基于容量值评估的高压配电系统负荷转供的优化方法与流程

本发明涉及负荷转供，具体而言，涉及一种基于容量值评估的高压配电系统负荷转供的优化方法。

背景技术：

1、随着中国城市化进程的加快，以居民、工商业、服务业、高端制造业为代表的城镇负荷近年来发展迅速。负荷方对电力系统的可靠调度和快速故障恢复提出了更高的要求。然而，由于220kv和110kv输电网(简称高压配电网，hvdn)的建设滞后，许多问题日益突出，包括负荷分布极不平衡、220kv电站容量不足等问题。它们很容易造成设备过载和输电线路拥塞(即线路过载)。因此，调度控制变得更加复杂和困难，尤其是在负荷高峰时段。仅凭经验或反复试验，很难制定出及时、最优的负荷转供策略。而且，无法实现hvdn的经济性和可靠性，有时甚至存在一定的运行风险和电力故障。

2、负荷转供是克服过载或重载问题的一种有效方法，它可以通过网络重构来平衡变电站和馈线之间的负荷，以克服线路拥塞和过载问题。从本质上讲，负荷转供是一个具有一个或多个最优目标的大规模、非线性、混合整数(0-1)规划问题。

3、针对hvdn，现有通过建立hvdn优化规划的两阶段模型，以实现220kv站容量和110kv输电线路的最优扩容的方案，并提出了一种改进的遗传算法(ga)来求解这一复杂模型。还有方案为提高hvdn的供电能力，首先采用加权voronoi图划分各变电站供电区域，然后采用后向优化方法，形成主变间连接关系矩阵，确定电站间合理的连接结构。但是由于搜索难度和矩阵的高稀疏性，这些方法甚至智能算法都不能保证高维非线性问题的稳定性和效率。为了减小解空间，有方案提出了hvdn的基本拓扑单元，基于负载均衡函数，通过对各基本拓扑单元的重新配置，建立了缓解城市电力系统拥塞的最优模型，并采用粒子群算法进行求解，但非深度和多网格hvdn，存在产生大量不可行解、收敛解过早、收敛速度慢等问题。

4、而且，现有负荷转供或网络重构问题大多数都集中在低压和中压配电网(l&mvdn，电压小于或等于35kv)上，而hvdn存在着许多网状网络，与l&mvdn的拓扑结构有着显著区别，故常用的分支交换法和数学规划优化算法等启发式方法不适用于hvdn。

5、针对上述相关技术中传统的负荷转供策略容易导致高压配电网中设备过载和线路过载的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现思路

1、本发明实施例提供了一种基于容量值评估的高压配电系统负荷转供的优化方法，以至少解决相关技术中传统的负荷转供策略容易导致高压配电网中设备过载和线路过载的技术问题。

2、根据本发明实施例的一个方面，提供了一种基于容量值评估的高压配电系统负荷转供的优化方法，包括：确定电力系统中的平均中断时间指数为所述电力系统的可靠性指标，其中，所述平均中断时间指数用于衡量所述电力系统的可靠性；基于时序蒙特卡罗模拟框架对所述可靠性指标的值进行计算，得到可靠性指标值；在所述电力系统的输入电路容量不满足负荷需求时，基于所述可靠性指标值对所述电力系统的负荷转供容量值进行评估，得到评估结果，其中，所述输入电路容量为所述电力系统中供电设备或输电线路的容量；基于所述评估结果利用负荷转供模型生成对所述电力系统的负荷转供策略；控制所述电力系统按照所述负荷转供策略执行负荷转供操作。

3、可选地，基于时序蒙特卡罗模拟框架对所述可靠性指标进行计算，得到可靠性指标值，包括：获取所述电力系统的网络数据、组件操作序列及时序负荷，其中，所述网络数据至少包括：所述电力系统中原始网络的拓扑结构、线路参数、负载信息，所述组件操作序列指在所述原始网络中执行的操作，所述时序负荷指所述原始网络中不同时间段内的负荷信息；将所述网络数据、所述组件操作序列及所述时序负荷输入至所述时序蒙特卡罗模拟框架中，对所述原始网络进行重新配置，并将所述原始网络的配置情况记为原始网络配置；根据所述负荷需求和所述输入电路容量的比较结果和所述配置情况确定所述电力系统中的中断用户数，其中，所述中断用户数为所述电力系统中未接收到电力供应的用户数量；根据所述中断用户数利用第一公式计算所述可靠性指标值，其中，所述第一公式为：saidi表示所述可靠性指标值，k表示所述电力系统的节点，nk表示所述节点的集合总数，ωt表示t时刻所述节点上的所述中断用户数，表示供电恢复时间，λtotal表示所述电力系统中需供电的用户总数。

4、可选地，根据所述负荷需求和所述输入电路容量的比较结果和所述配置情况确定所述电力系统中的中断用户数，包括：在所述负荷需求不大于所述输入电路容量时，确定所述中断用户数为零；在所述负荷需求大于所述输入电路容量且所述配置情况为所述原始网络配置时，利用第二公式计算所述中断用户数，其中，所述第二公式为：ωt＝max{(dt-xt)·δt，0}，ωt表示t时刻的所述中断用户数，dt表示需求组在t时刻的功率，xt表示t时刻的所述输入电路容量，δt表示所述电力系统的平均故障间隔时间；在所述负荷需求大于所述输入电路容量且所述配置情况为固定网络配置时，利用第三公式计算所述中断用户数，其中，所述固定网络配置为对已经重新配置的所述原始网络进行固定配置得到的所述配置情况，所述第三公式为：j表示馈线的标号，nf表示所述馈线的总数量，表示馈线fj在t时刻接收到的负荷量，ytj表示所述馈线fj的可用容量裕度。

5、可选地，基于所述可靠性指标值对所述电力系统的负荷转供容量值进行评估，得到评估结果，包括：在所述可靠性指标值大于预设阈值时，确定所述评估结果为：所述负荷转供容量值不满足所述负荷需求；在所述可靠性指标值不大于所述预设阈值时，确定所述评估结果为：所述负荷转供容量值满足所述负荷需求。

6、可选地，在基于所述评估结果利用负荷转供模型生成对所述电力系统的负荷转供策略之前，该基于容量值评估的高压配电系统负荷转供的优化方法还包括：获取所述电力系统的变电站负荷点未供电值和网络损耗值，其中，所述变电站负荷点未供电值为所述电力系统的所有变电站中未接收到电力供应的负荷点数量占总负荷点数量的比例值，所述网络损耗值为所述电力系统在输电过程中产生的能量损耗值；根据所述变电站负荷点未供电值和所述网络损耗值，以所述电力系统的系统损耗最小化为目标建立目标函数，其中，所述目标函数的表达式为：pci为节点i的有功功率缩减，pii为节点i的有功功率需求，w1为pci的第一权重系数，w2为pii的第二权重系数；为变压器s/s1的节点集合；对所述电力系统参与执行所述负荷转供操作的相关参数进行约束，得到约束条件；根据所述目标函数和所述约束条件构建所述负荷转供模型。

7、可选地，基于所述评估结果利用负荷转供模型生成对所述电力系统的负荷转供策略，包括：将所述评估结果输入至所述负荷转供模型；利用求解器对所述负荷转供模型进行求解，得到最优解，其中，所述最优解为所述目标函数在所述约束条件下使所述系统损耗最小化的解；根据所述最优解确定所述负荷转供策略。

8、可选地，该基于容量值评估的高压配电系统负荷转供的优化方法还包括：在利用所述求解器对所述负荷转供模型进行求解之前，对所述求解器的最优间隙进行松弛，得到目标最优间隙，所述最优间隙为所述求解器的误差范围；在利用所述求解器对所述负荷转供模型进行求解的过程中，确定满足所述目标最优间隙的所述解为所述最优解，并停止求解。

9、根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种基于容量值评估的高压配电系统负荷转供的优化装置，包括：确定单元，用于确定电力系统中的平均中断时间指数为所述电力系统的可靠性指标，其中，所述平均中断时间指数用于衡量所述电力系统的可靠性；第一获取单元，用于基于时序蒙特卡罗模拟框架对所述可靠性指标的值进行计算，得到可靠性指标值；第二获取单元，用于在所述电力系统的输入电路容量不满足负荷需求时，基于所述可靠性指标值对所述电力系统的负荷转供容量值进行评估，得到评估结果，其中，所述输入电路容量为所述电力系统中供电设备或输电线路的容量；生成单元，用于基于所述评估结果利用负荷转供模型生成对所述电力系统的负荷转供策略；控制单元，用于控制所述电力系统按照所述负荷转供策略执行负荷转供操作。

10、可选地，所述第一获取单元，包括：第一获取模块，用于获取所述电力系统的网络数据、组件操作序列及时序负荷，其中，所述网络数据至少包括：所述电力系统中原始网络的拓扑结构、线路参数、负载信息，所述组件操作序列指在所述原始网络中执行的操作，所述时序负荷指所述原始网络中不同时间段内的负荷信息；配置模块，用于将所述网络数据、所述组件操作序列及所述时序负荷输入至所述时序蒙特卡罗模拟框架中，对所述原始网络进行重新配置，并将所述原始网络的配置情况记为原始网络配置；第一确定模块，用于根据所述负荷需求和所述输入电路容量的比较结果和所述配置情况确定所述电力系统中的中断用户数，其中，所述中断用户数为所述电力系统中未接收到电力供应的用户数量；计算模块，用于根据所述中断用户数利用第一公式计算所述可靠性指标值，其中，所述第一公式为：saidi表示所述可靠性指标值，k表示所述电力系统的节点，nk表示所述节点的集合总数，ωt表示t时刻所述节点上的所述中断用户数，表示供电恢复时间，λtotal表示所述电力系统中需供电的用户总数。

11、可选地，所述确定模块，包括：确定子模块，用于在所述负荷需求不大于所述输入电路容量时，确定所述中断用户数为零；第一计算子模块，用于在所述负荷需求大于所述输入电路容量且所述配置情况为所述原始网络配置时，利用第二公式计算所述中断用户数，其中，所述第二公式为：ωt＝max{(dt-xt)·δt，0}，ωt表示t时刻的所述中断用户数，dt表示需求组在t时刻的功率，xt表示t时刻的所述输入电路容量，δt表示所述电力系统的平均故障间隔时间；第二计算子模块，用于在所述负荷需求大于所述输入电路容量且所述配置情况为固定网络配置时，利用第三公式计算所述中断用户数，其中，所述固定网络配置为对已经重新配置的所述原始网络进行固定配置得到的所述配置情况，所述第三公式为：j表示馈线的标号，nf表示所述馈线的总数量，表示馈线fj在t时刻接收到的负荷量，ytj表示所述馈线fj的可用容量裕度。

12、可选地，所述第二获取单元，得到评估结果，包括：第二确定模块，用于在所述可靠性指标值大于预设阈值时，确定所述评估结果为：所述负荷转供容量值不满足所述负荷需求；第三确定模块，用于在所述可靠性指标值不大于所述预设阈值时，确定所述评估结果为：所述负荷转供容量值满足所述负荷需求。

13、可选地，该基于容量值评估的高压配电系统负荷转供的优化装置还包括：第三获取单元，用于在基于所述评估结果利用负荷转供模型生成对所述电力系统的负荷转供策略之前，获取所述电力系统的变电站负荷点未供电值和网络损耗值，其中，所述变电站负荷点未供电值为所述电力系统的所有变电站中未接收到电力供应的负荷点数量占总负荷点数量的比例值，所述网络损耗值为所述电力系统在输电过程中产生的能量损耗值；建立单元，用于根据所述变电站负荷点未供电值和所述网络损耗值，以所述电力系统的系统损耗最小化为目标建立目标函数，其中，所述目标函数的表达式为：pci为节点i的有功功率缩减，pii为节点i的有功功率需求，w1为pci的第一权重系数，w2为pii的第二权重系数；为变压器s/s1的节点集合；第四获取单元，用于对所述电力系统参与执行所述负荷转供操作的相关参数进行约束，得到约束条件；构建单元，用于根据所述目标函数和所述约束条件构建所述负荷转供模型。

14、可选地，基于所述评估结果利用负荷转供模型生成对所述电力系统的负荷转供策略，包括：输入模块，用于将所述评估结果输入至所述负荷转供模型；第二获取模块，用于利用求解器对所述负荷转供模型进行求解，得到最优解，其中，所述最优解为所述目标函数在所述约束条件下使所述系统损耗最小化的解；第四确定模块，用于根据所述最优解确定所述负荷转供策略。

15、可选地，该基于容量值评估的高压配电系统负荷转供的优化装置还包括：第三获取模块，用于在利用所述求解器对所述负荷转供模型进行求解之前，对所述求解器的最优间隙进行松弛，得到目标最优间隙，所述最优间隙为所述求解器的误差范围；第五确定模块，用于在利用所述求解器对所述负荷转供模型进行求解的过程中，确定满足所述目标最优间隙的所述解为所述最优解，并停止求解。

16、根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种基于容量值评估的高压配电系统负荷转供的优化系统，所述基于容量值评估的高压配电系统负荷转供的优化系统使用上述任一种所述的基于容量值评估的高压配电系统负荷转供的优化方法。

17、根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的程序，其中，所述程序执行上述任意一种所述的基于容量值评估的高压配电系统负荷转供的优化方法。

18、根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种处理器，所述处理器用于运行程序，其中，所述程序运行时执行上述任意一种所述的基于容量值评估的高压配电系统负荷转供的优化方法。

19、根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种计算机程序产品，包括计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时执行上述任意一种所述的基于容量值评估的高压配电系统负荷转供的优化方法。

20、在本发明实施例中，确定电力系统中的平均中断时间指数为电力系统的可靠性指标，其中，平均中断时间指数用于衡量电力系统的可靠性；基于时序蒙特卡罗模拟框架对可靠性指标的值进行计算，得到可靠性指标值；在电力系统的输入电路容量不满足负荷需求时，基于可靠性指标值对电力系统的负荷转供容量值进行评估，得到评估结果，其中，输入电路容量为电力系统中供电设备或输电线路的容量；基于评估结果利用负荷转供模型生成对电力系统的负荷转供策略；控制电力系统按照负荷转供策略执行负荷转供操作。通过以上技术方案，达到了通过利用可靠性指标值对电力系统的负荷转供容量值进行量化评估，并控制电力系统根据负荷转供模型基于评估结果生成的负荷转供策略进行负荷转供的目的，实现了通过对负荷转供容量值进行量化，以降低变量维数负荷问题复杂度，从而缓解高压配电网中设备过载和线路过载的技术效果，进而解决了相关技术中传统的负荷转供策略容易导致高压配电网中设备过载和线路过载的技术问题。