一种基于能源互联网的配电网网架优化方法与流程

1.本发明涉及电网架设技术领域，具体为一种基于能源互联网的配电网网架优化方法。


背景技术：

2.电力系统中各种电压的变电所及输配电线路组成的整体，称为电力网。它包含变电、输电、配电三个单元。电力网的任务是输送与分配电能，改变电压，输电线路是用变压器将发电机发出的电能升压后，再经断路器等控制设备接入输电线路来实现。结构形式，输电线路分为架空输电线路和电缆线路。架空输电线路由线路杆塔、导线、绝缘子、线路金具、拉线、杆塔基础、接地装置等构成，架设在地面之上。按照输送电流的性质，输电分为交流输电和直流输电。
3.经济社会发展离不开电力资源的支持，近年来随着经济社会发展速度的不断加快，各行业对于电力供应的要求也更加严格。而配电系统作为联系电网和用户端的中枢，主要作用就是将发电厂传输来的电能转换为合适的登记传输给不同的用户端，直接关系到用电的稳定，现有的电网网架建设无法满足越来越快的城市化发展，导致城市电网的运行状况较差，供电能力有时无法满足城市大规模的同时用电，导致配电网的安全性、可靠性、经济性较差。


技术实现要素：

4.(一)解决的技术问题
5.针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于能源互联网的配电网网架优化方法，具备安全性、可靠性和经济性均较强等优点，解决了现有的电网网架建设无法满足越来越快的城市化发展，导致城市电网的运行状况较差，供电能力有时无法满足城市大规模的同时用电，导致配电网的安全性、可靠性、经济性较差的问题。
6.(二)技术方案
7.为实现上述安全性、可靠性和经济性均较强的目的，本发明提供如下技术方案：一种基于能源互联网的配电网网架优化方法，包括以下步骤：
8.a电网架设地实地考察；
9.b电网架设原始资料获取；
10.c电网架设模拟搭建仿真实验；
11.d电网架设施工方式可行性校验；
12.e电网架设施工方案设计；
13.f电网架设方案优化设计；
14.g电网架设施工。
15.进一步的，所述电网架设地实地考察为电网架设团队到电网架设地或者途径地现进行用电量、用户群体、用电种类和地质情况等情况进行实地勘察。
16.进一步的，所述电网架设原始资料获取电网架设团队包括到架设地或者架设途径地进行原始用电量、用户群体、用电种类和用电时间段等情况进行原始资料的获取。
17.进一步的，所述电网架设模拟搭建仿真实验指根据电网架设地实地考察和电网架设原始资料获取的资料进行分析和计算，同时对比能源互联网上储存的能源信息数据，综合能源互联网上的数据信息和采集到的信息资料利用计算机设备和软件等进行仿真模拟，搭建可能实现的电网架设模型。
18.进一步的，所述电网架设施工方式可行性校验指对搭建的电网架设模型进行可行性、合理性的校验，筛选出合理的、可行的电网架设模型。
19.进一步的，所述电网架设施工方式可行性校验筛选出的合理的、可行的电网架设模型进入到电网架设方案优化设计进行方案优化，规划出最合理、可行的电网架设方案，规划出的多条优化后的电网架设方案返回到电网架设模拟搭建仿真实验和电网架设施工方式可行性校验进行再一次的架设模型仿真实验和可行性校验，得出最合理、有效的架设施工方式。
20.进一步的，所述电网架设施工方案设计指根据校验得出的合理、有效的架设施工方案进行具体的施工方案设计，施工方案设计后需再经过电网架设方案优化设计、电网架设模拟搭建仿真实验和电网架设施工方式可行性校验进行模型搭建和可行性的验证，验证得出的具体施工方案可以应用到最后的电网架设施工中。
21.(三)有益效果
22.与现有技术相比，本发明提供了一种基于能源互联网的配电网网架优化方法，具备以下有益效果：该基于能源互联网的配电网网架优化方法，通过用科学的优化技术、优化措施，从配电网线路的选型，到电气设备的配置，再到接线方式的确定，都需要给予专业化的重视，加大对配电网的改造力度，打造出高质量、高效运转的配电网结构，同时，使得电网网架能够满足越来越快的电力供应需求，使电网的安全性、可靠性和经济性均得到显著提。
附图说明
23.图1为本发明提出的一种基于能源互联网的配电网网架优化方法的示意图。
具体实施方式
24.下面将结合本发明的实施例，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。
25.请参阅图1，一种基于能源互联网的配电网网架优化方法，包括以下步骤：
26.a电网架设地实地考察；
27.b电网架设原始资料获取；
28.c电网架设模拟搭建仿真实验；
29.d电网架设施工方式可行性校验；
30.e电网架设施工方案设计；
31.f电网架设方案优化设计；
32.g电网架设施工。
33.在另一个实施例中，所述电网架设地实地考察为电网架设团队到电网架设地或者途径地现进行用电量、用户群体、用电种类和地质情况等情况进行实地勘察。
34.在另一个实施例中，所述电网架设原始资料获取电网架设团队包括到架设地或者架设途径地进行原始用电量、用户群体、用电种类和用电时间段等情况进行原始资料的获取，
35.需要实地调查的资料和原始资料包括：
36.(1)规划年度用电负荷的电力、电量资料，包括总水平，分省、分区及分变电站的电力电量值，以及必要的负荷特性参数。
37.(2)规划年度电源(现有和新增)的情况，包括电厂位置(厂址)、装机容量、单机容量和机型等；对于水电厂，除上述参数外，还应有不同水文年发电量、保证输出功率、受阻容量、重复容量、调节特性等参数；对于火电厂，还应考虑燃料来源以及需求量、运输条件和存储计划；对于风电场，还应考虑风资源情况是否满足开发大型风电场资源的条件，对于离岸风电场还需考虑国防、航道以及自然生态等因素；对于太阳能发电厂，还应考虑太阳能资源条件和规划区气候条件。
38.(3)现有电网(包括在建设和已列入基建计划的线路和变电站)基础资料，包括电压等级，网络接线，线路长度，导线型号，变电站主变压器容量、型式、台数等主要规范资料，一般应具有系统现状图(地理接线及单线接线图)。对未来网络规划的发展情况，包括可能架设新线路的路径、长度，以及变电站扩建和待建变电站地理资料应予掌握，以便能够形成足够数量的网络方案。
39.(4)自然灾害问题，比如频繁发生的雷击灾害，雷击灾害主要发生在架空线路上，这不仅会影响电网运行的稳定性和安全性，还会直接对电网造成极为严重的破坏，造成比较大的经济损失。尤其是在雷雨天气，雷击灾害发生的可能性更是会急剧增加。除了雷击灾害之外，大风、气候变化等也会对电网建设的正常进行和运行形成威胁，比如，当大风天气的时候，由于架空线路受到风力的影响，会出现剧烈抖动的现象，进而大大增加电杆的负重，而如果超过了电杆的负重极限，电杆就会断裂、倒塌。
40.另外，在规划配电网的网架结构时还应考虑规划区经济发展、用电负荷的特点以及其增长情况。例如，在进行农村电力网的网架规划时，应掌握农业发展、用电负荷的季节特性以及地区用电负荷的增长规律，电网管理人员和管理工作也应当作为重点进行调查和管理。
41.在另一个实施例中，所述电网架设模拟搭建仿真实验指根据电网架设地实地考察和电网架设原始资料获取的资料进行分析和计算，同时对比能源互联网上储存的能源信息数据，综合能源互联网上的数据信息和采集到的信息资料利用计算机设备和软件等进行仿真模拟，搭建可能实现的电网架设模型。
42.在另一个实施例中，所述电网架设施工方式可行性校验指对搭建的电网架设模型进行可行性、合理性的校验，筛选出合理的、可行的电网架设模型。
43.电网的网架规划以负荷预测和电源规划为基础。配电网的网架规划是确定在何时、何地投建何种类型的线路及其回路数，以达到规划周期内所需要的输电能力，在满足各项技术指标的前提下使系统的费用最小。配电网的网架规划往往是针对具体电网发展中存
在的问题确定具体内容的。其主要内容如下：
44.(1)确定输电方式；
45.(2)选择电网电压；
46.(3)确定变电站布局和规模；
47.(4)确定网络结构。
48.配电网网架规划的重点是对主网网架进行规划。如何加强主网网架结构，是电网规划最重要的内容之一，网架也是规划成败与否的关键。
49.在电网网架搭建规划的时候，需要将调查到的自然灾害情况、人员管理和管理方式考虑进去，同时还要将规划内容与能源互联网上的数据资料进行综合对比，得出更加合理、有效的电网搭建方案。
50.在另一个实施例中，所述电网架设施工方式可行性校验筛选出的合理的、可行的电网架设模型进入到电网架设方案优化设计进行方案优化，规划出最合理、可行的电网架设方案，规划出的多条优化后的电网架设方案返回到电网架设模拟搭建仿真实验和电网架设施工方式可行性校验进行再一次的架设模型仿真实验和可行性校验，得出最合理、有效的架设施工方式，电网网架优化时可以选用经典数学优化方法、启发式算法和随机优化方法，其中：
51.经典数学优化算法有：穷举法、分枝定界法、隐数法、割平面法、d i jkstra算法和dfs搜索法等；
52.启发式算法是和问题求解及搜索相关的，也就是说，启发式算法是为了提高搜索效率才提出的；
53.随机优化算法有：遗传算法、模拟退火法、人工神经网络法等，这些方法的主要特征是搜索的过程中引入了随机技术。
54.通过上述优化算法可以对电网网架搭设方案进行合理性的干预和优化，获得更加合理、安全、可靠和经济的电网网架搭设方案。
55.同时，配电网建设优化措施还要包括完善网架评价体系、优化配电设备管理、确立配网规划方法和完善项目管理系统，并做好自然灾害的预防工作
56.评价体系中应该包括供电能力、设备稳定性、网架结构、电能质量以及配电网络信息化构建策略等内容。配电网线路结构的科学搭建能够通过利用多目标遗传算法加以实现。多目标遗传算法是建立在遗传学计算理论和自然选择理论基础上的计算方法，通过利用随机信息交换机制对目标数据进行处理，进而计算出最为优化的网架搭建方式。多目标遗传算法在网架优化中的应用是基于原有的网架结构基础得以实现的，在数据处理过程中，利用迭代算法计算出配电网电源的供电效率，并通过统计分布式电源中的电源供电数据，利用数据编码算出电源电能供给的随机数值，最后通过计算电源数据的适应度，并根据数据适应度调整分布式电源的分配方案，以有效实现对接入分布式电源配电网网架结构的优化处理。其次，由于网架结构的优化处理是针对配电网运行系统展开的，因此多目标优化处理方式能够在有效控制网架结构优化效果的同时，保证分布式电源接入配电网运行，从而获取稳定的经济效益。在配电网运行中引入分布式电源，并通过多目标遗传算法对电网线路中的节点进行优化，有助于我国电网配置的迅速优化，进而有利于后期电网结构稳定性的实现与性能的提高。
57.配电设备最好采用小容量、分布较密的方式来进行，这样的建设与改造能够减少对变压器的负荷，也能够提高变压器的效率，从而提升电力的有效传输。另外变压器在安装的时候要注意，配电网中的变压器最好放置在地面3米高的地方，周围还要有围栏和显著的警示标志，让人们看得见摸不着，这样才安全。如果要更换的变压器，那么要注意不能选择s11级别以下的变压器，要选择s11级以上的变压器，并且是要节能型的变压器，同时变压器的容量要在800kva以下，目的是为了限制配电变压器在工作的时候超负荷使用，确保整个供电的安全性。
58.首先，进行负荷预测。例如，可利用负荷密度分析法来进行预测，在预测时要注意将预测区域划分为若干个尽量小面积的供电范围，从而提高预测的准确性其次，利用构建的配电网网架评价体系对网架结构进行全面分析，诊断出网架存在的主要问题。再次，根据负荷预测结果，对网架存在的主要问题进行处理和改善。最后，对上述处理结果进行总结，并在此基础上合理规划配电网。可以全面地将规划内容分解成多个子内容，并在分项规划中以最后的标准作为衡量标准，比如新建变电站过程中要考虑到最终变电站需建成何等规模、可能的用户数量将会达到多少等方面的内容。
59.通过建立完善的项目管理体系，能够对配电网的建设形成有效管理，不仅能够保证电网建设的最终目标不会出现偏差，还能够有效避免建设过程中技术问题和设备问题。此外，由于自然灾害对电网建设的正常进行以及电网运行的稳定性和安全性均具有极大的影响，尤其是雷击灾害，更是成为了电网建设和运行中的主要灾害。而由于自然灾害的特殊性，无法从根本上解决问题，只能被动的采取防护措施，因此，在电网的建设过程中，一定要做好自然灾害预防工作，尽可能减少其对电网建设和运行的影响，最大限度的降低事故的发生率，降低经济损失。
60.其次，利用构建的配电网网架评价体系对网架结构进行全面分析，诊断出网架存在的主要问题。再次，根据负荷预测结果，对网架存在的主要问题进行处理和改善。最后，对上述处理结果进行总结，并在此基础上合理规划配电网。可以全面地将规划内容分解成多个子内容，并在分项规划中以最后的标准作为衡量标准，比如新建变电站过程中要考虑到最终变电站需建成何等规模、可能的用户数量将会达到多少等方面的内容。
61.通过建立完善的项目管理体系，能够对配电网的建设形成有效管理，不仅能够保证电网建设的最终目标不会出现偏差，还能够有效避免建设过程中技术问题和设备问题。此外，由于自然灾害对电网建设的正常进行以及电网运行的稳定性和安全性均具有极大的影响，尤其是雷击灾害，更是成为了电网建设和运行中的主要灾害。而由于自然灾害的特殊性，无法从根本上解决问题，只能被动的采取防护措施，因此，在电网的建设过程中，一定要做好自然灾害预防工作，尽可能减少其对电网建设和运行的影响，最大限度的降低事故的发生率，降低经济损失。
62.在另一个实施例中，所述电网架设施工方案设计指根据校验得出的合理、有效的架设施工方案进行具体的施工方案设计，施工方案设计后需再经过电网架设方案优化设计、电网架设模拟搭建仿真实验和电网架设施工方式可行性校验进行模型搭建和可行性的验证，验证得出的具体施工方案可以应用到最后的电网架设施工中，待电网网架施工方案确定后，进行电网网架搭建施工，在施工过程中，应保证施工进程按时保质的完成，且在施工时，配电设备应选取符合国家标准的组件，而且，施工时要按时对施工完成部分进行核算
检验，保证施工的品质。
63.本发明的有益效果是：采用科学的优化技术、优化措施，从配电网线路的选型，到电气设备的配置，再到接线方式的确定，都需要给予专业化的重视，加大对配电网的改造力度，打造出高质量、高效运转的配电网结构。
64.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。