一種配電終端優(yōu)化配置方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種配電終端優(yōu)化配置方法，其技術(shù)特點(diǎn)在于：包括以下步驟：步驟1、建立考慮供電可靠性和經(jīng)濟(jì)性的“三遙”終端優(yōu)化配置模型，對(duì)配電網(wǎng)進(jìn)行可靠性和經(jīng)濟(jì)性“三遙”配電終端配置；步驟2、建立基于支路功率可觀的配電終端可觀性優(yōu)化配置模型，對(duì)配電網(wǎng)進(jìn)行可觀性配電終端優(yōu)化配置；步驟3、建立m?1魯棒量測(cè)優(yōu)化配置模型，對(duì)配電網(wǎng)進(jìn)行m?1魯棒量測(cè)優(yōu)化配置，步驟4、對(duì)配電網(wǎng)進(jìn)行配電終端優(yōu)化配置，并進(jìn)行可靠性、可觀性和經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)計(jì)算。本發(fā)明專利技術(shù)對(duì)配電自動(dòng)化終端的安裝類型、數(shù)量及位置進(jìn)行了深入研究，在保證供電可靠性的基礎(chǔ)上對(duì)配電終端的配置進(jìn)行了可觀性分析，實(shí)現(xiàn)了配電網(wǎng)的可觀測(cè)性并降低了配電網(wǎng)不可觀測(cè)的風(fēng)險(xiǎn)。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種配電終端優(yōu)化配置方法
本專利技術(shù)屬于配電系統(tǒng)量測(cè)終端配置
，尤其是一種配電終端優(yōu)化配置方法。
技術(shù)介紹
隨著國家“建設(shè)統(tǒng)一堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)”的戰(zhàn)略不斷深化，智能配電網(wǎng)的建設(shè)與改造也將面臨重大考驗(yàn)。未來智能配電網(wǎng)不僅要承擔(dān)傳統(tǒng)配電網(wǎng)合理穩(wěn)定分配電能的任務(wù)，而且還要實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)狀態(tài)的實(shí)時(shí)感知觀測(cè)和運(yùn)行方式的可靠靈活控制。智能配電網(wǎng)建設(shè)涉及眾多
，其中準(zhǔn)確的狀態(tài)估計(jì)是智能配電網(wǎng)研究的基礎(chǔ)，而電力系統(tǒng)的可觀測(cè)性是狀態(tài)估計(jì)的前提條件，可觀測(cè)性分析是狀態(tài)估計(jì)之前的一個(gè)必要步驟。現(xiàn)有可觀測(cè)性分析算法主要包括數(shù)值算法和拓?fù)渌惴ā＝陙恚旊娤到y(tǒng)逐漸采用PMU作為量測(cè)設(shè)備，使得采集的量測(cè)不但有電壓、電流的幅值還包括它們的相角，這為輸電網(wǎng)的可觀性分析提供了便利，在這之后出現(xiàn)了大量關(guān)于使用PMU的電力系統(tǒng)可觀性研究。對(duì)于配電網(wǎng)而言，由于其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和線路特性等與輸電網(wǎng)有較大差異，因此配電網(wǎng)可觀性分析方法和輸電網(wǎng)相比會(huì)有所不同。但目前對(duì)于電網(wǎng)的可觀性分析主要集中在輸電網(wǎng)領(lǐng)域，而對(duì)于配電網(wǎng)的可觀性分析尚處于起步階段。隨著我國配電自動(dòng)化建設(shè)和信息物理融合配電系統(tǒng)的發(fā)展不斷深入，關(guān)于配電網(wǎng)的建設(shè)與改造也涌現(xiàn)出許多問題。作為智能配電網(wǎng)高級(jí)應(yīng)用實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)，配電系統(tǒng)可觀測(cè)性分析與綜合評(píng)價(jià)迫在眉睫。準(zhǔn)確的狀態(tài)估計(jì)是智能配電網(wǎng)研究的基礎(chǔ)，而配電網(wǎng)的可觀性分析是狀態(tài)估計(jì)的基礎(chǔ)，因此深入探討適用于配電網(wǎng)狀態(tài)估計(jì)的可觀測(cè)性分析方法，具有重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值。另外，研究配電系統(tǒng)的可觀測(cè)性綜合評(píng)價(jià)方法，建立科學(xué)的綜合評(píng)估體系，為后期配電自動(dòng)化規(guī)劃、建設(shè)和改造的評(píng)估提供科學(xué)依據(jù)，也是一項(xiàng)必要的任務(wù)。在此基礎(chǔ)上，為了實(shí)現(xiàn)智能配電網(wǎng)的建設(shè)目標(biāo)，我國迫切需要有針對(duì)性、指導(dǎo)性的配電自動(dòng)化終端優(yōu)化配置方法，來引導(dǎo)未來配電自動(dòng)化的合理規(guī)劃、建設(shè)與改造。目前，對(duì)于考慮各種配電終端配置方案的配電系統(tǒng)可靠性分析方法的研究很少，對(duì)于綜合考慮可靠性和可觀測(cè)性的配電自動(dòng)化終端優(yōu)化配置的研究也剛剛起步。配電網(wǎng)的自動(dòng)化程度與供用電的質(zhì)量、可靠性和可觀性密切相關(guān)，盡管我國的配電網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)已經(jīng)取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，但是配電系統(tǒng)運(yùn)行中暴露的問題也日益顯現(xiàn)，尤其是面對(duì)后續(xù)配電自動(dòng)化建設(shè)資金的大量投入，迫切需要有針對(duì)性、指導(dǎo)性的配電自動(dòng)化優(yōu)化配置方法，從可觀測(cè)性、可靠性等方面全面準(zhǔn)確地量化評(píng)價(jià)建設(shè)與改造的效果，為未來智能配電網(wǎng)的建設(shè)與改造提供科學(xué)合理的依據(jù)。具體來說，若采用每個(gè)環(huán)網(wǎng)柜和柱上開關(guān)都配置配電終端的方式建設(shè)，則會(huì)導(dǎo)致巨額投資；若選擇部分監(jiān)控對(duì)象且全部配置“三遙”配電終端，不僅終端成本高，還要對(duì)大量開關(guān)加裝電動(dòng)操作機(jī)構(gòu)并配備“三遙”通道(一般為光纖)，同樣不夠經(jīng)濟(jì)，不利于大范圍推廣和提高覆蓋面。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種設(shè)計(jì)合理、安全可靠、可觀性強(qiáng)且成本節(jié)約的配電終端優(yōu)化配置方法。本專利技術(shù)解決其技術(shù)問題是采取以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：一種配電終端優(yōu)化配置方法，包括以下步驟：步驟1、建立考慮供電可靠性和經(jīng)濟(jì)性的“三遙”終端優(yōu)化配置模型，并根據(jù)該“三遙”終端優(yōu)化配置模型，對(duì)配電網(wǎng)進(jìn)行可靠性和經(jīng)濟(jì)性“三遙”配電終端配置，分析基于可靠性和經(jīng)濟(jì)性的“三遙”配電終端安裝數(shù)量及位置選擇的優(yōu)化策略；步驟2、建立基于支路功率可觀的配電終端可觀性優(yōu)化配置模型，對(duì)配電網(wǎng)進(jìn)行可觀性配電終端優(yōu)化配置；步驟3、建立m-1魯棒量測(cè)優(yōu)化配置模型，對(duì)配電網(wǎng)進(jìn)行m-1魯棒量測(cè)優(yōu)化配置，進(jìn)一步提高配電網(wǎng)量測(cè)可觀性；步驟4、綜合考慮可靠性、可觀性和經(jīng)濟(jì)性的配電終端優(yōu)化配置原則，對(duì)配電網(wǎng)進(jìn)行配電終端優(yōu)化配置，并進(jìn)行可靠性、可觀性和經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)計(jì)算。而且，所述步驟1的“三遙”終端優(yōu)化配置模型為：其中，AIC3＝N3(A3+AM)；AMC3＝hAIC3上式中，ACIC為年用戶停電損失，CCIC為綜合用戶單位電量停電損失，用來表示工業(yè)負(fù)荷、商業(yè)負(fù)荷和居民負(fù)荷的平均停電損失；λj為第j條線路的故障率；tjm為線路j發(fā)生故障對(duì)負(fù)荷m造成的停電時(shí)間；nc為總負(fù)荷數(shù)；Pm為負(fù)荷m的大小；AIC3為“三遙”配電終端的年投資費(fèi)用；N3為安裝的“三遙”配電終端總數(shù)；A3和AM分別為“三遙”配電終端和電動(dòng)操作機(jī)構(gòu)的單位年投資費(fèi)用；AMC3為“三遙”配電終端的年運(yùn)維費(fèi)用；h為設(shè)備年運(yùn)維費(fèi)用占年投資費(fèi)用的百分比；定義5種時(shí)間：且令t4＝t5；故障影響時(shí)間tjm為負(fù)荷m受支路j故障影響的停電時(shí)間，具體表達(dá)如下：上式中，Pjm為負(fù)荷m到支路j的最短支路集合，yj為0-1決策變量，用來表示第j條線路上的開關(guān)是否安裝“三遙”配電終端，支路j的下負(fù)荷點(diǎn)為其功率方向末端的負(fù)荷點(diǎn)。而且，所述步驟1的對(duì)配電網(wǎng)進(jìn)行可靠性和經(jīng)濟(jì)性“三遙”配電終端配置的具體方法為：首先，初始化網(wǎng)絡(luò)參數(shù)、可靠性參數(shù)和經(jīng)濟(jì)性參數(shù)，并對(duì)節(jié)點(diǎn)、支路、負(fù)荷和聯(lián)絡(luò)開關(guān)進(jìn)行編號(hào)；然后，從第一條故障支路開始，分析各負(fù)荷點(diǎn)受其影響的停電時(shí)間，并根據(jù)各負(fù)荷點(diǎn)到故障支路的最短支路集合中是否安裝“三遙”配電終端對(duì)停電時(shí)間做相應(yīng)的調(diào)整，依次分析所有的故障支路；最后，將經(jīng)濟(jì)性目標(biāo)函數(shù)和可靠性約束送入優(yōu)化器進(jìn)行求解。而且，所述步驟2的基于支路功率可觀的配電終端可觀性優(yōu)化配置模型為：上式中，xi為0-1決策變量，若第i個(gè)節(jié)點(diǎn)處安裝配電終端，則xi＝1；An×b為節(jié)點(diǎn)支路關(guān)聯(lián)矩陣，An×b＝[aij]n×b，n為節(jié)點(diǎn)數(shù)，b為支路數(shù)，矩陣元素aij定義如下：B1×b為支路可觀判定矩陣，B1×b＝[b1j]1×b，考慮到配電網(wǎng)中可能存在零B1×b注入節(jié)點(diǎn)的情況，對(duì)矩陣元素b1j的定義進(jìn)行如下改進(jìn)：而且，所述步驟3的建立m-1魯棒量測(cè)優(yōu)化配置模型，對(duì)配電網(wǎng)進(jìn)行m-1魯棒量測(cè)優(yōu)化配置的具體方法為：首先，選擇所有未配置“二遙”或“三遙”終端的節(jié)點(diǎn)為冗余候選量測(cè)節(jié)點(diǎn)，量測(cè)數(shù)為nrc，ne為基本量測(cè)數(shù)，表示已經(jīng)配置“二遙”或“三遙”終端的節(jié)點(diǎn)數(shù)；然后，對(duì)各節(jié)點(diǎn)進(jìn)行m-1魯棒配置，Bkl為0-1決策矩陣，Snrc×ne為靈敏度矩陣，用來表示基本量測(cè)與冗余或候選量測(cè)的拓?fù)潢P(guān)系；最后，從冗余候選量測(cè)節(jié)點(diǎn)中選出m-1魯棒量測(cè)配置點(diǎn)，在上述節(jié)點(diǎn)處均配置“二遙”終端；所述步驟3的m-1魯棒量測(cè)優(yōu)化配置模型為：其中，上式中，rk為0-1決策變量，若第k個(gè)節(jié)點(diǎn)處安裝配電終端，則rk＝1；nrc為冗余和候選量測(cè)數(shù)，表示需要進(jìn)行魯棒配置的候選節(jié)點(diǎn)數(shù)；ne為基本量測(cè)數(shù)，表示已經(jīng)配置“二遙”或“三遙”終端的節(jié)點(diǎn)數(shù)；Bkl為0-1決策矩陣；Snrc×ne為靈敏度矩陣，用來表示基本量測(cè)與冗余候選量測(cè)的拓?fù)潢P(guān)系。而且，所述步驟4的對(duì)配電網(wǎng)進(jìn)行配電終端優(yōu)化配置的具體方法為：將屬于集合Qi+Ri-Pi的節(jié)點(diǎn)全部配置“二遙”配電終端，屬于集合Pi的節(jié)點(diǎn)全部配置“三遙”配電終端；其中，Qi為所有滿足xi＝1的節(jié)點(diǎn)集合；Ri為節(jié)點(diǎn)集合Qi的補(bǔ)集中確定滿足rk＝1的節(jié)點(diǎn)子集；Pi為由滿足yj＝1的支路組成的集合Pj對(duì)應(yīng)的上節(jié)點(diǎn)集合；其中，xi為0-1決策變量，若第i個(gè)節(jié)點(diǎn)處安裝配電終端，則xi＝1，rk為0-1決策變量，若第k個(gè)節(jié)點(diǎn)處安裝配電終端，則rk＝1，yj為0-1決策變量，用來表示第j條線路上的開關(guān)是否安裝“三遙”配電終端。而且，所述步驟4的經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)的計(jì)算方法為：“二遙”終端費(fèi)用：“三遙”終端費(fèi)用：總費(fèi)用：C＝C2+C3本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種配電終端優(yōu)化配置方法，其特征在于：包括以下步驟：步驟1、建立考慮供電可靠性和經(jīng)濟(jì)性的“三遙”終端優(yōu)化配置模型，并根據(jù)該“三遙”終端優(yōu)化配置模型，對(duì)配電網(wǎng)進(jìn)行可靠性和經(jīng)濟(jì)性“三遙”配電終端配置，分析基于可靠性和經(jīng)濟(jì)性的“三遙”配電終端安裝數(shù)量及位置選擇的優(yōu)化策略；步驟2、建立基于支路功率可觀的配電終端可觀性優(yōu)化配置模型，對(duì)配電網(wǎng)進(jìn)行可觀性配電終端優(yōu)化配置；步驟3、建立m?1魯棒量測(cè)優(yōu)化配置模型，對(duì)配電網(wǎng)進(jìn)行m?1魯棒量測(cè)優(yōu)化配置，進(jìn)一步提高配電網(wǎng)量測(cè)可觀性；步驟4、綜合考慮可靠性、可觀性和經(jīng)濟(jì)性的配電終端優(yōu)化配置原則，對(duì)配電網(wǎng)進(jìn)行配電終端優(yōu)化配置，并進(jìn)行可靠性、可觀性和經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)計(jì)算。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種配電終端優(yōu)化配置方法，其特征在于：包括以下步驟：步驟1、建立考慮供電可靠性和經(jīng)濟(jì)性的“三遙”終端優(yōu)化配置模型，并根據(jù)該“三遙”終端優(yōu)化配置模型，對(duì)配電網(wǎng)進(jìn)行可靠性和經(jīng)濟(jì)性“三遙”配電終端配置，分析基于可靠性和經(jīng)濟(jì)性的“三遙”配電終端安裝數(shù)量及位置選擇的優(yōu)化策略；步驟2、建立基于支路功率可觀的配電終端可觀性優(yōu)化配置模型，對(duì)配電網(wǎng)進(jìn)行可觀性配電終端優(yōu)化配置；步驟3、建立m-1魯棒量測(cè)優(yōu)化配置模型，對(duì)配電網(wǎng)進(jìn)行m-1魯棒量測(cè)優(yōu)化配置，進(jìn)一步提高配電網(wǎng)量測(cè)可觀性；步驟4、綜合考慮可靠性、可觀性和經(jīng)濟(jì)性的配電終端優(yōu)化配置原則，對(duì)配電網(wǎng)進(jìn)行配電終端優(yōu)化配置，并進(jìn)行可靠性、可觀性和經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)計(jì)算。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種配電終端優(yōu)化配置方法，其特征在于：所述步驟1的“三遙”終端優(yōu)化配置模型為：其中，AIC3＝N3(A3+AM)；AMC3＝hAIC3上式中，ACIC為年用戶停電損失，CCIC為綜合用戶單位電量停電損失，用來表示工業(yè)負(fù)荷、商業(yè)負(fù)荷和居民負(fù)荷的平均停電損失；λj為第j條線路的故障率；tjm為線路j發(fā)生故障對(duì)負(fù)荷m造成的停電時(shí)間；nc為總負(fù)荷數(shù)；Pm為負(fù)荷m的大小；AIC3為“三遙”配電終端的年投資費(fèi)用；N3為安裝的“三遙”配電終端總數(shù)；A3和AM分別為“三遙”配電終端和電動(dòng)操作機(jī)構(gòu)的單位年投資費(fèi)用；AMC3為“三遙”配電終端的年運(yùn)維費(fèi)用；h設(shè)備年運(yùn)維費(fèi)用為占年投資費(fèi)用的百分比；故障影響時(shí)間tjm為負(fù)荷m受支路j故障影響的停電時(shí)間，具體表達(dá)如下：上式中，Pjm為負(fù)荷m到支路j的最短支路集合，yj為0-1決策變量，用來表示第j條線路上的開關(guān)是否安裝“三遙”配電終端，支路j的下負(fù)荷點(diǎn)為其功率方向末端的負(fù)荷點(diǎn)。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種配電終端優(yōu)化配置方法，其特征在于：所述步驟1的對(duì)配電網(wǎng)進(jìn)行可靠性和經(jīng)濟(jì)性“三遙”配電終端配置的具體方法為：首先，初始化網(wǎng)絡(luò)參數(shù)、可靠性參數(shù)和經(jīng)濟(jì)性參數(shù)，并對(duì)節(jié)點(diǎn)、支路、負(fù)荷和聯(lián)絡(luò)開關(guān)進(jìn)行編號(hào)；然后，從第一條故障支路開始，分析各負(fù)荷點(diǎn)受其影響的停電時(shí)間，并根據(jù)各負(fù)荷點(diǎn)到故障支路的最短支路集合中是否安裝“三遙”配電終端對(duì)停電時(shí)間做相應(yīng)的調(diào)整，依次分析所有的故障支路；最后，將經(jīng)濟(jì)性目標(biāo)函數(shù)和可靠性約束送入優(yōu)化器進(jìn)行求解。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種配電終端優(yōu)化配置方法，其特征在于：所述步驟2的基于支路功率可觀的配電終端可觀性優(yōu)化配置模型為：

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：戚艷，王旭東，于建成，吳磊，霍現(xiàn)旭，丁一，李國棟，王守相，董逸超，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：國網(wǎng)天津市電力公司，國家電網(wǎng)公司，
類型：發(fā)明
國別省市：天津,12