计及MPSC和MCCC的配电网主变联络结构优化规划方法技术

本发明专利技术是一种计及MPSC和MCCC的配电网主变联络结构优化规划方法，其特点是，包括：联络结构优化模型的建立、联络结构优化模型的求解和最优方案的选取等内容。本发明专利技术从综合考虑最大供电能力和投资费用入手，以馈线互联矩阵作为决策变量进行主变联络结构优化模型的构建，提出了考虑地理因素的中压配电网联络结构优化方法，揭示了地理环境对联络结构的影响并表明了各馈线间的联络关系，具有方法科学合理，适用性强，效果佳等优点。

Optimal planning method for connection structure of main transformer of distribution network considering maximum power supply capacity and minimum connection construction cost

The present invention is to contact the structure optimization of a distribution network planning method and the maximum power supply capacity and minimum contact the construction costs of the main transformer, which is characterized, including: the establishment of the optimization model, contact contact structure optimization selection is solved and the optimal scheme of the model. The present invention considering the maximum power supply capacity and the investment cost of the feeder interconnection matrix as decision variables to construct the main variable contact structure optimization model, put forward the distribution network considering geographical factors contact structure optimization method, reveals the influence of geographical environment on the contact structure and shows the relationship between the feeder, with the method is scientific and reasonable, strong applicability, the advantages of good effect etc..

【技术实现步骤摘要】
计及最大供电能力和最小联络建设费用的配电网主变联络结构优化规划方法
本专利技术涉及电力系统中的配电网规划领域，是一种计及最大供电能力和最小联络建设费用的配电网主变联络结构优化规划方法。
技术介绍
随着城市经济的高速发展，城市用地的日益紧张使得变电站站址和电力通道走廊的选择十分困难，由于联络线作为供电恢复和负荷转带的通道，可以利用较少的资源通过加大变电站站间负荷转移能力，提高设备利用率，实现在降低建设规模、减少土地资源消耗的同时满足各级各类用户负荷的供电需求，故主变联络结构优化已成为配电网运行方式选择和网架结构规划的重要内容。随着配电网最大供电能力概念越来越多应用于指导配电网规划中，目前，已经提出了以加权Voronoi图和基于主变互联及N-1准则的配电网最大供电能力分析方法为基础的主变站间联络结构优化方法、以提高区域供电能力和简化联络通道为基本立足点的主变站间联络结构的多目标优化模型、考虑单位供电能力费用的联络通道规划方法及基于最大供电能力的配电网联络线瓶颈分析与改造方法等。但上述这些方法仅以主变互联矩阵作为决策变量对主变间联络通道及联络规模的优化展开研究，而联络通道作为一个物理上的概念，它是由主变间联络支路构成的集合，并不包括具体的出线数目，所得规划结果无法表明通道内联络支路的数量及位置的构成，不能对具体馈线间的联络关系进行指导，同时，在进行联络结构优化建模时，未考虑地理因素的影响。对此，本专利技术从综合考虑最大供电能力和投资费用入手，以馈线互联矩阵作为决策变量进行主变联络结构优化模型的构建，提出了考虑地理因素的中压配电网联络结构优化方法，表明了各馈线间的联络关系并揭示了地理环境对联络结构的影响。
技术实现思路
本专利技术的目的是，克服现有技术的不足，提供一种科学合理，适用性强，效果佳的计及最大供电能力和最小联络建设费用的配电网主变联络结构优化规划方法。实现本专利技术的目的采用的技术方案是，一种计及最大供电能力和最小联络建设费用的配电网主变联络结构优化规划方法，其特征是，它包括以下内容：1)联络结构优化模型的建立①基于馈线互联关系的配电网最大供电能力模型基于馈线互联关系的最大供电能模型为：其中，ATSC为计算所得配电网最大供电能力；Fm为馈线m，为馈线m的负荷，m＝1,2,…,M；Ptrf·mn为馈线m发生N-1故障时转带给馈线n的负荷量，n＝1,2,…,M；Ti为主变i，Pi为主变i所带负载，i＝1,2,…,N；Ptrt·ij为主变i发生N-1故障时转带给主变j的负荷量，j＝1,2,…,N；N为主变数量；M为馈线数量；为馈线n的容量；Fm∈Ti表示馈线m出自主变i的对应母线；Lf为馈线互联矩阵，其矩阵表达式为式(2)，表示馈线m与馈线n之间的联络关系，当它们之间存在联络关系时，否则Lt为主变互联矩阵，其矩阵表达式为式(3)，表示主变i和主变j之间的联络关系，当它们之间存在联络关系时，否则R'j为修正后主变j的容量，R'j＝Rj－PF·fsi，Rj为主变j的容量，PF·fsi为主变j上单辐射线负荷；PD为某个重载区负荷的下限；Z为重载区所有主变集合；②考虑地理因素的联络建设费用模型考虑到实际工程中，铺设线路时穿越高速公路需要通过地下隧道排管，穿越河流时需要与桥梁综合建设，这些不利于穿越布线的地理因素将额外增加线路铺设费用，所以建立考虑地理因素的主变联络建设费用模型，见式(4)，其中，CLink为计及地理因素的联络建设费用，为馈线m和馈线n间新建联络线容量，α为曲折系数；为容量下联络线单位长度造价；Dmn为馈线m和馈线n间距离，根据潮流方向，定义主馈线的首末端点，以主馈线末端节点间距离作为两馈线间距离；Wmn为馈线m和馈线n间不考虑地理因素时新建联络线费用；Zmn为馈线m和馈线n之间铺设线路时穿越不利地形所需要的额外建设费用，障碍越多，Zmn越大，当馈线m和馈线n之间无不利地形时，Zmn＝0；r0为贴现率，p为线路的折旧年限，由于联络线只在故障时投入使用，其年运行费用很小，故仅考虑联络线建设费用；③基于帕累托最优的联络结构优化模型一般情况下多目标优化问题中的多个目标函数之间是无法比较且相互之间经常是冲突，一个目标函数的改进往往以牺牲另外一个目标函数的值为代价，因此可以看出多目标优化问题往往包含多个解，并且各个解之间无法比较其优劣性，这些解统称为帕累托解集，帕累托最优表征了问题解的各个子目标不能够再同时继续优化的状态，由于主变间联络是依靠馈线间联络实现的，故在明确馈线互联关系后，主变互联关系也随之确定，即主变互联矩阵Lt根据馈线互联矩阵Lf得到，其求解过程见式(8)至式(13)，以Lf作为决策变量，建立同时优化多个目标的主变联络结构优化模型，见式(6)，其中，Lf为该多目标优化模型的解；Ω为可行解集合，F(Lf)为具有n个分量的目标向量，fk(Lf)为优化子目标，k＝1,2,…,n；n为F(Lf)的分量个数，对于极小化的多目标优化问题，若和均为可行解，且则称支配记为表示支配关系，表示第l个可行解，表示第k个可行解，若在可行解集合中不存在支配的解，则称为多目标优化问题的一个非支配解，即非劣解，所有非支配解形成的区域成为帕累托前沿；为了通过Lf求得Lt，采用如下编号规则：若规划区域内有N台主变，其编号相应为1，2，…，N，对应各台主变所出馈线数分别为M1，M2，…，MN，将馈线m记为Fm，若其为第i台主变的第d条馈线，i＝1,2,…,N，d＝1,2,…,Mi，则编号m根据式(8)求得，令M表示规划区域馈线的总数；其中，Mk为主变k所出馈线数，Mk∈{M0,M1,M2，…，Mi-1}，M0＝0；k＝1,2,…,i-1；i＝1,2,…,N；d＝1,2,…,Mi，将Lf按照馈线所属主变进行分块处理，见式(9)：其中，M为规划区域馈线总数，N为规划区域主变总数，m＝1,2,…,M，n＝1,2,…,M，Si,j为分块完成后第i台主变与第j台主变之间的馈线联络关系矩阵，为在矩阵中书写方便，将记为M(i-1)∑，记为M(j-1)∑，i＝1,2,…,N，j＝1,2,…,N，d＝1,2,…,Mi，b＝1,2,…,Mj，得Si,j的矩阵表达式如式(10)所示，定义一个分段函数h(X)，如式(11)所示，其中，X表示任一矩阵，h(X)为变量X到分段函数的映射，将X＝Si,j带入式(11)中，可求得lti,j，见式(12)，Lt＝[h(Si,j)]N×N(13)若仅综合考虑“最大供电能力”和“计及地理因素的联络建设费用”这两个子优化目标，则将式(6)简化写为式(14)，minF(Lf)＝[f1(Lf),f2(Lf)](14)其中，f1(Lf)为决策变量Lf到子优化目标“最大供电能力”倒数的映射函数，通过f1(Lf)＝1ATSC求得，f2(Lf)为决策变量Lf到子优化目标“考虑地理因素的联络建设费用”的映射函数，通过f2(Lf)＝CLink求得，2)联络结构优化模型的求解①基于带精英策略的非支配排序遗传算法的联络结构优化模型求解由于联络结构优化是一个大规模组合优化问题，故采用带精英策略的非支配排序遗传算法(Non-dominatedSortingGeneticAlgorithm-Ⅱ，NSGA-Ⅱ)对模型进行求解，单联络接线模型的具体步骤是：本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种计及最大供电能力和最小联络建设费用的配电网主变联络结构优化规划方法，其特征是，它包括以下内容：1)联络结构优化模型的建立①基于馈线互联关系的配电网最大供电能力模型基于馈线互联关系的最大供电能模型为：

【技术特征摘要】
1.一种计及最大供电能力和最小联络建设费用的配电网主变联络结构优化规划方法，其特征是，它包括以下内容：1)联络结构优化模型的建立①基于馈线互联关系的配电网最大供电能力模型基于馈线互联关系的最大供电能模型为：其中，ATSC为计算所得配电网最大供电能力；Fm为馈线m，为馈线m的负荷，m＝1,2,…,M；Ptrf·mn为馈线m发生N-1故障时转带给馈线n的负荷量，n＝1,2,…,M；Ti为主变i，Pi为主变i所带负载，i＝1,2,…,N；Ptrt·ij为主变i发生N-1故障时转带给主变j的负荷量，j＝1,2,…,N；N为主变数量；M为馈线数量；为馈线n的容量；Fm∈Ti表示馈线m出自主变i的对应母线；Lf为馈线互联矩阵，其矩阵表达式为式(2)，表示馈线m与馈线n之间的联络关系，当它们之间存在联络关系时，否则Lt为主变互联矩阵，其矩阵表达式为式(3)，表示主变i和主变j之间的联络关系，当它们之间存在联络关系时，lti，j＝1，否则lti,j＝0；R'j为修正后主变j的容量，R'j＝Rj－PF·fsi，Rj为主变j的容量，PF·fsi为主变j上单辐射线负荷；PD为某个重载区负荷的下限；Z为重载区所有主变集合；②考虑地理因素的联络建设费用模型考虑到实际工程中，铺设线路时穿越高速公路需要通过地下隧道排管，穿越河流时需要与桥梁综合建设，这些不利于穿越布线的地理因素将额外增加线路铺设费用，所以建立考虑地理因素的主变联络建设费用模型，见式(4)，其中，CLink为计及地理因素的联络建设费用，为馈线m和馈线n间新建联络线容量，α为曲折系数；为容量下联络线单位长度造价；Dmn为馈线m和馈线n间距离，根据潮流方向，定义主馈线的首末端点，以主馈线末端节点间距离作为两馈线间距离；Wmn为馈线m和馈线n间不考虑地理因素时新建联络线费用；Zmn为馈线m和馈线n之间铺设线路时穿越不利地形所需要的额外建设费用，障碍越多，Zmn越大，当馈线m和馈线n之间无不利地形时，Zmn＝0；r0为贴现率，p为线路的折旧年限，由于联络线只在故障时投入使用，其年运行费用很小，故仅考虑联络线建设费用；③基于帕累托最优的联络结构优化模型一般情况下多目标优化问题中的多个目标函数之间是无法比较且相互之间经常是冲突，一个目标函数的改进往往以牺牲另外一个目标函数的值为代价，因此可以看出多目标优化问题往往包含多个解，并且各个解之间无法比较其优劣性，这些解统称为帕累托解集，帕累托最优表征了问题解的各个子目标不能够再同时继续优化的状态，由于主变间联络是依靠馈线间联络实现的，故在明确馈线互联关系后，主变互联关系也随之确定，即主变互联矩阵Lt根据馈线互联矩阵Lf得到，其求解过程见式(8)至式(13)，以Lf作为决策变量，建立同时优化多个目标的主变联络结构优化模型，见式(6)，其中，Lf为该多目标优化模型的解；Ω为可行解集合，F(Lf)为具有n个分量的目标向量，fk(Lf)为优化子目标，k＝1,2,…,n；n为F(Lf)的分量个数，对于极小化的多目标优化问题，若和均为可行解，且则称支配记为＜表示支配关系，表示第l个可行解，表示第k个可行解，若在可行解集合中不存在支配的解，则称为多目标优化问题的一个非支配解，即非劣解，所有非支配解形成的区域成为帕累托前沿；为了通过Lf求得Lt，采用如下编号规则：若规划区域内有N台主变，其编号相应为1，2，…，N，对应各台主变所出馈线数分别为M1，M2，…，MN，将馈线m记为Fm，若其为第i台主变的第d条馈线，i＝1,2,…,N，d＝1,2,…,Mi，则编号m根据式(8)求得，令M表示规划区域馈线的总数；其中，Mk为主变k所出馈线数，Mk∈{M0,M1,M2，…，Mi-1}，M0＝0；k＝1,2,…,i-1；i＝1,2,…,N；d＝1,2,…,Mi，将Lf按照馈线所属主变进行分块处理，见式(9)：其中，M为规划区域馈线总数，N为规划区域主变总数，m＝1,2,…,M，n＝1,2,…,M，Si,j为分块完成后第i台主变与第j台主变之间的馈线联络关系矩阵，为在矩阵中书写方便，将记为M(i-1)∑，记为M(j-1)∑，i＝1,2,…,N，j＝1,2,…,N，d＝1,2,…,Mi，b＝1,2,…,Mj，得Si,j的矩阵表达式...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖白，王思莹，姜卓，
申请(专利权)人：东北电力大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22