配电网线路最优分段方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种配电网线路最优分段方法和装置。该方法包括步骤：获取待分段的配电网线路的拓扑结构以及所述配电网线路的相关参数；将所述拓扑结构以及所述相关参数输入预设的配电网线路最优分段模型，并对所述配电网线路中不允许设置分段开关或必须设置分段开关的节点的变量赋值；在设置的约束条件下，由所述配电网线路最优分段模型计算出配电网线路的分段数和分段长度。本发明专利技术可以直接对分段数和分段长度两个变量同时进行求解，方案方便简单。

【技术实现步骤摘要】
配电网线路最优分段方法和装置
本专利技术涉及配电网
，特别是涉及配电网线路最优分段方法和配电网线路最优分段装置。
技术介绍
城市中压配电网的网架由中压主干线路组成，随着城市的发展，负荷密度不断提高，中压主干线路随着负荷的拓展而延长或出现新的分支。单条线路的总故障率随负荷和投运设备的增加及线路的延长而增加，故障率的提高将导致线路可靠性的降低，危及线路的安全稳定运行。因此，科学地进行城市中压配电网的规划与改造是十分必要的。提高已投运线路可靠性的有效方式就是对其进行分段，即在原有线路上加装分段开关，特别是实现自动化的分段开关，其目的是使配电网能够对负荷进行区域性划分，缩小故障和检修的区间，减少因线路故障造成的用户停电的范围，并在故障发生时通过切除故障段以减小停电损失，提高线路的可靠性。但是由于分段设备本身需要投入成本，并且随着线路上安装的分段开关设备增加，其维护成本以及设备故障率都将增大，因此线路安装的分段开关数量是受到限制的，如何平衡其可靠性与经济性是一个很重要的问题。而这也是对线路进行最优分段的一个重要目的。进一步地，由于不同用户对于供电的可靠性要求程度不同，在电改形势下，以相同的电价成本对所有用户提供不同可靠性要求的电能并不经济。如何进行规划，使得在以最小的设备投资改造线路以提高局部区域、用户对供电可靠性的要求是十分有意义的。对线路的最优分段的另外一个目标，就是以最经济的成本使线路整体或局部满足特定用户的可靠性要求，提高供电质量。此外，对线路进行分段，划分负荷区域，是进行配电网重构的前提条件。此时重构下的最优分段目标可以是配电网线损最小或者是负荷在各分段分布的最优化，即负荷的最优均衡化目标。在采用模型对配电网线路进行最优分段时，以往的模型主要进行两类建模：一种是在分段数已知的情况下求解每个分段长度，另一种是在分段数未知的情况下求解分段数，但需要假设分段长度各段相同，即进行平均分段。这些模型一般需要分两次甚至多次进行才能获得分段数和每个分段长度，方案比较复杂。
技术实现思路
基于此，有必要针对现有技术中线路最优化分段时方案复杂的问题，提供一种配电网线路最优分段方法和装置，能够同时对分段数和分段长度两个变量同时进行求解，方案方便简单。一种配电网线路最优分段方法，包括步骤：获取待分段的配电网线路的拓扑结构以及所述配电网线路的相关参数；所述配电网线路包括主干线路以及若干条分支线路，所述相关参数包括线路参数、可靠性参数和经济性参数；将所述拓扑结构以及所述相关参数输入预设的配电网线路最优分段模型，并对所述配电网线路中不允许设置分段开关或必须设置分段开关的节点的变量赋值；所述配电网线路最优分段模型以第一矩阵表示所述配电网线路中节点和分段的对应关系，以第二矩阵表示每一条分支线路的节点和与该分支线路的节点相连的主干线路的节点的关联关系，并以拓扑结构以及相关参数为输入，以配电网的分段数和分段长度为输出；在设置的约束条件下，由所述配电网线路最优分段模型计算出配电网线路的分段数和分段长度。一种配电网线路最优分段装置，包括：数据获取模块，用于获取待分段的配电网线路的拓扑结构以及所述配电网线路的相关参数；所述配电网线路包括主干线路以及若干条分支线路，所述相关参数包括线路参数、可靠性参数和经济性参数；数据输入模块，用于将所述拓扑结构以及所述相关参数输入预设的配电网线路最优分段模型，并对所述配电网线路中不允许设置分段开关或必须设置分段开关的节点的变量赋值；所述配电网线路最优分段模型以第一矩阵表示所述配电网线路中节点和分段的对应关系，以第二矩阵表示每一条分支线路的节点和与该分支线路的节点相连的主干线路的节点的关联关系，并以拓扑结构以及相关参数为输入，以配电网的分段数和分段长度为输出；数据计算模块，用于在设置的约束条件下，由所述配电网线路最优分段模型计算出配电网线路的分段数和分段长度。上述配电网线路最优分段方法和装置，预先建立配电网线路最优分段模型，该配电网线路最优分段模型对线路节点和分段的对应关系以及分支线路和主干线路的关联关系抽象为矩阵形式表示，对分段特征和关联关系进行数学描述，形成能够精确解析的数学约束，将多变量的求解转化为对矩阵变量的求解，使得该配电网线路最优分段模型可以直接采用数学优化技术对分段数和分段长度两个变量同时进行求解，得到的结果无需修正，可直接应用于最优分段方案的实施，从而帮助电网规划人员合理地调整网架结构，使得配电网网架结构最优化，提高配电网运行的可靠性，方案方便简单。附图说明图1为一实施例的配电网线路最优分段方法的流程示意图；图2为一实施例的配电网线路最优分段装置的结构示意图。具体实施方式为更进一步阐述本专利技术所采取的技术手段及取得的效果，下面结合附图及较佳实施例，对本专利技术的技术方案，进行清楚和完整的描述。如图1所示，一种配电网线路最优分段方法，包括步骤：S110、获取待分段的配电网线路的拓扑结构以及所述配电网线路的相关参数；所述配电网线路包括主干线路以及若干条分支线路，所述相关参数包括线路参数、可靠性参数和经济性参数；S120、将所述拓扑结构以及所述相关参数输入预设的配电网线路最优分段模型，并对所述配电网线路中不允许设置分段开关或必须设置分段开关的节点的变量赋值；所述配电网线路最优分段模型以第一矩阵表示所述配电网线路中节点和分段的对应关系，以第二矩阵表示每一条分支线路的节点和与该分支线路的节点相连的主干线路的节点的关联关系，并以拓扑结构以及相关参数为输入，以配电网的分段数和分段长度为输出；S130、在设置的约束条件下，由所述配电网线路最优分段模型计算出配电网线路的分段数和分段长度。上述配电网线路最优分段方法可以通过相应的程序实现，程序运行在终端中，例如计算机或者智能手机中。该方法通过建立配电网线路最优分段模型，可以直接采用数学优化技术对分段数和分段长度两个变量同时进行求解，得到的结果无需修正，可直接应用于最优分段方案的实施，方案方便简单。下面对各个步骤进行详细介绍。在步骤S110中，中压配电网接线方式一般包括单电源辐射接线、双电源手拉手环网接线、三电源环网接线、三分段三联络接线、N供一备(N-1)接线等。所谓N-1接线模式就是指N条电缆线路连成电缆环网，其中有1条线路作为公共的备用线路正常时空载运行，其它线路都可以满载运行，若有某1条运行线路出现故障，则可以通过线路切换把备用线路投入运行。本专利技术不仅适用于N-1接线配电网线路的最优分段，还适用于接线方式的配电网线路的最优分段。为了更精确地表示实际线路，在一个实施例中，获取待分段的配电网线路的拓扑结构的步骤可以包括：S1101、以树状链表对待分段的配电网线路的拓扑结构进行描述；所述配电网线路中节点包括杆塔和开关柜；S1102、将所述树状链表中负荷有功功率为零的节点进行合并，获得配电网线路的拓扑结构。本专利技术对数据的处理是基于现实线路结构进行的，使用树状链表表征配电网线路的拓扑结构，并以实际杆塔及开关柜的位置作为线路节点，使所得解更接近于实际线路，即所有分段点都对应于实际线路确定存在的杆塔或开关柜，每个解都具有实际的意义，以方便规划人员直接将结果应用于实际配电网线路的规划中。遍历树状链表并合并负荷有功功率为零的节点，即获得配电网线路的拓扑结构。需要说明的是，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种配电网线路最优分段方法，其特征在于，包括步骤：获取待分段的配电网线路的拓扑结构以及所述配电网线路的相关参数；所述配电网线路包括主干线路以及若干条分支线路，所述相关参数包括线路参数、可靠性参数和经济性参数；将所述拓扑结构以及所述相关参数输入预设的配电网线路最优分段模型，并对所述配电网线路中不允许设置分段开关或必须设置分段开关的节点的变量赋值；所述配电网线路最优分段模型以第一矩阵表示所述配电网线路中节点和分段的对应关系，以第二矩阵表示每一条分支线路的节点和与该分支线路的节点相连的主干线路的节点的关联关系，并以拓扑结构以及相关参数为输入，以配电网的分段数和分段长度为输出；在设置的约束条件下，由所述配电网线路最优分段模型计算出配电网线路的分段数和分段长度。

【技术特征摘要】
1.一种配电网线路最优分段方法，其特征在于，包括步骤：获取待分段的配电网线路的拓扑结构以及所述配电网线路的相关参数；所述配电网线路包括主干线路以及若干条分支线路，所述相关参数包括线路参数、可靠性参数和经济性参数；将所述拓扑结构以及所述相关参数输入预设的配电网线路最优分段模型，并对所述配电网线路中不允许设置分段开关或必须设置分段开关的节点的变量赋值；所述配电网线路最优分段模型以第一矩阵表示所述配电网线路中节点和分段的对应关系，以第二矩阵表示每一条分支线路的节点和与该分支线路的节点相连的主干线路的节点的关联关系，并以拓扑结构以及相关参数为输入，以配电网的分段数和分段长度为输出；在设置的约束条件下，由所述配电网线路最优分段模型计算出配电网线路的分段数和分段长度。2.根据权利要求1所述的配电网线路最优分段方法，其特征在于，获取待分段的配电网线路的拓扑结构的步骤包括：以树状链表对待分段的配电网线路的拓扑结构进行描述；所述配电网线路中节点包括杆塔和开关柜；将所述树状链表中负荷有功功率为零的节点进行合并，获得配电网线路的拓扑结构。3.根据权利要求1所述的配电网线路最优分段方法，其特征在于，所述第一矩阵包括用于表示所述主干线路的节点和分段的对应关系的主干矩阵；所述主干矩阵对应的约束条件包括：A[i][j]+A[i-1][j]≥A[i][j+1]i＝0,1,..k-1j＝0,1,..m-2A[i][j]∈{0,1}其中，A为主干矩阵；A[][]为主干矩阵的行和列；k为线路最大允许分段数；m为主干线路的节点数；A[i][j]为1表示节点j处于第i分段。4.根据权利要求3所述的配电网线路最优分段方法，其特征在于，所述第一矩阵还包括用于表示每一条分支线路的节点和分段的对应关系的分支矩阵；所述分支矩阵对应的约束条件包括：Bh[i][j]+Bh[i-1][j]≥Bh[i][j+1]i＝0,1,..k-1j＝0,1,..n-2Bh[i][j]∈{0,1}其中，Bh为第h条分支线路的分段矩阵；Bh[][]为第h条分支线路的行和列；f为第h条分支线路的第一个节点编号；Mh为第h条分支线路的节点号集合；n为第h条分支线路的节点数；Bh[i][j]为1表示节点j处于第i分段。5.根据权利要求1所述的配电网线路最优分段方法，其特征在于，所述第二矩阵对应的约束条件包括：A[i][g]≥A[i][j]i＝0,1,..k-1j∈Mh其中，A为主干矩阵；A[][]为主干矩阵的行和列；k为线路最大允许分段数；i为第i分段；g为第h条分支线路中与主干线路的节点相连的节点号；j为节点j；Mh为第h条分支线路的节点号集合。6.根据权利要求1至5任意一项所述的配电网线路最优分段方法，其特征在于，所述约束条件还包括停电时间约束条件，包括：

【专利技术属性】
技术研发人员：黄华茂，李京平，冼浩欣，何昌皓，蔡志平，李若明，曾繁华，林国明，刘义先，王志喜，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司中山供电局，
类型：发明
国别省市：广东,44