一种基于多维指标叠加的配电线路优化方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种基于多维指标叠加的配电线路优化方法及系统，基于预先建立的配电网虚拟线路案例库等效分析不同类型配电网线路的特征量；根据特征量，确定虚拟线路的结构参数和技术指标；基于虚拟线路的结构参数模拟案例库中的虚拟线路；并采用熵值法，计算技术指标的关联度矩阵；基于技术指标的关联度矩阵，以指标综合最优、投资最小为目标，建立标准虚拟线路的配电网改造工程组合决策优化模型；通过求解所述配电网改造工程组合决策优化模型，确定配电线路改造方案最优解；从而最大限度提升配电网运行指标。

A Method and System of Distribution Line Optimization Based on Multidimensional Index Superposition

【技术实现步骤摘要】
一种基于多维指标叠加的配电线路优化方法及系统
本专利技术属于配电节能
，具体涉及一种基于多维指标叠加的配电线路优化方法及系统。
技术介绍
配电网位于电力系统的末端，是联系输变电系统与用户，并向用户分配和供给电能的重要环节。同输电网相比，配电网点多、面广、线长，拥有的电力设备数量庞大，投资占整个电力系统投资的60％以上。据统计，电力系统70％以上的电能损失是在中低压配电网中发生的，80％的用户停电是由于配电网的原因引起的。近年来，虽然加大了配电网建设改造投资力度，但面对庞大的配电网资金缺口仍然严重。如何在有限投资能力下，提高配电网的建设成效和投资收益，实现电网精准投资，是配电网建设改造决策的重点与难点问题。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提供一种基于多维指标叠加的配电线路优化方法及系统，其目的在于：在有限投资约束下，最大限度提升配电网运行指标。通过本专利技术方案进一步完善了配电网工程实施决策技术，并提供了系统性的优化策略支撑，实现配电网“精准投资”。本专利技术的目的是采用下述技术方案实现的：一种基于多维指标叠加的配电线路优化方法，所述方法包括：基于预先建立的配电网虚拟线路案例库等效分析不同类型配电网线路的特征量；根据所述特征量，确定虚拟线路的结构参数和技术指标；基于虚拟线路的结构参数模拟案例库中的虚拟线路；并采用熵值法，计算所述技术指标的关联度矩阵；基于技术指标的关联度矩阵，以指标综合最优、投资最小为目标，建立标准虚拟线路的配电网改造工程组合决策优化模型；通过求解所述配电网改造工程组合决策优化模型，确定配电线路改造方案最优解。优选的，所述基于预先建立的配电网虚拟线路案例库等效分析不用类型配电网线路的特征量包括：从待优化配电网线路中随机抽取多条样本线路，并将所有样本线路基于预先设定的指标进行聚类分析，分别得到各项指标的中心值；基于所述聚类结果，选取一项指标的任一聚类中心值与其它两项指标的任一聚类中心值进行随机组合，得到配电网虚拟线路案例库中虚拟线路的特征量。进一步地，所述预先设定的指标包括高损配变占比J、线路平均负载率K和配变平均负载率L；所述高损配变占比聚类出的中心值分别为J1、J2…Jn、线路平均负载率聚类出的中心值分别为K1、K2…Km、配变平均负载率聚类出的中心值分别为L1、L2…Lw。进一步地，所述配电网虚拟线路案例库中典型虚拟线路的特征量可表示为y＝{Jn,Km,Lw}；式中，Jn,Km,Lw的分别表示案例库中第y类虚拟线路的三个典型特征量。进一步地，所述根据特征量，确定虚拟线路的结构参数包括：将选取的多条样本线路按照相虚拟线路的特征量近似分类，根据样本线路类型存储于不同的虚拟线路下；根据每类虚拟线路下样本线路的结构参数，计算相应虚拟线路的结构参数。进一步地，所述虚拟线路的结构参数包括：线路条数、线路总长度、配变总台数、配变总容量、线路分段开关数；其中，通过下式确定虚拟线路长度：通过下式确定虚拟线路配变台数：通过下式确定虚拟线路配变容量：通过下式确定虚拟线路分段数：式中，y1表示第y类虚拟线路长度，y2表示第y类虚拟线路配变台数，y3表示第y类虚拟线路配变容量，y4表示第y类虚拟线路分段数，yl表示第y类10kV虚拟线路总长度，yn表示第y类10kV虚拟线路总条数；yx表示第y类10kV虚拟线路配变总台数；yc表示第y类10kV虚拟线路配变总容量；yz表示第y类10kV虚拟线路分段开关数。优选的，所述根据特征量，确定虚拟线路的技术指标包括：通过前推回代法确定配电线路的潮流分布；基于配电线路的潮流分布计算虚拟线路的技术指标，包括全网网损率、电压合格率和功率因数合格率。进一步地，所述通过前推回代法确定配电线路的潮流分布包括：a、基于预先采集的全网PQ节点初始化参数，计算节点运算功率；b、根据所述节点运算功率，确定全网各支路功率；c、根据所述全网各支路功率，确定全网各节点电压幅值修正值和相角修正值；d、根据全网各节点电压幅值修正值和相角修正值，计算全网PV节点的电压修正值和无功功率修正值，并判断根据前后两次计算获得的有功功率和无功功率修正值是否满足收敛条件；若否，则将各节点电压最后一次的修正值作为新的初始值，返回步骤a进行迭代，直到运算功率前后修正误差满足收敛条件；若是，则计算结束。进一步地，通过下式确定节点的运算功率：式中，为节点i的运算功率，为节点i的负荷功率；为全网PQ节点的电压初始值；为全网PV节点的无功注入初始功率；为节点i对地导纳。进一步地，通过下式确定全网各支路功率分布：式中，分别为节点i与节点j之间的支路有功功率和支路无功功率；分别为节点j运算功率的有功分量和无功分量；分别为节点i与节点j之间的支路有功损耗和支路无功损耗；Rij，Xij分别为节点i与节点j之间的支路电阻和支路电抗；Cj为除节点i外所有与j节点相联的节点集合；∑Pjk，∑Qjk分别为除节点i和节点j之间的支路之外所有与j节点相联的支路有功功率之和无功功率之和。进一步地，通过下式确定全网各节点电压幅值修正值：通过下式确定全网各节点电相角修正值：式中，为全网各节点的电压幅值修正值，为全网各节点的相角修正值。进一步地，通过下式确定全网PV节点的电压修正值：通过下式确定全网PV节点的无功功率修正值：式中，为全网PV节点的电压修正值，为全网PV节点的无功功率修正值。进一步地，通过下式确定收敛条件：式中，ΔPi(1)，为节点i前一次功率修正量与下一次功率修正量的差值；Pi(0)，为节点i前一次运算功率的有功功率和无功功率的修正量；ε1为预先设定的收敛误差。进一步地，通过下式确定全网网损率：式中，∑ΔPij为全网有功功率损耗总和，ΔWz为线路功率损耗，与全网有功损耗∑ΔPij大小相等；W1为线路首端注入的有功功率。进一步地，所述确定全网电压合格率包括：获取各节点电压与10kV标准电压的偏差，若所述偏差未超出预先定义的节点电压偏差范围，则将当前节点定义为合格的负荷节点；根据合格的负荷节点数，计算全网电压合格率；其中，所述各节点电压通过下式确定：所述全网电压合格率通过下式确定：式中，ΔUij为各节点电压，Pij、Qij分别为各支路的有功功率和无功功率，Rij，Xij分别为节点i与节点j之间的支路电阻和支路电抗；Uij为节点i与节点j之间的支路电压，Ui和Uj分别为支路首末节点电压。进一步地，通过下式确定全网功率因数合格率：优选的，所述基于虚拟线路的结构参数模拟案例库中的虚拟线路包括：根据典型情形，模拟虚拟线路上的负荷分布，获得各分布情形；在每种分布情形的基础上，再将虚拟线路上的负载率按照所取导线载流量比例进行模拟，建立标准虚拟线路的技术指标值矩阵；利用Digsilent仿真软件，根据接入配电网的配电网改造工程，模拟案例库中虚拟线路；其中，所述典型情形包括末端集中、均匀分布、渐增、渐减、先增后减和先减后增；所述配电网改造工程包括导线增容、台区配变改造、台区无功补偿和分布式电源。进一步地，通过下式确定所述标准虚拟线路的技术指标值矩阵：式中，表示第y类标准虚拟线路的技术指标值矩阵，(i∈M,j∈N)，其中，M表示不同比例的配变负载率情况；N表示技术指标，包括全网网损率、电压合格率、功率因数合格率；(0)表示线路未经改造情况。进一步本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于多维指标叠加的配电线路优化方法，其特征在于，所述方法包括：基于预先建立的配电网虚拟线路案例库等效分析不同类型配电网线路的特征量；根据所述特征量，确定虚拟线路的结构参数和技术指标；基于虚拟线路的结构参数模拟案例库中的虚拟线路；并采用熵值法，计算所述技术指标的关联度矩阵；基于技术指标的关联度矩阵，以指标综合最优、投资最小为目标，建立标准虚拟线路的配电网改造工程组合决策优化模型；通过求解所述配电网改造工程组合决策优化模型，确定配电线路改造方案最优解。

【技术特征摘要】
1.一种基于多维指标叠加的配电线路优化方法，其特征在于，所述方法包括：基于预先建立的配电网虚拟线路案例库等效分析不同类型配电网线路的特征量；根据所述特征量，确定虚拟线路的结构参数和技术指标；基于虚拟线路的结构参数模拟案例库中的虚拟线路；并采用熵值法，计算所述技术指标的关联度矩阵；基于技术指标的关联度矩阵，以指标综合最优、投资最小为目标，建立标准虚拟线路的配电网改造工程组合决策优化模型；通过求解所述配电网改造工程组合决策优化模型，确定配电线路改造方案最优解。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于预先建立的配电网虚拟线路案例库等效分析不用类型配电网线路的特征量包括：从待优化配电网线路中随机抽取多条样本线路，并将所有样本线路基于预先设定的指标进行聚类分析，分别得到各项指标的中心值；基于所述聚类结果，选取一项指标的任一聚类中心值与其它两项指标的任一聚类中心值进行随机组合，得到配电网虚拟线路案例库中虚拟线路的特征量。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述预先设定的指标包括高损配变占比J、线路平均负载率K和配变平均负载率L；所述高损配变占比聚类出的中心值分别为J1、J2…Jn、线路平均负载率聚类出的中心值分别为K1、K2…Km、配变平均负载率聚类出的中心值分别为L1、L2…Lw。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述配电网虚拟线路案例库中典型虚拟线路的特征量可表示为y＝{Jn,Km,Lw}；式中，Jn,Km,Lw的分别表示案例库中第y类虚拟线路的三个典型特征量。5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据特征量，确定虚拟线路的结构参数包括：将选取的多条样本线路按照相虚拟线路的特征量近似分类，根据样本线路类型存储于不同的虚拟线路下；根据每类虚拟线路下样本线路的结构参数，计算相应虚拟线路的结构参数。6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述虚拟线路的结构参数包括：线路条数、线路总长度、配变总台数、配变总容量、线路分段开关数；其中，通过下式确定虚拟线路长度：通过下式确定虚拟线路配变台数：通过下式确定虚拟线路配变容量：通过下式确定虚拟线路分段数：式中，y1表示第y类虚拟线路长度，y2表示第y类虚拟线路配变台数，y3表示第y类虚拟线路配变容量，y4表示第y类虚拟线路分段数，yl表示第y类10kV虚拟线路总长度，yn表示第y类10kV虚拟线路总条数；yx表示第y类10kV虚拟线路配变总台数；yc表示第y类10kV虚拟线路配变总容量；yz表示第y类10kV虚拟线路分段开关数。7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据特征量，确定虚拟线路的技术指标包括：通过前推回代法确定配电线路的潮流分布；基于配电线路的潮流分布计算虚拟线路的技术指标，包括全网网损率、电压合格率和功率因数合格率。8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述通过前推回代法确定配电线路的潮流分布包括：a、基于预先采集的全网PQ节点初始化参数，计算节点运算功率；b、根据所述节点运算功率，确定全网各支路功率；c、根据所述全网各支路功率，确定全网各节点电压幅值修正值和相角修正值；d、根据全网各节点电压幅值修正值和相角修正值，计算全网PV节点的电压修正值和无功功率修正值，并判断根据前后两次计算获得的有功功率和无功功率修正值是否满足收敛条件；若否，则将各节点电压最后一次的修正值作为新的初始值，返回步骤a进行迭代，直到运算功率前后修正误差满足收敛条件；若是，则计算结束。9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，通过下式确定节点的运算功率：式中，为节点i的运算功率，为节点i的负荷功率；为全网PQ节点的电压初始值；Qi(0)为全网PV节点的无功注入初始功率；为节点i对地导纳。10.如权利要求8所述的方法，其特征在于，通过下式确定全网各支路功率分布：式中，分别为节点i与节点j之间的支路有功功率和支路无功功率；分别为节点j运算功率的有功分量和无功分量；分别为节点i与节点j之间的支路有功损耗和支路无功损耗；Rij，Xij分别为节点i与节点j之间的支路电阻和支路电抗；Cj为除节点i外所有与j节点相联的节点集合；∑Pjk，∑Qjk分别为除节点i和节点j之间的支路之外所有与j节点相联的支路有功功率之和无功功率之和。11.如权利要求8所述的方法，其特征在于，通过下式确定全网各节点电压幅值修正值：通过下式确定全网各节点电相角修正值：式中，为全网各节点的电压幅值修正值，为全网各节点的相角修正值。12.如权利要求8所述的方法，其特征在于，通过下式确定全网PV节点的电压修正值：通过下式确定全网PV节点的无功功率修正值：式中，为全网PV节点的电压修正值，为全网PV节点的无功功率修正值。13.如权利要求8所述的方法，其特征在于，通过下式确定收敛条件：|ΔPi(1)|＜ε1式中，ΔPi(1)，为节点i前一次功率修正量与下一次功率修正量的差值；...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨红磊，唐巍，安立进，任勇，王凯，王瑞珏，郝逸亮，樊勇华，王华云，安义，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院有限公司，国家电网有限公司，国网山西省电力公司，中国农业大学，国网江西省电力有限公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11