一种基于Link-path的城市高压配电网负载转供方法技术

本发明专利技术涉及负载转供领域，特别是一种基于Link‑path的城市高压配电网负载转供方法，包括以下步骤：S1，划分高压配电网络中的域，对各节点编号；所述域包括电源域以及变电单元域；S2，以每个变电单元为根节点，从供电路径集中搜索供电路径，并形成相应的供电电源集、供电单元集、链路路径集，确定供电链路集初值；S3，构建约束条件和目标函数；S4，求解供电选择因子；S5，根据供电选择因子结果，形成负载转供方案。该方法无需一一列举所有可能的连接组合，只需从各负荷侧出发进行搜寻，再用集合的形式展示，有效降低了负载转供问题的维度，提高了计算速度，广泛适用于城市高压配电网负载转供问题的在线分析。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及负载转供领域，特别是一种基于Link-path的城市高压配电网负载转供方法。
技术介绍
随着经济的快速发展，工业及居民用电量与日俱增。负荷侧对电网的可靠调度、快速恢复供电等均提出了较高要求。然而城市110kV高压配电网的建设却与实际发展有些脱节，存在供电通道制约、落点不足等诸多内外部问题，城市电网220kV变电站容量不足或负荷分配不均的问题日益凸显，负荷高峰时段，电网调度中心需制定出及时的开关操作决策以实现快速有效的负荷转供。但由于缺乏有效的在线分析工具，基于经验或试凑的转供策略难以满足配网经济运行、可靠性的要求，且可能存在潜在的运行风险。负荷转供通过改变分段开关和联络开关的开/合状态来实现各变电站或馈线之间负荷的转移，从而影响网络的潮流，最终达到电网安全运行优化的目的，负荷转供本质上也是一个带约束的多目标大规模非线性组合优化问题，通常是一种以达到某项或多项性能或指标最优的0-1混合整数规划模型。目前，对于负荷转供的研究大都集中于中低压配电网层面，针对高压配电网特点的控制策略研究较少，多是以减小网络损耗、保证供电可靠性、电压优化和负荷均衡等作为求解目标，其所依赖的网络拓扑模型往往为关联矩阵以及基于图论思想的树模型，选取包含分支开关、馈线分段等在内的决策变量为控制变量，常用的优化求解算法包括支路交换法和最优潮流法等启发式方法、动态规划等为代表的数学优化方法、以及遗传算法、粒子群算法等智能算法或它们的相应改进。然而，高压配电网作为输、配网过渡连接的重要部分而具有特殊的结构化差异，既存在220kV环网结构，又存在110kV辐射状结构的高压配电网(如图1)，一般为大负荷受端型网络，本身缺乏可控发电资源，其220kV以上输电网部分的阻塞控制主要靠负荷管控与基于110kV高压配电网重构的负荷转供实现，上述方法并不适用。针对高压配电网，现有技术中有的综合考虑了220kV变电站容量规划和110kV配网线路规划，建立了高压配电网优化规划的2阶段模型；有的基于提高高压配电网供电能力的角度，进一步提出了供电区域的voronoi图划分以及满足最大供电能力要求的主变联络关系矩阵。但随着变量维数的增加，上述方法中矩阵的高稀疏性及搜索难度的增加会给求解算法带来严重影响，常规的智能算法也难以保证高维非线性问题解的稳定性和求取效率。另一方面，有研究人员采用了一种高压配电网变电单元组拓扑表示方法，基于单元组内部可行拓扑状态集实现单元组分组重构。通过构建的基于所定义的负荷均衡函数的电网阻塞控制模型有效控制高峰时期城市电网出现的负荷分布不均、局部输电阻塞情况；或者采用了一种分层优化模型，通过上层网络有功负荷预分布引导，下层执行结果反馈给上层评估的交互式求解策略，使负荷分布逐渐趋于合理的均衡状态。但二者都采用了粒子群算法求解，针对高压配电网大规模多环态非深度特征，同样存在可能产生大量不可行解、存在不成熟收敛及收敛速度较慢的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中所存在的上述不足，提供一种基于Link-path的城市高压配电网负载转供方法。需要说明的是，城市电网运行阻塞通常发生在高峰时段，负荷已经或即将发生较大幅度跃变，转供周期内再次发生大幅变化的概率很低。此外，与中压配电网不同，高压配电网负荷波动可预测性强，无论是在主变重、超载还是在故障情况下，其转供期间发生负荷大面积突变的概率很低，因此在转供期间负荷最大峰值可视为所预测的定值。本专利技术针对即将超限的场景下采取调控策略予以疏缓，假设目标时间断面内的高峰负荷恒定不变，并忽略110kV输电线路的网损。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供了以下技术方案：一种基于Link-path的城市高压配电网负载转供方法，包括以下步骤：S1，划分高压配电网络中的域，对各节点编号；所述域包括电源域以及变电单元域；S2，以每个变电单元为根节点，从供电路径集中搜索供电路径，并形成相应的供电电源集、供电单元集、链路路径集，确定供电链路集初值；其中，变电单元的供电路径集是指所有通过电源向该变电单元供电的路径集合；变电单元的供电电源集是指所有可向该变电单元供电的电源集合；电源的供电单元集是指所有可从该电源获得供电的变电单元集合；变电单元与相邻电源或者两相邻变电单元之间存在的联络线路形成一个供电链路，所有的供电链路构成供电链路集；每个供电链路属于一个或多个供电路径，所有包含该供电链路的供电路径成为该供电链路的链路路径集；S3，构建约束条件和目标函数；S4，求解供电选择因子，所述供电选择因子与供电路径一一对应，所述供电选择因子值为1时，表示选择电源为该变电单元供电，值为0时表示不选择电源为该变电单元供电；S5，根据供电选择因子结果，形成负载转供方案。进一步地，所述供电路径集还包括备供线路。进一步地，考虑到城市电网路径不深，所述供电路径集根据原始接线图并采用深度优先搜索方法获得。进一步地，同理，所述供电单元集根据原始接线图并采用深度优先搜索方法获得。进一步地，所述供电因子是待求解变量，与所述供电路径存在一一对应关系，是一个0-1变量。进一步地，所述供电链路还包括变电站内母联开关构成的联络线路。进一步地，所述约束条件包括单电源供电约束、负载需求约束、容量约束、免跨接约束、开关动作次数约束和220kV网络潮流约束。(1)单电源供电约束负荷转供调整过程中，应始终维持110kV网络的辐射状结构，即每个变电单元均只能由一个220kV电源供电，不能由多个同时供电而形成环网。(2)负载需求约束负荷转供应满足各变电单元的功率需求。(3)容量约束每个220kV电源供出的实际容量不能超过其最大容量；110kV传输线路容量约束。(4)免跨接约束免跨接约束含义为：对于两个220kV电站之间连接的变电单元，各变电单元的供电路径不能重合。(5)开关动作次数约束为保证110kV网络的放射性，配电网中开关的“闭合”、“断开”行为总是成对出现，合成一个动作组，称为一次开关动作次数。将优化过程中得到的供电链路集与供电链路集的初态进行对比可得到开关动作次数。(6)220kV网络潮流约束转供过程中，当220kV电站与110kV电站连接关系确定后，220kV电站实际所接负荷(主要指有功负荷)也随之确定。考虑到高压配电网无功支撑一般较为充足，因此可以考虑采用直流潮流计算模型，而电压安全可以在操作序列判定时予以计算校核。进一步地，当传输线路断面故障或220kV站内变压器减载运行时，往往需要切除一定的负荷以满足电网的运行要求。对于变电单元，引入负荷切除比例因子，所述负荷切除比例因子介于(0,1)，对应的负载需求约束引入负荷切除比例因子。进一步地，所述目标函数包括均衡性优化目标函数和切除负荷量最小优化目标函数。具体地，负荷均衡度B是衡量高压配电网经济、安全运行的一项重要指标，用负荷率的均方差来刻画负荷均衡度，包括电源负荷均衡度Bs和线路负荷均衡度Bl，表示偏离平均负荷率的大小程度，其值越小越均衡，电源负荷均衡度Bs与线路负荷均衡度Bl加权求和可得到系统整理加权均衡度且ω1+ω2＝1。其中，电源负载均衡度：线路负载均衡度：其中：Ns为220kV电源的个数，Nl为所有220kV输电线路个数，和分别为220kV电源与220kV输电线路的负荷率，Pli.m本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于Link‑path的城市高压配电网负载转供方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，划分高压配电网络中的域，对各节点编号；所述域包括电源域以及变电单元域；S2，以每个变电单元为根节点，从供电路径集中搜索供电路径，并形成相应的供电电源集、供电单元集、链路路径集，确定供电链路集初值；其中，变电单元的供电路径集是指所有通过电源向该变电单元供电的路径集合；变电单元的供电电源集是指所有可向该变电单元供电的电源集合；电源的供电单元集是指所有可从该电源获得供电的变电单元集合；变电单元与相邻电源或者两相邻变电单元之间存在的联络线路形成一个供电链路，所有的供电链路构成供电链路集；每个供电链路属于一个或多个供电路径，所有包含该供电链路的供电路径成为该供电链路的链路路径集；S3，构建约束条件和目标函数；S4，求解供电选择因子，所述供电选择因子与供电路径一一对应，所述供电选择因子值为1时，表示选择电源为该变电单元供电，值为0时表示不选择电源为该变电单元供电；S5，根据供电选择因子结果，形成负载转供方案。

【技术特征摘要】
1.一种基于Link-path的城市高压配电网负载转供方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，划分高压配电网络中的域，对各节点编号；所述域包括电源域以及变电单元域；S2，以每个变电单元为根节点，从供电路径集中搜索供电路径，并形成相应的供电电源集、供电单元集、链路路径集，确定供电链路集初值；其中，变电单元的供电路径集是指所有通过电源向该变电单元供电的路径集合；变电单元的供电电源集是指所有可向该变电单元供电的电源集合；电源的供电单元集是指所有可从该电源获得供电的变电单元集合；变电单元与相邻电源或者两相邻变电单元之间存在的联络线路形成一个供电链路，所有的供电链路构成供电链路集；每个供电链路属于一个或多个供电路径，所有包含该供电链路的供电路径成为该供电链路的链路路径集；S3，构建约束条件和目标函数；S4，求解供电选择因子，所述供电选择因子与供电路径一一对应，所述供电选择因子值为1时，表示选择电源为该变电单元供电，值为0时表示不选择电源为该变电单元供电；S5，根据供电选择因子结果，形成负载转供方案。2.根据权利要求1所述的负载转供...

【专利技术属性】
技术研发人员：李红伟，刘宇陆，任诚，沈霞，许瑾，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：四川;51