一种基于差异化负荷匹配的配电网网架构建方法技术

本发明专利技术涉及一种基于差异化负荷匹配的配电网网架构建方法，该方法对待构建的配电网的电网拓扑结构和负荷曲线进行数据收集；根据负荷曲线计算不同负荷组合的先后顺序；按先后顺序改变负荷接入方式进行供区优化；建立基于供区优化的供电能力提升数学模型，计算供电能力提升幅度；计算不同供区划分方案的综合收益结果；综合收益最大的供区划分方案对应的配电网网架即为目标网架方案。与现有技术相比，本发明专利技术通过供区优化能够显著提高供电单元可用供电能力，降低负荷峰值，平滑供电单元日负荷曲线，提升负荷率。

【技术实现步骤摘要】
一种基于差异化负荷匹配的配电网网架构建方法
本专利技术涉及电力系统配电网网架构建
，尤其是涉及一种基于差异化负荷匹配的配电网网架构建方法。
技术介绍
配电网最大供电能力(TotalSupplyCapability，TSC)是指给定结构和参数的配电网在满足容量、功率等运行约束和所有馈线N-1校验约束的条件下所能提供的最大供电负荷。这个最大供电负荷主要受主变容量约束、主变之间的转供能力、馈线运行参数、馈线联络情况等的影响。因配电网的最大供电能力受主变容量约束、馈线容量约束、主变与主变站内站外联络情况、馈线与馈线联络情况、现有负荷分布情况的影响。为提高区域最大供电能力，目前一般采用新增电网布局的方式，然而新增线路需要增加线路通道和出线间隔，容易造成不同电压等级电网资源的浪费。配电网网格化构建是以主干道路、河流湖泊山脉、行政区域、负荷类型等因素进行分片区、地块网格化进行规划，使供电单元的供电范围清晰、边界明确，这对于配电网的“标准化”、“差异化”、“精益化”建设要求具有重要意义。另一方面，这种配电网网架构建方法会导致构建结果中负荷类型相同的区域规划到一个供电单元中，从而导致供电单元内负荷并不匹配，会有供电单元整体负荷率较低、负荷曲线波动较大、负荷同时率较高、设备利用率低等问题。此外，在现行配电网网格化规划中，当现有线路不满足供电能力要求时，需要新增接线单元来提高供电能力，需要增加线路、出线间隔及相应投资，大大提高了成本。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种不改变主网架结构、不新增主线和出线间隔的情况下，通过供区优化，以增加用户接入线路长度的代价使各个馈线段负荷错峰和同时率降低，进而提高整体供电能力的基于差异化负荷匹配的配电网网架构建方法。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种基于差异化负荷匹配的配电网网架构建方法，该方法包括如下步骤：S1：对待构建的配电网的电网拓扑结构进行数据收集；收集的数据包括配电网的元件参数和负荷信息，所述负荷信息包括各个供电单元中开关站或环网站的负荷峰值，以及负荷错峰效应后的最高负荷、可用供电能力和负荷率。S2：根据收集的数据，通过负荷接入方法进行供区优化；通过负荷接入方法进行供区优化的具体实现方式包括以下一种方式或多种方式的组合：通过负荷接入不同环网站或开关站实现供区优化；通过负荷接入不同架空分段实现供区优化；通过双环网开关站I、II段母线调整实现供区优化；以及通过不同单环网互换部分环网站实现供区优化。S3：对已供区优化的供电单元，建立基于供区优化的供电能力提升数学模型；建立的基于供区优化的供电能力提升数学模型包括供电能力提升收益模型、供区优化费用模型和供电能力综合收益模型。S4：选取适用待构建的配电网的电网拓扑结构的供电能力提升数学模型；S5：根据步骤S4选取的合适的供电能力提升数学模型，计算各个供区划分方案的综合收益；S6：根据各个供区划分方案的综合收益大小，获取目标网架接线方案。步骤S3中，所述供电能力提升收益模型的表达式为：式中：CATSC为供电能力提升收益，Cline为单环网接线中单回供电半径为某长度的10kV线路平均造价，pline为单环网接线中单回线路的供电能力，ΔATSC为提升的供电能力数值。进一步地，单环网接线中单回线路的供电能力为其额定容量的1/2。所述供区优化费用模型的表达式为：Copt＝c0k1∑li式中：Copt为供区优化费用，c0为10千伏线路的材料和施工单价，li为第i根改动线路的始末端长度，k1为改动线路的弯曲系数，其值为线路实际长度与线路首末端直线距离的比值。所述供电能力综合收益模型的表达式为：Ccomp＝CATSC-Copt式中：CATSC为供电能力提升收益，Copt为供区优化费用，若计算出供电能力综合收益Ccomp大于0，则供区优化方案可行；反之则不可行。步骤S4中，若待构建的配电网的电网拓扑结构只考虑供电能力提升，不考虑经济性，则选取所述供电能力提升收益模型作为供电能力提升目标函数；若综合考虑供电能力提升和经济效益，则选取所述供电能力综合收益模型作为供电能力提升目标函数，按照选取的目标函数计算各个供区划分方案的优劣情况。步骤S5中，计算各个供区划分方案的优劣指标包括优化前后的最高负荷、可用供电能力、负荷率、负荷曲线和供区优化划分示意图。本专利技术提供的基于差异化负荷匹配的配电网网架构建方法，相较于现有技术至少包括如下有益效果：一、本专利技术采用基于母线调整的开关站供区优化来提升供电能力，仅仅改变负荷在同一开关站中的挂接方式，无需新增任何电力设施和投资，可有效节约成本；二、选用基于接线调整的开关站供区优化来提升供电能力，改变接线单元中的开关站组合方式，但不改变配电网主网架结构、不新增主线和出线间隔，同时计算因开关站组合方式改变的投资和现行网格化规划中新增接线单元的投资进行比较后确定开关站接线调整是否可行，确保开关站调整方案同时满足供电能力提升和投资减少的要求；需要特别说明的是，即使是在同样接线单元的情况下，本专利技术通过差异化负荷匹配，使得同一接线单元中各个馈线段负荷错峰互补，和仅依据地理因素进行接线单元供区划分的方法相比，可降低最大负荷，平滑最高负荷曲线，提升负荷率，是对现有网格化规划的改进。附图说明图1为实施例中基于差异化负荷匹配的配电网网架构建方法的流程示意图；图2为不同环网站间供区优化示意图；图3为架空线路负荷调整示意图；图4为基于母线调整的开关站供区优化示意图；图5为基于接线调整的开关站供区优化示意图；图6为供电单元电源示意图；图7为供区优化算例电气接线图；图8为供电单元供区划分图；图9为实施例中开关站K1～K6的I母日负荷曲线；图10为实施例中K1～K6的II母日负荷曲线；图11为实施例中环网站H1～H6的日负荷曲线；图12为实施例中环网站H7～H12的日负荷曲线；图13为实施例中基于供电能力提升的供区优化示意图；图14为实施例中基于供电能力提升的供电单元主接线优化示意图；图15为实施例中基于供电能力提升的供区优化示意图；图16为实施例中基于供电能力提升的各供电单元供区优化后负荷曲线；图17为实施例中基于经济性最优的供区优化示意图；图18为实施例中基于经济性最优的供电单元主接线优化示意图；图19为实施例中基于经济性最优的供区优化示意图；图20为实施例中基于经济性最优的各供电单元供区优化后负荷曲线。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本专利技术保护的范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于差异化负荷匹配的配电网网架构建方法，其特征在于，包括下列步骤：/n1)对待构建的配电网的电网拓扑结构进行数据收集；/n2)根据收集的数据，通过负荷接入方法进行供区优化；/n3)对已供区优化的供电单元，建立基于供区优化的供电能力提升数学模型；/n4)选取适用待构建的配电网的电网拓扑结构的供电能力提升数学模型；/n5)根据步骤4)选取的合适的供电能力提升数学模型，计算各个供区划分方案的综合收益；/n6)根据各个供区划分方案的综合收益大小，获取目标网架接线方案。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于差异化负荷匹配的配电网网架构建方法，其特征在于，包括下列步骤：
1)对待构建的配电网的电网拓扑结构进行数据收集；
2)根据收集的数据，通过负荷接入方法进行供区优化；
3)对已供区优化的供电单元，建立基于供区优化的供电能力提升数学模型；
4)选取适用待构建的配电网的电网拓扑结构的供电能力提升数学模型；
5)根据步骤4)选取的合适的供电能力提升数学模型，计算各个供区划分方案的综合收益；
6)根据各个供区划分方案的综合收益大小，获取目标网架接线方案。


2.根据权利要求1所述的基于差异化负荷匹配的配电网网架构建方法，其特征在于，步骤1)中，收集的数据包括配电网的元件参数和负荷信息，所述负荷信息包括各个供电单元中开关站或环网站的负荷峰值，以及负荷错峰效应后的最高负荷、可用供电能力和负荷率。


3.根据权利要求1所述的基于差异化负荷匹配的配电网网架构建方法，其特征在于，步骤2)中，通过负荷接入方法进行供区优化的具体实现方式包括以下一种方式或多种方式的组合：
通过负荷接入不同环网站或开关站实现供区优化；通过负荷接入不同架空分段实现供区优化；通过双环网开关站I、II段母线调整实现供区优化；以及通过不同单环网互换部分环网站实现供区优化。


4.根据权利要求1所述的基于差异化负荷匹配的配电网网架构建方法，其特征在于，步骤3)中，建立的基于供区优化的供电能力提升数学模型包括供电能力提升收益模型、供区优化费用模型和供电能力综合收益模型。


5.根据权利要求4所述的基于差异化负荷匹配的配电网网架构建方法，其特征在于，步骤3)中，所述供电能力提升收益模型的表达式为：



式中：CATSC为供电能力提升收益，Cli...

【专利技术属性】
技术研发人员：汤波，余光正，
申请(专利权)人：上海电力大学，
类型：发明
国别省市：上海;31