CN116720301A - 一种电网分区动态调整优化方法、介质及系统 - Google Patents

一种电网分区动态调整优化方法、介质及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种电网分区动态调整优化方法、介质及系统，包括：根据电网的负荷节点及负荷节点之间的连接关系，建立电网拓扑图，负荷节点包括：直接节点和间接节点，直接节点为与供电源直接连接的负荷节点，间接节点为与供电源不直接连接的负荷节点；对于电网拓扑图中的每一直接节点，将与该直接节点直接和间接连接的间接节点划分到一个基础分区中，使电网拓扑图中的所有间接节点的迁移增益的和最小；根据采集的每一间接节点的用电量，计算每一基础分区的用电量；根据每一供电源的供电能力，将每一供电源与每一基础分区的直接节点连接，使每一供电源的供电能力均大于连接的每一基础分区的用电量。本发明可实现电网分区的优化调整，降低了电力损耗。

Description

一种电网分区动态调整优化方法、介质及系统
技术领域
本发明涉及电网技术领域，尤其涉及一种电网分区动态调整优化方法、介质及系统。
背景技术
电网分区指的是以受端系统为核心，将外部电源连接到受端系统，形成一个供需基本平衡的区域，并经联络线与相邻区域相连。电网分区应在改善电网的运行性能同时降低电力损耗。这些分区通常和电网的负载节点关联并受到影响，负载节点，可以是用于分析当中，运行母线关联的位置或交汇位置。
现有的电网分区方式往往根据经验人为设置，造成了大量的电力损耗。
发明内容
本发明实施例提供一种电网分区动态调整优化方法、介质及系统，以解决现有技术电网分区造成大量的电力损耗的问题。
第一方面，提供一种电网分区动态调整优化，包括：
根据电网的负荷节点及负荷节点之间的连接关系，建立电网拓扑图，其中，所述负荷节点包括：直接节点和间接节点，所述直接节点为与供电源直接连接的负荷节点，所述间接节点为与供电源不直接连接的负荷节点；
对于所述电网拓扑图中的每一直接节点，将与该直接节点直接和间接连接的间接节点划分到一个基础分区中，使所述电网拓扑图中的所有间接节点的迁移增益的和最小，其中，若一间接节点与至少两个直接节点之间存在直接或间接连接关系，则该间接节点只划分到一个直接节点所在的基础分区中；
根据采集的每一间接节点的用电量，计算每一所述基础分区的用电量；
根据每一供电源的供电能力，将每一所述供电源与每一所述基础分区的直接节点连接，使每一所述供电源的供电能力均大于连接的每一所述基础分区的用电量。
第二方面，提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序指令；所述计算机程序指令被处理器执行时实现如第一方面实施例所述的电网分区动态调整优化方法。
第三方面，提供一种电网分区动态调整优化系统，包括：如第二方面实施例所述的计算机可读存储介质。
这样，本发明实施例，可实现电网分区的优化调整，有效地改善电网的运行性能，并降低了电力损耗，提高电力供应的稳定性和可靠性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例的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他的附图。
图1是本发明实施例的电网分区动态调整优化方法的流程图；
图2是本发明实施例示意的电网拓扑图一；
图3是本发明实施例示意的电网拓扑图二。
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作出创造性劳动前提下所获取的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例公开了一种电网分区动态调整优化方法。如图1所示，本发明实施例的方法包括如下的步骤：
步骤S101：根据电网的负荷节点及负荷节点之间的连接关系，建立电网拓扑图。
其中，如图2和3所示，负荷节点包括：直接节点（图中黑色圆点）和间接节点（图中白色圆点）。直接节点为与供电源直接连接的负荷节点，间接节点为与供电源不直接连接的负荷节点。供电源可以是配电站或变电站。电网拓扑图中的连接线表示相连接的负荷节点之间的电力传输损耗率。
步骤S102：对于电网拓扑图中的每一直接节点，将与该直接节点直接和间接连接的间接节点划分到一个基础分区中，使电网拓扑图中的所有间接节点的迁移增益的和最小。
应当理解的是，两个相邻负荷节点连接，则两个相邻负荷节点之间的这种连接为本发明实施例所述的直接连接。两个不相邻的负荷节点通过该两个负荷节点之间的至少再一负荷节点顺次连接，则两个不相邻的负荷节点之间的这种连接为本发明实施例所述的间接连接。每个基础分区中，不存在孤立的间接节点。
应当理解的是，若一间接节点与至少两个直接节点之间存在直接或间接连接关系，则该间接节点只划分到一个直接节点所在的基础分区中。
具体的，该步骤可具体包括如下的过程：
第一步、对于每一直接节点，将与该直接节点直接和间接连接的间接节点划分到该直接节点的待定分区内。
同样的，若一间接节点与至少两个直接节点之间存在直接或间接连接关系，则该间接节点只划分到一个直接节点所在的待定分区内。该与至少两个直接节点之间存在直接或间接连接关系的间接节点先划分到哪一个待定分区都可以，不受约束。
第二步、对于可迁移的间接节点，将该间接节点从所在的待定分区迁移到可接收该间接节点的待定分区后更新电网拓扑图，并计算迁移后的电网拓扑图的各间接节点的迁移增率的和。
可迁移的间接节点指的是与至少两个直接节点之间存在直接或间接连接关系的间接节点。只有这样的间接节点，才能进行迁移，从而使得每个分区内，不会存在孤立的间接节点。一般的，迁移的间接节点的迁移增率为正，可以改善电网的运行性能。
可接收该间接节点的待定分区为该间接节点可与该待定分区内的直接节点直接或间接连接的待定分区。图2和图3分别示出了迁移前和迁移后的电网拓扑图，虚线框表示分区。
一般的，该间接节点所在的待定分区的间接节点的数量多于可接收该间接节点的待定分区的数量。
上述的迁移过程可以用下式表示：
，（即/>，→表示迁移操作），，/>。
其中，N表示电网拓扑图中的间接节点集合。上式表示的意思是将间接节点i迁移到待定分区G(i,j)中，迁移后的间接节点记为k。具体可应用编程采用赋值语句实现。其中，i、j均为临时变量。
迁移间接节点后，更新电网拓扑图，以反映间接节点迁移后的电网状态，具体可以使用下式表示更新电网拓扑图：
。
其中，T表示电网拓扑图，N表示电网拓扑图的节点集合，E表示电网拓扑图的边集合，→表示迁移操作。
第三步、重复上述的第二步，直到电网拓扑图中的所有间接节点的迁移增益的和最小，将对应的待定分区确定为基础分区。
本发明实施例实现的最佳的结果是：电网拓扑图中的所有间接节点的迁移增益的和为0。但为了提高效率，避免过度浪费时间和资源，会设置最大重复次数。因此，当达到最大重复次数时，电网拓扑图中的所有间接节点的迁移增益的和不一定为0，则此时选择电网拓扑图中的所有间接节点的迁移增益的和最小对应的待定分区为基础分区。一般的，设置最大重复次数为200次。
应当理解的是，本发明实施例也可以采用其它的方式划分基础分区，无论哪种方式，划分得到的基础分区应满足电网拓扑图中的所有间接节点的迁移增益的和最小。
具体的，间接节点的迁移增益的计算式包括：
。
其中，表示间接节点i的迁移增益，/>表示间接节点i迁移后电网运行成本的变化量，/>表示间接节点i迁移后电力损失的变化量，/>表示间接节点i迁移后电压稳定性的变化量。
对于电网运行成本的变化量，可以采用经典的运行成本模型来计算，例如，线性模型。具体的，间接节点i迁移后电网运行成本的变化量的计算式包括：
。
其中，表示间接节点i迁移后的电网负荷，/>表示间接节点i迁移前的电网负荷，/>和/>均为利用电能表对对应的间接节点内的全部用电量采集的数据，a和b表示电网运行成本的线性模型参数，其中，a+b=1，一般的可以默认a=b=0.5。/>表示间接节点i迁移后的电网运行成本，/>表示间接节点i迁移前的电网运行成本。
对于电力损失的变化量，可以采用基于电网拓扑图的电力损失模型来计算，例如，基于图的最短路径算法。具体的，间接节点i迁移后电力损失的变化量的计算式包括：
。
其中，表示间接节点i迁移后到间接节点j的最短路径长度，/>表示间接节点i迁移前到间接节点j的最短路径长度，在电网的负载之间进行电能传输时，节点之间的线路多数为标准线路，也就是说，相同距离下的电缆的电阻相同，因此，长度越长，传输过程中的电阻就越大，相应的，传输损耗就会越大，因此，使用最短路径长度来表示传输损耗。/>表示间接节点i和j之间的电力传输损耗率，/>表示间接节点i的相邻间接节点集合。/>是个临时变量，表示间接节点i迁移后的能量传输损耗；/>是个临时变量，表示间接节点i迁移前的能量传输损耗。
对于电压稳定性的变化量，可以采用基于电网拓扑图的电压稳定性模型来计算，电网拓扑图是表示电力系统中的各个组成部分及其连接关系的图形方法。电网拓扑结构是研究其稳定性和可靠性的基础，也是指导电网规划、设计和日常运行的重要依据。例如，基于图的最大连通子图算法。最大连通子图(Maximum Connected Subgraph)是无向图理论中的一个概念。一个无向图的子图是指由图中部分点和边组成的图。如果这个子图的所有点通过子图中的边都连通，则称为连通子图。最大连通子图指的是在给定的一个无向图中，包含最多点数的连通子图。在本发明的方案中，采用最大连通子图算法，能够很好地计算迁移前后的电压变化。
具体的，间接节点i迁移后电压稳定性的变化量的计算式包括：
；
其中，表示间接节点j迁移后的电压值，/>表示间接节点j迁移前的电压值，/>和/>均为节点的输电入口的电压值，/>表示迁移后最大连通子图的节点数量，/>表示迁移前最大连通子图的节点数量，/>表示包含间接节点i的最大连通子图。/>表示间接节点i迁移后的电压稳定性，/>表示间接节点i迁移前的电压稳定性。其中，i、j均为临时变量。
步骤S103：根据采集的每一间接节点的用电量，计算每一基础分区的用电量。
每一基础分区的用电量为该基础分区内的所有间接节点的用电量的和，具体的，每一基础分区的用电量的计算式包括：
；
其中，表示基础分区i的用电量，/>表示基础分区i的间接节点j的用电量，/>表示基础分区i的节点集合，/>。
其中，本发明实施例的每一间接节点的用电量可以这样定义：收集一段预设时间内连续指定时长的每个间接节点的用电量，计算该预设时间内的每个间接节点的所有连续指定时长的用电量的均值作为该间接节点的用电量。例如，预设时间为一个月~一年，指定时长为15分钟。
步骤S104：根据每一供电源的供电能力，将每一供电源与每一基础分区的直接节点连接，使每一供电源的供电能力均大于连接的每一基础分区的用电量。
每一供电源的供电能力可通过下式计算：
。
其中，表示第k个供电源的供电能力，/>表示第k个供电源的第j个供电节点的电力供应，/>表示第k个供电源的供电节点集合。每个供电节点可以是供电站或配电站。
根据每个基础分区的用电量和每个供电源的供电能力，使供电源向适合的基础分区供电，是一个复杂的优化问题。因此，可以使用启发式算法，如遗传算法或模拟退火算法来求解该优化问题。具体的调整策略可以根据实际情况灵活设计，但一般来说，需要尽可能地保证每个基础分区的用电量不超过其所连接的供电源的供电能力。
例如，初始化基础分区的方案P和供电源集合Q。重复以下步骤，直到基础分区的方案P满足所有基础分区的用电量不超过其所连接的供电源的供电能力：对于P中的每一基础分区i，计算其用电量和与其连接的供电源的供电能力/>。若/>，则在Q中找到一个供电能力大于/>的供电源/>，并将基础分区i与/>连接，更新P和Q。
更新电网拓扑图，以反映调整后的分区方案，具体可以使用下式来更新电网拓扑图：
。
其中，表示调整后的电网拓扑图，/>表示调整后的电网拓扑图的节点集合，/>表示调整后的电网拓扑图的边集合，P表示基础分区的集合，Q表示供电源的集合。
这样，通过上述的步骤，完成了电网分区的优化调整，不仅可以有效地改善电网的运行性能，还可以降低电力损耗，提高电力供应的稳定性和可靠性。
此外，本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序指令；所述计算机程序指令被处理器执行时实现如上述实施例所述的电网分区动态调整优化方法。
此外，本发明实施例还提供一种电网分区动态调整优化系统，包括：如上述实施例所述的计算机可读存储介质。
综上，本发明实施例，可实现电网分区的优化调整，有效地改善电网的运行性能，并降低了电力损耗，提高电力供应的稳定性和可靠性。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种电网分区动态调整优化方法，其特征在于，包括：
根据电网的负荷节点及负荷节点之间的连接关系，建立电网拓扑图，其中，所述负荷节点包括：直接节点和间接节点，所述直接节点为与供电源直接连接的负荷节点，所述间接节点为与供电源不直接连接的负荷节点；
对于所述电网拓扑图中的每一直接节点，将与该直接节点直接和间接连接的间接节点划分到一个基础分区中，使所述电网拓扑图中的所有间接节点的迁移增益的和最小，其中，若一间接节点与至少两个直接节点之间存在直接或间接连接关系，则该间接节点只划分到一个直接节点所在的基础分区中；
根据采集的每一间接节点的用电量，计算每一所述基础分区的用电量；
根据每一供电源的供电能力，将每一所述供电源与每一所述基础分区的直接节点连接，使每一所述供电源的供电能力均大于连接的每一所述基础分区的用电量。
2.根据权利要求1所述的电网分区动态调整优化方法，其特征在于，所述间接节点的迁移增益的计算式包括：
；
其中，表示间接节点i的迁移增益，/>表示间接节点i迁移后电网运行成本的变化量，/>表示间接节点i迁移后电力损失的变化量，/>表示间接节点i迁移后电压稳定性的变化量。
3.根据权利要求2所述的电网分区动态调整优化方法，其特征在于，所述间接节点i迁移后电网运行成本的变化量的计算式包括：
；
其中，表示间接节点i迁移后的电网负荷，/>表示间接节点i迁移前的电网负荷，a和b表示电网运行成本的线性模型参数。
4.根据权利要求2所述的电网分区动态调整优化方法，其特征在于，所述间接节点i迁移后电力损失的变化量的计算式包括：
；
其中，表示间接节点i迁移后到间接节点j的最短路径长度， />表示间接节点i迁移前到间接节点j的最短路径长度，/>表示间接节点i和j之间的电力传输损耗率，/>表示间接节点i的相邻间接节点集合。
5.根据权利要求2所述的电网分区动态调整优化方法，其特征在于，所述间接节点i迁移后电压稳定性的变化量的计算式包括：
；
其中，表示间接节点j迁移后的电压值，/>表示间接节点j迁移前的电压值，/>表示迁移后最大连通子图的节点数量，/>表示迁移前最大连通子图的节点数量，/>表示包含间接节点i的最大连通子图。
6.根据权利要求1所述的电网分区动态调整优化方法，其特征在于，每一所述基础分区的用电量的计算式包括：
；
其中，表示基础分区i的用电量，/>表示基础分区i的间接节点j的用电量，/>表示基础分区i的节点集合，/>。
7.一种计算机可读存储介质，其特征在于：所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序指令；所述计算机程序指令被处理器执行时实现如权利要求1-6中任一项所述的电网分区动态调整优化方法。
8.一种电网分区动态调整优化系统，其特征在于，包括：如权利要求7所述的计算机可读存储介质。
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