CN114840952A - 基于终端故障及关联关系的配电终端布局方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于终端故障及关联关系的配电终端布局方法及装置，该方法包括设置输入配电网结构元件，并确定馈线节点上可安装终端的位置数量M及终端故障率，设置配电终端布局的约束条件及目标函数，所述约束条件为供电可靠性指标及投入产出比，所述目标函数为设备投资等年值综合费用最优值；根据二遥终端与三遥终端安装数量组合，以及终端故障率计算各节点的三遥及二遥重要度并排序，确定某一二遥终端及三遥终端安装数量组合中二遥终端及三遥终端的安装位置，并计算对应的目标函数及约束条件；选择满足约束条件且目标函数最小的布局结果作为最终的终端布局方案能够使配电终端布局更合理与更可靠。
Description
技术领域
本发明涉及配电自动规划领域，尤其涉及一种基于终端故障及关联关系的配电终端布局方法及装置。
背景技术
随着社会经济的发展，配电网供电可靠性的要求越来越高，配电自动化终端(三遥、二遥)可以实现快速定位故障、隔离故障和缩短停电时间。如何选择配电终端布点的位置，用较少的投资实现更高的供电可靠性是配电自动化建设规划中需要研究的一个重要问题。
针对配电自动化终端优化布局问题，目前国内外学者已经进行了一系列研究。国家电网公司出台的《配电自动化规划设计技术导则》中规定，应根据可靠性需求、网架结构和设备状况，合理选用配电终端类型。对关键性节点，如主干线联络开关、必要的分段开关，进出线较多的开关站、环网单元和配电室，宜配置“三遥”终端；对一般性节点，如分支开关、无联络的末端站室，宜配置“二遥”终端。在运用上述方案进行终端布局时，关键性节点及一般性节点的界定存在主观性，工作人员只能根据工作经验得出大致的布局方案。一些方案提出了在假设用户均匀的条件下，从供电可靠性及投入产出比的角度分析每条馈线需要配置的“三遥”、“二遥”终端数量。对于大规模配电网的终端数量规划具有指导意义。另外，一些方案中还建立了以等年值总费用最小为目标函数，供电可靠性要求为约束条件的配电自动化终端布局模型，并采用遗传算法求解该模型。此外，还有一些方案提出了在假设馈线中的分段开关都会安装终端的前提下，首先确定使目标函数最低的“二遥”、“三遥”终端数量，然后根据各节点的重要度排序依次选择各节点安装终端类型。
然而，源于通信网络应用中的节点重要度方法在对节点进行重要度评估时是静态的对每个节点进行评价，而配电网的终端节点某个终端节点进行配置以后必然对剩余节点的重要度产生影响，现有的针对配电自动化终端规划的研究应用中并没有考虑到这一点；加上，配电自动化终端作为二次网架设备也会发生故障并对配电网可靠性指标产生影响。
有鉴于此，有必要对目前配电终端的布局方法的技术进行进一步的改进。
发明内容
为解决上述至少一技术问题，本发明的主要目的是提供一种于终端故障及关联关系的配电终端布局方法及装置。
为实现上述目的，本发明采用的第一个技术方案为：提供一种基于终端故障及关联关系的配电终端布局方法，包括：
设置输入配电网结构元件，并确定馈线节点上可安装终端的位置数量M 及终端故障率，所述配电网结构元件包括二遥终端及三遥终端；
设置配电终端布局的约束条件及目标函数，所述约束条件为供电可靠性指标及投入产出比，所述目标函数为设备投资等年值综合费用最优值；
根据二遥终端与三遥终端安装数量组合，以及终端故障率计算各节点的三遥及二遥重要度并排序，确定某一二遥终端及三遥终端安装数量组合中二遥终端及三遥终端的安装位置，并计算对应的目标函数及约束条件；
选择满足约束条件且目标函数最小的布局结果作为最终的终端布局方案。
其中，所述根据二遥终端与三遥终端安装数量组合，以及终端故障率计算各节点的三遥重要度，具体包括：
获取第n个不考虑故障且安装在待选点为j时，停电时间减少负荷值 DRn(j)；
获取第n个已安装三遥中有单个故障时对待选点为j的重要度的影响值
计算第n个三遥安装在待选点为j的重要度
其中，Sn-1为第n次三遥选点时，已选的n-1个点集合，n为大于1的整数，j为大于等于1的整数，a为三遥发生故障的概率，
表示在选取第n 个三遥时，已安装的三遥s发生故障对待选点j重要度的影响值。
其中，所述获取第n个不考虑故障且安装在待选点为j时，停电时间减少负荷值DRn(j)中，某位置三遥重要度定义为在该位置配置三遥终端后，不同馈线段发生故障时，停电时间由t2+t3缩短为t1的负荷量的加权和，第n个三遥安装在待选点为j的重要度DRn(j)的计算公式如下：
其中，nL表示馈线段数量，pi表示第i段线路发生故障的概率；TRn(i，j)表示负荷影响矩阵中的元素，Pk表示第k个负荷点的平均功率。
其中，所述根据二遥终端与三遥终端安装数量组合，以及终端故障率计算各节点的二遥重要度，具体包括：
获取第n个不考虑故障且安装在待选点为j时，停电时间减少负荷值 DMn(j)；
获取第n个已安装二遥中有单个故障时对待选点为的重要度的影响值
计算第n个二遥安装在待选点为j的重要度
其中，Sn-1为第n次二遥选点时，已选的n-1个点集合，n为大于1的整数， j为大于等于1的整数，a为二遥发生故障的概率，
表示在选取第n个二遥时，已安装的二遥s发生故障对待选点j重要度的影响值。
其中，获取第n个不考虑故障且安装在待选点为j时，停电时间减少负荷值DMn(j)中，某位置二遥重要度定义为，在该位置配置二遥终端后，在不同馈线段发生故障时，停电时间减小的负荷量的加权和，第n个待选点为j位置的二遥安装重要度影响值DMn(j)的计算公式如下，
其中，TMn(i，j)是定位区域影响矩阵中的元素，Lk表示第k段馈线的长度， Ltotal为该馈线的总长度，plocate为自动故障隔离区与人工故障隔离区间的负荷总量，取决于三遥终端的安装情况。
其中，所述目标函数为设备投资等年值综合费用最优值，具体为：
obj.min(CE+CM+CI)，
其中，CE为设备投资等年值费用，CM为设备年运行维护费用，CI为用户年停电损失费用，其中，设备投资等年值费用CE的计算公式如下：
其中，M为设备二遥终端及三遥终端数量，NK表示第k种终端设备的安装数量，CZK表示第k种终端设备的单价，i为贴现率，nK为第k种设备的使用年限；
运行年运行维护费用CM以设备投资年等值费用的百分比给出，α为比例系数，
CM＝αCE，
采用综合产电比及平均电价折算倍数法来计算用户停电损失，计算公式如下：
C1＝(λ1K1+λ2K2)WENS，
其中，λ1和λ2分别为产电比法和平均电价折算倍数法的权重，K1为产电比，K2为单位停电电量电价，WENS为配电网年缺供电量期望值。
其中，所述约束条件为供电可靠性指标及投入产出比，具体为：
ASAI≥ASAIset，
γ≥γset，
其中，ASAI为终端布局后规划区域的供电可靠率，ASAIset为规划区域的供电可靠率要求值，γ为终端布局方案的投入产出比，γset为规划文件要求的投入产出比，γ的计算方式为：
其中，Ny为评价年限，CIb为终端布局前的年停电损失费用，CIa为终端布局后的年停电损失费用，C0为年运行维护费用。
为实现上述目的，本发明采用的第二个技术方案为：提供一种基于终端故障及关联关系的配电终端布局装置，包括：
确定模块，用于设置输入配电网结构元件，并确定馈线节点上可安装终端的位置数量M及终端故障率，所述配电网结构元件包括二遥终端及三遥终端；
配置模块，用于设置配电终端布局的约束条件及目标函数，所述约束条件为供电可靠性指标及投入产出比，所述目标函数为设备投资等年值综合费用最优值；
计算模块，用于根据二遥终端与三遥终端安装数量组合，以及终端故障率计算各节点的三遥及二遥重要度并排序，确定某一二遥终端及三遥终端安装数量组合中二遥终端及三遥终端的安装位置，并计算对应的目标函数及约束条件；
选择模块，用于选择满足约束条件且目标函数最小的布局结果作为最终的终端布局方案。
为实现上述目的，本发明采用的第三个技术方案为：提供一种电子设备，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，实现上述方法中的步骤。
为实现上述目的，本发明采用的第四个技术方案为：提供一种可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现上述方法中的步骤。
本发明的技术方案先采用设置输入配电网结构元件，并确定馈线节点上可安装终端的位置数量M及终端故障率，所述配电网结构元件包括二遥终端及三遥终端；然后设置配电终端布局的约束条件及目标函数，所述约束条件为供电可靠性指标及投入产出比，所述目标函数为设备投资等年值综合费用最优值；再根据二遥终端与三遥终端安装数量组合，以及终端故障率计算各节点的三遥及二遥重要度并排序，确定某一二遥终端及三遥终端安装数量组合中二遥终端及三遥终端的安装位置，并计算对应的目标函数及约束条件；最后选择满足约束条件且目标函数最小的布局结果作为最终的终端布局方案，能够使配电终端布局更合理与更可靠。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明基于终端故障及关联关系的配电终端布局方法的流程示意图；
图2为本发明基于终端故障及关联关系的配电终端布局方法的具体流程示意图；
图3为本发明根据终端故障及三遥重要度进行选址的流程示意图；
图4为配电网馈线示意图；
图5不同投入产出比约束下各项费用变化曲线图；
图6为终端安装数量与终端单价比之间的关系条形图；
图7为终端安装数量与终端单价比之间的关系条形图；
图8为本发明电子设备的模块方框图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明，本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
区别于现有技术中配电网的终端节点某个终端节点进行配置以后必然对剩余节点的重要度产生影响，以及配电自动化终端作为二次网架设备也会发生故障并对配电网可靠性指标产生影响的问题，本发明提供了一种基于终端故障及关联关系的配电终端布局方法。该基于终端故障及关联关系的配电终端布局方法的具体实施例请参照下述的实施例。
请参照图1和图2，图1为本发明基于终端故障及关联关系的配电终端布局方法的流程示意图；图2为本发明基于终端故障及关联关系的配电终端布局方法的具体流程示意图。在本发明的实施例中，该基于终端故障及关联关系的配电终端布局方法，包括如下步骤：
步骤S110、设置输入配电网结构元件，并确定馈线节点上可安装终端的位置数量M及终端故障率，所述配电网结构元件包括二遥终端及三遥终端；
步骤S120、设置配电终端布局的约束条件及目标函数，所述约束条件为供电可靠性指标及投入产出比，所述目标函数为设备投资等年值综合费用最优值；
步骤S130、根据二遥终端与三遥终端安装数量组合，以及终端故障率计算各节点的三遥及二遥重要度并排序，确定某一二遥终端及三遥终端安装数量组合中二遥终端及三遥终端的安装位置，并计算对应的目标函数及约束条件；
步骤S140、选择满足约束条件且目标函数最小的布局结果作为最终的终端布局方案。
本方案的配电自动化终端布局模型的目标函数为：
obj.min(CE+CM+CI)，
式中：CE为设备投资等年值费用，CM为设备年运行维护费用，CI为用户年停电损失费用，设备投资等年值费用CE的计算公式如下：
式中：M为设备种类数量(设备类型包括三遥终端、二遥终端)；NK表示第k种终端设备的安装数量；CZK表示第k种终端设备的单价；i为贴现率； nK为第k种设备的使用年限；
运行年运行维护费用CM一般以设备投资年等值费用的百分比给出，α为比例系数；
CM＝αCE，
年停电损失费用是指由于设备故障、停电检修等对用户造成的停电损失。停电损失与停电持续时间、负荷类型、负荷大小等因素有关。常见的停电损失计算方法有平均电价折算倍数法、产电比法和总拥有费用等。本方案综合产电比法及平均电价折算倍数法来计算用户停电损失，计算公式如下：
CI＝(λ1K1+λ2K2)WENS，
式中：λ1和λ2分别为产电比法和平均电价折算倍数法的权重，K1为产电比，K2为单位停电电量电价，WENS为配电网年缺供电量期望值。
本方案的约束条件包括供电可靠率约束及投入产出比约束，具体的，本方案构建的配电自动化终端布局模型考虑了供电可靠率及投入产出比两个约束条件，供电可靠率约束如下：
ASAI≥ASAIset，
式中：ASAI为终端布局后规划区域的供电可靠率，ASAIset为规划区域的供电可靠率要求值。
投入产出比是项目评价的一项重要经济效益指标，投入产出比约束如下：
γ≥γset，
式中：γ为终端布局方案的投入产出比，γset为规划文件要求的投入产出比，γ的计算方式为：
式中：Ny为评价年限，CIb为终端布局前的年停电损失费用，CIa为终端布局后的年停电损失费用，C0为年运行维护费用，具体为CM。
下面以图4所示10kV馈线为例，对含配电自动化终端的配电网故障处理过程进行介绍，当馈线段L3发生故障时，配电网故障处理步骤如下：
S1、变电站出线断路器跳闸并重合闸失败，主站接收到各个配电自动化终端上传的遥测、遥信信息后根据故障定位算法，将故障定位在S2和S4之间，该区域为自动故障定位区间。
S2、自动故障定位完成后，主站向离自动故障定位区间最近的三遥开关 (安装了三遥终端称为三遥开关)S1和S4下达分闸命令，三遥开关S1与S4 之间的区域为自动故障隔离区间。
S3、故障自动隔离后，出线断路器及联络开关迅速合闸，负荷点LP1、 LP5分别通过主电源及联络线恢复供电。LP1和LP5的停电时间为主站自动故障定位时间与开关自动分合闸时间之和，记为t1。
S4、工作人员赶到故障现场，在自动故障定位区间内查找故障元件。找到故障元件后，手动断开S2和S3并合上S1及S4，负荷点LP2、LP4恢复供电。LP2与LP4的停电时间为故障查找时间t2与开关手动分合闸时间t3之和。
S5、此后，对L3上的故障元件进行修复，修复完成后，合上S2及S3，负荷点LP3恢复供电。LP3的停电时间为故障查找时间t2、开关手动分合闸时间t3及故障修复时间t4之和。
考虑到故障处理过程中的故障隔离阶段，由于在S1和S4处安装了三遥终端，主站能够对开关直接进行遥控操作，使负荷点LP1及LP5的停电时间减小，停电损失降低。然而在不同位置处安装三遥终端对用户停电损失的影响是不同的。例如图4，在配置第一个三遥终端时，若只将S1配置为三遥终端，当L1发生故障时，相较于不配置终端的情况，LP2、LP3、LP4的停电时间都会由故障查找时间与人工故障隔离时间之和t2+t3缩短为主站自动故障定位时间与开关自动分合闸时间t1；若只将S2配置为三遥终端，则只有LP3、 LP4的停电时间由t2+t3缩短为t1；若只将S3配置为三遥终端，则只有LP4的停电时间由t2+t3缩短为t1。同理可以分析分别在L2、L3、L4馈线段故障时，在各位置配置三遥终端对各负荷停电时间的影响，由此可以构造负荷影响矩阵TR1，其中，
矩阵元素TR1(i，j)表示j点Sj配置第一个三遥终端，第i段馈线Li发生故障时，停电时间由t2+t3缩短为t1的负荷点集合。在某处安装三遥终端后，停电时间由t2+t3缩短为t1的负荷量越大，表明在该位置安装三遥终端对可靠性提升的作用更大。将某位置三遥重要度定义为，在该位置配置三遥终端后，不同馈线段发生故障时，停电时间由t2+t3缩短为t1的负荷量的加权和。第一个三遥安装在j待选点的重要度DR1(j)，
同理，对于第n个三遥安装在待选点为j的重要度DR1(j)，其中，
式中：nL表示馈线段数量；pi表示第i段线路发生故障的概率；TRn(i，j)是负荷影响矩阵中的元素；Pk表示第k个负荷点的平均功率。
在所述故障处理过程中的故障定位阶段，由于安装二遥及三遥后，主站能够根据终端上传的遥测及遥信信息进行故障定位，使查找故障的范围由整条馈线缩短为L3+L4，若对整条馈线进行故障排查的时间为ts，则缩短的故障查找时间为：
若只将S1配置为二遥终端，当L1发生故障时，相较于不配置终端的情况，缩短的故障定位范围为L2+L3+L4；若只将S2配置为二遥终端，缩短的故障定位范围为L3+L4；若只将S3配置为二遥终端，缩短的故障定位范围为 L4。同理可以分析分别在L2、L3、L4、发生故障时，在不同位置处配置二遥终端而缩短的故障定位范围。由此可以构建定位范围缩小矩阵，
矩阵元素TM1(i，j)表示当Li发生故障时，由于在j位置配置二遥终端而缩短的故障定位范围。人工故障定位范围缩小后，对于所有停电时间包含人工故障查找时间的负荷点而言，停电时间都得到减小。在某位置安装二遥终端后，减小的停电量越大，表示在该位置安装二遥终端对可靠性提升的作用更大。本方案将二遥重要度定义为，在该位置配置二遥终端以后，在不同馈线段发生故障时，停电时间减小的负荷量的加权和。第一个待选点为j位置的二遥安装重要度DM1(j)，
同理，第n个待选点j位置的二遥安装重要度DMn(j)的计算公式如下，
式中：TMn(i，j)是定位区域影响矩阵中的元素；Lk表示第k段馈线的长度； Ltotal为该馈线的总长度；plocate为自动故障隔离区与人工故障隔离区间的负荷总量，取决于三遥终端的安装情况。
请参照图3，图3为本发明根据终端故障及三遥重要度进行选址的流程示意图。进一步的，所述根据二遥终端与三遥终端安装数量组合，以及终端故障率计算各节点的三遥重要度，具体包括：
获取第n个不考虑故障且安装在待选点为j时，停电时间减少负荷值 DRn(j)；
获取第n个已安装三遥中有单个故障时对待选点为的重要度的影响值
计算第n个三遥安装在待选点为j的重要度
其中，Sn-1为第n次三遥选点时，已选的n-1个点集合n为大于1的整数， j为大于等于1的整数，a为三遥发生故障的概率，
表示在选取第n个三遥时，已安装的三遥s发生故障对待选点j重要度的影响值。
在实际终端布局过程中，已选节点安装终端后必然影响后续备选节点安装三遥(二遥)的重要度，所以要对负荷影响矩阵中的元素进行更新，下面以三遥为例说明。在图4所示馈线中，假设待安装的三遥终端数量为2个，若S3为选出的第一个三遥终端的安装点，在确定第二个三遥终端安装点时，首先需要对TR1(i，j)所示矩阵进行修改，将TR1(i，3)包含的元素从TR1(i，j)中删除，因为这些负荷点馈线发生故障时，已经能被三遥开关S3自动隔离，在其他位置安装三遥终端并不会减小这些负荷点的停电时间，修改后得到矩阵TR2，下标中2表示第二次三遥选点，然后重新计算各位置三遥终端安装重要度，选择重要度最大的位置作为第二个三遥终端安装点，
若已安装三遥发生故障，同样会对后续待选点的安装重要度产生影响。仅考虑单故障的情形，假设三遥发生故障的概率为a，则某个已安装三遥故障对待选点重要度的影响
可以定义为，
则
表示S3点三遥发生故障时，第二个三遥待选点选S2时，对待选点S1 重要度计算的影响值，
表示Li馈线段发生故障时，待选点为j布置三遥和s点布置三遥对停电时间减少的负荷点集合的交集，Pk表示第k个负荷点的平均功率。分析TR2和
可以看到，如果LP4点负荷量相比其余负荷点明显偏大且其余电负荷相对均衡时，则S2点将被选为第二个三遥配置点。
第n个三遥安装在待选点为j的重要度
包含两个部分，一是不考虑已选终端故障率的部分DRn(j)，另一是考虑已安装三遥中有单个故障时对重要度的影响值
其中，
为
式中，Sn-1为第n次三遥选点时，已选的n-1个点集合，对于第二个三遥选点时，Sn-1集合里只有1个元素，即为S3，n为大于1的整数，j为大于等于1 的整数，a为三遥发生故障的概率，
表示在选取第n个三遥时，已安装的三遥s发生故障对待选点j重要度的影响值。
同理，已选节点安装终端后必然影响后续备选节点安装二遥的重要度，所以要对负荷影响矩阵中的元素进行更新。具体的，根据二遥终端与三遥终端安装数量组合，以及终端故障率计算各节点的二遥重要度，具体包括：
获取第n个不考虑故障且安装在待选点为j时，停电时间减少负荷值 DMn(j)；
获取第n个已安装二遥中有单个故障时对待选点为的重要度的影响值
计算第n个二遥安装在待选点为j的重要度
计算第n个二遥安装在待选点为j的重要度
其中，Sn-1为第n次二遥选点时，已选的n-1个点集合，n为大于1的整数， j为大于等于1的整数，a为二遥发生故障的概率，
表示在选取第n个二遥时，已安装的二遥s发生故障对待选点j重要度的影响值。
在一实施例中，在不设置投入产出比约束的情况下，分别运用本文方法及遗传算法对该***进行终端优化布局，遗传算法的参数设置为：种群规模 50，最大迭代次经济指标如表1所示，表1为RBTS-BUS2终端布局优化结果。表1中遗传算法的布局数200，交叉率0.8，变异率0.2。终端布局结果及结果取20次计算中的最优解，计算时间为20次计算的平均时间。
表1
由表1可知，采用本文方法求得的终端布局结果与遗传算法20次计算中最优解的结果相同，但本文算法的计算时间只需要0.0529秒，遗传算法的计算时间为4.3秒，遗传算法的计算时间约为本文算法计算时间的81倍。表1中最优方案的投入产出比为2.12，当投入产出比约束大于该值时，运用本文方法对不同投入产出比约束的情形进行终端布局，不同约束条件下布局结果费用随投入产出比变化的关系如图5所示，图5不同投入产出比约束下各项费用变化曲线图。
由图4可知随着投入产出比约束值的增加，最优终端布局结果的等年值综合费用及年停电损失由图4可知随着投入产出比约束值的增加，最优终端布局结果的等年值综合费用及年停电损失费用逐渐增加，增加幅度较小；设备初始投资费用逐渐减小，减小幅度较大。“三遥”及“二遥”终端单价差异的大小会对终端安装数量产生影响。假设“二遥”终端单价仍为1.05万元/组，“三遥”终端的单价是“二遥”终端单价的n倍。不同n情形下，“三遥”及“二遥”终端安装数量如图6所示，图6为终端安装数量与终端单价比之间的关系条形图。
由图6可知，当“三遥”终端与“二遥”终端单价比小于1.5时，由于两种类型终端的价格差异较小，“三遥”终端对供电可靠性提升作用更大，馈线上应全部安装“三遥”终端；当“三遥”终端与“二遥”终端单价比大于2 且小于3时，随着单价比增加，“三遥”终端安装数量逐渐减小，“二遥”终端安装数量逐渐增多；当“三遥”终端与“二遥”终端单价比位于[3，6]之间时，“三遥”及“二遥”终端的安装数量均保持不变；当单价比大于6.5且小于7时，随着单价比增加，“三遥”终端安装数量减小，“二遥”终端安装数量增多；若单价比大于7，由于“三遥”终端价格过高，为了使等年值综合费用最低且保证供电可靠性提升要求，馈线上应全部安装“二遥”终端。在实际规划过程中，工程人员应考虑“三遥”及“二遥”终端单价差异，合理确定“三遥”及“二遥”终端的安装数量。
请参照图7，图7为本发明基于终端故障及关联关系的配电终端布局装置的模块方框图。在本发明的实施例中，该基于终端故障及关联关系的配电终端布局装置，包括：确定模块110、配置模块120、计算模块130及选择模块 140。具体的，
确定模块110，用于设置输入配电网结构元件，并确定馈线节点上可安装终端的位置数量M及终端故障率，所述配电网结构元件包括二遥终端及三遥终端；
配置模块120，用于设置配电终端布局的约束条件及目标函数，所述约束条件为供电可靠性指标及投入产出比，所述目标函数为设备投资等年值综合费用最优值；
计算模块130，用于根据二遥终端与三遥终端安装数量组合，以及终端故障率计算各节点的三遥及二遥重要度并排序，确定某一二遥终端及三遥终端安装数量组合中二遥终端及三遥终端的安装位置，并计算对应的目标函数及约束条件；
选择模块140，用于选择满足约束条件且目标函数最小的布局结果作为最终的终端布局方案。
请参阅图8，图8为本发明电子设备的模块方框图。该电子设备可用于实现前述实施例中的基于终端故障及关联关系的配电终端布局方法。如图6所示，该电子设备主要包括：存储器301、处理器302、总线303及存储在存储器301上并可在处理器302上运行的计算机程序，存储器301和处理器302 通过总线303连接。处理器302执行该计算机程序时，实现前述实施例中的基于终端故障及关联关系的配电终端布局方法。其中，处理器的数量可以是一个或多个。
存储器301可以是高速随机存取记忆体(RAM，Random Access Memory) 存储器，也可为非不稳定的存储器(non-volatile memory)，例如磁盘存储器。存储器301用于存储可执行程序代码，处理器302与存储器301耦合。
进一步的，本发明实施例还提供了一种可读存储介质，该可读存储介质可以是设置于上述各实施例中的电子设备中，该可读存储介质可以是前述图6 所示实施例中的存储器。
该可读存储介质上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现前述实施例中的基于终端故障及关联关系的配电终端布局方法。进一步的，该计算机可存储介质还可以是U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个模块或组件可以结合或者可以集成到另一个***，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理模块，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络模块上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一个处理模块中，也可以是各个模块单独物理存在，也可以两个或两个以上模块集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。
集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个可读存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的可读存储介质包括：U盘、移动硬盘、ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
需要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简便描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明，某些步骤可以采用其它顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定都是本发明所必须的。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的技术方案构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种基于终端故障及关联关系的配电终端布局方法，其特征在于，所述基于终端故障及关联关系的配电终端布局方法包括：
设置输入配电网结构元件，并确定馈线节点上可安装终端的位置数量M及终端故障率，所述配电网结构元件包括二遥终端及三遥终端；
设置配电终端布局的约束条件及目标函数，所述约束条件为供电可靠性指标及投入产出比，所述目标函数为设备投资等年值综合费用最优值；
根据二遥终端与三遥终端安装数量组合，以及终端故障率计算各节点的三遥及二遥重要度并排序，确定某一二遥终端及三遥终端安装数量组合中二遥终端及三遥终端的安装位置，并计算对应的目标函数及约束条件；
选择满足约束条件且目标函数最小的布局结果作为最终的终端布局方案。
2.如权利要求1所述的基于终端故障及关联关系的配电终端布局方法，其特征在于，所述根据二遥终端与三遥终端安装数量组合，以及终端故障率计算各节点的三遥重要度，具体包括：
获取第n个不考虑故障且安装在待选点为j时，停电时间减少负荷值DRn(j)；
获取第n个已安装三遥中有单个故障时对待选点为j的重要度的影响值
计算第n个三遥安装在待选点为j的重要度
其中，Sn-1为第n次三遥选点时，已选的n-1个点集合，n为大于1的整数，j为大于等于1的整数，a为三遥发生故障的概率，
表示在选取第n个三遥时，已安装的三遥s发生故障对待选点j重要度的影响值。
3.如权利要求2所述的基于终端故障及关联关系的配电终端布局方法，其特征在于，所述获取第n个不考虑故障且安装在待选点为j时，停电时间减少负荷值DRn(j)中，某位置三遥重要度定义为在该位置配置三遥终端后，不同馈线段发生故障时，停电时间由t2+t3缩短为t1的负荷量的加权和，第n 个三遥安装在待选点为j的重要度DRn(j)的计算公式如下：
其中，nL表示馈线段数量，pi表示第i段线路发生故障的概率；TRn(i，j)表示负荷影响矩阵中的元素，Pk表示第k个负荷点的平均功率。
4.如权利要求1所述的基于终端故障及关联关系的配电终端布局方法，其特征在于，所述根据二遥终端与三遥终端安装数量组合，以及终端故障率计算各节点的二遥重要度，具体包括：
获取第n个不考虑故障且安装在待选点为j时，停电时间减少负荷值DMn(j)；
获取第n个已安装二遥中有单个故障时对待选点为的重要度的影响值
计算第n个二遥安装在待选点为j的重要度
其中，Sn-1为第n次二遥选点时，已选的n-1个点集合，n为大于1的整数，j为大于等于1的整数，a为二遥发生故障的概率，
表示在选取第n个二遥时，已安装的二遥s发生故障对待选点j重要度的影响值。
5.如权利要求4所述的基于终端故障及关联关系的配电终端布局方法，其特征在于，获取第n个不考虑故障且安装在待选点为j时，停电时间减少负荷值DMn(j)中，某位置二遥重要度定义为，在该位置配置二遥终端后，在不同馈线段发生故障时，停电时间减小的负荷量的加权和，第n个待选点为j位置的二遥安装重要度影响值DMn(j)的计算公式如下，
其中，TMn(i，j)是定位区域影响矩阵中的元素，Lk表示第k段馈线的长度，Ltotal为该馈线的总长度，plocate为自动故障隔离区与人工故障隔离区间的负荷总量，取决于三遥终端的安装情况。
6.如权利要求1所述的基于终端故障及关联关系的配电终端布局方法，其特征在于，所述目标函数为设备投资等年值综合费用最优值，具体为：
obj.min(CE+CM+CI)，
其中，CE为设备投资等年值费用，CM为设备年运行维护费用，CI为用户年停电损失费用，其中，设备投资等年值费用CE的计算公式如下：
其中，M为设备二遥终端及三遥终端数量，NK表示第k种终端设备的安装数量，CZK表示第k种终端设备的单价，i为贴现率，nK为第k种设备的使用年限；
运行年运行维护费用CM以设备投资年等值费用的百分比给出，α为比例系数，
CM＝αCE，
采用综合产电比及平均电价折算倍数法来计算用户停电损失，计算公式如下：
CI＝(λ1K1+λ2K2)WENS，
其中，λ1和λ2分别为产电比法和平均电价折算倍数法的权重，K1为产电比，K2为单位停电电量电价，WENS为配电网年缺供电量期望值。
7.如权利要求1所述的基于终端故障及关联关系的配电终端布局方法，其特征在于，所述约束条件为供电可靠性指标及投入产出比，具体为：
ASAI≥ASAIset，
γ≥γset，
其中，ASAI为终端布局后规划区域的供电可靠率，ASAIset为规划区域的供电可靠率要求值，γ为终端布局方案的投入产出比，γset为规划文件要求的投入产出比，γ的计算方式为：
其中，Ny为评价年限，CIb为终端布局前的年停电损失费用，CIa为终端布局后的年停电损失费用，C0为年运行维护费用。
8.一种基于终端故障及关联关系的配电终端布局装置，其特征在于，所述基于终端故障及关联关系的配电终端布局装置包括：
确定模块，用于设置输入配电网结构元件，并确定馈线节点上可安装终端的位置数量M及终端故障率，所述配电网结构元件包括二遥终端及三遥终端；
配置模块，用于设置配电终端布局的约束条件及目标函数，所述约束条件为供电可靠性指标及投入产出比，所述目标函数为设备投资等年值综合费用最优值；
计算模块，用于根据二遥终端与三遥终端安装数量组合，以及终端故障率计算各节点的三遥及二遥重要度并排序，确定某一二遥终端及三遥终端安装数量组合中二遥终端及三遥终端的安装位置，并计算对应的目标函数及约束条件；
选择模块，用于选择满足约束条件且目标函数最小的布局结果作为最终的终端布局方案。
9.一种电子设备，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时，实现权利要求1至7中任意一项所述方法中的步骤。
10.一种可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时，实现权利要求1至7中的任意一项所述方法中的步骤。
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