一種用於城鄉配電網綜合節能降損技術的優化決策方法
2023-10-18 04:34:49 1
專利名稱：一種用於城鄉配電網綜合節能降損技術的優化決策方法
技術領域：
本發明涉及電力系統，特別涉及一種用於城鄉配電網綜合節能降損技術的優化決
策方法。
背景技術：
隨著全球範圍內一次能源日益減少，配電網節能降損成了電力系統面臨的首要問 題。近年來出現了各種類型的節能降損技術，但是目前的節能降損技術多數是基於單項的 節能降損技術，沒有綜合考慮各種節能降損技術的相互影響以及效益差別。因此需要一種 智能化的專家系統對節能降損技術改造進行優化。配電網的節能降損優化技術包括降損技術的優化選用以及改造元件的優化選用。 採用專家規則系統針對電網的運行參數和設備信息進行分析，專家規則指出配電網中需要 更換的各元器件以及各元器件可能的技改選型。所有需要更換的元器件及其技改選型的排 列組合，組成了該配電網改造的可選方案。由於配電網中需要被更換的元器件較多，每個元 器件可能的技改選型有好幾種，因此排列組合出的可選方案可能在「萬」級，這個時候通過 一些篩選標準進行人機互動後，通過設定目標和約束進行後續的操作和優化，從諸多方案 中挑選滿足設定目標和約束的最優方案。並且通過管理者參與、調整優化決策過程，最終確 定可以實施的投資改造方案。
發明內容
針對上述現有技術及其存在的缺陷，本發明的目的旨在提供一種用於城鄉配電網 綜合節能降損技術的優化決策方法，通過對目標配電網各個環節的損耗進行分析，建立目 標配電網的技術性節能降損措施的專家規則系統及優化模型，然後提出其優化目標以及約 束條件，並對目標配電網進行優化求解，得出最優的配電網節能降損技術改造決策方案。本 發明能全面綜合考慮節能降損技術措施的成本收益以及停電風險，彌合各種降損技術措施 之間的相互影響，使節能降損改造決策過程依據於科學的計算結果，決策方案更具針對性， 改造資金分配更有效。為實現上述的目的，本發明採取的技術方案是依據線損計算和優化決策理論，首 先提出了城鄉配電網綜合節能降損技術的優化決策方法，包括城鄉配電網高、中、低壓配電 網，其中高壓配電網包括一次輸電網，IlOkV變電站；中壓配電網包括IOkV饋線，配電變壓 器，配變無功補償，線路無功補償，線路調壓器；低壓配電網包括供電臺區，表箱，機械式或 電子式電錶，低壓線路；通過對高中低壓配電網的節能降損技術改造引入專家規則進行需 要改造設備的一次篩選；將篩選出來的改造設備進行各種方案的組合；通過優化目標管理 及投資改造約束，進行所有備選方案的優化計算，對綜合節能優化方案進行求解，得到滿足 目標及約束的城鄉配電網綜合節能降損優化決策方案。本發明再根據城鄉配電網綜合節能降損技術的優化決策方法，通過不同改造措施 的相互影響及收益差別計算，實現節能降損技術的優化選用和配電網元器件的改造優選即
6決策方案的優選。為實現上述的城鄉配電網綜合節能降損技術的優化決策而採用的技術方 案包括以下內容與步驟1)、對目標配電網進行電網建模，錄入相應設備參數和典型日或典型月的電網運 行數據，確定實施改造的配電網原始拓撲結構。2)、基於某配電網的網絡拓撲結構，選擇當前配電網幾個典型日的典型負荷以及 典型日和典型負荷對應的運行方式，分析當前場景的線損情況，包括理論線損計算分析和 統計線損的計算分析；3)、依據潮流計算的結果，以及必要的基礎業務數據和補充數據，根據不同的配電 網節能降損技術的特點並考慮到新技術推廣的要求，進行專家規則分析，將篩選出的可改 造設備再進行人機互動審核，確定參與優化的待改造設備；4)、將待改造設備進行各種方案的組合，生成備選方案，同時計算各個備選方案的 成本及收益、風險值；5)、通過優化目標管理及投資改造約束，進行所有備選方案的優化計算，對綜合節 能優化方案進行求解，得到滿足目標及約束的城鄉配電網綜合節能降損優化決策方案。本發明的有益效果是本發明通過對城鄉配電網節能降損技術改造引入專家規則篩選和優化決策計算， 以及人機互動參與改造方案的決策過程，使配電網節能降損技術改造決策人員從繁重的人 工篩選和複雜計算中解放出來，專注於節能降損技術改造的總體目標分配和改造約束設 定，通過不同改造措施的相互影響及收益差別計算，實現節能降損技術的優化選用和配電 網元器件的改造優選。本發明將有效解決配電網節能降損技術改造人工決策過程中的盲目 性，以科學的潮流計算結果和成本收益計算結果作為決策基礎，使有限的改造資金投向配 電網的關鍵環節，實現降損的目標。
圖1是本發明所述城鄉配電網綜合節能降損技術的優化決策方法流程圖。下面結合附圖對本發明進一步說明。
具體實施例方式如圖1所示，是本發明所述城鄉配電網綜合節能降損技術的優化決策方法流程 圖。通過對目標配電網進行潮流計算、線損計算及優化計算，實現配電網節能降損的綜合改 造，減少不同節能降損技術之間的相互影響，其實施步驟如下1、對目標配電網進行電網建模，錄入相應設備參數和典型日或典型月的電網運行 數據，確定實施改造的配電網原始拓撲結構；包括城鄉配電網高、中、低壓配電網，其中高壓 配電網包括220kV和IlOkV輸電網，IlOkV變電站，變電站內三繞組變壓器和兩繞組變壓器； 中壓配電網包括IOkV饋線，配電變壓器，配變無功補償，線路無功補償，線路調壓器；低壓 配電網包括供電臺區，表箱，機械式或電子式電錶，低壓線路；其中電網運行數據包括能量 管理系統EMS、電能量計量計費系統TMR、營銷系統、負荷控制系統、配電SCADA系統(數據 採集與監視控制系統)，以及人工輸入的數據；2、基於某配電網的網絡拓撲結構，選擇當前配電網幾個典型日的典型負荷以及典型日和典型負荷對應的運行方式，分析當前場景的線損情況，包括理論線損計算分析和 統計線損的計算分析；以某地區電網一條IOkV饋線為例，通過理論線損計算得線損率為 6. 12%。3、依據潮流計算的結果，以及必要的基礎業務數據和補充數據，根據不同的配電 網節能降損技術的特點並考慮到新技術推廣的要求，進行專家規則分析，將篩選出的可改 造設備再進行人機互動審核，確定參與優化的待改造設備；其中配電網節能降損技術專家 規則包括線路改造、變壓器改造、無功補償改造、負荷分布改造、諧波治理、新技術推廣、表 計更換等；其中新技術推廣包含非晶合金變壓器、單相變壓器、線路調壓器等；基礎業務參 數，包括各設備成本數據，年運行維護費用，是否啟用該設備類型；補充數據包括，某些設備 為高危設備。4、將待改造設備進行各種方案的組合，生成備選方案，同時計算各個備選方案的 成本及收益、風險值；以某地區電網一條IOkV饋線為例，使用專家規則篩選後需要改造的 元器件48個，人機互動審核後以9個設備更換為例(其中有4個變壓器、2個饋線段和3個 無功補償)，其中4個變壓器為S7型屬於高耗能變壓器，進行強制改造；饋線更換和配變增 加無功補償的可選改造選型分別為2種。因此，計算備選方案共有14X 22X 23 = 32個。5、通過優化目標管理及投資改造約束，進行所有備選方案的優化計算，對綜合節 能優化方案進行求解，得到滿足目標及約束的城鄉配電網綜合節能降損優化決策方案。④目標及約束管理a)目標管理目標管理設定節能降損所需達到的目標，主要包括線損降損目標，成本控制目標 以及風險控制目標。所有目標可以設置優先級，可以設定一個或多個目標。舉例說明如下 綜合線損率降低；· IOkV及以下線損率降低-—1. 5% ；· 110-35kV 線損率降低 0. 3% ； 成本不考慮，或者成本1-2億之間； 風險約束條件3%。b)投資改造使用範圍的約束對於節能降損措施的限制約束主要是不同節能降損措施的適用範圍約束；對於改 造範圍、規模的限制約束主要包括對於某些區域，不準進行投資改造、對於某類手段措施的 採用限制在某種範圍、規模之內、對於某些手段，在某些區域必須採用等。⑤綜合節能優化方案的求解當目標及約束設定完成之後，可以進行綜合節能優化方案的求解。當優化求解並 未求得解時，可以通過結果查看影響該結果的條件約束，通過鬆弛約束條件再求解；當對於 解不滿意時，可以通過結果查看影響該結果的目標和條件約束，修改相關的目標或者約束 重新計算。通過優化計算獲得一系列節能降損措施後，可以根據具體情況，手工調整某項節 能措施，調整之後可以再驗證計算是否滿足設定的目標及約束。⑥數學模型建立a)目標函數Objective = Max (W1P1-W2P2-W3P3) (W1, W2, W3 是優化的權重，作為參數可調，一般為
8默認值)其中
權利要求
1.一種用於城鄉配電網綜合節能降損技術的優化決策方法，其特徵在於，通過對目標 配電網進行電網建模、潮流計算、線損計算及規則分析、優化計算，實現配電網節能降損的 綜合改造，減少不同節能降損技術之間的相互影響，包括以下步驟1)、對目標配電網進行電網建模，錄入相應設備參數和典型日或典型月的電網運行數 據，確定實施改造的配電網原始拓撲結構；2)、基於目標配電網的網絡拓撲結構，選擇當前配電網幾個典型日的典型負荷以及典 型日和典型負荷對應的運行方式，進行潮流計算，分析當前場景的線損情況，包括理論線損 計算分析和統計線損的計算分析；3)、依據潮流計算的結果，以及必要的補充數據，根據不同的配電網節能降損技術特 點，並考慮到新技術推廣要求，進行專家規則篩選，將篩選出的可改造設備再進行人機互動 審核，確定參與優化的待改造設備；4)、將待改造設備進行各種方案的組合，生成備選方案，同時計算各個備選方案的成本 及收益、風險值；5)、通過優化目標管理及投資改造約束，進行所有備選方案的優化計算，對綜合節能優 化方案進行求解，得到滿足目標及約束的城鄉配電網綜合節能降損優化決策方案。
2.根據權利要求1所述城鄉配電網綜合節能降損優化決策方法，其特徵在於1)、對目標配電網進行電網建模，錄入相應設備參數和典型日或典型月的電網運行數 據，確定實施改造的配電網原始拓撲結構；所述目標配電網包括城鄉配電網高、中、低壓配 電網，其中高壓配電網包括220kV和1 IOkV輸電網，1 IOkV變電站，變電站內三繞組變壓器 和兩繞組變壓器；中壓配電網包括IOkV饋線，配電變壓器，配變無功補償，線路無功補償， 線路調壓器；低壓配電網包括供電臺區，表箱，機械式或電子式電錶，低壓線路；其中電網 運行數據包括能量管理系統EMS、電能量計量計費系統TMR、營銷系統、負荷控制系統、配電 SCADA系統(數據採集與監視控制系統)，以及人工輸入的數據；2)、所述理論線損計算分析和統計線損的計算分析，包括統計線損集成用戶現有系統，統計分析用戶電網的實際損耗數據；理論線損計算分析依據配電網的實際損耗模型及數據指標庫，設定負荷隨著時間變 化的特徵，計算各子網及全網的損耗數據，所述實際損耗模型包括拓撲結構、設備參數、電 源和負荷參數；管理線損的計算分析根據實際統計線損值和理論線損值來得到管理線損的數據；損耗分解模型精細化分析，得出損耗分布，包括按照公司分布、區域分布和電壓等級 分布、設備分布；3)、依據潮流計算的結果，以及必要的基礎業務數據和補充數據，根據不同的配電網節 能降損技術的特點並考慮到新技術推廣的要求，進行專家規則分析，將篩選出的可改造設 備再進行人機互動審核，確定參與優化的待改造設備；其中配電網節能降損技術專家規則 包括線路改造、變壓器改造、無功補償改造、負荷分布改造、諧波治理、新技術推廣、表計更 換等；其中新技術推廣包含非晶合金變壓器、單相變壓器和線路調壓器；基礎業務參數，包 括各設備成本數據，年運行維護費用，是否啟用該設備類型；補充數據包括，某些設備為高 危設備；4)、將待改造設備進行各種方案的組合，生成備選方案，同時計算各個備選方案的成本及收益、風險值；5)、通過優化目標管理及投資改造約束，進行所有備選方案的優化計算，對綜合節能優 化方案進行求解，得到滿足目標及約束的城鄉配電網綜合節能降損優化決策方案①目標及約束管理a)目標管理目標管理設定節能降損所需達到的目標，包括線損降損目標，成本控制目標以及風險 控制目標，所有目標可設置優先級，並設定一個或多個目標；b)投資改造使用範圍的約束對於節能降損措施的限制約束包括不同節能降損措施的適用範圍約束；對於改造範 圍、規模的限制約束包括對於某些區域，不準進行投資改造、對於某類手段措施的採用限制 在某種範圍、規模之內以及對於某些手段在某些區域必須採用；②綜合節能優化方案的求解當目標及約束設定完成之後，進行綜合節能優化方案的求解，當優化求解並未求得解 時，通過結果查看影響該結果的條件約束，通過鬆弛約束條件再求解；當對於解不滿意時， 通過結果查看影響該結果的目標和條件約束，修改相關的目標或者約束重新計算；通過優 化計算獲得一系列節能降損措施後，可以根據具體情況，手工調整某項節能措施，調整之後 可以再驗證計算是否滿足設定的目標及約束；③數學模型建立a)目標函數
全文摘要
本發明提供了一種用於城鄉配電網綜合節能降損技術的優化決策方法。通過對目標配電網各個環節的損耗進行分析，建立目標配電網的技術性節能降損措施的專家規則系統及優化模型，然後提出其優化目標以及約束條件，並對目標配電網進行優化求解，得出最優的配電網節能降損技術改造決策方案。本發明能全面綜合考慮節能降損技術措施的成本收益以及停電風險，彌合各種降損技術措施之間的相互影響，使節能降損改造決策過程依據於科學的計算結果，決策方案更具針對性，改造資金分配更有效。
文檔編號H02J3/12GK102097805SQ20101059624
公開日2011年6月15日 申請日期2010年12月20日 優先權日2010年12月20日
發明者呂志盛, 喻強, 徐真, 徐韜, 王戰東, 白雲慶, 魏志連 申請人:中國電力科學研究院, 重慶電力科學試驗研究院