分别为供电区输送的电量,k1、k2、k3、k4和k5为供电区发电所需支付的成本;
F=α1c1+α2c2+α3c3
其中,用电总成本为E,α1、α2、α3分别为农业、工业和生活用电的单价;
W=F-E
其中,W为供电总收益,F为用电总成本,E为供电总成本;
若W大于第一阈值,则说明该电网布局方案可行,否则说明当前电网布局方案不可行,需要重新进行供电网络布局调整。
更进一步的,采用三相负载法对供电电压进行调整,将三相电压控制在过额定电压的-5%~+5%之间,电网线路中不对称负载容量控制在对称负载容量的15%以内。
S4:基于高山山区历史灾害信息制定应急灾害响应策略,形成最终电网规划设计方案。
具体的,收集高山山区的灾害发生数据,并将灾害分为自然灾害和事故灾害两类,并对具体灾害进行进一步的比较,将同一分类下的灾害进行两两比较以获取各灾害的优序值,最终计算各灾害的权重,并基于各灾害权重值依次制定应急灾害响应策略;其中,计算灾害权重值的公式表示为:
其中,Wi表示第i个灾害权重值,Zij表示第i个灾害相对于其他同类灾害的优序值之和,Ny为灾害总数;n为同类灾害总数。
实施例2
参照图1,为本发明的一个实施例,提供了一种高山山区城市电网渐进式优化规划设计方法,为了验证本发明的有益效果,通过对比实验进行论证。
本实施例通过将基于传统电网架设方法架设的电网与基于本发明所述方法进行电网架设的电网进行对比,通过获取两电网的输电电能损耗来验证本发明的有益效果,对比结果如表1所示。
表1传统技术手段与本发明电能损耗和电压偏差对比表
由上表可知,利用传统的电网架设方案所架设的配电网存在严重的电能损耗问题,而其原因在于为考虑到高山山区的地形分布情况、人口聚集情况、天气温度变化情况以及用电具体情况,只是按照常规电网架设方法进行高山山区的电网架设;本发明所提出的电网架设方法充分考虑了高山山区用电情况和实际地形分布情况,在供电设备选取、供电方案制定、供电资源建设方面都进行了优化设置,最终使得高山山区架设的电网的电能损耗控制在国家规定电网损耗的3%的范围内,同时也有效的提高了电力资源利用率,降低了高山山区居民的生活成本。
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。
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。本申请实施例中的方案可以采用各种计算机语言实现,例如,面向对象的程序设计语言Java和直译式脚本语言JavaScript等。
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。
尽管已描述了本申请的优选实施例,但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念,则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以,所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。
显然,本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样,倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内,则本申请也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种高山山区城市电网渐进式优化规划设计方法,其特征在于,包括:
收集汇总高山山区城市供电数据以及环境参数数据,基于所述数据确定电网供电设备;
基于所述高山山区城市环境参数数据制定节能电力输送策略;
基于电网供电成本以及高山山区人口分布情况规划电网布局并调整供电电压;
基于高山山区历史灾害信息制定应急灾害响应策略,形成最终电网规划设计方案。
2.如权利要求1所述的高山山区城市电网渐进式优化规划设计方法,其特征在于:所述高山山区城市供电数据和环境参数数据,包括:高山山区城市历史用电数据、历史供电数据、用电量分布信息、电网布局信息、供电资源配置信息、高山山区的极端天气数据、高山山区温度分布数据、高山山区地形分布数据、高山山区灾害数据以及高山山区人口分布数据。
3.如权利要求1或2所述的高山山区城市电网渐进式优化规划设计方法,其特征在于:所述确定电网供电设备,包括:
基于高山山区温度分布情况,选取符合各区域防冻需求的输电线缆;
利用兆欧表测量符合防冻要求的输电线缆的绝缘参数,确定各输电线缆的绝缘性能,并剔除绝缘性能差的输电线缆;
在带负载的情况下测量上述输电线缆的输出端电压和输入端电压,以获取输电线线缆的输电效率,并将线缆的按照输电效率从高到低进行排序;
获取供电线缆的长度、电阻率、线缆横截面积,确定输电线缆线损,结合输电效率和线损确定最终的输电线缆。
5.如权利要求4所述的高山山区城市电网渐进式优化规划设计方法,其特征在于:所述确定电网供电设备,还包括:对输电线缆进行抗压性测试和可靠性测试,具体为:
利用兆欧表测量输电线缆的绝缘参数,并对输电线缆进行超低频测试;
设置测试电压值U1=3U0,其中,U0表示电缆的额定相电压;
计算过电保护电流值,公式表示为:I0=2πfCU1,
其中,I0为过电保护电流,f表示超低频测试频率,C表示接地电缆的电容,U1表示测试电压的有效值;
设置最终的过电保护电流为:I=KI0,其中,K为过电电流保护系数。
6.如权利要求5所述的高山山区城市电网渐进式优化规划设计方法,其特征在于:所述制定节能电力输送策略,包括:
基于所述高山山区极端天气数据,进行灵活性资源布局,对于极端天气频发区域,提高托底电源保障电力系统容量充裕性;
基于所述高山山区用电量分布信息和供电资源配置信息建立需求侧响应机制,增加用电高峰区域的电网资源建设,减少用电谷峰区域的电网资源建设;
基于所述高山山区的温度分布数据,划定低温冰冻区域、低温区域以及常温区域,对于低温冰冻区域增加防冻设施建设,对于低温区域优先选择防冻性能较好的供电设备,对于常温区域选择常规供电设备。
7.如权利要求4~6任一所述的高山山区城市电网渐进式优化规划设计方法,其特征在于:所述规划电网布局,包括:基于所述高山山区的人口分布数据,将多个人口聚集区域分别作为负载中心,利用负载中心供电法,以村民组为耗电单位,将电源引入负载中心,以进行区域间的电流平衡分配。
8.如权利要求7所述的高山山区城市电网渐进式优化规划设计方法,其特征在于:所述规划电网布局,还包括:基于高山山区用电需求情况构建电力资源分配模型进行电力资源优化分配;
电力资源分配模型表示为:
其中,A1,A2为两个不同供电区,a1,a2为供电量;B1,B2,…,B5为5个用电区,b1,b2,…,b5为5个用电区的用电量,供电区Ai运往用电区Bj的输电量为xij,X为总用电量,c1,c2,c3为每个地区农业、工业和生活用电;
E=f(a1,a2)=k0+k1a1+k2a2+k3a1+k4a2+k5a1a2
其中,供电总成本为E,a1和a2分别为供电区输送的电量,k1、k2、k3、k4和k5为供电区发电所需支付的成本;
F=α1c1+α2c2+α3c3
其中,用电总成本为E,α1、α2、α3分别为农业、工业和生活用电的单价;
W=F-E
其中,W为供电总收益,F为用电总成本,E为供电总成本;
若W大于第一阈值,则说明该电网布局方案可行,否则说明当前电网布局方案不可行,需要重新进行供电网络布局调整。
9.如权利要求8所述的高山山区城市电网渐进式优化规划设计方法,其特征在于:所述调整供电电压,包括:采用三相负载法对供电电压进行调整,将三相电压控制在过额定电压的-5%~+5%之间,电网线路中不对称负载容量控制在对称负载容量的15%以内。
10.如权利要求8或9所述的高山山区城市电网渐进式优化规划设计方法,其特征在于:所述制定应急灾害响应策略,包括:收集高山山区的灾害发生数据,并将灾害分为自然灾害和事故灾害两类,并对具体灾害进行进一步的比较,将同一分类下的灾害进行两两比较以获取各灾害的优序值,最终计算各灾害的权重,并基于各灾害权重值依次制定应急灾害响应策略。
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Legal Events
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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