一种基于可靠性成本效益分析的城市电网结构优化方法技术

本发明专利技术涉及一种基于可靠性成本效益分析的城市电网结构优化方法，包括以下步骤：S1，根据城市各供电地区已有电网结构，构造多种典型电网结构；S2，选择一个供电地区，利用电网设备搭建与供电地区匹配的各典型电网结构；S3，根据各典型电网结构计算数据，分别对各典型电网结构进行可靠性评估；S4，采用可靠性成本效益分析，选择供电地区的最优电网结构；S5，返回步骤S2，直到每个供电地区的最优电网结构选择完毕。与现有技术相比，本发明专利技术计算数据合理，优化得到的电网结构具有符合城市发展特点以及供电地区用电特点，以可靠性与经济性的综合年费用评价指标作为判定标准，将投资和停电损失之和降到最低。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电网结构优化方法，尤其是涉及一种基于可靠性成本效益分析的城市电网结构优化方法。
技术介绍
随着国家“十二五”规划纲要对产业结构调整逐步深入，国民经济发展和人民物质水平不断提高，社会对电力的需求逐步增长，对供电质量和供电可靠性要求越来越高。供电可靠性是指电网对用户持续供电的能力，是电网结构、技术装备水平和管理水平的综合体现，其指标主要包括用户年平均停电时间、用户年平均停电次数等。在低压用户供电可靠性统计工作普及后，可靠性指标应以低压用户作为统计单位，口径与国际惯例接轨。在满足电力需求的同时，进一步提高供电可靠性既是电力用户的需要，也是城乡电网自身发展的目标。合理的电网结构是满足供电可靠性、提高运行灵活性、降低网络损耗的基础。高压、中压和低压配电网三个层级应相互匹配、强简有序、相互支援，以实现配电网技术经济的整体最优。各电压等级配电网的主要结构如下：(1)高压配电网结构主要有：链式、环网和辐射状结构；变电站接入方式主要有：T接和π接。链式结构包括三链、双链、单链，环网结构包括双环网、单环网，辐射状结构包括双辐射、单辐射。(2)中压配电网结构主要有：双环式、单环式、多分段适度联络和辐射状结构。(3)低压配电网宜采用辐射状结构。2014年，国网发展部组织国网经研院和部分省级公司编制了《配电网典型供电模式》，其中定义了A+～E各类供电区域的划分及典型供电模式，并提出了相应的供电可靠性规划目标，A+、A、B类供电区域供电安全水平要求高，110～35kV电网宜采用链式结构，并采用双侧电源供电，条件不具备或电网发展的过渡阶段，也可同杆架设双电源供电，但应加强10kV配电网的联络。上级电源点不足时可采用双环网结构，在上级电网较为坚强且10kV具有较强的站间转供能力时，也可采用双辐射结构；C类供电区域供电安全水平要求较高，110～35kV电网宜采用链式、环网结构，也可采用双辐射结构；D类供电区域110～35kV电网可采用单辐射结构，有条件的地区也可采用双辐射或环网结构；E类供电区域110～35kV电网一般可采用单辐射结构。为使城乡各类供电区域供电可靠性达到要求，符合当地用电特点，需要对电网结构进行优化，以使电网在满足可靠性要求的前提条件下得到优化。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种供电能力充裕、网架结构坚强、整体发展协调、供电安全可靠、运行灵活方便、投资收益合理、符合总体规划的基于可靠性成本效益分析的城市电网结构优化方法。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种基于可靠性成本效益分析的城市电网结构优化方法，用于优化更新城市已有电网结构，所述城市包括多个供电地区，其特征在于，所述方法包括以下步骤：S1，根据城市各供电地区已有电网结构，将其中超高压配电网变电站、高压配电网不同负荷等级的分配比例和中压配电网线路作为三个关键元素进行组合，构造多种典型电网结构，各典型电网结构包含的三个关键元素不全相同；S2，选择一个供电地区，利用电网设备搭建与该供电区域匹配的各典型电网结构，采用该供电地区夏大方式运行时的电网设备的负荷数据和可靠性参数历史数据作为各典型电网结构计算数据；S3，根据步骤S2所述的各典型电网结构计算数据，分别对各典型电网结构进行可靠性评估，评估内容包括户均供电可用率指标ASAI和期望损失电量EENS；S4，采用可靠性成本效益分析，选择供电地区的最优电网结构，具体为：计算各典型电网结构投资成本I，在户均供电可用率指标ASAI不小于设定标准值的情况下，选择综合年费用评价指标Ca最小的典型电网结构作为最优电网结构，综合年费用评价指标Ca定义如下：Ca＝k·EENS+Ia式中，Ia是根据投资成本I利用等年值法得到的投资费用折合等年值，k是供电地区的产电比；S5，返回步骤S2，直到每个供电地区的最优电网结构选择完毕。所述的超高压配电网变电站类型包括中心站、中间站和终端站，所述的高压配电网负荷等级包括110kv和35kv，所述的中压配电网线路类型包括电缆网双环式、电缆网单环式、架空网多分段适度联络和架空网辐射式。所述的可靠性参数包括变压器强迫停运率、线路强迫停运率、变压器可用系数、线路可用系数。所述的户均供电可用率指标ASAI计算式为：ASAI=Σ8760Ni-ΣUiNiΣ8760Ni]]>式中，i是典型电网结构中的负荷点编号，Ui是第i个负荷点的年均停运时间，各负荷点的年均停运时间根据可靠性参数计算获得，Ni是第i个负荷点的用户数。所述的期望损失电量EENS计算式为：EENS＝∑PaiUi式中，i是典型电网结构中的负荷点编号，Ui是第i个负荷点的年均停运时间，各负荷点的年均停运时间根据可靠性参数计算获得，Pai为接入第i个负荷点的平均负荷。所述的步骤S4中，所述的ASAI的设定标准值为99.99％。所述的投资成本I计算方法为：将典型电网结构应用于供电地区，根据供电地区负荷水平，计算对应的线路长度及配电设备数量，分别乘以单价并求和，得到投资成本。所述的步骤S2中，历史数据选择近5～10年的数据取平均值。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：(1)典型电网是根据城市已有电网进行简化、提炼得到，符合城市发展特点。(2)在构造典型结构计算数据时以夏大运行方式数据为例，保证典型结构中计算数据的合理性。(3)可靠性成本效益分析先计算出提高和改善可靠性指标所对应的经济价值，然后得到一个可靠性与经济性的综合年费用评价指标，将投资和停电损失之和降到最低。(4)历史数据选择近5～10年的数据取平均值，弱化特殊事件如自然灾害、施工建设对线路结构可靠性的影响。(5)将超高压配电网变电站、高压配电网不同负荷等级的分配比例和中压配电网线路作为典型结构的三个关键元素，对典型结构进行可靠性分析可用于对比不同典型结构的可靠性水平高低，即分析不同典型结构之间的相对可靠性，计算量小。附图说明图1为本专利技术方法流程图；图2为本实施例算例1主接线图；图3为本实施例算例2主接线图；图4为本实施例算例3主接线图；图5为本实施例算例4主接线图；图6为本实施例算例5主接线图；图7为本实施例算例6主接线图；图8为本实施例算例7主接线图；图9为本实施例算例8主接线图；图10为本实施例算例9主接线图；图11为本实施例算例10主接线图；图12为本实施例算例11主接线图；图13为本实施例算例12主接线图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。本实施例以本专利技术技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。实施例如图1所示，一种基于可靠性成本效益分析的城市电网结构优化方法，用于优化更新城市已有电网结构，城市包括多个供电地区，该方法包括以下步骤：S1，根据城市各供电地区已有电网结构，将其中超高压配电网变电站、高压配电网不同负荷等级的分配比例和中压配电网线路作为三个关键元素进行组合，构造多种典型电网结构，各典型电网结构包含的三个关键元素不全相同；超高压配电网变电站类型包括中心站、中间站和终端站，高压配电网负荷等级包括110kv和35kv，中压配电网线路类型包括电缆网双环式、电缆网单环式、架空网多分段适度联络和架空网辐射式；S本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于可靠性成本效益分析的城市电网结构优化方法，用于优化更新城市已有电网结构，所述城市包括多个供电地区，其特征在于，所述方法包括以下步骤：S1，根据城市各供电地区已有电网结构，将其中超高压配电网变电站、高压配电网不同负荷等级的分配比例和中压配电网线路作为三个关键元素进行组合，构造多种典型电网结构，各典型电网结构包含的三个关键元素不全相同；S2，选择一个供电地区，利用电网设备搭建与该供电区域匹配的各典型电网结构，采用该供电地区夏大方式运行时的电网设备的负荷数据和可靠性参数历史数据作为各典型电网结构计算数据；S3，根据步骤S2所述的各典型电网结构计算数据，分别对各典型电网结构进行可靠性评估，评估内容包括户均供电可用率指标ASAI和期望损失电量EENS；S4，采用可靠性成本效益分析，选择供电地区的最优电网结构，具体为：计算各典型电网结构投资成本I，在户均供电可用率指标ASAI不小于设定标准值的情况下，选择综合年费用评价指标Ca最小的典型电网结构作为最优电网结构，综合年费用评价指标Ca定义如下：Ca＝k·EENS+Ia式中，Ia是根据投资成本I利用等年值法得到的投资费用折合等年值，k是供电地区的产电比；S5，返回步骤S2，直到每个供电地区的最优电网结构选择完毕。...

【技术特征摘要】
1.一种基于可靠性成本效益分析的城市电网结构优化方法，用于优化更新城市已有电网结构，所述城市包括多个供电地区，其特征在于，所述方法包括以下步骤：S1，根据城市各供电地区已有电网结构，将其中超高压配电网变电站、高压配电网不同负荷等级的分配比例和中压配电网线路作为三个关键元素进行组合，构造多种典型电网结构，各典型电网结构包含的三个关键元素不全相同；S2，选择一个供电地区，利用电网设备搭建与该供电区域匹配的各典型电网结构，采用该供电地区夏大方式运行时的电网设备的负荷数据和可靠性参数历史数据作为各典型电网结构计算数据；S3，根据步骤S2所述的各典型电网结构计算数据，分别对各典型电网结构进行可靠性评估，评估内容包括户均供电可用率指标ASAI和期望损失电量EENS；S4，采用可靠性成本效益分析，选择供电地区的最优电网结构，具体为：计算各典型电网结构投资成本I，在户均供电可用率指标ASAI不小于设定标准值的情况下，选择综合年费用评价指标Ca最小的典型电网结构作为最优电网结构，综合年费用评价指标Ca定义如下：Ca＝k·EENS+Ia式中，Ia是根据投资成本I利用等年值法得到的投资费用折合等年值，k是供电地区的产电比；S5，返回步骤S2，直到每个供电地区的最优电网结构选择完毕。2.根据权利要求1所述的一种基于可靠性成本效益分析的城市电网结构优化方法，其特征在于，所述的超高压配电网变电站类型包括中心站、中间站和终端站，所述的高压配电网负荷等级包括110kv和35kv，所述的中压配电网线路类型包括电缆网双环式、电缆网单环式、架空网多分段适度联络和架空网辐射式...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄一超，郭明星，黄阮明，
申请(专利权)人：国网上海市电力公司，
类型：发明
国别省市：上海;31