基于單一變電站供電方式集的地區(qū)電網(wǎng)重構(gòu)方法
【專利摘要】一種電網(wǎng)控制【技術(shù)領(lǐng)域】的基于單一變電站供電方式集的地區(qū)電網(wǎng)重構(gòu)方法，通過將地區(qū)電網(wǎng)中各個變電站的接線方式整理并生成基本知識庫，然后根據(jù)基本知識庫編制出該變電站內(nèi)所有供電方式集合，經(jīng)過基于負荷情況、變壓器荷載能力及進線線路的篩選優(yōu)化后，對每個變電站內(nèi)優(yōu)化后的供電方式進行編碼，最后根據(jù)編碼通過遺傳算法進行地區(qū)電網(wǎng)重構(gòu)，實現(xiàn)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化。本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的沒有考慮電網(wǎng)的實際網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，重構(gòu)效率低的問題，可以大大加快地區(qū)電網(wǎng)重構(gòu)的速度。
【專利說明】基于單一變電站供電方式集的地區(qū)電網(wǎng)重構(gòu)方法【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及的是一種電網(wǎng)控制【技術(shù)領(lǐng)域】的方法，具體是一種基于單一變電站供電方式集的地區(qū)電網(wǎng)重構(gòu)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國國民經(jīng)濟的迅速發(fā)展，人民生產(chǎn)生活對電能的需求也在不斷增加。近年來，電網(wǎng)建設(shè)迅猛發(fā)展，電網(wǎng)自動化水平不斷提高。地區(qū)電網(wǎng)作為聯(lián)絡(luò)主干輸電網(wǎng)和低壓配電網(wǎng)的中間環(huán)節(jié)，規(guī)模不斷變大。電力調(diào)控中心作為地區(qū)電網(wǎng)運行的組織、協(xié)調(diào)部門，必須根據(jù)電網(wǎng)實時狀態(tài)，調(diào)整運行方式，保證電網(wǎng)安全可靠、經(jīng)濟運行。
[0003]地區(qū)電網(wǎng)重構(gòu)是通過改變電網(wǎng)中開關(guān)的狀態(tài)，調(diào)整供電路徑，改變潮流分布,是電網(wǎng)運行方式的重要組成部分。在電網(wǎng)結(jié)構(gòu)簡單的情況下，調(diào)度員憑借直觀觀察和經(jīng)驗即可以對電網(wǎng)進行重構(gòu)。然而，隨著地區(qū)電網(wǎng)內(nèi)線路及變電站數(shù)量的不斷增加，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)日益復雜，地區(qū)電網(wǎng)的重構(gòu)方式越來越多樣化。通過人工觀察和經(jīng)驗，對電網(wǎng)進行重構(gòu)已經(jīng)不具有可實施性，不僅工作量大，而且容易出現(xiàn)錯誤和遺漏，影響供電質(zhì)量。
[0004]為了快速準確地完成地區(qū)電網(wǎng)的重構(gòu)，必須通過合理的算法和計算機輔助，完成這一工作。以往的重構(gòu)算法,將地區(qū)電網(wǎng)中每一個開關(guān)作為一個獨立個體,通過一個二進制位來表示該開關(guān)狀態(tài)。在電網(wǎng)重構(gòu)的過程中，用N(N表示地區(qū)電網(wǎng)開關(guān)的數(shù)量)個二進制位來表示一種電網(wǎng)重構(gòu)方式。由于這種方式隨機設(shè)置地區(qū)電網(wǎng)的開關(guān)狀態(tài)，沒有考慮實際的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，所以 會產(chǎn)生大量無效的電網(wǎng)重構(gòu)方式，極大影響電網(wǎng)重構(gòu)的速度。
[0005]經(jīng)過對現(xiàn)有技術(shù)的檢索發(fā)現(xiàn)，中國專利文獻號CN103701117A公開(公告)日2014.04.02，公開了一種基于混合人工智能的主動配電網(wǎng)動態(tài)拓撲重構(gòu)方法，采用多種改進的人工智能方法對于求解進行優(yōu)化，該技術(shù)的優(yōu)化過程綜合了三種目標函數(shù)，兼顧了三種不同的優(yōu)化目標，求得對應(yīng)的Pareto最優(yōu)解集，由于開關(guān)操作次數(shù)、供電量等指標的度量并不一致，為了建立統(tǒng)一的度量模型，將這些指標全部按照各自的折算關(guān)系換算成損失指標，最后提出動態(tài)層次分析法對Pareto最優(yōu)解集中的解進行決策，得到代表著最優(yōu)配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的最優(yōu)解。但該技術(shù)僅適用于輻射狀配電網(wǎng)的重構(gòu)，由于該技術(shù)未能考慮變壓器支路選擇、變壓器檔位、電容器投切等更多復雜因素，無法適用于包含多個變電站的地區(qū)電網(wǎng)的重構(gòu)的情況，難以滿足現(xiàn)階段工業(yè)需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的沒有考慮電網(wǎng)的實際網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，重構(gòu)效率低的問題，提出一種基于單一變電站供電方式集的地區(qū)電網(wǎng)重構(gòu)方法，可以大大加快地區(qū)電網(wǎng)重構(gòu)的速度。
[0007]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的，本發(fā)明通過將地區(qū)電網(wǎng)中各個變電站的接線方式整理并生成基本知識庫,然后根據(jù)基本知識庫編制出該變電站內(nèi)所有供電方式集合，經(jīng)過基于負荷情況、變壓器荷載能力及進線線路的篩選優(yōu)化后，對每個變電站內(nèi)優(yōu)化后的供電方式進行編碼，最后根據(jù)編碼通過遺傳算法進行地區(qū)電網(wǎng)重構(gòu)，實現(xiàn)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化。
[0008]所述的整理是指:對地區(qū)電網(wǎng)各個變電站的接線方式進行整理，對每個變電站，為了實現(xiàn)本變電站負荷的可靠供電，其供電路徑的構(gòu)成為:進線接線、變壓器支路、低壓側(cè)母線接線、負荷支路，具體包含以下內(nèi)容:
[0009]a)高壓側(cè)母線接線方式。如進線-變壓器組接線，或橋式接線；
[0010]b)進線線路及其所包含開關(guān)。對進線-變壓器組接線，需要列出所有進線線路及其所包含開關(guān)；對橋式接線，需要列出兩側(cè)線路及其包含開關(guān)，以及橋路開關(guān)；
[0011 ] c)所有變壓器支路及其所包含開關(guān)；
[0012]d)低壓側(cè)母線接線方式。若母線分段，則列出分段開關(guān)；
[0013]e)所有負荷支路開關(guān)。
[0014]所述的所有供電方式集合是指:根據(jù)整理生成的基本知識庫，編制出該變電站所有可能的供電方式集合，具體步驟包括:
[0015]a)選擇所有負荷支路開關(guān)，該類開關(guān)在運行中需要閉合，不參與變電站供電方式集的編制；
[0016]b)確定變電站高壓側(cè)母線接線方式，具體為:對進線-變壓器組接線，選擇一條或多條進線，選擇一臺變壓器，并選擇配電母線分段開關(guān)，閉合這組開關(guān)，形成一種供電方式；選擇一條或多條進線，選擇多臺變壓器，閉合這組開關(guān)，形成一種供電方式；選擇一條或多條進線，選擇多臺變壓器，選擇配電母線分段開關(guān)，閉合這組開關(guān)，形成一種供電方式。
[0017]c)確定變電站高壓側(cè)母線接線方式，具體為:對橋式接線，按照閉合橋路開關(guān)和斷開橋路開關(guān)分為兩大類供電方式，其中:閉合橋路開關(guān)時，其供電方式與進線-變壓器組接線類似。斷開橋路開關(guān)時，選擇一側(cè)線路及同側(cè)變壓器，選擇配電母線分段開關(guān)，閉合這組開關(guān)，形成一種供電方式；選擇兩側(cè)線路及兩側(cè)變壓器，閉合這組開關(guān)，形成一種供電方式；選擇兩側(cè)線路及兩側(cè)變壓器，選擇配電母線分段開關(guān)，閉合這組開關(guān)，形成一種供電方式。
[0018]所述的篩選優(yōu)化是指:結(jié)合每個變電站的負荷情況、變壓器荷載能力及進線線路，對供電方式集中所有供電方式進行校驗，當針對某一供電方式，負荷容量超過進線或變壓器荷載能力，則該種供電方式在該負荷情況下不可行，則從變電站供電方式集中剔除該供電方式；當本變電站內(nèi)存在其他運行方式約束，也可以在此階段將不合理運行方式剔除。
[0019]所述的編碼是指:對每個變電站所有可行供電方式進行編碼，可以采用但不限于十進制編碼，即用十進制數(shù)標記各個供電方式。
[0020]所述的重構(gòu)是指:在遺傳算法中，每個個體由N個十進制數(shù)組成，其中N為地區(qū)電網(wǎng)變電站的個數(shù)；每個十進制數(shù)代表對應(yīng)變電站的一種供電方式，該供電方式為站內(nèi)若干個開關(guān)的組合。在遺傳算法優(yōu)化過程中，各個變電站站內(nèi)開關(guān)首先需要斷開，然后根據(jù)編碼值，找到相應(yīng)需要閉合的開關(guān)，閉合N個站內(nèi)的N組開關(guān)，形成一種新的地區(qū)電網(wǎng)重構(gòu)方式。
技術(shù)效果
[0021]本發(fā)明基于基礎(chǔ)電網(wǎng)知識，總結(jié)出變電站供電方式集，同時結(jié)合負荷情況對供電方式集進行初步校驗，在變電站供電方式可行集的基礎(chǔ)上，采用十進制編碼對地區(qū)電網(wǎng)進行重構(gòu)。該方法與傳統(tǒng)地區(qū)電網(wǎng)重構(gòu)方法相比，大大縮小了解空間的大小，有效提高了地區(qū)電網(wǎng)重構(gòu)算法的效率。同時，新的編碼方式更加清晰直觀的代表地區(qū)電網(wǎng)的各種重構(gòu)方式?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0022]圖1為本發(fā)明中進線-變壓器組接線變電站供電方式集形成示意圖；
[0023]圖2為本發(fā)明中橋式接線變電站供電方式集形成示意圖；
[0024]圖3為本發(fā)明中供電方式初步校驗流程圖；
[0025]圖4為某地區(qū)電網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)圖；
[0026]圖5為某地區(qū)電網(wǎng)向陽變電站內(nèi)主接線圖。
【具體實施方式】
[0027]下面對本發(fā)明的實施例作詳細說明，本實施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護范圍不限于下述的實施例。
實施例1
[0028]如圖4所示，為某地區(qū)電網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)圖，圖中三個矩形代表三個220kV變電站，為整個地區(qū)電網(wǎng)的供電電源。整個地區(qū)電網(wǎng)包含10個66kV變電站。
[0029]1、根據(jù)步驟1，需要對10個變電站的接線方式進行整理。圖5為向陽變站內(nèi)主接線圖，以向陽變?yōu)槔?，其主接線方式包含以下內(nèi)容:
[0030]a)高壓側(cè)進線接線方式為進線-變壓器組接線；
[0031]b)進線線路包括“白南甲線(開關(guān)923)”、“白南乙線(開關(guān)925)”;
[0032]c)變壓器支路包括“I號主變(開關(guān)921、101)”、“2號主變(開關(guān)922、102) ” ；
[0033]d)低壓側(cè)母線采用單母分段帶旁母接線，分段開關(guān)(開關(guān)100)；
[0034]e)負荷支路開關(guān)(開關(guān)113、114、211)。
[0035]對于其他66kV變電站，其主接線方式的整理內(nèi)容類似。
[0036]2、根據(jù)步驟I中所整理出的10個變電站的主接線方式，可以根據(jù)步驟2所列思路，通過編程找出每個變電站所有可能的供電方式集合。仍以向陽變?yōu)槔?br> [0037]a)負荷支路開關(guān)113、114、211在運行中需閉合，不參與變電站供電方式集的編制；
[0038]b)向陽變?yōu)檫M線-變壓器組接線方式，其供電方式集的編制思路如圖1所示。最終形成的向陽變供電方式集包括:
[0039]方式1:白南甲線，I號主變，開關(guān)923、921、101、100
[0040]方式2:白南甲線，2號主變，開關(guān)923、922、102、100
[0041]方式3:白南甲線，I號主變、2號主變，開關(guān)923、921、101、922、102
[0042]方式4:白南甲線，I號主變、2號主變，開關(guān)923、921、101、922、102、100
[0043]方式5:白南乙線，I號主變，開關(guān)925、921、101、100
[0044]方式:6:白南乙線，2號主變，開關(guān)925、922、102、100
[0045]方式7:白南乙線，I號主變、2號主變，開關(guān)923、921、922、102、101
[0046]方式8:白南乙線，I號主變、2號主變，開關(guān)923、921、922、102、101、100
[0047]方式9:白南甲線、白南乙線，1號主變，開關(guān)923、925、921、101、100
[0048]方式10:白南甲線、白南乙線，2號主變，開關(guān)923、925、922、102、100[0049]方式11:白南甲線、白南乙線，I號主變、2號主變，開關(guān)923、925、921、101、922、102
[0050]方式12:白南甲線、白南乙線，I號主變、2號主變，開關(guān)923、925、921、101、922、102,100
[0051]其他變電站，同樣可以通過統(tǒng)一編制的程序，基于步驟I中所整理的接線方式基本信息，找出站內(nèi)所有可能的供電方式集合。
[0052]3、在步驟2中所找到的可能供電方式集的基礎(chǔ)上，根據(jù)當前負荷，對可能供電方式集中各個供電方式的線路及變壓器荷載能力進行校驗，如果線路或變壓器過載，則該供電方式不可行。以向陽變?yōu)槔?br> [0053]a)糧油線、安廣線、鐵路線三條線路負荷分別為:4.5+1.3j、3.1+0.8j、3.5+0.9j，對負荷進行折算，三條線路負荷分別為:4.68MVA、3.20MVA、3.61MVA，總負荷為11.49MVA。
[0054]b) I號主變額定容量為10MVA，2號主變額定容量為20MVA。
[0055]c)白南甲線和白南乙線型號為LGJ- 240，春季20度環(huán)境下，載流量為640.3A，線路額定電壓按照66kV計算，則載流量折算為:42.26MVA。
[0056]d)對向陽變8種可能供電方式進行初步校驗，方式1、5、9均不滿足變壓器載流量約束，故需要從可能供電方式集中剔除。
[0057]e)由于向陽變內(nèi)I號主變和2號主變短路電壓相差較大，因此不滿足并列運行條件，故方式4、8、12需要從可能供電方式集中剔除。
[0058]e)對剩余供電方式進行重新編號
[0059]方式1:白南甲線，2號主變，開關(guān)923、922、102、100
[0060]方式2:白南甲線，I號主變、2號主變，開關(guān)923、921、101、922、102
[0061]方式3:白南乙線，2號主變，開關(guān)925、922、102、100
[0062]方式4:白南乙線，I號主變、2號主變，開關(guān)923、921、922、102、101
[0063]方式5:白南甲線、白南乙線，2號主變，開關(guān)923、925、922、102、100
[0064]方式6:白南甲線、白南乙線，I號主變、2號主變，開關(guān)923、925、921、101、922、102
[0065]4、對其他變電站可能供電方式集，可以通過同樣的方式進行初步校驗，剔除不可行供電方式。對步驟3中，每個變電站運行方式集中運行方式進行編碼，以向陽變?yōu)槔?種供電方式可以用十進制數(shù)“0、1、2、3、4、5”表示。對其他變電站，也采用同樣的編碼方式。
[0066]5、基于步驟4中形成的關(guān)于各個變電站運行方式的編碼，可以構(gòu)造遺傳算法的個體。在該地區(qū)電網(wǎng)中，一共有10個66kV變電站，因此遺傳算法每一個個體由10個十進制數(shù)組成。假設(shè)10個變電站序號為O?9，向陽變的序號為3，則遺傳算法每一個個體為“S[0]S[1]S[2]S[3].....S[9]”，其中S[i]為對應(yīng)變電站的供電方式編碼值，“S[3]”對應(yīng)向陽變，且S[3]取值范圍為[0，5]。其他變電站，根據(jù)步驟4中確定的供電方式編碼，S[i]取值同樣需要在限定區(qū)間內(nèi)。確定了遺傳算法個體編碼之后，即可以按照需要目標，采用遺傳算法進行地區(qū)電網(wǎng)進行重構(gòu)。
[0067]采用基于單一變電站供電方式集的地區(qū)電網(wǎng)重構(gòu)方法，可以極大的縮小地區(qū)電網(wǎng)重構(gòu)解空間的大小，提高重構(gòu)算法的效率。以該地區(qū)電網(wǎng)為例，該地區(qū)電網(wǎng)涉及電網(wǎng)重構(gòu)的開關(guān)有113個。采用傳統(tǒng)的重構(gòu)算法，每個開關(guān)需要用一個二進制位表示，共113位。遍歷所有可能重構(gòu)方式有Total_t = 2113種情況。采用該方法之后，10個變電站供電方式數(shù)目分別為8、8、6、9、8、12、8、6、12、8種。遍歷所有可能重構(gòu)方式有Total_n =8*8*6*9*8*12*8*6*12*8種情況。傳統(tǒng)重構(gòu)方式解空間約為本專利所提出重構(gòu)方式解空間的 1.19e+022 倍。
[0068]采用基于單一變電站供電方式集的地區(qū)電網(wǎng)重構(gòu)方法，可以對已有的基礎(chǔ)電網(wǎng)知識進行利用，大大的壓縮了重構(gòu)算法的搜索空間，減少了編碼空間中的不可行編碼和非法編碼，顯著提高了重構(gòu)算法的效率。
【權(quán)利要求】
1.一種基于單一變電站供電方式集的地區(qū)電網(wǎng)重構(gòu)方法,其特征在于,通過將地區(qū)電網(wǎng)中各個變電站的接線方式整理并生成基本知識庫，然后根據(jù)基本知識庫編制出該變電站內(nèi)所有供電方式集合，經(jīng)過基于負荷情況、變壓器荷載能力及進線線路的篩選優(yōu)化后，對每個變電站內(nèi)優(yōu)化后的供電方式進行編碼，最后根據(jù)編碼通過遺傳算法進行地區(qū)電網(wǎng)重構(gòu)，實現(xiàn)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是，所述的整理是指:對地區(qū)電網(wǎng)各個變電站的接線方式進行整理，對每個變電站，為了實現(xiàn)本變電站負荷的可靠供電，其供電路徑的構(gòu)成為:進線接線、變壓器支路、低壓側(cè)母線接線、負荷支路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征是，所述的整理具體包含以下內(nèi)容: a)高壓側(cè)母線接線方式； b)進線線路及其所包含開關(guān)； c)所有變壓器支路及其所包含開關(guān)； d)低壓側(cè)母線接線方式； e)所有負荷支路開關(guān)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是，所述的所有供電方式集合是指:根據(jù)整理生成的基本知識庫，編制出該變電站所有可能的供電方式集合，具體步驟包括: a)選擇所有負荷支路開關(guān)，該類開關(guān)在運行中需要閉合，不參與變電站供電方式集的編制； b)確定變電站高壓側(cè)母線接線方式； c)確定變電站高壓側(cè)母線接線方式。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征是，所述的確定變電站高壓側(cè)母線接線方式，具體為:對進線-變壓器組接線，選擇一條或多條進線，選擇一臺變壓器，并選擇配電母線分段開關(guān)，閉合這組開關(guān)，形成一種供電方式；選擇一條或多條進線，選擇多臺變壓器，閉合這組開關(guān)，形成一種供電方式；選擇一條或多條進線，選擇多臺變壓器，選擇配電母線分段開關(guān)，閉合這組開關(guān)，形成一種供電方式； 確定變電站高壓側(cè)母線接線方式，具體為:對橋式接線，按照閉合橋路開關(guān)和斷開橋路開關(guān)分為兩大類供電方式，其中:閉合橋路開關(guān)時，其供電方式與進線-變壓器組接線類似，斷開橋路開關(guān)時，選擇一側(cè)線路及同側(cè)變壓器，選擇配電母線分段開關(guān)，閉合這組開關(guān)，形成一種供電方式；選擇兩側(cè)線路及兩側(cè)變壓器，閉合這組開關(guān)，形成一種供電方式；選擇兩側(cè)線路及兩側(cè)變壓器，選擇配電母線分段開關(guān)，閉合這組開關(guān)，形成一種供電方式。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是，所述的篩選優(yōu)化是指:結(jié)合每個變電站的負荷情況、變壓器荷載能力及進線線路，對供電方式集中所有供電方式進行校驗，當針對某一供電方式，負荷容量超過進線或變壓器荷載能力，則該種供電方式在該負荷情況下不可行，則從變電站供電方式 集中剔除該供電方式；當本變電站內(nèi)存在其他運行方式約束，也可以在此階段將不合理運行方式剔除。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是，所述的編碼是指:對每個變電站所有可行供電方式進行編碼，具體為十進制編碼，即用十進制數(shù)標記各個供電方式。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是，所述的重構(gòu)是指:在遺傳算法中，每個個體由N個十進制數(shù)組成，其中N為地區(qū)電網(wǎng)變電站的個數(shù)；每個十進制數(shù)代表對應(yīng)變電站的一種供電方式，該供電方式為站內(nèi)若干個開關(guān)的組合；在遺傳算法優(yōu)化過程中，各個變電站站內(nèi)開關(guān)首先需要斷開，然后根據(jù)編碼值，找到相應(yīng)需要閉合的開關(guān)，閉合N個站內(nèi)的N組開關(guān)，形成一種新的地區(qū)電 網(wǎng)重構(gòu)方式。
【文檔編號】H02J3/00GK103944166SQ201410183087
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年5月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月2日
【發(fā)明者】尚瑨, 陳淼, 胡炎, 邰能靈, 康久興, 張燦煜, 姚國良, 鄭文, 徐冰 申請人:上海交通大學, 國網(wǎng)吉林省電力有限公司白城供電公司