[发明专利]一种基于可靠性约束的配电网自动化系统综合规划方法

说明书

本发明提出一种基于可靠性约束的配电网自动化系统综合规划方法，属于电力系统规划与评估技术领域。该方法将配电网自动化系统统筹规划，其中配电网自动化系统包括断路器、刀闸、馈线终端控制单元和控制中心；建立由目标函数和约束条件构成的配电网可靠性评估优化模型，对模型求解得出满足系统可靠性要求的断路器、刀闸、馈线终端控制单元的安装位置，以及是否需要建设配电自动化系统控制中心。在可靠性约束中，该方法同时考虑了故障后断路器跳闸、故障自动及人工隔离和基于网络重构的受影响负荷供电恢复。本发明方法简单方便，且能保证所得到的规划方案的最优性。

技术领域

本发明属于电力系统规划技术领域，特别涉及一种基于可靠性约束的配电网自动化系统综合规划方法。

背景技术

随着电力用户对供电可靠性要求的提升，配电自动化系统广泛应用于城区配电网中，投资巨大。对配电自动化系统中的设备进行精益化规划，需要在满足系统可靠性要求的前提下尽可能降低投资成本。配电自动化中的一次设备主要包括断路器、刀闸、馈线终端控制单元和控制中心，二次设备为其配套的连通各一次设备与控制中心的通讯装置。

在电力领域，可靠性是指电力系统持续满足终端用户电力需求数量和质量的能力。配电网可靠性主要包括以下几个指标：用户中断频率(customer interruptionfrequency(CIF))、用户中断持续时间(customer interruption duration(CID))、系统年平均中断频率指数(system average interruption frequency index(SAIFI))、系统年平均中断持续时间指数(system average interruption duration index(SAIDI))和期望失负荷能量(expected energy not supplied(EENS))。

在目前应用的配电网自动化系统综合规划方法中，需要采用规划计算和可靠性评估迭代方法进行试探。首先，产生一种规划方案，并计算该方案下的系统可靠性指标；再产生另一种规划方案，重新计算系统可靠性指标，如果后一种方案的可靠性满足要求，同时成本更低，则以该方案为当前最优方案。重复上述流程直到找到满足可靠性要求的成本最低方案。这种方法耗时较长，需要较大的存储空间；如果所有方案未能遍历，则不能保证搜索结果的最优性。

发明内容

本发明的目的是为克服已有技术的不足之处，提出一种基于可靠性约束的配电网自动化系统综合规划方法。本发明通过构建基于可靠性约束的配电网可靠性评估优化模型，不通过试探搜索，而直接通过求解该模型得到最优规划方案，在满足可靠性约束的前提下降低投资成本。本发明简单高效，且能保证所得到的规划方案的最优性。

本发明提出一种基于可靠性约束的配电网自动化系统综合规划方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)定义器件安装状态和支路故障后故障隔离、负荷转供和故障恢复动作原则，如下所示：

1-1)断路器和刀闸安装在支路的两端，馈线控制终端单元安装在断路器和刀闸上用于接收控制中心指令控制该断路器和刀闸的开关状态，假设正常运行状态下断路器闭合；

1-2)在支路故障发生后，首先支路上游最靠近故障支路的断路器动作打开，开断故障电流，断路器下游节点断电；在自动动作阶段，装有馈线终端控制单元的所有配电网中的刀闸进行打开或闭合动作，进行故障自动隔离，隔离故障支路；同时，通过装有馈线终端控制单元的所有刀闸和装有馈线终端控制单元的所有断路器动作进行网络重构以恢复断电节点负荷；在人工动作阶段，人工操作所有刀闸和断路器，进一步恢复断电节点负荷；最后，修复故障支路，修复后通过动作开关和断路器恢复原供电网络结构；

2)构建基于混合整数线性规划的配电网可靠性评估优化模型，该模型由目标函数和约束条件构成；具体步骤如下：

2-1)确定模型的目标函数；如式(1)所示：