一种配电变压器选址及低压网架规划优化方法技术

本发明专利技术公开了一种配电变压器选址及低压网架规划优化方法，所述优化方法包括以下步骤：以负荷矩理论为基础，辅助决策配电变压器最佳布点；通过线性迭代计算寻找供区范围内各点负荷矩代数和最小值的点坐标，作为配电变压器规划布点的依据；从低压配电网的结构特征出发，利用图论的有关理论，将低压配电网优化布局等效为图论中最小生成树及最短路径的搜索。该方法操作简便、工作量小、实用性强，在很大程度上达到了台区建设初投资最小化和线损最优化的效果，有效提升工作效率，为农村配电网生产运行和保障电能质量提供了技术支持，因此对低压配电网建设具有较大的辅助决策意义。

Distribution transformer location and low voltage space grid planning optimization method

The invention discloses a distribution transformer location and low voltage network planning optimization method, the optimization method includes the following steps: taking load moment theory, decision of distribution transformer optimum layout; through iterative calculation for linear range for each point in the load moment generation number and minimum point coordinates, as planning of distribution transformer on the basis of the distribution; on the basis of the structural characteristics of low-voltage distribution network, using the theory of graph theory, the low voltage distribution network layout optimization is equivalent to the minimum spanning tree in graph theory and the shortest path search. The method is simple, small workload, strong practicability, reached the Taiwan area construction investment loss minimization and optimization effect to a great extent, improve work efficiency, for rural power distribution network operation and guarantee the power quality to provide technical support, so it has great significance to decision making low voltage distribution system construction.

【技术实现步骤摘要】
一种配电变压器选址及低压网架规划优化方法
本专利技术涉及配电网领域，尤其涉及一种配电变压器选址及低压网架规划优化方法。
技术介绍
目前，在配电网建设过程中，变压器布点及低压线路存在点多面广、使用量巨大的状况，配电网新建和改造投入的资金量巨大，威海地区每年投入配电网的建设资金就数以亿计。规划设计变压器布点与低压出线选择的合理性，将直接影响工程初始投资及投运产生的低电压问题。每年的工程数量如此庞大.基本是依靠设计人员逐个现场查勘、人工完成定位。在设计方案时主观性较强.不同的人可能有不同的结论。误差较大.工程技术经济指标很难做到最优化。配电变压器地理位置的选择结果直接影响到后期配电网络线路规划。其位置和容量的确定既要考虑到负荷点的用电量及分布情况，又要考虑到整个配电网络的结构，选址结果对供电网络的结构合理性、及整个配电网络建设的的经济性和运行的可靠性有着直接的影响。根据农网规划的相关导则，目前形成的配变选址方式主要有：1)基于求解台区负荷重心的方法；为了减少迂回供电，各级导则均要求配变布点需深入负荷中心。而最理想的负荷中心就是所谓的负荷重心。以图1为例，不妨令各负荷点的负荷值与坐标组合依次为{P1，(X1，Y1)}、{P2，(X2，Y2)}、……{Pn，(Xn，Yn)}，则负荷重心的坐标可由式(1)确定。显然，在荷重心处安装配变，从纯物理角度来说是非常合理的。式中，X、Y为负荷重心的纵横坐标；P为各负荷点的负荷总加。2)基于运行费用最小的数学解析方法仍以图1为例(各负荷点的参数表示不变)，设理想状态的配变安装坐标为(X,Y)，则通过建立式(2)所示目标函数，借助计算机可求得X、Y值。式中，β为单位负荷、单位距离费用系数。上述传统选址方式存在主要问题如下：(1)传统选址方式不符合低压配网实际结构。由上述内容可知，不论是负荷重心法还是数学解析法，均将低压配网简化为单一的电源点到负荷点的点对点直供网络(如图1所示)。这种网络在实际中很难应用，原因如下：①负荷点数量必然远大于配变出线间隔数量，因此不可能一个负荷点占用一个间隔；②低压线路实际走向受到周边地形、建筑物、线路走廊等影响，难以一条直线走到底；③每个负荷点均由电源点直供，必然造成导线的极大消耗。(2)传统选址方式中的坐标定位缺乏操作可能性。按照现有技术，坐标定位需要建立测量控制网、用到较为先进的测绘设备等，这对于建设周期短、建设数量大的低压配电网来说是难以承受的。
技术实现思路
本专利技术提供了一种配电变压器选址及低压网架规划优化方法，本专利技术实现了配变选址与低压线路规划协同优化的目标，对低压配电网建设具有较大的辅助决策意义，详见下文描述：一种配电变压器选址及低压网架规划优化方法，所述优化方法包括以下步骤：以负荷矩理论为基础，辅助决策配电变压器最佳布点；通过线性迭代计算寻找供区范围内各点负荷矩代数和最小值的点坐标，作为配电变压器规划布点的依据；从低压配电网的结构特征出发，利用图论的有关理论，将低压配电网优化布局等效为图论中最小生成树及最短路径的搜索。其中，所述以负荷矩理论为基础，辅助决策配电变压器最佳布点；通过线性迭代计算寻找供区范围内各点负荷矩代数和最小值的点坐标，作为配电变压器规划布点的依据的步骤具体为：计算不同线路的负荷矩、以及总负荷矩，判定负荷的电压损失是否满足自身额定压降系数要求，是否需要对线路进行更换或对负荷网络进行调整；手工输入或在地理图上选取负荷点位置，录入负荷点或负荷组的负荷数据，将负荷点标示在地理图上，以直线连接多个负荷点形成的多边形为测算范围，来测算最小总负荷矩；通过穷举法测算范围内的x，y值，计算出最小的总负荷矩，则最小总负荷矩的x，y取值坐标点就是最佳电源点布点位置；x为测算电源点的地理横坐标；y为测算电源点的地理纵坐标。其中，所述从低压配电网的结构特征出发，利用图论的有关理论，将低压配电网优化布局等效为图论中最小生成树及最短路径的搜索的步骤具体为：运用地理分割或归并的方法对自然负荷点进行区划和归集，形成一个新的负荷小块集合要求该集合中的各负荷小块的负荷或容量基本相等，并粗略定出各负荷小块的地理中心，以此作为待优化低压电网等效于图的顶点；初始时将待优化低压网络的所有线路均视为统一规格，以此达到低压电网等效为图所要求的各边“平等”的要求；再根据线路实际承担的负荷小块的数量来选择合适的线径；将各负荷小块中心进行两两相联，形成一个所谓的无向完备图，根据各边的长运用最小生成树算法，从所有支撑树中找到树权最小的那一棵；计算最小生成树的任一顶点到其余顶点的最短路之和，形成一个和值集；而该和值集中最小的和值所对应的顶点就是最佳的配变安装点，组成该和值的各边就是低压配网的布线路径；将无向完备图的各边按一定规则进行排列；按边长从小到大，检查不构成回路但又能将图连通的最少边集组合。所述方法还包括：选择自然负荷点中不能分割的最大负荷值；或，当地常用几类低压导线中载流量最低的导线所对应的可承受负荷，作为负荷小块的参考负荷值。本专利技术提供的技术方案的有益效果是：从低压配电网的结构特征出发，利用图论的有关理论，将低压配电网优化布局问题等效为图论中最小生成树及最短路的搜索问题，从而在理论上实现了配变选址与低压线路规划协同优化的目标。该方法操作简便、工作量小、实用性强，在很大程度上达到了台区建设初投资最小化和线损最优化的效果，有效提升工作效率，为农村配电网生产运行和保障电能质量提供了技术支持，因此对低压配电网建设具有较大的辅助决策意义。附图说明图1为负荷分散条件下的负荷重心示意图；图2为实际低压配电网络示意图；图3为一种配电变压器选址及低压网架规划优化方法的流程图；图4为利用最小负荷矩测算电源点最佳布点位置示意图；图5为负荷中心示意图；图6为连接负荷中心的无向完备示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本专利技术实施方式作进一步地详细描述。然而，实际的低压配电网存在干线、支线、支干线等层次，其结构大致如图2所示。因此，可以尝试运用图论的相关知识，将低压配电网等效为图论中“图”：即将配变安装点和各负荷点对应为“图”的顶点，将低压线路对应为“图”的边集。然后进行寻优搜索(方法是找到“图”的一棵最小生成树，之后运用最短路理论确定配变安装位置和各条低压配电线路的大致走向)，使配变选址与低压线路规划能够协同进行，从而避免传统选址方法的弊端。实施例1本专利技术实施例提供了一种配电变压器选址及低压网架规划优化方法，参见图3，该方法包括以下步骤：101：以负荷矩理论为基础，辅助决策配电变压器最佳布点；通过该步骤优化网架规划方案。102：通过线性迭代计算寻找供区范围内各点负荷矩代数和最小值的点坐标，作为配电变压器规划布点的依据；通过上述步骤，使得配电网规划更科学、合理，为配电网生产运行和保障电能质量提供支持。103：从低压配电网的结构特征出发，利用图论的有关理论，将低压配电网优化布局等效为图论中最小生成树及最短路径的搜索。综上所述，通过上述步骤，在理论上实现了配变选址与低压线路规划协同优化的目标。本方法操作简便、工作量小、实用性强，在很大程度上达到了台区建设初投资最小化和线损最优化的效果，因此对低压配电网建设具有较大的辅助决策意义。实施例2下面结合具体的计算公式、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种配电变压器选址及低压网架规划优化方法，其特征在于，所述优化方法包括以下步骤：以负荷矩理论为基础，辅助决策配电变压器最佳布点；通过线性迭代计算寻找供区范围内各点负荷矩代数和最小值的点坐标，作为配电变压器规划布点的依据；从低压配电网的结构特征出发，利用图论的有关理论，将低压配电网优化布局等效为图论中最小生成树及最短路径的搜索。

【技术特征摘要】
1.一种配电变压器选址及低压网架规划优化方法，其特征在于，所述优化方法包括以下步骤：以负荷矩理论为基础，辅助决策配电变压器最佳布点；通过线性迭代计算寻找供区范围内各点负荷矩代数和最小值的点坐标，作为配电变压器规划布点的依据；从低压配电网的结构特征出发，利用图论的有关理论，将低压配电网优化布局等效为图论中最小生成树及最短路径的搜索。2.根据权利要求1所述的一种配电变压器选址及低压网架规划优化方法，其特征在于，所述以负荷矩理论为基础，辅助决策配电变压器最佳布点；通过线性迭代计算寻找供区范围内各点负荷矩代数和最小值的点坐标，作为配电变压器规划布点的依据的步骤具体为：计算不同线路的负荷矩、以及总负荷矩，判定负荷的电压损失是否满足自身额定压降系数要求，是否需要对线路进行更换或对负荷网络进行调整；手工输入或在地理图上选取负荷点位置，录入负荷点或负荷组的负荷数据，将负荷点标示在地理图上，以直线连接多个负荷点形成的多边形为测算范围，来测算最小总负荷矩；通过穷举法测算范围内的x，y值，计算出最小的总负荷矩，则最小总负荷矩的x，y取值坐标点就是最佳电源点布点位置；x为测算电源点的地理横坐标；y为测算电源点的地理纵坐标。3.根据权利要求1所述的一种配电变压器选址及低压网架规划优化方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐有琳，孙源文，曲庭余，武勇，严俊，许磊，李博，
申请(专利权)人：国网山东省电力公司威海供电公司，天津天大求实电力新技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37