基于余集运算的配电网可利用率评价方法技术

本发明专利技术主要用来解决不同设备的利用率来统一评价配电网的可利用率，通过余集运算的方法统一不同设备的可利用率。本方法通过对电力设备的空载率和可利用率、电力网络的空载率和可利用率、配电网可利用率进行数学运算推导，将复杂的电力网络设备可利用率用余集运算的方法统一定义，能更全面真实反映复杂电力网络的设备可率用率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种将余集运算扩展到电力网络中，并通过不同设备的利用率来统一 评价配电网的可利用率，属于电力行业配电网评估

技术介绍
在电力系统中，电力设备的利用率是比较关心的一个问题。如果电力设备利用率 过低，说明电力投资是不合理的；反之，则说明电网存在一定的安全隐患。电力设备以及电 网的利用率是针对设备或者是系统本身的输电能力而言的，也就是说，参照坐标是电力设 备的容量。设备利用率与负载率有密切的关系，以往针对配电网的可利用率评价大部分是 基于主要设备的利用率展开的，例如变压器和主干线路等等，以主要设备的可利用率指标 来反映整个配电网的可利用率。 虽然整个配电网的可利用率最终是通过电力设备的可利用率体现出来的，但是电 力设备的可利用率与配电网的可利用率还是存在很大的差别。因为不同阶段配电网的规 划建设指导思想不尽相同，造成配电网建设的不均匀性，单个设备的利用效率参差不齐；此 外，对于现代化的配电网，网络结构一般较复杂，单个设备处于配电网的位置不同，其利用 效率对配电网的可利用率影响也不同。 为了能更全面准确的评估配电网的可利用率情况，本文通过将余集运算扩展到由 串并联系统组成的电力网络中，通过不同设备的利用率来统一评价配电网的可利用率，能 有效弥补现有技术的不足。
技术实现思路
本专利技术旨在解决配电网中设备的利用率评估方面模式单一，以及不能全面统一 评价配电网的可利用率问题。 为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下： 通过不同设备的利用率来统一评价配电网的可利用率，具体包括电力设备的空载 率和可利用率、电力网络的空载率和可利用率以及配电网可利用率综合评估方法等步骤， 最终完成整个配电网可利用率评估系统，其步骤如下： (1)电力设备的空载率和可利用率 在电力系统和网络中，电力设备都有容量限制，通常以电流和功率的额定值形式 来表示，这是电力设备运行的技术限制，一般是不能逾越的。在此，以电流幅值作为电力设 备的容量限制，用余集的宽度来反映设备的可利用程度。 ⑵电力网络的空载率和可利用率 当多个电力设备串联时，其中流过相同的电流，但是由于其容量上限可能不同，剩 余容量也是不同的。电力设备串联时余集运算相当于在不同集合中包含统一子集的情况， 串联电力网络的容量为所有电力设备容量的最小值或者最大值；当多个电力设备并联组成 网络时，余集运算相当于不同集合中包含不同子集的情况，电力网络的容量和剩余容量是 所有设备容量和剩余容量之和。无论是串联还是并联网络，电力网络的可利用率都可用余 集运算来统一定义。 (3)配电网可利用率综合评估方法 任何电力网络都是由电力设备串联和并联构成的，所以整个电力网络的剩余容量 可以通过各个电力设备的剩余容量进行如上所述的运算得到。 (3a)层次划分一一网络等值法：针对典型的配电网网络，可以采取层次分析法来 计算配电网的空载率和可利用率。 (3b)算法实现：本功能将上述节点层次划分的节点按支路进行广度搜索，将相关 联的支路进行串并联计算。【附图说明】 图1为本专利技术一种实施例中所使用方法流程框图。 图2为本专利技术简单配电网中典型的配电网络示意图。 图3为本专利技术中将配电网表示为网络模型的示意图。 图4为本专利技术中网络等值过程示意图。 图5为本专利技术中网络环路情况示意图。 图6为本专利技术中存在环路的配电网示意图。【具体实施方式】 流程框图，如图1所示。下面结合附图 和【具体实施方式】对本专利技术作进一步说明。 实施例： 1、数轴上的余集运算 1. 1余集定义 在数学集合论中，余集也称为补集，其定义为：设S是一个集合，A是S的一个真子 集，由S中所有不属于A的元素组成的集合，叫做子集A在S中的补集（或余集）记作CSA， 读作A在S中的余集（补集）。在代数分析中，假设所有的点都分布在数轴上，那么集合S 可以表示为的形式，集合A表示为，则余集可以表示为集合： CSA= (1) 在数轴上，还可以定义集合和余集的宽度。如集合、的宽度分别为A、 S;余集的宽度为S-A。 1. 2德.摩根定律 在集合论分析中，针对余集的运算主要是德.摩根定律，在数轴上也是同样适用 的。描述如下： Cs(AηB) =CSAUCSB) = U (2) Cs(AUB) =CSA门CSB) = 门 上述公式是针对同一集合S中不同子集A，B的余集运算。当针对不同集合（例如 S，G)的同一子集（A)时，则有： csa n cga = csn ga = n (3) CSA U CgA = Csu gA = U 当不同集合（例如S，G)中存在不同子集（A，B)时， CSA n CGB = Φ (4) CSA U CgB=Csu gA U B= U 也就是余集的交集没有实际意义，只能利用余集的并集。2、电力网络的空载率和可利用率2. 1电力设备的空载率和可利用率 在电力系统和网络中，电力设备都有容量限制，通常以电流和功率的额定值形式 来表示，这是电力设备运行的技术限制，一般是不能逾越的。在此，以电流幅值作为电力设 备的容量限制，有： I. </；im(5) 其中山表示设备i当前的载流量，/厂'表示设备i的容量限制约束。在上式中， 当将[0，/_1作为一个集合时，则集合[0，IJ的余集为由此可见，余集的宽度（以 /厂-4表示）反映了设备利用的程度，在此以尽表示，并被定义为电力设备的剩余容量。 定义电力设备的可利用率为： 2. 2电力网络的空载率和可利用率 当N个电力设备串联时，其中流过相同的电流，但是由于其容量上限可能不同，剩 余容量也是不同的。如式（3)所示，电力设备串联时余集运算相当于在不同集合中包含统 一子集的情况。因此，串联电力网络的容量可以定义为： 即所有电力设备容量的最小值或者最大值。同样可以按照式（3)所示，采用德.摩 根定律进行余集计算，可以定义： 其中：1表示串联网络的剩余容量。电力网络的剩余容量也可以定义为各个电力 设备剩余容量的平均值形式： 当N个电力设备并联组成网络时，如式（4)所示，余集运算相当于不同集合中包含 不同子集的情况，电力网络的容量和剩余容量是所有设备容量和剩余容量之和。即： 1=1 无论是串联还是并联网络，电力网络的可利用率都可以定义为： 3、配电网可利用率评估 任何电力网络都是由电力设备串联和并联构成的，所以整个电力网络的剩余容量 可以通过各个电力设备的剩余容量进行如上所述的运算得到。 3. 1层次划分--网络等值法 典型的配电网络是辐射状的，少有环路出现，如图2所示。其中，符号〃X〃表 示断路器，〃D〃表示熔断器，〃>_〃表示隔离开关，"N/0"表示联络开关。针对典型的配电 网网络，可以采取层次分析法来计算配电网的空载率和可利用率。首先定义配电网中的节 点和支路。节点被定义为分支线和主干线、以及分支馈线和分支线的连接点，以及负荷点和 电源点；支路被定义为节点之间的线段，包括断路器、隔离开关、线路、熔断器等设备。从而 将配电网表示为一个标准的网络模型。对此网络模型的节点和支路进行层次划分，如图2 所示。 如图3所示，共有7个节点，对这7个节点进行分层，则可以分为5层，分别为： 表1节点分层 从而可以从最后一层开始、逐步进行网络等值、按照公式（8)~（11)计算本文档来自技高网...

【技术保护点】
电力设备的空载率和可利用率通过余集运算推导出的电力设备的空载率和可利用率，适用于电力行业配电网评估。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王承民，刘涌，李宏仲，袁秋实，
申请(专利权)人：上海博英信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31