考虑线路最小弯曲度的城市配电网线路规划方法及系统技术方案

本发明专利技术属于电力系统配电网规划领域，提供了一种考虑线路最小弯曲度的城市配电网线路规划方法及系统。该方法包括，根据真实街道布局，定义节点类型，将线路的弯曲度进行解析化表达，得到线路最小弯曲度；以最小负荷距为目标函数，结合约束条件，构建第一城市配电网线路规划模型；求解第一城市配电网线路规划模型，得到区域内满足条件的规划方案的最小负荷矩的值；以线路最小弯曲度为目标函数，将所述最小负荷矩的值进行松弛作为约束，结合所述约束条件，构建第二城市配电网线路规划模型；求解第二城市配电网线路规划模型，得到城市配电网线路规划方案。网线路规划方案。网线路规划方案。

【技术实现步骤摘要】
考虑线路最小弯曲度的城市配电网线路规划方法及系统


[0001]本专利技术属于电力系统配电网规划领域，尤其涉及一种考虑线路最小弯曲度的城市配电网线路规划方法及系统。

技术介绍

[0002]本部分的陈述仅仅是提供了与本专利技术相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。
[0003]已有的配电网线路规划通常采用各种经济成本或者各种经济成本的组合作为目标函数，然而，在各种形式的目标函数计算中，考虑到不确定性建模的复杂性甚至难以建模的情况，都默认输入各种参数数据是确定性的并且准确的。例如，基于典型日的规划，年运行成本被近似为典型日运行成本乘以365天。由这种近似计算和假设简化带来的影响并没有被详细考虑，规划结果准确性有待分析。实际的城市配电网线路规划可以看作是一个多目标性的优化问题，在利用传统数学优化模型解决城市配电网线路规划问题时，通常过分追求能够使目标函数达到最大值/最小值的方案。然而在实际工程中，规划人员更倾向于选择线路平直的城市配电网网架结构，一方面，弯曲的线路可能会导致更多线路杆塔的建设，但以往的研究中并没有考虑这部分带来的经济损失，另一方面配电网线路的弯曲可能导致其在拐弯处的故障概率增加，导致线路的可靠性降低。然而线路的弯曲度难以解析化表达，并且配电网线路弯曲带来的潜在经济损失也难以量化，因此之前的研究中均未考虑。
[0004]对于实际的城市配电网线路规划，以各种成本作为目标函数，通常导致线路的规划方案过度追求经济效益，通常情况下，可能存在多个不同的规划方案都有接近最小目标函数的成本，现实中的规划人员往往愿意舍弃小部分经济效益去从中选择更符合现实需求的城市配电网线路规划方案。

技术实现思路

[0005]为了解决上述
技术介绍
中存在的如何处理好线路弯曲度和原有目标函数这两个规划目标的技术问题，本专利技术提供一种考虑线路最小弯曲度的城市配电网线路规划方法及系统，其基于真实街道布局，考虑城市配电网线路规划的相关约束，对线路的弯曲度进行建模表达，形成线路最小弯曲度的目标函数。针对最小负荷矩和最小线路弯曲度两个目标函数，利用优先目标规划(Preemptive Goal Programming, PGP)方法进行处理，得到最终的城市配电网线路规划方案。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：本专利技术的第一个方面提供一种考虑线路最小弯曲度的城市配电网线路规划方法。
[0007]考虑线路最小弯曲度的城市配电网线路规划方法，包括：根据真实街道布局，定义节点类型，将线路的弯曲度进行解析化表达，得到线路最小弯曲度；以最小负荷距为目标函数，结合约束条件，构建第一城市配电网线路规划模型；求
解第一城市配电网线路规划模型，得到区域内满足条件的规划方案的最小负荷矩的值；以线路最小弯曲度为目标函数，将所述最小负荷矩的值进行松弛作为约束，结合所述约束条件，构建第二城市配电网线路规划模型；求解第二城市配电网线路规划模型，得到城市配电网线路规划方案。
[0008]进一步地，所述节点类型包括十字路口、T字型路口和L型路口。
[0009]进一步地，所述线路最小弯曲度为：其中，表示路段s和节点j的连接关系，b
s,l
是决策变量，表示是否在路段s上建设线路l；NL表示建设线路的集合；NS为待选支路集合；NJ为路段交叉点集合；left(s)和right(s)分别为路段s的左端节点和右端节点。
[0010]进一步地，所述最小负荷距为：其中，length
s
为待选支路长度；i为路段s的左端节点，j为路段s的右端节点，P
i,j,l
和P
j,i,l
分别表示线路l上从节点i流到节点j和从节点j流到节点i的潮流。
[0011]进一步地，所述约束条件包括：街区负荷约束、电网规划基本约束和单重故障约束。
[0012]进一步地，所述电网规划基本约束包括配电线路容量约束、配电线路不分岔约束、配电线路不交叉约束、变电站供电半径约束、每条街道所允许建设的线路数量约束、正常情况下节点功率平衡式约束和正常情况下变电站出力约束；进一步地，所述单重故障约束包括单个变电站故障情况下负荷区块供电约束、单个变电站故障情况下变电站出力约束、单个变电站故障情况下功率平衡约束和单个变电站故障情况下线路容量约束。
[0013]进一步地，在得到所述第二城市配电网线路规划模型之后还包括：将第二城市配电网线路规划模型进行线性化处理，转化为混合整数线性规划模型本专利技术的第二个方面提供一种考虑线路最小弯曲度的城市配电网线路规划系统。
[0014]考虑线路最小弯曲度的城市配电网线路规划系统，包括：线路最小弯曲度定义模块，其被配置为：城市根据真实街道布局，定义节点类型，将线路的弯曲度进行解析化表达，得到线路最小弯曲度；第一优化目标规划模块，其被配置为：以最小负荷距为目标函数，结合约束条件，构建第一城市配电网线路规划模型；求解第一城市配电网线路规划模型，得到区域内满足条件的规划方案的最小负荷矩的值；第二优化目标规划模块，其被配置为：以线路最小弯曲度为目标函数，将所述最小负荷矩的值进行松弛作为约束，结合所述约束条件，构建第二城市配电网线路规划模型；求解第二城市配电网线路规划模型，得到城市配电网线路规划方案。
[0015]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
本专利技术考虑实际城市配电网的特点，基于真实街道布局，优化结果适应性强，具有较高的工程参考价值。
[0016]本专利技术完成了对城市配电网线路弯曲度的建模，可以将其作为目标函数或约束应用于城市配电网线路规划模型中。
[0017]本专利技术应用优化目标规划法处理最小负荷矩和最小线路弯曲度这两个目标函数，保证了规划结果，更符合现场规划人员的需求。
[0018]本专利技术采用混合整数线性规划算法，通过将复杂问题转化为相对简单的线性问题来提高计算机求解的能力，提高了求解效率。
[0019]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
[0020]构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。
[0021]图1是本专利技术实施例一示出的考虑线路最小弯曲度的城市配电网线路规划方法的流程图；图2是本专利技术实施例二示出的考虑线路最小弯曲度的城市配电网线路规划系统的框架图。
具体实施方式
[0022]下面结合附图与实施例对本专利技术作进一步说明。
[0023]应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本专利技术提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本专利技术所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。
[0024]需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本专利技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.考虑线路最小弯曲度的城市配电网线路规划方法，其特征在于，包括：根据真实街道布局，定义节点类型，将线路的弯曲度进行解析化表达，得到线路最小弯曲度；以最小负荷距为目标函数，结合约束条件，构建第一城市配电网线路规划模型；求解第一城市配电网线路规划模型，得到区域内满足条件的规划方案的最小负荷矩的值；以线路最小弯曲度为目标函数，将所述最小负荷矩的值进行松弛作为约束，结合所述约束条件，构建第二城市配电网线路规划模型；求解第二城市配电网线路规划模型，得到城市配电网线路规划方案。2.根据权利要求1所述的考虑线路最小弯曲度的城市配电网线路规划方法，其特征在于，所述节点类型包括十字路口、T字型路口和L型路口。3.根据权利要求1所述的考虑线路最小弯曲度的城市配电网线路规划方法，其特征在于，所述线路最小弯曲度为：其中，表示路段s和节点j的连接关系，b
s,l
是决策变量，表示是否在路段s上建设线路l；NL表示建设线路的集合；NS为待选支路集合；NJ为路段交叉点集合；left(s)和right(s)分别为路段s的左端节点和右端节点。4.根据权利要求1所述的考虑线路最小弯曲度的城市配电网线路规划方法，其特征在于，所述最小负荷距为：其中，length
s
为待选支路长度；i为路段s的左端节点，j为路段s的右端节点，P
i,j,l
和P
j,i,l
分别表示线路l上从节点i流到节点j和从节点j流到节点i的潮流。5.根据权利要求1所述的考虑线路最小弯曲度的城市配电网线路规划方法，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：王明强，葛峻宇，于大洋，杨明，王孟夏，王勇，王成福，董晓明，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：