一種基于圖論算法的沿海地區(qū)防風(fēng)保安電網(wǎng)網(wǎng)架構(gòu)建方法
【專(zhuān)利摘要】一種基于圖論算法的沿海地區(qū)防風(fēng)保安電網(wǎng)網(wǎng)架構(gòu)建方法，采用圖論路徑搜索算法對(duì)現(xiàn)狀及規(guī)劃電網(wǎng)220kV及以上的網(wǎng)架拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行辨識(shí)，得到拓?fù)渲懈髡军c(diǎn)和線路對(duì)于正常運(yùn)行及快速恢復(fù)供電的重要程度，形成地區(qū)電網(wǎng)220kV及以上的核心骨干網(wǎng)架；同時(shí)，梳理重要用戶(hù)供電路徑，根據(jù)重要用戶(hù)分布情況，差異化選取向重要用戶(hù)供電的關(guān)鍵站點(diǎn)和線路，形成重要用戶(hù)保供電輻射型魚(yú)骨網(wǎng)架；然后，按照網(wǎng)架安全性要求，選取中心城區(qū)與外區(qū)聯(lián)絡(luò)線路；最后，將核心骨干網(wǎng)架、輻射型魚(yú)骨網(wǎng)架、中心城區(qū)與外區(qū)聯(lián)絡(luò)線路三者有機(jī)結(jié)合來(lái)構(gòu)建網(wǎng)架。本發(fā)明能有效提高地區(qū)電網(wǎng)抵御臺(tái)風(fēng)等自然災(zāi)害侵襲、保障重要用戶(hù)及區(qū)域供電的能力。
【專(zhuān)利說(shuō)明】-種基于圖論算法的沿海地區(qū)防風(fēng)保安電網(wǎng)網(wǎng)架構(gòu)建方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種沿海地區(qū)防風(fēng)保安電網(wǎng)網(wǎng)架構(gòu)建方法，尤其是一種基于圖論算 法的沿海地區(qū)防風(fēng)保安電網(wǎng)網(wǎng)架構(gòu)建方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 中國(guó)南部沿海省份如廣東位于南亞熱帶，地處西北太平洋熱帶氣旋登陸亞洲大陸 的主要路徑，熱帶氣旋活動(dòng)極為頻繁，統(tǒng)計(jì)表明，年均登陸廣東的熱帶氣旋數(shù)量約為3.65 個(gè)/年，歷次強(qiáng)臺(tái)風(fēng)登陸都對(duì)廣東沿海地區(qū)電網(wǎng)造成重大破壞。
[0003] 沿海地區(qū)電網(wǎng)采取抵御臺(tái)風(fēng)的方法包括合理安排運(yùn)行方式、加固桿塔塔基、加裝 防風(fēng)抗拉線、配置應(yīng)急移動(dòng)發(fā)電設(shè)備等。在規(guī)劃設(shè)計(jì)階段，可通過(guò)采集地區(qū)氣象站觀測(cè)的年 平均最大風(fēng)速，并按照一定統(tǒng)計(jì)概率選取設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，提高電網(wǎng)防風(fēng)能力。
[0004] 然而隨著全球氣候惡劣天氣的增多，全面抵御臺(tái)風(fēng)將耗費(fèi)大量的人力物力，導(dǎo)致 電網(wǎng)抗災(zāi)投入與減災(zāi)收益不成正比，迫切需要通過(guò)網(wǎng)架整體設(shè)計(jì)，遠(yuǎn)近結(jié)合、合理投資，不 斷提高電網(wǎng)防風(fēng)能力，確保主網(wǎng)安全及中心城區(qū)供電安全、重要用戶(hù)可靠供電。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題，就是提供一種基于圖論算法的沿海地區(qū)防風(fēng)保安電 網(wǎng)網(wǎng)架構(gòu)建方法，達(dá)到更加可靠保障電網(wǎng)安全、保障供電安全、保障重要用戶(hù)可靠供電目 的。
[0006] 解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采取以下的技術(shù)方案：
[0007] -種基于圖論算法的沿海地區(qū)防風(fēng)保安電網(wǎng)網(wǎng)架構(gòu)建方法，其特征是包括以下步 驟：
[0008] S1獲取沿海地區(qū)電網(wǎng)網(wǎng)架拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)現(xiàn)狀及規(guī)劃數(shù)據(jù)，并生成各年份220kV及以上 級(jí)站點(diǎn)、線路的拓?fù)鋮?shù)矩陣；
[0009] S2評(píng)估向所述沿海地區(qū)電網(wǎng)供電電源點(diǎn)的重要度；
[0010] S3采用圖論路徑搜索算法計(jì)算220kV及以上站點(diǎn)、線路的拓?fù)渲匾龋?br> [0011] S4構(gòu)建地區(qū)220kV及以上的核心骨干網(wǎng)架；
[0012] S5獲取沿海地區(qū)電網(wǎng)供電的重要用戶(hù)數(shù)據(jù)，梳理重要用戶(hù)最短供電路徑；
[0013] S6根據(jù)重要用戶(hù)分布情況，差異化選取向重要用戶(hù)供電的關(guān)鍵站點(diǎn)和線路，形成 向重要用戶(hù)保供電的輻射型魚(yú)骨網(wǎng)架；
[0014] S7按照網(wǎng)架安全性要求，選取中心城區(qū)與外區(qū)聯(lián)絡(luò)線路；
[0015] S8將核心骨干網(wǎng)架、輻射型魚(yú)骨網(wǎng)架、中心城區(qū)與外區(qū)聯(lián)絡(luò)線路有機(jī)結(jié)合，形成沿 海地區(qū)電網(wǎng)防風(fēng)保安網(wǎng)架。
[0016] 所述的步驟S1具體為：沿海地區(qū)規(guī)劃電網(wǎng)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)從規(guī)劃區(qū)域各級(jí)電網(wǎng) 公司獲取，包括110kV及以上的變電站、電廠、110kV及以上線路的起點(diǎn)和終點(diǎn)、線路長(zhǎng)度、 線路輸送功率、線路架設(shè)情況；
[0017] 將220kV及以上的站點(diǎn)（變電站、電廠）和線路的原始數(shù)據(jù)生成參數(shù)矩陣，參數(shù)矩 陣包含了本地區(qū)站點(diǎn)以及與本地區(qū)有聯(lián)絡(luò)的外區(qū)站點(diǎn)的編號(hào)矩陣，各站點(diǎn)間最短線路的長(zhǎng) 度矩陣、各站點(diǎn)間并列線路條數(shù)矩陣。
[0018] 所述的步驟S2具體為：
[0019] 以本地區(qū)的500kV變電站、220kV電廠、與外區(qū)的220kV聯(lián)絡(luò)線路共同組成本地區(qū) 電網(wǎng)的電源點(diǎn)集，其余的220kV站點(diǎn)組成本地區(qū)電網(wǎng)的變電站點(diǎn)集；電源點(diǎn)重要度為該電 源點(diǎn)各出線重要度的累加，計(jì)算公式如下：
[0020]

【權(quán)利要求】
1. 一種基于圖論路徑算法的沿海地區(qū)防風(fēng)保安電網(wǎng)網(wǎng)架構(gòu)建方法，其特征在于包括以 下步驟： S1獲取沿海地區(qū)電網(wǎng)網(wǎng)架拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)現(xiàn)狀及規(guī)劃數(shù)據(jù)，并生成各年份220kV及以上級(jí)站 點(diǎn)、線路的拓?fù)鋮?shù)矩陣； S2評(píng)估向所述沿海地區(qū)電網(wǎng)供電電源點(diǎn)的重要度； S3采用圖論路徑搜索算法計(jì)算220kV及以上站點(diǎn)、線路的拓?fù)渲匾龋? S4構(gòu)建地區(qū)220kV及以上的核心骨干網(wǎng)架； S5獲取沿海地區(qū)電網(wǎng)供電的重要用戶(hù)數(shù)據(jù)，梳理重要用戶(hù)最短供電路徑； S6根據(jù)重要用戶(hù)分布情況，差異化選取向重要用戶(hù)供電的關(guān)鍵站點(diǎn)和線路，形成向重 要用戶(hù)保供電的輻射型魚(yú)骨網(wǎng)架； S7按照網(wǎng)架安全性要求，選取中心城區(qū)與外區(qū)聯(lián)絡(luò)線路； S8將核心骨干網(wǎng)架、輻射型魚(yú)骨網(wǎng)架、中心城區(qū)與外區(qū)聯(lián)絡(luò)線路有機(jī)結(jié)合，形成沿海地 區(qū)電網(wǎng)防風(fēng)保安網(wǎng)架； 所述的步驟S1中，沿海地區(qū)規(guī)劃電網(wǎng)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)包括llOkV及以上的變電站、電 廠、llOkV及以上線路的起點(diǎn)和終點(diǎn)、線路長(zhǎng)度、線路輸送功率、線路架設(shè)情況； 將220kV及以上的變電站、電廠和線路的原始數(shù)據(jù)生成參數(shù)矩陣，參數(shù)矩陣包含了本 地區(qū)站點(diǎn)以及與本地區(qū)有聯(lián)絡(luò)的外區(qū)站點(diǎn)的編號(hào)矩陣，各站點(diǎn)間最短線路的長(zhǎng)度矩陣、各 站點(diǎn)間并列線路條數(shù)矩陣。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于圖論路徑算法的沿海地區(qū)防風(fēng)保安電網(wǎng)網(wǎng)架構(gòu)建方法， 其特征在于：所述的步驟S2包括： 以本地區(qū)的500kV變電站、220kV電廠、與外區(qū)的220kV聯(lián)絡(luò)線路共同組成本地區(qū)電網(wǎng) 的電源點(diǎn)集，其余的220kV站點(diǎn)組成本地區(qū)電網(wǎng)的變電站點(diǎn)集；電源點(diǎn)重要度為該電源點(diǎn) 各出線重要度的累加，計(jì)算公式如下：
式中，Pp_為某一個(gè)電源點(diǎn)的重要度，假如該電源具有N回出線，則Q為電源第i回出 線的重要度，若第i回出線存在與其余出線同桿架設(shè)情況時(shí)取〇. 25,否則取0. 3。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于圖論路徑算法的沿海地區(qū)防風(fēng)保安電網(wǎng)網(wǎng)架構(gòu)建方法， 其特征在于：所述的步驟S3包括以下子步驟： S3-1，將220kV站點(diǎn)和線路的拓?fù)渚仃囎鳛閳D論路徑搜索算法程序的輸入，按"電源點(diǎn) -變電站"方式搜索從電源點(diǎn)集中任一電源點(diǎn)到變電站點(diǎn)集中任一變電站的所有可到達(dá)的 路徑； 對(duì)于變電站集中任一變電站，獲取所有可行路徑集后，計(jì)算每一條可行路徑相對(duì)的拓 撲重要度；進(jìn)而得到組成該可行路徑的所有電源點(diǎn)、變電站以及線路的拓?fù)渲匾?；?jì)算 公式如下：
式中，為任一變電站的路徑集中第ln條路徑長(zhǎng)度，
為路徑集 4共N條路徑中最短路徑的長(zhǎng)度，
為第ln條路徑的拓?fù)渲匾龋?br> 為第ln 條路徑中起始電源點(diǎn)在公式（1)中計(jì)算得到的電源點(diǎn)重要度，
為第1"條路徑的路徑系 數(shù)，
為第ln條路徑途經(jīng)的站點(diǎn)i的拓?fù)渲匾龋?br> 為第ln條路徑中途徑的線 路i-j的拓?fù)渲匾龋? S3-2站點(diǎn)或線路的拓?fù)渲匾龋ㄟ^(guò)含有該站點(diǎn)或線路的"電源點(diǎn)一變電站"可行路徑 集重要度累加得到，計(jì)算公式如下：

為可行路徑集中對(duì)應(yīng)的站點(diǎn)、線路拓?fù)渲? 要度累計(jì)求和值。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于圖論路徑算法的沿海地區(qū)防風(fēng)保安電網(wǎng)網(wǎng)架構(gòu)建方法， 其特征在于：所述的步驟S4對(duì)步驟S3得到的站點(diǎn)、線路的拓?fù)渲匾冗M(jìn)行降序排名，選取 排名前30 %的站點(diǎn)集和線路集作為沿海地區(qū)電網(wǎng)的拓?fù)潢P(guān)鍵環(huán)節(jié)，對(duì)應(yīng)實(shí)際的電網(wǎng)接線， 還原30%的站點(diǎn)集和線路集之間的連接，并進(jìn)行標(biāo)識(shí)，以此構(gòu)建成220kV及以上核心骨干 網(wǎng)架，作為構(gòu)建地區(qū)防風(fēng)保安網(wǎng)架的一部分。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于圖論路徑算法的沿海地區(qū)防風(fēng)保安電網(wǎng)網(wǎng)架構(gòu)建方法， 其特征在于：所述的步驟S5具體為：根據(jù)電網(wǎng)接線拓?fù)鋱D，從下至上梳理得到重要用戶(hù)供 電"用戶(hù)-10kV線路-110kV站點(diǎn)-110kV線路-220kV站點(diǎn)-220kV線路-500kV站點(diǎn)"保供 電最短路徑。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于圖論路徑算法的沿海地區(qū)防風(fēng)保安電網(wǎng)網(wǎng)架構(gòu)建方法， 其特征在于：所述的步驟S6具體為：統(tǒng)計(jì)步驟S5中220kV站點(diǎn)供電重要用戶(hù)的個(gè)數(shù)和比 重，并根據(jù)重要用戶(hù)分布實(shí)施差異化保供電策略：供電重要用戶(hù)數(shù)量達(dá)到3個(gè)及以上且供 電重要用戶(hù)比重超過(guò)10%的220kV站點(diǎn)，根據(jù)步驟S5中梳理得到其供電的重要用戶(hù)路徑形 成輻射型魚(yú)骨網(wǎng)架，作為構(gòu)建地區(qū)防風(fēng)保安網(wǎng)架的一部分；零散分布的重要用戶(hù)，臺(tái)風(fēng)期間 主要通過(guò)自身自備電源或電網(wǎng)應(yīng)急移動(dòng)電源進(jìn)行保障。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于圖論路徑算法的沿海地區(qū)防風(fēng)保安電網(wǎng)網(wǎng)架構(gòu)建方法， 其特征在于：所述的步驟S7具體為：按照網(wǎng)架安全性的要求選取聯(lián)絡(luò)線路，即沿海中心城 區(qū)110kV和220kV電網(wǎng)需至少通過(guò)2個(gè)不同線路路徑的聯(lián)絡(luò)線路與外區(qū)保持聯(lián)絡(luò)，220kV聯(lián) 絡(luò)線路的選取依據(jù)根據(jù)步驟S4中的線路拓?fù)渲匾扔?jì)算結(jié)果。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于圖論路徑算法的沿海地區(qū)防風(fēng)保安電網(wǎng)網(wǎng)架構(gòu)建方法， 其特征在于：所述的步驟S8具體為：將核心骨干網(wǎng)架、輻射型魚(yú)骨網(wǎng)架、中心城區(qū)對(duì)外聯(lián)絡(luò) 線路進(jìn)行有機(jī)疊加，輸出涵蓋各電壓等級(jí)的沿海地區(qū)電網(wǎng)防風(fēng)保安網(wǎng)架。
【文檔編號(hào)】G06Q50/06GK104123679SQ201410332029
【公開(kāi)日】2014年10月29日 申請(qǐng)日期:2014年7月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月11日
【發(fā)明者】龔賢夫, 樊揚(yáng), 林勇, 周楊, 左鄭敏, 吳偉杰 申請(qǐng)人:廣東電網(wǎng)公司電網(wǎng)規(guī)劃研究中心, 廣東電網(wǎng)發(fā)展研究院有限責(zé)任公司