[发明专利]基于承载能力的配电网优选方法

权利要求书

1.一种基于承载能力的配电网优选方法，包括如下步骤：

S1:全面搜集配电网综合评估的相关数据信息，综合考虑新型负荷和分布式电源的特性，建立含新型负荷及高比例分布式电源的配网评价指标体系，所述新型负荷包括电动汽车和电采暖；

S2:根据步骤S1所述的评价指标体系，分析并得出各指标的量化计算方法；

S3:根据上述步骤中所述的评价指标体系及其量化方法计算，应用基于变权理论的多层次模糊综合评价算法，确定各指标的权重；

S4：结合各指标的权重，得出配电网的综合评分；

S5:根据配电网评分对配电网进行调整改造，确定最优的配电网络结构；

在步骤S1中，所述新型负荷及高比例分布式电源的配网评价指标体系分别包括准则层和指标层，

其中准则层包括安全性、可靠性、优质性和技术经济性；

对于准则层中的每一个具体包括，

所述安全性包括线路“N-1”通过率和短路容量；

所述可靠性包括系统平均停电频率SAIFI(System Average Interruption FrequencyIndex)、系统平均停运持续时间SAIDI(System Average Interruption Duration Index)、平均供电可用率ASAI(Average Service Availability Index)和系统缺电量ENS(EnergyNot Supplied)；

所述优质性包括电压合格率、电压波动率和谐波畸变率；

所述技术经济性包括线损率、最大负载率、线路年平均负载率和配变容量年平均负载率和投资容量比；

在步骤S2中，各指标的量化计算方法具体为：

(1)安全性指标

a.线路“N-1”通过率

线路“N-1”校验通过率指在最大负荷运行方式下，在变电站出线开关停运后，该线路全部负荷可转移到其它线路供电，此类线路所占的比例，该指标用以反映最大负荷运行方式下线路负荷转供能力，计算公式如下：

式中，n_t是可转供线路数；n_l是该线路所连接的总线路数；

b.短路容量

所述短路容量是在馈线发生三相短路时，最大运行方式下即最小阻抗时，计算的短路电流乘以短路点电压，取视在功率值，反映馈线对故障的应对能力，计算公式如下：

式中，是最大运行方式下短路电流；是第i个分布式电源向短路点注入的短路电流；G为分布式电源的个数；U_f是短路点电压；

(2)可靠性指标

通过配电网中的开关装置的配置状况和自动化程度，按照开关位置将配电网分块，同一块内任何元件故障对负荷点产生的影响完全相同，则块s的等效故障率λ_s和平均等效修复时间γ_s如下：

式中，λ_i是块s的第i个元件的故障率；m是块s的元件总数；γ_i是块s的第i个元件的修复时间；

块s的年平均停电时间U_s是：

U_s＝λ_sγ_s (5)

若块s的用户数为N_s，总负荷数为L_s，则系统可靠性指标系统平均停电频率SAIFI(System Average Interruption Frequency Index)、系统平均停运持续时间SAIDI(System Average Interruption Duration Index)、平均供电可用率ASAI(AverageService Availability Index)和系统缺电量ENS(Energy Not Supplied)计算公式如下：

ENS＝∑L_sU_s (9)；

(3)优质性指标

a.电压合格率

电压合格率为某个时间断面内，电压合格的节点数与总节点数之比，计算公式如下：

式中，n是总的节点数；n_q为电压合格的节点数；

b.电压波动

电压波动是指两个相邻的采样周期内，同一个节点电压幅值的变化，计算公式如下：

式中，T为采样周期；U₁^t是t时电压幅值；U₁^t+T为t+T时电压幅值；

c.谐波畸变率

谐波畸变率反映了电压的高次谐波相对于基波所占的比例，电压谐波畸变率计算公式：

式中，U₁是基波电压；U_h是电压的h次高次谐波；H_max是所计入的最高次谐波；

(4)技术经济性指标

a.线损率

线损率是指馈线的有功功率损耗占馈线始端输入功率的百分数，线损率的计算公式如下：

式中，L,T分别是支路和配变集合；I_i是第i条支路的电流幅值；I_j是第j个配变支路的电流幅值；r_i是第i条支路的电阻；r_j是第j个变压器支路的电阻；P_l^max是线路的供给功率值；

b.最大负载率

最大负载率是指线路、配变的最大负载与线路、配变最大传输有功功率的比值，计算公式如下：

式中，P_i^max是第i个负荷的最大值；是第i个负荷的功率因数；n是线路或变压器上的负荷总数；S是线路、配变允许的最大传输有功功率；

c.线路年平均负载率、配变容量年平均负载率

线路年平均负载率、配变容量平均负载率是指线路、配变在年期间负载率的平均值，计算公式如下：

式中，P_ave是线路或者配变的年平均负载，P_max是线路或者配变在年期间的最大负载；

d.投资容量比

配电网的投资容量比是配电网建设投资与负荷容量的比值，计算公式如下：

式中，C是配电网建设投资成本，单位万元；P_load是负荷总量，单位MW；

步骤S3具体为：

构造比较矩阵子步骤：

对同一准则层下的每个指标进行成对比较，并采用1-9的方式进行赋值，1表示指标a_i相对于指标a_j同等重要，9表示指标a_i相对于指标a_j绝对重要，1-9程度依次增加，对于有n个指标的情况，形成如下比较矩阵A：

式中，a_ij＝a_i/a_j，表示指标a_i相对于指标a_j的重要程度，

指标权重计算子步骤：

根据几何平均法计算指标权重，如式(18)所示

式中，n表示指标i所对应所述准则层下指标的个数，w_i为该准则层下的第i个指标的权重；

指标评分子步骤：

根据各指标的计算方法，计算所有指标，并用功效系数法对各评价指标作无量纲化处理，公式如下：

式中,x_i是的第i个指标的评分值；x′_i是第i个指标按照上述公式的实际计算值；M_i和m_i分别是指标i的满意值和不允许值；

最终权重计算子步骤：

在该步骤中应用变权理论解决各指标评分偏离正常值的情况，即对于指标评分过高或者过低，通过减小权值来减小这些异常指标对评价结果的影响，具体采用均衡函数的变权计算公式如下：

式中，w’_i是指标i变权后的权值，w_i是指标i变权前的权值，x_i是指标i的评分值，T_i为指标i的均衡系数且T∈(0,1]，n表示指标i所对应准则层下指标的个数，

其中，对于第i个指标的评分x_i，均衡系数T_i的计算方法如下：

在步骤S3中，c＝60,d＝40；

指标的满意值和不允许值为：

(1)线路N-1通过率，满意值取100，不允许值取极小值0；

(2)短路容量，满意值取0，不允许值取比常用的真空短路器短路容量最大值850MVA略大；

(3)可靠性指标，系统平均停电频率的不容许值取0.235次/用户·年，满意值取0.180次/用户·年；系统平均停运持续时间的不容许值取3.20小时/用户·年，满意值取2.89小时/用户·年；平均供电可用率不容许值取99.930％，满意值取99.980％；系统缺电量不容许值取13.00MW小时/年，满意值取10.50MW小时/年；

(4)电压合格率，满意值是100，不允许值取98.5％；电压波动率和谐波畸变率满意值取0，电压波动率不允许值为3％，谐波畸变率的不允许值为4％；

(5)最大负载率，线路年平均负载率，和配变年平均负载率，满意值取100％，不允许值取极限最小值0；

(6)对于线损率，满意值取极限最小值0，不允许值为全国平均线损率5.2％；

(7)投资容量比，满意值取30万元/MW，不允许值取计算的最大值100万元/MW；

在步骤S4中，计算方案的综合评分值具体为

每个准则层的综合评分值等于该准则下所有指标的权重乘以各指标评分的和，计算公式如下：

式中，P_k为第k个准则层的综合评分值。

2.根据权利要求1所述的配电网优选方法，其特征在于：

在步骤S4中，还采用最大隶属度原则确定模糊综合评价结果，[0,20]为极差，[20,40]为较差，[40,60]为中，[60,80]为良，[80,100]为优。