考慮等效負荷點影響的含源配電網(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)及一種考慮等效負荷點影響的含源配電網(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，我國的配電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)越來 越復雜，管理區(qū)域也越來越大。為了提高整個配電網(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，而且通過如風能、太陽能等清潔 能源的利用，也逐步實現(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是風力發(fā)電機組、太陽能發(fā)電機組、垃圾發(fā)電 機組、微型燃氣輪機、燃料電池等。
[0003] 配電網(wǎng)絡(luò)運行的根本目標是，配電網(wǎng)的發(fā)電容量及發(fā)電量要滿足負荷需求。本發(fā) 明所指含源配電網(wǎng)絡(luò)，其供電容量應等于向該配網(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。由于上級電源或 變壓器可能會有發(fā)生故障、非正常運行、短時間限電或因檢修停運的情況，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性和間歇性特點，因此當出現(xiàn)W上原因 時，配電網(wǎng)發(fā)電容量有可能不能滿足當時負荷的需求；此時可W選擇對部分負荷進行停電 或限電操作，來保證配電系統(tǒng)的平穩(wěn)運行。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)自動化的重要組成部分。在既定的時間段內(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荷點則十分重要。不同的停電方案， 停供不同的用戶，對于用戶各自的影響是不同的，除了經(jīng)濟上的停電損失之外，還可能設(shè)及 用戶停電產(chǎn)生的社會影響、容量影響、電量影響甚至對環(huán)境的影響。該反映出不同性質(zhì)的用 戶對于電力系統(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)合所有負荷點相關(guān)信息，那么對于負荷點的定 義則十分重要。本發(fā)明將所有負荷點分為等效負荷點和用戶點，用戶點即功率直接流向某 個具體用戶的節(jié)點；等效負荷點是配電網(wǎng)絡(luò)中的功率分流點，從該個點功率分別流向該點 所連接的不同用戶群。針對每一個用戶點可W綜合考慮用戶的負荷等級、合同容量、用電負 荷情況和環(huán)保貢獻情況，獲得用戶重要性系數(shù)，由此通過計算可W得到每一個包括等效負 荷點和用戶點的負荷點重要性系數(shù)。該樣的分類方法，使得在做停電方案的選擇時，不但可 W細化到對每個負荷點開斷情況的控制，而且可W綜合考慮每一個負荷點的重要性系數(shù)， 來得到最優(yōu)的停電方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]在發(fā)電機組部分發(fā)生故障，發(fā)電系統(tǒng)出力不能滿足負荷需求的情況下，為了整個 含源配電系統(tǒng)尋求最優(yōu)的負荷停電方案，本發(fā)明提出了一種考慮等效負荷點影響的含源配 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)負荷樹圖，確定每 個負荷點的分布情況、編號和級別；負荷樹由負荷點組成，負荷點分為等效負荷點和用戶 點，等效負荷點是指每一個有功功率分流的支路節(jié)點，用戶點是指配電網(wǎng)絡(luò)最末端功率的 流出點；當功率按照規(guī)定的方向流經(jīng)各個負荷點時，接受功率的負荷點的級別較提供功率 的負荷點的級別要升高一級；
[000引步驟2、義集各個負荷點功率，獲取各個負荷點在f早電時間段內(nèi)的失電負荷函數(shù)； 根據(jù)用戶點的用戶負荷等級、用戶合同容量、用戶最大負荷值和用戶企業(yè)環(huán)保水平等級，采 用客觀賦權(quán)法賦權(quán)重，并且對各項指標進行線性加權(quán)，獲得用戶重要性程度指標；對每一個 等效負荷點下的所有等效負荷點和用戶點進行捜索，獲得其下屬的所有負荷點的重要性程 度指標數(shù)值，得到負荷點重要性程度指標函數(shù)；
[0009] 步驟3、根據(jù)獲得的每個負荷點的需求曲線，采用蒙特卡洛法對分布式電源和上級 電源進行狀態(tài)模擬，并同時根據(jù)負荷情況，計算在各種運行狀態(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)計所有用戶點在發(fā)生不同時長的停電情況下的停電損失情況，得到全部 負荷點的停電損失函數(shù)，選取單位時間內(nèi)停電損失值最小的一個居民用戶作為基準進行比 較，獲得各個負荷點在不同停電時長下的等效權(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荷損失量最小為目標函數(shù)，約束 條件包括：系統(tǒng)實際停電容量大于系統(tǒng)需求的停電容量、系統(tǒng)實際停電電量大于系統(tǒng)需求 的停電電量、系統(tǒng)實際所發(fā)功率不小于負荷需求、各臺發(fā)電機出力滿足出力極限、各臺分布 式電源出力滿足出力極限；等效失電量等于統(tǒng)計時間內(nèi)的失電負荷函數(shù)與負荷點重要性程 度指標函數(shù)的乘積；等效負荷損失量等于統(tǒng)計時間內(nèi)的失電負荷函數(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度函數(shù)權(quán)重系數(shù)的改進遺傳算法對目標函數(shù)進行 多目標優(yōu)化的求解；通過對原始數(shù)據(jù)進行二進制編碼，反映出配電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中的不同時間 段的開關(guān)開斷情況，之后計算適應度函數(shù)，每一次迭代均對適應度函數(shù)中的目標函數(shù)項修 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負荷點在統(tǒng)計時間內(nèi)的 每個時段的開斷情況的組合。
[0013] 所述步驟2中負荷點重要性程度指標函數(shù)的計算過程包括：
[0014] 步驟201、收集每個用戶的影響信息，并確定重要性影響指標數(shù)值；
[0015] 用戶負荷等級S1是指根據(jù)電力用戶等級分類，S1取值分別對應為；S類用戶=1， 二類用戶=2, 一類用戶=3,特級用戶=4 ;
[0016] 用戶合同容量S2對低壓用戶而言是指允許裝接的用電設(shè)備容量數(shù)值；對中高壓 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機容量之和；
[0017] 用戶最大負荷值S3是指用戶在統(tǒng)計時間段內(nèi)的峰荷值，通過原始數(shù)據(jù)中用戶的 負荷數(shù)據(jù)信息，獲得統(tǒng)計時間內(nèi)每個用戶的最大負荷值；
[001引用戶企業(yè)環(huán)保水平等級S4是指國家對于企業(yè)環(huán)保的綜合評價結(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，分別為綠色藍色黃色紅色黑色；用戶企業(yè)環(huán)保水平 等級S4取值為綠色=5、藍色=4、黃色=3、紅色=2、黑色=1 ;
[0019] 步驟202、采用客觀賦權(quán)法來對用戶影響信息指標進行賦權(quán)重，之后通過線性加權(quán) 法進行綜合計算獲得用戶點的重要性影響指標；
[0020] 設(shè)用i表示所求取的配電網(wǎng)絡(luò)中的用戶點，j表示每個用戶點的重要性影響指標， 其中i= 1，2,. . .，n，n為配電網(wǎng)絡(luò)中用戶點的個數(shù)；本發(fā)明中j= 1，2, 3, 4 ;首先對i個用 戶點下的j個用戶影響信息指標，形成原始數(shù)據(jù)用戶影響信息矩陣A，
[0021]
[0022] 分別對應第j項指標下，第i個用戶點的重要性影響指標；
[0023] 步驟203、采用均方差法求取各項用戶點的重要性影響指標權(quán)重，包括：
[0024] a.首先需要對原始數(shù)據(jù)進行歸一化處理，即將指標進行無量綱化；采用線性比例 法，分別對每一列的數(shù)據(jù)進行處理；
[00巧]通過公式
，獲得無量綱化后的用戶影響信息指標矩陣如下為：
[0030] C.計算指標j的權(quán)重值
[0031] ?J= 0J'/E0 非j= 1，2,...，m
[0032] d.線性加權(quán)確定每個用戶點的重要性程度指標
[003引
，其中i= 1, 2,. . .n,表示用戶點，m 表示用戶點影響信息指標，m= 4 ;
[0034] 步驟204、對于每一個等效負荷點下的所有等效負荷點和用戶點進行捜索，獲得其 下屬的所有負荷點的重要性程度指標數(shù)值，負荷點重要性程度指標函數(shù)U(時的求取，并且 進行求和運算，從而獲得各個級別等效負荷點的重要性程度指標，通過計算可W獲得全部 負荷點的重要性程度指標，并且對應不同負荷點的不同重要性程度值u得到負荷點重要性 程度指標函數(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)機組和分布式電源機組數(shù)據(jù)，包括容量、故障率、 出力隨機序列模型，W及時序負荷數(shù)據(jù)；
[0037] 步驟302、生成分布式機組出力時序曲線及各常規(guī)電源狀態(tài)轉(zhuǎn)移時間序列；
[003引步驟303、對常規(guī)電源和分布式機組的狀態(tài)進行隨機抽樣，確定所有發(fā)電機組的運 行狀態(tài)；
[0039] 步驟304、基于負荷、所有發(fā)電機組的狀態(tài)，依據(jù)發(fā)電系統(tǒng)電力平