一种配电终端优化配置方法技术

本发明专利技术涉及一种配电终端优化配置方法，其技术特点在于：包括以下步骤：步骤1、建立考虑供电可靠性和经济性的“三遥”终端优化配置模型，对配电网进行可靠性和经济性“三遥”配电终端配置；步骤2、建立基于支路功率可观的配电终端可观性优化配置模型，对配电网进行可观性配电终端优化配置；步骤3、建立m‑1鲁棒量测优化配置模型，对配电网进行m‑1鲁棒量测优化配置，步骤4、对配电网进行配电终端优化配置，并进行可靠性、可观性和经济性指标计算。本发明专利技术对配电自动化终端的安装类型、数量及位置进行了深入研究，在保证供电可靠性的基础上对配电终端的配置进行了可观性分析，实现了配电网的可观测性并降低了配电网不可观测的风险。

【技术实现步骤摘要】
一种配电终端优化配置方法
本专利技术属于配电系统量测终端配置
，尤其是一种配电终端优化配置方法。
技术介绍
随着国家“建设统一坚强智能电网”的战略不断深化，智能配电网的建设与改造也将面临重大考验。未来智能配电网不仅要承担传统配电网合理稳定分配电能的任务，而且还要实现对电网状态的实时感知观测和运行方式的可靠灵活控制。智能配电网建设涉及众多
，其中准确的状态估计是智能配电网研究的基础，而电力系统的可观测性是状态估计的前提条件，可观测性分析是状态估计之前的一个必要步骤。现有可观测性分析算法主要包括数值算法和拓扑算法。近年来，输电系统逐渐采用PMU作为量测设备，使得采集的量测不但有电压、电流的幅值还包括它们的相角，这为输电网的可观性分析提供了便利，在这之后出现了大量关于使用PMU的电力系统可观性研究。对于配电网而言，由于其拓扑结构和线路特性等与输电网有较大差异，因此配电网可观性分析方法和输电网相比会有所不同。但目前对于电网的可观性分析主要集中在输电网领域，而对于配电网的可观性分析尚处于起步阶段。随着我国配电自动化建设和信息物理融合配电系统的发展不断深入，关于配电网的建设与改造也涌现出许多问题。作为智能配电网高级应用实现的基础，配电系统可观测性分析与综合评价迫在眉睫。准确的状态估计是智能配电网研究的基础，而配电网的可观性分析是状态估计的基础，因此深入探讨适用于配电网状态估计的可观测性分析方法，具有重要的理论意义和实用价值。另外，研究配电系统的可观测性综合评价方法，建立科学的综合评估体系，为后期配电自动化规划、建设和改造的评估提供科学依据，也是一项必要的任务。在此基础上，为了实现智能配电网的建设目标，我国迫切需要有针对性、指导性的配电自动化终端优化配置方法，来引导未来配电自动化的合理规划、建设与改造。目前，对于考虑各种配电终端配置方案的配电系统可靠性分析方法的研究很少，对于综合考虑可靠性和可观测性的配电自动化终端优化配置的研究也刚刚起步。配电网的自动化程度与供用电的质量、可靠性和可观性密切相关，尽管我国的配电网自动化技术已经取得了突飞猛进的发展，但是配电系统运行中暴露的问题也日益显现，尤其是面对后续配电自动化建设资金的大量投入，迫切需要有针对性、指导性的配电自动化优化配置方法，从可观测性、可靠性等方面全面准确地量化评价建设与改造的效果，为未来智能配电网的建设与改造提供科学合理的依据。具体来说，若采用每个环网柜和柱上开关都配置配电终端的方式建设，则会导致巨额投资；若选择部分监控对象且全部配置“三遥”配电终端，不仅终端成本高，还要对大量开关加装电动操作机构并配备“三遥”通道(一般为光纤)，同样不够经济，不利于大范围推广和提高覆盖面。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种设计合理、安全可靠、可观性强且成本节约的配电终端优化配置方法。本专利技术解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：一种配电终端优化配置方法，包括以下步骤：步骤1、建立考虑供电可靠性和经济性的“三遥”终端优化配置模型，并根据该“三遥”终端优化配置模型，对配电网进行可靠性和经济性“三遥”配电终端配置，分析基于可靠性和经济性的“三遥”配电终端安装数量及位置选择的优化策略；步骤2、建立基于支路功率可观的配电终端可观性优化配置模型，对配电网进行可观性配电终端优化配置；步骤3、建立m-1鲁棒量测优化配置模型，对配电网进行m-1鲁棒量测优化配置，进一步提高配电网量测可观性；步骤4、综合考虑可靠性、可观性和经济性的配电终端优化配置原则，对配电网进行配电终端优化配置，并进行可靠性、可观性和经济性指标计算。而且，所述步骤1的“三遥”终端优化配置模型为：其中，AIC3＝N3(A3+AM)；AMC3＝hAIC3上式中，ACIC为年用户停电损失，CCIC为综合用户单位电量停电损失，用来表示工业负荷、商业负荷和居民负荷的平均停电损失；λj为第j条线路的故障率；tjm为线路j发生故障对负荷m造成的停电时间；nc为总负荷数；Pm为负荷m的大小；AIC3为“三遥”配电终端的年投资费用；N3为安装的“三遥”配电终端总数；A3和AM分别为“三遥”配电终端和电动操作机构的单位年投资费用；AMC3为“三遥”配电终端的年运维费用；h为设备年运维费用占年投资费用的百分比；定义5种时间：且令t4＝t5；故障影响时间tjm为负荷m受支路j故障影响的停电时间，具体表达如下：上式中，Pjm为负荷m到支路j的最短支路集合，yj为0-1决策变量，用来表示第j条线路上的开关是否安装“三遥”配电终端，支路j的下负荷点为其功率方向末端的负荷点。而且，所述步骤1的对配电网进行可靠性和经济性“三遥”配电终端配置的具体方法为：首先，初始化网络参数、可靠性参数和经济性参数，并对节点、支路、负荷和联络开关进行编号；然后，从第一条故障支路开始，分析各负荷点受其影响的停电时间，并根据各负荷点到故障支路的最短支路集合中是否安装“三遥”配电终端对停电时间做相应的调整，依次分析所有的故障支路；最后，将经济性目标函数和可靠性约束送入优化器进行求解。而且，所述步骤2的基于支路功率可观的配电终端可观性优化配置模型为：上式中，xi为0-1决策变量，若第i个节点处安装配电终端，则xi＝1；An×b为节点支路关联矩阵，An×b＝[aij]n×b，n为节点数，b为支路数，矩阵元素aij定义如下：B1×b为支路可观判定矩阵，B1×b＝[b1j]1×b，考虑到配电网中可能存在零B1×b注入节点的情况，对矩阵元素b1j的定义进行如下改进：而且，所述步骤3的建立m-1鲁棒量测优化配置模型，对配电网进行m-1鲁棒量测优化配置的具体方法为：首先，选择所有未配置“二遥”或“三遥”终端的节点为冗余候选量测节点，量测数为nrc，ne为基本量测数，表示已经配置“二遥”或“三遥”终端的节点数；然后，对各节点进行m-1鲁棒配置，Bkl为0-1决策矩阵，Snrc×ne为灵敏度矩阵，用来表示基本量测与冗余或候选量测的拓扑关系；最后，从冗余候选量测节点中选出m-1鲁棒量测配置点，在上述节点处均配置“二遥”终端；所述步骤3的m-1鲁棒量测优化配置模型为：其中，上式中，rk为0-1决策变量，若第k个节点处安装配电终端，则rk＝1；nrc为冗余和候选量测数，表示需要进行鲁棒配置的候选节点数；ne为基本量测数，表示已经配置“二遥”或“三遥”终端的节点数；Bkl为0-1决策矩阵；Snrc×ne为灵敏度矩阵，用来表示基本量测与冗余候选量测的拓扑关系。而且，所述步骤4的对配电网进行配电终端优化配置的具体方法为：将属于集合Qi+Ri-Pi的节点全部配置“二遥”配电终端，属于集合Pi的节点全部配置“三遥”配电终端；其中，Qi为所有满足xi＝1的节点集合；Ri为节点集合Qi的补集中确定满足rk＝1的节点子集；Pi为由满足yj＝1的支路组成的集合Pj对应的上节点集合；其中，xi为0-1决策变量，若第i个节点处安装配电终端，则xi＝1，rk为0-1决策变量，若第k个节点处安装配电终端，则rk＝1，yj为0-1决策变量，用来表示第j条线路上的开关是否安装“三遥”配电终端。而且，所述步骤4的经济性指标的计算方法为：“二遥”终端费用：“三遥”终端费用：总费用：C＝C2+C3本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种配电终端优化配置方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1、建立考虑供电可靠性和经济性的“三遥”终端优化配置模型，并根据该“三遥”终端优化配置模型，对配电网进行可靠性和经济性“三遥”配电终端配置，分析基于可靠性和经济性的“三遥”配电终端安装数量及位置选择的优化策略；步骤2、建立基于支路功率可观的配电终端可观性优化配置模型，对配电网进行可观性配电终端优化配置；步骤3、建立m‑1鲁棒量测优化配置模型，对配电网进行m‑1鲁棒量测优化配置，进一步提高配电网量测可观性；步骤4、综合考虑可靠性、可观性和经济性的配电终端优化配置原则，对配电网进行配电终端优化配置，并进行可靠性、可观性和经济性指标计算。

【技术特征摘要】
1.一种配电终端优化配置方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1、建立考虑供电可靠性和经济性的“三遥”终端优化配置模型，并根据该“三遥”终端优化配置模型，对配电网进行可靠性和经济性“三遥”配电终端配置，分析基于可靠性和经济性的“三遥”配电终端安装数量及位置选择的优化策略；步骤2、建立基于支路功率可观的配电终端可观性优化配置模型，对配电网进行可观性配电终端优化配置；步骤3、建立m-1鲁棒量测优化配置模型，对配电网进行m-1鲁棒量测优化配置，进一步提高配电网量测可观性；步骤4、综合考虑可靠性、可观性和经济性的配电终端优化配置原则，对配电网进行配电终端优化配置，并进行可靠性、可观性和经济性指标计算。2.根据权利要求1所述的一种配电终端优化配置方法，其特征在于：所述步骤1的“三遥”终端优化配置模型为：其中，AIC3＝N3(A3+AM)；AMC3＝hAIC3上式中，ACIC为年用户停电损失，CCIC为综合用户单位电量停电损失，用来表示工业负荷、商业负荷和居民负荷的平均停电损失；λj为第j条线路的故障率；tjm为线路j发生故障对负荷m造成的停电时间；nc为总负荷数；Pm为负荷m的大小；AIC3为“三遥”配电终端的年投资费用；N3为安装的“三遥”配电终端总数；A3和AM分别为“三遥”配电终端和电动操作机构的单位年投资费用；AMC3为“三遥”配电终端的年运维费用；h设备年运维费用为占年投资费用的百分比；故障影响时间tjm为负荷m受支路j故障影响的停电时间，具体表达如下：上式中，Pjm为负荷m到支路j的最短支路集合，yj为0-1决策变量，用来表示第j条线路上的开关是否安装“三遥”配电终端，支路j的下负荷点为其功率方向末端的负荷点。3.根据权利要求1或2所述的一种配电终端优化配置方法，其特征在于：所述步骤1的对配电网进行可靠性和经济性“三遥”配电终端配置的具体方法为：首先，初始化网络参数、可靠性参数和经济性参数，并对节点、支路、负荷和联络开关进行编号；然后，从第一条故障支路开始，分析各负荷点受其影响的停电时间，并根据各负荷点到故障支路的最短支路集合中是否安装“三遥”配电终端对停电时间做相应的调整，依次分析所有的故障支路；最后，将经济性目标函数和可靠性约束送入优化器进行求解。4.根据权利要求1或2所述的一种配电终端优化配置方法，其特征在于：所述步骤2的基于支路功率可观的配电终端可观性优化配置模型为：

【专利技术属性】
技术研发人员：戚艳，王旭东，于建成，吴磊，霍现旭，丁一，李国栋，王守相，董逸超，
申请(专利权)人：国网天津市电力公司，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：天津,12