[发明专利]用于设计配电网络的方法和系统

说明书

一种为地理区域设计配电网络的系统和方法，包括电子地接收设计输入，设计输入包括指示向地理区域提供电力的一个或多个变电站的位置的数据、指示向变电站提供电力的至少一个区域变电站的位置的数据、指示变电站需要多少功率的数据、指示区域变电站的供应能力的数据以及指示区域变电站支持的输出馈线的最大允许数量的数据；电子地接收或接入指定配电网络的最低要求的架构规则；通过使用设计输入、架构规则和受制于线性和整数约束的线性优化函数确定多个路径电子地产生设计输出，至少一个路径在区域变电站和一个或多个变电站之间，并且至少一些路径在相应的多个变电站之间，最小化路径的总长度，其中设计输出包括多个路径以及电子地输出设计输出。

相关技术

本申请基于并且要求于2016年01月22日提交的、申请号为2016900203的澳大利亚专利申请的申请日和优先权日，其全部内容通过引用并入。

技术领域

本发明涉及一种方法和系统，用于设计配电网络，尤其，但非排他地，用于向“绿地”区域中的房屋，即不具有现有公用事业基础设施的地理区域，供应电力。

背景技术

配电网络通常部署在空中(即被抬高)和/或在地下，其中一些组件在地面上。他们通常按“层”操作，每层都有特定的目的，并根据特定的规则操作。在一个示例中，配电网络可以由三个这样的层组成。尽管术语各不相同，但这些通常是：

1、传输网络，被设计以长距离地传输大量功率，在一些国家以例如132kV操作；为区域变电站服务；

2、“中压或高压”分配网络，在一些国家以例如11kV或22kV操作；将区域变电站连接到变电站；以及

3、“低压”分配网络，在一些国家以例如400V操作；将变电站连接到房屋。

使用变压器来执行层之间的转换。将电能从第二层转换到第三层(例如从11kV或22kV转换到400V)的变压器在本文中被称为变电站。

第二层(例如11kV或22kV)分配网络通常包括铜电缆的“栅格”(或“网格”)，作为“树”操作。这些树构成了栅格的子集，并且被称为“馈线树”，因为它们将电力从较高压的变电站馈送到一个或多个变电站。通过将在栅格中的特定位置处的开关断开来在栅格内创建这些馈线树，开关通常位于变电站旁边或作为变电站的基础设施的一部分。断开和闭合开关，以控制通过分配网络的电力流。例如，从区域变电站到变电站的电力流可以有两条路线，每条路线包括各自的开关A和开关B。当A断开时，电力从区域变电站通过开关B流到变电站。如果开关B断开，电力从区域变电站通过A流向变电站。如果要供应电力，则开关A和开关B(在该示例中)不能同时断开，也不能同时闭合。

还可以用术语“物理网络”来描述这样的网络，该“物理网络”是包括整个连接集的前述网格，或者可以用术语“操作网络”来描述这样的网络，该“操作网络”包括借助开关设置激活的网格内的树(或馈线树)。

图1A是根据背景技术的(第二层的)抽象配电网络10的示意图。参考图1，网络10具有栅格拓扑，并且包括区域变电站12、多个变电站14以及电缆18的栅格16(其中只用附图标记表示选择的电缆18的栅格16)。电缆18将区域变电站12连接到变电站14的子集，并通常将每个变电站14连接到两个其他的变电站14。

可能发生暂时的功率波动或供应中断，因为i)计划的或紧急的维护工作，ii)不可预见的设备故障，或iii)树木或风暴造成的网络损坏。为了最小化这种干扰或最大化网络可靠性，采用栅格而不是树。响应于对服务的计划或计划外的服务中断、改变的服务优先级或其他，可以重新路由电力；这是通过选择性地断开和闭合网络中的开关并因此修改操作网络馈线树来完成的。完工的物理网络通常包括冗余级别，因为在任何特定交换布置中，一些连接将不被使用(并且因此被称为“交叉连接”)，但是可以在中断让步于一个或多个以前使用的连接时使用。也就是说，电力可以沿着一些或所有先前未使用的连接重新路由以维持供应；这就是为什么每个变电站14连接到至少两个其他的变电站14。