考慮等效負(fù)荷點(diǎn)影響的含源配電網(wǎng)故障停電方案優(yōu)化方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電網(wǎng)配電技術(shù)領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種考慮等效負(fù)荷點(diǎn)影響的含源配電網(wǎng) 故障停電方案優(yōu)化方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著城市配電網(wǎng)絡(luò)的日益發(fā)展和城網(wǎng)改造工程的深入，我國(guó)的配電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)越來 越復(fù)雜，管理區(qū)域也越來越大。為了提高整個(gè)配電網(wǎng)絡(luò)的可靠性，為配電網(wǎng)絡(luò)提供可靠支 撐，分布式電源的接入不但為配電網(wǎng)絡(luò)增加了一定的備用，而且通過如風(fēng)能、太陽能等清潔 能源的利用，也逐步實(shí)現(xiàn)了能源的優(yōu)化利用。本發(fā)明中所提到的含源配電網(wǎng)，指的就是含有 分布式電源接入的配電網(wǎng)絡(luò)，分布式電源可W是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、太陽能發(fā)電機(jī)組、垃圾發(fā)電 機(jī)組、微型燃?xì)廨啓C(jī)、燃料電池等。
[0003] 配電網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的根本目標(biāo)是，配電網(wǎng)的發(fā)電容量及發(fā)電量要滿足負(fù)荷需求。本發(fā) 明所指含源配電網(wǎng)絡(luò)，其供電容量應(yīng)等于向該配網(wǎng)供電的全部變壓器容量、直接向該配電 網(wǎng)供電的發(fā)電廠容量W及接入該配電網(wǎng)的所有分布式電源的容量之和。由于上級(jí)電源或 變壓器可能會(huì)有發(fā)生故障、非正常運(yùn)行、短時(shí)間限電或因檢修停運(yùn)的情況，并且所接入的分 布式電源其出力具有隨資源狀況不同而變化的隨機(jī)性和間歇性特點(diǎn)，因此當(dāng)出現(xiàn)W上原因 時(shí)，配電網(wǎng)發(fā)電容量有可能不能滿足當(dāng)時(shí)負(fù)荷的需求；此時(shí)可W選擇對(duì)部分負(fù)荷進(jìn)行停電 或限電操作，來保證配電系統(tǒng)的平穩(wěn)運(yùn)行。因此選擇最優(yōu)的停電方案至關(guān)重要。
[0004] 配電網(wǎng)最優(yōu)停電方案是配電網(wǎng)自動(dòng)化的重要組成部分。在既定的時(shí)間段內(nèi)，必須 停供一定容量、電量的前提下，如何選擇停供用戶或負(fù)荷點(diǎn)則十分重要。不同的停電方案， 停供不同的用戶，對(duì)于用戶各自的影響是不同的，除了經(jīng)濟(jì)上的停電損失之外，還可能設(shè)及 用戶停電產(chǎn)生的社會(huì)影響、容量影響、電量影響甚至對(duì)環(huán)境的影響。該反映出不同性質(zhì)的用 戶對(duì)于電力系統(tǒng)的依賴程度是不同的，因此需要將該些情況綜合考慮。
[0005] 如果在停電方案的選擇中，需要結(jié)合所有負(fù)荷點(diǎn)相關(guān)信息，那么對(duì)于負(fù)荷點(diǎn)的定 義則十分重要。本發(fā)明將所有負(fù)荷點(diǎn)分為等效負(fù)荷點(diǎn)和用戶點(diǎn)，用戶點(diǎn)即功率直接流向某 個(gè)具體用戶的節(jié)點(diǎn)；等效負(fù)荷點(diǎn)是配電網(wǎng)絡(luò)中的功率分流點(diǎn)，從該個(gè)點(diǎn)功率分別流向該點(diǎn) 所連接的不同用戶群。針對(duì)每一個(gè)用戶點(diǎn)可W綜合考慮用戶的負(fù)荷等級(jí)、合同容量、用電負(fù) 荷情況和環(huán)保貢獻(xiàn)情況，獲得用戶重要性系數(shù)，由此通過計(jì)算可W得到每一個(gè)包括等效負(fù) 荷點(diǎn)和用戶點(diǎn)的負(fù)荷點(diǎn)重要性系數(shù)。該樣的分類方法，使得在做停電方案的選擇時(shí)，不但可 W細(xì)化到對(duì)每個(gè)負(fù)荷點(diǎn)開斷情況的控制，而且可W綜合考慮每一個(gè)負(fù)荷點(diǎn)的重要性系數(shù)， 來得到最優(yōu)的停電方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]在發(fā)電機(jī)組部分發(fā)生故障，發(fā)電系統(tǒng)出力不能滿足負(fù)荷需求的情況下，為了整個(gè) 含源配電系統(tǒng)尋求最優(yōu)的負(fù)荷停電方案，本發(fā)明提出了一種考慮等效負(fù)荷點(diǎn)影響的含源配 電網(wǎng)故障停電方案優(yōu)化方法，包括：
[0007] 步驟1、根據(jù)劃定的配電區(qū)域的配電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖，形成配電網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷樹圖，確定每 個(gè)負(fù)荷點(diǎn)的分布情況、編號(hào)和級(jí)別；負(fù)荷樹由負(fù)荷點(diǎn)組成，負(fù)荷點(diǎn)分為等效負(fù)荷點(diǎn)和用戶 點(diǎn)，等效負(fù)荷點(diǎn)是指每一個(gè)有功功率分流的支路節(jié)點(diǎn)，用戶點(diǎn)是指配電網(wǎng)絡(luò)最末端功率的 流出點(diǎn)；當(dāng)功率按照規(guī)定的方向流經(jīng)各個(gè)負(fù)荷點(diǎn)時(shí)，接受功率的負(fù)荷點(diǎn)的級(jí)別較提供功率 的負(fù)荷點(diǎn)的級(jí)別要升高一級(jí)；
[000引步驟2、義集各個(gè)負(fù)荷點(diǎn)功率，獲取各個(gè)負(fù)荷點(diǎn)在f早電時(shí)間段內(nèi)的失電負(fù)荷函數(shù)； 根據(jù)用戶點(diǎn)的用戶負(fù)荷等級(jí)、用戶合同容量、用戶最大負(fù)荷值和用戶企業(yè)環(huán)保水平等級(jí)，采 用客觀賦權(quán)法賦權(quán)重，并且對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行線性加權(quán)，獲得用戶重要性程度指標(biāo)；對(duì)每一個(gè) 等效負(fù)荷點(diǎn)下的所有等效負(fù)荷點(diǎn)和用戶點(diǎn)進(jìn)行捜索，獲得其下屬的所有負(fù)荷點(diǎn)的重要性程 度指標(biāo)數(shù)值，得到負(fù)荷點(diǎn)重要性程度指標(biāo)函數(shù)；
[0009] 步驟3、根據(jù)獲得的每個(gè)負(fù)荷點(diǎn)的需求曲線，采用蒙特卡洛法對(duì)分布式電源和上級(jí) 電源進(jìn)行狀態(tài)模擬，并同時(shí)根據(jù)負(fù)荷情況，計(jì)算在各種運(yùn)行狀態(tài)下的系統(tǒng)需求的停電容量、 系統(tǒng)需求的停電電量的曲線；
[0010] 步驟4、統(tǒng)計(jì)所有用戶點(diǎn)在發(fā)生不同時(shí)長(zhǎng)的停電情況下的停電損失情況，得到全部 負(fù)荷點(diǎn)的停電損失函數(shù)，選取單位時(shí)間內(nèi)停電損失值最小的一個(gè)居民用戶作為基準(zhǔn)進(jìn)行比 較，獲得各個(gè)負(fù)荷點(diǎn)在不同停電時(shí)長(zhǎng)下的等效權(quán)重函數(shù)；
[0011] 步驟5、建立W系統(tǒng)的等效失電量最小和等效負(fù)荷損失量最小為目標(biāo)函數(shù)，約束 條件包括：系統(tǒng)實(shí)際停電容量大于系統(tǒng)需求的停電容量、系統(tǒng)實(shí)際停電電量大于系統(tǒng)需求 的停電電量、系統(tǒng)實(shí)際所發(fā)功率不小于負(fù)荷需求、各臺(tái)發(fā)電機(jī)出力滿足出力極限、各臺(tái)分布 式電源出力滿足出力極限；等效失電量等于統(tǒng)計(jì)時(shí)間內(nèi)的失電負(fù)荷函數(shù)與負(fù)荷點(diǎn)重要性程 度指標(biāo)函數(shù)的乘積；等效負(fù)荷損失量等于統(tǒng)計(jì)時(shí)間內(nèi)的失電負(fù)荷函數(shù)與等效權(quán)重函數(shù)的乘 積；
[0012] 步驟6、采用基于逐次修正適應(yīng)度函數(shù)權(quán)重系數(shù)的改進(jìn)遺傳算法對(duì)目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行 多目標(biāo)優(yōu)化的求解；通過對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行二進(jìn)制編碼，反映出配電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中的不同時(shí)間 段的開關(guān)開斷情況，之后計(jì)算適應(yīng)度函數(shù)，每一次迭代均對(duì)適應(yīng)度函數(shù)中的目標(biāo)函數(shù)項(xiàng)修 正其權(quán)重系數(shù)，使之更加快速的趨向于所求結(jié)果收斂；進(jìn)行多次求解之后，獲得一串1、〇編 碼序列，即為最終的最優(yōu)停電方案組合解，該編碼序列也表示每個(gè)負(fù)荷點(diǎn)在統(tǒng)計(jì)時(shí)間內(nèi)的 每個(gè)時(shí)段的開斷情況的組合。
[0013] 所述步驟2中負(fù)荷點(diǎn)重要性程度指標(biāo)函數(shù)的計(jì)算過程包括：
[0014] 步驟201、收集每個(gè)用戶的影響信息，并確定重要性影響指標(biāo)數(shù)值；
[0015] 用戶負(fù)荷等級(jí)S1是指根據(jù)電力用戶等級(jí)分類，S1取值分別對(duì)應(yīng)為；S類用戶=1， 二類用戶=2, 一類用戶=3,特級(jí)用戶=4 ;
[0016] 用戶合同容量S2對(duì)低壓用戶而言是指允許裝接的用電設(shè)備容量數(shù)值；對(duì)中高壓 用戶而言是指直接接在受電電壓線路上的變壓器和直配高壓電動(dòng)機(jī)容量之和；
[0017] 用戶最大負(fù)荷值S3是指用戶在統(tǒng)計(jì)時(shí)間段內(nèi)的峰荷值，通過原始數(shù)據(jù)中用戶的 負(fù)荷數(shù)據(jù)信息，獲得統(tǒng)計(jì)時(shí)間內(nèi)每個(gè)用戶的最大負(fù)荷值；
[001引用戶企業(yè)環(huán)保水平等級(jí)S4是指國(guó)家對(duì)于企業(yè)環(huán)保的綜合評(píng)價(jià)結(jié)果，并且被劃分 為五種顏色來表示企業(yè)環(huán)保行為等級(jí)，分別為綠色藍(lán)色黃色紅色黑色；用戶企業(yè)環(huán)保水平 等級(jí)S4取值為綠色=5、藍(lán)色=4、黃色=3、紅色=2、黑色=1 ;
[0019] 步驟202、采用客觀賦權(quán)法來對(duì)用戶影響信息指標(biāo)進(jìn)行賦權(quán)重，之后通過線性加權(quán) 法進(jìn)行綜合計(jì)算獲得用戶點(diǎn)的重要性影響指標(biāo)；
[0020] 設(shè)用i表示所求取的配電網(wǎng)絡(luò)中的用戶點(diǎn)，j表示每個(gè)用戶點(diǎn)的重要性影響指標(biāo)， 其中i= 1，2,. . .，n，n為配電網(wǎng)絡(luò)中用戶點(diǎn)的個(gè)數(shù)；本發(fā)明中j= 1，2, 3, 4 ;首先對(duì)i個(gè)用 戶點(diǎn)下的j個(gè)用戶影響信息指標(biāo)，形成原始數(shù)據(jù)用戶影響信息矩陣A，
[0021]
[0022] 分別對(duì)應(yīng)第j項(xiàng)指標(biāo)下，第i個(gè)用戶點(diǎn)的重要性影響指標(biāo)；
[0023] 步驟203、采用均方差法求取各項(xiàng)用戶點(diǎn)的重要性影響指標(biāo)權(quán)重，包括：
[0024] a.首先需要對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理，即將指標(biāo)進(jìn)行無量綱化；采用線性比例 法，分別對(duì)每一列的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理；
[00巧]通過公式
，獲得無量綱化后的用戶影響信息指標(biāo)矩陣如下為：
[0030] C.計(jì)算指標(biāo)j的權(quán)重值
[0031] ?J= 0J'/E0 非j= 1，2,...，m
[0032] d.線性加權(quán)確定每個(gè)用戶點(diǎn)的重要性程度指標(biāo)
[003引
，其中i= 1, 2,. . .n,表示用戶點(diǎn)，m 表示用戶點(diǎn)影響信息指標(biāo)，m= 4 ;
[0034] 步驟204、對(duì)于每一個(gè)等效負(fù)荷點(diǎn)下的所有等效負(fù)荷點(diǎn)和用戶點(diǎn)進(jìn)行捜索，獲得其 下屬的所有負(fù)荷點(diǎn)的重要性程度指標(biāo)數(shù)值，負(fù)荷點(diǎn)重要性程度指標(biāo)函數(shù)U(時(shí)的求取，并且 進(jìn)行求和運(yùn)算，從而獲得各個(gè)級(jí)別等效負(fù)荷點(diǎn)的重要性程度指標(biāo)，通過計(jì)算可W獲得全部 負(fù)荷點(diǎn)的重要性程度指標(biāo)，并且對(duì)應(yīng)不同負(fù)荷點(diǎn)的不同重要性程度值u得到負(fù)荷點(diǎn)重要性 程度指標(biāo)函數(shù)U(R)。
[0035] 所述步驟3中的系統(tǒng)需求的停電容量和系統(tǒng)需求的停電電量求取過程包括：
[0036] 步驟301、仿真初始化，讀入常規(guī)機(jī)組和分布式電源機(jī)組數(shù)據(jù)，包括容量、故障率、 出力隨機(jī)序列模型，W及時(shí)序負(fù)荷數(shù)據(jù)；
[0037] 步驟302、生成分布式機(jī)組出力時(shí)序曲線及各常規(guī)電源狀態(tài)轉(zhuǎn)移時(shí)間序列；
[003引步驟303、對(duì)常規(guī)電源和分布式機(jī)組的狀態(tài)進(jìn)行隨機(jī)抽樣，確定所有發(fā)電機(jī)組的運(yùn) 行狀態(tài)；
[0039] 步驟304、基于負(fù)荷、所有發(fā)電機(jī)組的狀態(tài)，依據(jù)發(fā)電系統(tǒng)電力平