CN111898796A - 一种多业务融合的配电网可靠性优化的方法 - Google Patents

一种多业务融合的配电网可靠性优化的方法 Download PDF

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王有元
莫晓明
章剑光
林海峰
张磊
王征
张永建
陈浩
凌玲
熊天雨
周晟
张旭阳
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Chongqing University
State Grid Zhejiang Electric Power Co Ltd
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Chongqing University
State Grid Zhejiang Electric Power Co Ltd
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Abstract

本申请实施例提出了一种多业务融合的配电网可靠性优化的方法，包括以下步骤：步骤1，获取配电网的物理信息、潮流信息；步骤2，以物理信息和潮流信息计算配电网各个节点综合脆弱性；步骤3，获取配电网运行指标；步骤4，以配电网运行指标计算各个配电网运行指标的改造权重；步骤5，以各个节点综合脆弱性排序和配电网运行指标的改造权重排序，排序配电网改造的节点及其配电网运行指标权重作为配电网改造顺序，提升配电网可靠性。该方法针对帮助电网公司进行配电网节点可靠性优化，选取适当的数据类型，进行优先级计算。从而帮助电网公司控制成本，提高供电可靠性和经济效益。

Description

一种多业务融合的配电网可靠性优化的方法
技术领域
本发明属于配电网技术可靠性领域，特别是涉及一种多业务融合的配电网可靠性优化的方法。
背景技术
为了满足用户的需求，供电企业每年都需要投入大量的资金用于配电网的建设和改造。近年来计算机科学技术飞速发展，其中大数据技术就是一个十分重要的产物。大数据技术是指通过大量的来源复杂的数据进行分析，用某种特定的数学方法来提取其价值的技术架构。
目前基于大数据的配电网效益优化分析的关键技术主要包括数据预处理技术、数据储存技术、数据挖掘技术和可视化技术等。
CN201610603366.7公开了一种基于供电可靠性的配网改造工程经济性评估方法，，包括以下步骤：1)读取需要评估的工程信息；2)加载该工程的设备可靠性参数、施工前后的网络结构图；3)计算该工程施工前后可靠性指标提升幅度VORI；4)计算该工程的引入年平均投资效益指标AAIR；5)通过AAIR对该工程进行评估。上述方法直接借助配电网规划成果对相应投资规模进行估算，但因为工作量太大不适合项目众多且情况复杂的中低压配网投资决策。而其他方法大多是基于评估体系的配电网规划，由于评估体系的不同，最后的结果相差也会较大。现今的配电网投资优化策略很难全面地反映成本和效益可靠性之间的关系，因此需要提供一种新的基于大数据分析的电网资产运营可靠性优化方法。
发明内容
为了解决现有技术中存在的技术问题，本发明的目的在于，提供一种多业务融合的配电网可靠性优化的方法。该方法针对帮助电网公司进行配电网节点可靠性优化，选取适当的数据类型，进行成本资金核算。从而帮助电网公司控制成本，提高供电可靠性和经济效益。
本发明采用如下的技术方案。一种多业务融合的配电网可靠性优化的方法，包括以下步骤：
步骤1，获取配电网的物理信息、潮流信息；
步骤2，以物理信息和潮流信息计算配电网各个节点综合脆弱性；
步骤3，获取配电网运行指标；
步骤4，以配电网运行指标计算各个配电网运行指标的改造权重；
步骤5，以各个节点综合脆弱性排序和配电网运行指标的改造权重排序，排序配电网改造的节点及其配电网运行指标权重作为配电网改造顺序。
可选的，所述步骤1中，配电网的物理信息包括：配电网节点数量n、配电网第i个节点vi的度ki，vi的邻居节点集，第i个节点vi与第j个节点vi之间最短路径长度dij，
其中，i＝1,2,…,n；j＝1,2,…,n，
配电网第i个节点vi的度ki是指配电网网络中与vi直接相连的边的条数；
vi的邻居节点集是指由与vi直接有边相连的节点构成的集合；
潮流信息包括：第i个节点vi的注入功率Pi，配电网***基准容量Sb。
可选的，所述步骤1还包括：
以如下公式计算配电网网络平均最短距离L，
Figure BDA0002541544960000021
式中：n表示配电网节点数量；G表示配电网节点集合；dij表示第i个节点vi与第j个节点vi之间最短路径长度；
以如下公式计算第i个节点vi的节点度函数Ii，
Figure BDA0002541544960000031
式中：li表示删除配电网第i个节点vi后，配电网第i个节点vi的邻居节点集中保持连通的节点对数量；ki表示配电网第i个节点vi的度。
可选的，所述步骤1还包括：
以如下公式计算第i个节点vi的注入功率比NPi，
Figure BDA0002541544960000032
式中：Pi表示第i个节点vi的注入功率；Sb表示配电网***基准容量。
可选的，所述步骤2包括：
以如下公式计算第i个节点vi的综合脆弱性指标Ni，
Ni＝(a1ki+a2Ii+a3NPi) (4)，
式中：ki表示配电网第i个节点vi的度，a1表示其权重；Ii表示第i个节点vi的节点度函数，a2表示其权重；NPi表示第i个节点vi的注入功率比，a3表示其权重。
可选的，所述步骤2中，根据模糊层次分析法确定配电网第i个节点vi的度ki的权重a1、第i个节点vi的节点度函数的权重a2、第i个节点vi的注入功率比的权重a3。
可选的，所述步骤3中配电网运行指标包括：p个理想值为1的效益型指标和q个理想值为0的成本型指标，其中p,q均为正整数。
可选的，所述步骤4具体包括：
步骤4.1，以如下公式计算配电网指标改善程度，
Figure BDA0002541544960000033
Figure BDA0002541544960000034
式中：Mbenefit表示效益型指标的改善程度；Mbenefit表示成本型指标的改善程度；Nre表示改造后的指标值；No表示当前指标值；以p个效益型指标和q个成本型指标的顺序，构建配电网运行指标改善程度集合
Mz＝(M1,…,Mp,Mp+1,…,Mp+q)；，
步骤4.2，以步骤3.1中的计算结果构建(p+q)×(p+q)的判断矩阵，以如下公式计算判断矩阵中元素βxy，
Figure BDA0002541544960000041
x表示判断矩阵的行，x＝1,2,…(p+q)，y表示判断矩阵的列，y＝1,2,…(p+q)；
步骤4.3，使用如下公式计算得出配电网运行指标权重，
Figure BDA0002541544960000042
w1,w2,…,w11分别表示p个效益型指标和q个成本型指标的权重。
可选的，所述效益型指标包括：线路联络率、线路截面标准化率、线路标准化结构占比、线路“N-1”通过率、线路绝缘化率和配电自动化覆盖率；
成本型指标包括：线路分段数不合理比例、线路长度超限比例、重载线路占比、重载配变占比和高损配变占比。
可选的，步骤4中以层次分析法确定p个理想值为1的效益型指标和q个理想值为0的成本型指标的改造权重。
本发明的有益效果在于，与现有技术相比，提供了一种多业务融合的配电网可靠性优化的方法，该方法针对帮助电网公司进行配电网节点可靠性优化，选取适当的数据类型，进行改造优先级计算，有助于成本资金核算，从而帮助电网公司控制成本，提高供电可靠性和经济效益。
附图说明
图1是本发明的一种多业务融合的配电网可靠性优化的方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本申请作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本申请的保护范围。
如图1所示，本发明提供了一种多业务融合的配电网可靠性优化的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，获取配电网的物理信息、潮流信息。
配电网的物理信息包括：配电网节点数量n、配电网第i个节点vi的度ki，vi的邻居节点集，第i个节点vi与第j个节点vi之间最短路径长度dij，
其中，
i＝1,2,…,n；j＝1,2,…,n，
配电网第i个节点vi的度ki是指配电网网络中与vi直接相连的边的条数；
vi的邻居节点集是指由与vi直接有边相连的节点构成的集合；
潮流信息包括：第i个节点vi的注入功率Pi，配电网***基准容量Sb。
以如下公式计算配电网网络平均最短距离L，
Figure BDA0002541544960000051
式中：
n表示配电网节点数量；
G表示配电网节点集合；
dij表示第i个节点vi与第j个节点vi之间最短路径长度；
以如下公式计算第i个节点vi的节点度函数Ii，
Figure BDA0002541544960000052
式中：
li表示删除配电网第i个节点vi后，配电网第i个节点vi的邻居节点集中保持连通的节点对数量；
ki表示配电网第i个节点vi的度。
以如下公式计算第i个节点vi的注入功率比NPi，
Figure BDA0002541544960000061
式中：
Pi表示第i个节点vi的注入功率；
Sb表示配电网***基准容量。
步骤2，以物理信息和潮流信息计算配电网各个节点综合脆弱性。
以如下公式计算第i个节点vi的综合脆弱性指标Ni，
Ni＝(a1ki+a2Ii+a3NPi) (4)，
式中：
ki表示配电网第i个节点vi的度，a1表示其权重；
Ii表示第i个节点vi的节点度函数，a2表示其权重；
NPi表示第i个节点vi的注入功率比，a3表示其权重。
值得注意的是，本领域技术人员可以任意配置，配电网第i个节点vi的度ki的权重a1、第i个节点vi的节点度函数的权重a2、第i个节点vi的注入功率比的权重a3。例如但不限于，历史经验、平均设置、神经网络等方式，或者是这些方式的结合。作为一种优选方式，本发明可以根据模糊层次分析法确定配电网第i个节点vi的度ki的权重a1、第i个节点vi的节点度函数的权重a2、第i个节点vi的注入功率比的权重a3。
步骤3，获取配电网运行指标。
步骤3中配电网运行指标包括：p个理想值为1的效益型指标和q个理想值为0的成本型指标，其中p,q均为正整数。
效益型指标包括：线路联络率、线路截面标准化率、线路标准化结构占比、线路“N-1”通过率、线路绝缘化率和配电自动化覆盖率；即p＝6。
成本型指标包括：线路分段数不合理比例、线路长度超限比例、重载线路占比、重载配变占比和高损配变占比，即q＝5。
值得注意的是，本领域技术人员可以根据工程实际，选择更多或者更少，或是其它种类的配电网运行指标。以上仅是非限制性的优选实例。
步骤4，以配电网运行指标计算各个配电网运行指标的改造权重。值得注意的是，本领域技术人员可以任意配置配电网运行指标的改造权重。例如但不限于，历史经验、平均设置、神经网络等方式，或者是这些方式的结合。作为一种优选方式，步骤4具体包括：
步骤4.1，以如下公式计算配电网指标改善程度，
Figure BDA0002541544960000071
Figure BDA0002541544960000072
式中：
Mbenefit表示效益型指标的改善程度；
Mbenefit表示成本型指标的改善程度；
Nre表示改造后的指标值；
No表示当前指标值；
以p个效益型指标和q个成本型指标的顺序，构建配电网运行指标改善程度集合Mz＝(M1,…,Mp,Mp+1,…,Mp+q)
步骤4.2，以步骤3.1中的计算结果构建(p+q)×(p+q)的判断矩阵，以如下公式计算判断矩阵中元素βxy，
Figure BDA0002541544960000081
x表示判断矩阵的行，x＝1,2,…(p+q)；
y表示判断矩阵的列，y＝1,2,…(p+q)；
步骤4.3，使用如下公式得出配电网运行指标权重，
Figure BDA0002541544960000082
w1,w2,…,w11分别表示p个效益型指标和q个成本型指标的权重。
本发明的又一个优选地实例，步骤4中以层次分析法确定p个理想值为1的效益型指标和q个理想值为0的成本型指标的改造权重。
步骤5，以各个节点综合脆弱性排序和配电网运行指标的改造权重排序，排序配电网改造的节点及其配电网运行指标权重作为配电网改造顺序。
计算实例：
以某地区配电网为例。下表为该地区配电网部分线路和自身的权值，权值由线路长度决定。
表1线路及其线路长度
Figure BDA0002541544960000083
Figure BDA0002541544960000091
以表1线路及其线路长度以及线路节点的注入功率，可以求得节点的综合脆弱性，如表2所示
表2节点综合脆弱性
节点名称 综合脆弱性
S457569 0.420189274
K457571_457577 0.143225806
K457579_457585 0.363735664
L457571_457577 0.170725455
L457579_457585 0.149528514
S457568 0.147573676
选取线路联络率、线路截面标准化率、线路接线模式标准化率、线路分段数改善率、超限线路长度改善率、线路“N-1”通过率、线路重载率、配变重载率、高损配变占比率、线路绝缘老化率、配变自动化率这11个电网运行指标来进行计算改造权重。
表3配电网运行指标初始数据及改善程度
Figure BDA0002541544960000092
Figure BDA0002541544960000101
将表3配电网运行指标初始数据带入公式(5)和(6)，达到最后1列的数据。以最后1列的数据带入公式(7)，构造判断矩阵。如下所示
Figure BDA0002541544960000102
Figure BDA0002541544960000111
以构造矩阵带入公式(8)获得线路联络率、线路截面标准化率、线路接线模式标准化率、线路分段数改善率、超限线路长度改善率、线路“N-1”通过率、线路重载率、配变重载率、高损配变占比率、线路绝缘老化率、配变自动化率的改造权重。如表4配电网运行指标初始数据及改善程度所示。
表4配电网运行指标初始数据及改善程度
Figure BDA0002541544960000112
Figure BDA0002541544960000121
从计算结果可以看出每一个指标改造需求的优先级。结合计算出的节点重要度，选取重要度高的节点，优先改造权重较高的电网运行指标，可以有效提高配电网的供电可靠性。
本发明的有益效果在于，与现有技术相比，提供了一种多业务融合的配电网可靠性优化的方法，该方法针对帮助电网公司进行配电网节点可靠性优化，选取适当的数据类型，进行改造优先级计算，有助于成本资金核算，从而帮助电网公司控制成本，提高供电可靠性和经济效益。
本发明申请人结合说明书附图对本发明的实施示例做了详细的说明与描述，但是本领域技术人员应该理解，以上实施示例仅为本发明的优选实施方案，详尽的说明只是为了帮助读者更好地理解本发明精神，而并非对本发明保护范围的限制，相反，任何基于本发明的发明精神所作的任何改进或修饰都应当落在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种多业务融合的配电网可靠性优化的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，获取配电网的物理信息、潮流信息；
步骤2，以物理信息和潮流信息计算配电网各个节点综合脆弱性；
步骤3，获取配电网运行指标；
步骤4，以配电网运行指标计算各个配电网运行指标的改造权重；
步骤5，以各个节点综合脆弱性排序和配电网运行指标的改造权重排序，排序配电网改造的节点及其配电网运行指标权重作为配电网改造顺序。
2.根据权利要求1所述的多业务融合的配电网可靠性优化的方法，其特征在于，所述步骤1中，配电网的物理信息包括：配电网节点数量n、配电网第i个节点vi的度ki，vi的邻居节点集，第i个节点vi与第j个节点vi之间最短路径长度dij，
其中，i＝1，2，...，n；j＝1，2，...，n，
配电网第i个节点vi的度ki是指配电网网络中与vi直接相连的边的条数；
vi的邻居节点集是指由与vi直接有边相连的节点构成的集合；
潮流信息包括：第i个节点vi的注入功率Pi，配电网***基准容量Sb。
3.根据权利要求2所述的多业务融合的配电网可靠性优化的方法，其特征在于，所述步骤1还包括：
以如下公式计算配电网网络平均最短距离L，
Figure FDA0002541544950000011
式中：n表示配电网节点数量；G表示配电网节点集合；dij表示第i个节点vi与第j个节点vi之间最短路径长度；
以如下公式计算第i个节点vi的节点度函数Ii，
Figure FDA0002541544950000021
式中：li表示删除配电网第i个节点vi后，配电网第i个节点vi的邻居节点集中保持连通的节点对数量；ki表示配电网第i个节点vi的度。
4.根据权利要求3所述的多业务融合的配电网可靠性优化的方法，其特征在于，所述步骤1还包括：
以如下公式计算第i个节点vi的注入功率比NPi，
Figure FDA0002541544950000022
式中：Pi表示第i个节点vi的注入功率；Sb表示配电网***基准容量。
5.根据权利要求4所述的多业务融合的配电网可靠性优化的方法，其特征在于，所述步骤2包括：
以如下公式计算第i个节点vi的综合脆弱性指标Ni，
Ni＝(a1ki+a2Ii+a3NPi) (4)，
式中：ki表示配电网第i个节点vi的度，a1表示其权重；Ii表示第i个节点vi的节点度函数，a2表示其权重；NPi表示第i个节点vi的注入功率比，a3表示其权重。
6.根据权利要求5所述的多业务融合的配电网可靠性优化的方法，其特征在于，所述步骤2中，根据模糊层次分析法确定配电网第i个节点vi的度ki的权重a1、第i个节点vi的节点度函数的权重a2、第i个节点vi的注入功率比的权重a3。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的多业务融合的配电网可靠性优化的方法，其特征在于，所述步骤3中配电网运行指标包括：p个理想值为1的效益型指标和q个理想值为0的成本型指标，其中p，q均为正整数。
8.根据权利要求7所述的多业务融合的配电网可靠性优化的方法，其特征在于，所述步骤4具体包括：
步骤4.1，以如下公式计算配电网指标改善程度，
Figure FDA0002541544950000031
Figure FDA0002541544950000032
式中：Mbenefit表示效益型指标的改善程度；Mbenefit表示成本型指标的改善程度；Nre表示改造后的指标值；No表示当前指标值；以p个效益型指标和q个成本型指标的顺序，构建配电网运行指标改善程度集合
Mz＝(M1，...，Mp，Mp+1，...，Mp+q)；
步骤4.2，以步骤3.1中的计算结果构建(p+q)×(p+q)的判断矩阵，以如下公式计算判断矩阵中元素βxy，
Figure FDA0002541544950000033
x表示判断矩阵的行，x＝1，2，...(p+q)，y表示判断矩阵的列，y＝1，2，...(p+q)；
步骤4.3，使用如下公式计算得出配电网运行指标权重，
Figure FDA0002541544950000034
w1，w2，…，w11分别表示p个效益型指标和q个成本型指标的权重。
9.根据权利要求7所述的多业务融合的配电网可靠性优化的方法，其特征在于，所述效益型指标包括：线路联络率、线路截面标准化率、线路标准化结构占比、线路“N-1”通过率、线路绝缘化率和配电自动化覆盖率；
成本型指标包括：线路分段数不合理比例、线路长度超限比例、重载线路占比、重载配变占比和高损配变占比。
10.根据权利要求7所述的多业务融合的配电网可靠性优化的方法，其特征在于，步骤4中以层次分析法确定p个理想值为1的效益型指标和q个理想值为0的成本型指标的改造权重。
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