基于源网荷互动模式的智能配电网调度业务优化方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于源网荷互动模式的智能配电网调度业务优化方法：（1）根据配电网当前网架运行状态分析和指标评估针对系统薄弱环节确定优化目标进行主动优化；（2）调度业务优化：对长期、中长期、短期、超短期和实时的各时间尺度调度业务的处理流程进行优化；（3）递进式调度业务优化：从调度业务角度出发，在各个时间尺度对调度业务的递进式调度业务优化。调度业务优化是针对长期、中长期、短期、超短期和实时的各时间尺度调度业务的处理流程进行优化，首先确定其多时段的关联关系以及优化目标，进行调度业务的计划编制优化和优化方案安排。本发明利用源网荷的互动模式以及配电网运行效率的优化提升，以实现配电网整体高效运行。
【专利说明】基于源网荷互动模式的智能配电网调度业务优化方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及配电自动化领域的优化调度领域，具体涉及的是一种基于源网荷互动模式的智能配电网调度业务优化方法。
【背景技术】
[0002]电力工业与国民经济和人民生活息息相关，充足优质的电力供应是国民经济发展和人民日常生活的重要保障，配电网供电的可靠性和经济性直接影响着人民日常生产和生活。近年配电自动化的发展，电动操作一次设备、智能配电终端和配电自动化系统在国内大力推广，解决了配电网可靠供电的问题。随着配电网中分布式能源/多样性负荷等新型元素的出现，给传统配电网的运行与调度带来了新的挑战。如何充分发挥源网荷的互动作用，实现配电网的高效、优质运行，成为电网新边界条件下要解决的问题。
[0003]传统电网调度方式主要是针对负荷的变化，通过调度发电侧电源，最大限度地满足电网功率平衡，负荷是被动的、近乎刚性的对象。因此，传统以人工经验为主的调度业务处理难以充分考虑影响电力系统安全、经济运行的各种因素，尤其缺乏对调度周期内复杂电网的全面分析，影响调度计划对生产指导的能力发挥，无法适应调度计划安全经济一体化的需要。因此，针对传统配电网调度无法针对大量分布式电源和多样性负荷并入配电网运行给出合理的调控方案，如何充分利用源网荷的互动模式以及配电网运行效率的优化提升是智能配电网建设的重要目标和迫切需要。
【发明内容】
[0004]为克服现有技术上的不足，本发明目的在于提供一种基于源网荷互动模式的智能配电网调度业务优化方法，利用源网荷的互动模式以及配电网运行效率的优化提升。
[0005]为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为:
智能配电网优化调度主要涵盖两类优化:一类是主动优化，另一类是调度业务优化。主动优化是根据配电网当前网架运行状态分析和指标评估，针对系统薄弱环节确定优化目标进行优化，使得系统运行状态更加高效、经济。调度业务优化是针对长期、中长期、短期、超短期和实时的各时间尺度调度业务的处理流程进行优化，首先确定其多时段的关联关系以及优化目标，进行调度业务的计划编制优化和优化方案安排。
[0006]一种基于源网荷互动模式的智能配电网调度业务优化方法，其特征在于:其优化方法如下:按指标体系薄弱环节分析:智能配电网优化调度业务按照时间尺度长短依次分为以年度或季度为时间段长期优化调度、以月度或双周为时间段的中长期优化调度、以日前时间段的短期优化调度、以小时为时间段的超短期优化调度和以分钟或秒为时间段的实时优化调度；其具体方法步骤如下:
(I)根据配电网当前网架运行状态分析和指标评估针对系统薄弱环节确定优化目标进行主动优化；在各个时间尺度下，配电网网架运行状态分析及指标量化，可判断出当前时间尺度下当前网架的薄弱环节，针对系统的薄弱环节，进行主动优化。以短期优化为例说明主动优化:首先量化当前网架的指标值，在满足一定约束条件下，比如网络满足N-1、设备未重载、重要用户不停电等等安全性要求的情况下，负荷峰谷差较大，未满足当前优化设定的值，就要对当前网络进行主动优化。针对短期负荷峰谷差较大的主动优化手段包括多时段运行方式优化和对停电申请的重排等，例如利用负荷互补性调整网络运行方式、通过超限有序用电手段实现日前消峰计划等等，以达到降低负荷峰谷差的目标，完成主动优化；
(2)调度业务优化:对长期、中长期、短期、超短期和实时的各时间尺度调度业务的处理流程进行优化，首先确定其多时段的关联关系以及优化目标，进行调度业务的计划编制优化和优化方案安排；
(3)递进式调度业务优化:从调度业务角度出发，在各个时间尺度对调度业务的递进式调度业务优化；其优化方法如下:
(31)首先根据指标体系薄弱环节分析确定调度业务优化方向；
(32 )然后，根据电网静态模型、分布式电源优化模型、网络优化模型、符合优化模型、调度业务优化目标集以及配电网运行状态分析递进式逐个调度业务优化长期、中长期短期、短期、超短期和实时优化目标，并给出其对应优化方案；
(33)对步骤(32)给出的对应的优化方案进行优化方案的可行性分析获得优化目标以及方案修正；通过优化算法得出的优化方案是否能真正应用到实际调度中，需要对优化方案进行可行性判断，在各个不同时期，优化方案的执行过程中和执行后的都必须满足系统运行的约束条件，比如网络是否满足N-1、电压合格率是否满足、倒闸操作次数是否超限等判断条件都一一满足的情况下，优化方案才可行；
(34)对上述步骤(33)得到的优化目标以及修正后的优化方案进行优化全过程仿真，最后优化方案执行和规划建设。
[0007]智能配电网的调度业务优化需要综合考虑电网的安全性、可靠性、经济性、优质性等。在不同应用状态下，根据实现的目标不同，需要建立多目标自适应调度优化模型，利用智能配电网较强的电源-网络-负荷互动性，实现配电网的高效运行。在空间尺度上，局部就地平衡-区域间互供-整体消纳协调的分布自治、分解协调调度机制；在时间尺度上，建立分布式电源与配电网、配电网与上级电源、配电网与多样性负荷之间的优化调度模型；并研究配电网调度在优化目标、空间尺度、时间尺度上的协调方式，以实现配电网整体高效运行。
【专利附图】
【附图说明】
[0008]图1为本发明的各时间尺度对应的调度业务示意图；
图2为为本发明的短期全局优化输入输出汇总；
图3为本发明的递进式调度业务优化流程图。
【具体实施方式】
[0009]为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合【具体实施方式】，进一步阐述本发明。
[0010]参见图1至图3，本发明的基于源网荷互动模式的智能配电网调度业务优化方法，其利用源网荷的互动模式以及配电网运行效率的优化提升，其具体优化方法如下: (I)确定调度业务优化目标:智能配电网调度业务优化按照时间尺度分为长期优化调度(年度/季度)、中长期优化调度(月度/双周)、短期优化调度(日前)、超短期优化调度(小时)和实时优化调度(分钟/秒)。各时间尺度对应的调度业务集见附图1。智能配电网调度业务优化目标是以《配电网运行水平和供电能力评估标准》为指导，在保证配电网运行一般约束条件下提高配电网的可靠性和经济性。各时间尺度有不同的优化权重，其中实时和超短期以可靠性为主要优化目标，短期、中长期、长期以经济性为主要优化目标。
[0011]智能配电网调度业务优化首先保障重要负荷可靠供电和电网的安全供电，以协调平衡优质可靠供电与经济运行为目标，在调度过程中尽量减少或避免破坏负荷的自然用电特性，调度方案最大程度利用清洁可再生能源、减少环境污染，避免或减少分布式电源孤岛运行，尽量降低调度操作代价。
[0012](2)多时间尺度调度业务优化策略:配电网调度业务在各时间尺度间存在一定的关联关系，见附图2。长期时，迎峰度夏、迎风度冬和上级检修计划优化后的调度方案对中长期优化停电计划时有指导作用。中长期优化停电计划后的调度方案给出的就是短期优化处理的停电申请前身。短期优化停电申请、保电申请等业务后的调度方案可以直接制作操作票，这些操作票对应的调度操作就是超短期优化对应的业务之一。
[0013]从长期、中长期、短期、超短期和实时五个时间尺度，处理不同的调度业务，各个时间阶段具有不同的调度目标，通过协调配电网规划、改造计划、检修计划、运行方式、设备运行状态、分布式电源出力和负荷的变化趋势，实现电力电量、供电质量和调度操作等调度目标。智能配电网的调度业务优化需要在时间尺度上，形成源网荷互动环境下的多阶段递进式调度优化策略。
[0014]从调度业务角度出发，在各个时间尺度对调度业务的优化之间相互影响、相互制约。某些调度业务的计划制定和执行贯穿多个时间尺度，智能配电网对调度业务的优化在不同的时间尺度需要统筹处理。
[0015]根据配电网当前网架运行状态分析和指标评估针对系统薄弱环节确定优化目标进行主动优化；在各个时间尺度下，配电网网架运行状态分析及指标量化，可判断出当前时间尺度下当前网架的薄弱环节，针对系统的薄弱环节，进行主动优化。以短期优化为例说明主动优化:首先量化当前网架的指标值，在满足一定约束条件下，比如网络满足N-1、设备未重载、重要用户不停电等等安全性要求的情况下，负荷峰谷差较大，未满足当前优化设定的值，就要对当前网络进行主动优化。针对短期负荷峰谷差较大的主动优化手段包括多时段运行方式优化和对停电申请的重排等，例如利用负荷互补性调整网络运行方式、通过超限有序用电手段实现日前消峰计划等等，以达到降低负荷峰谷差的目标，完成主动优化。
[0016](3)递进式调度业务优化:从调度业务角度出发，在各个时间尺度对调度业务的递进式调度业务优化；其优化方法如下:
(31)首先根据指标体系薄弱环节分析确定调度业务优化方向；
(32 )然后，根据电网静态模型、分布式电源优化模型、网络优化模型、符合优化模型、调度业务优化目标集以及配电网运行状态分析递进式逐个调度业务优化长期、中长期短期、短期、超短期和实时优化目标，并给出其对应优化方案；
(33)对步骤(32)给出的对应的优化方案进行优化方案的可行性分析，获得优化目标以及方案修正；进行优化方案的可行性分析是通过优化算法得出的优化方案是否能真正应用到实际调度中，需要对优化方案进行可行性判断，在各个不同时期，优化方案的执行过程中和执行后的都必须满足系统运行的约束条件，比如网络是否满足N-1、电压合格率是否满足、倒闸操作次数是否超限等判断条件都一一满足的情况下，优化方案才可行；
(34)对上述步骤(33)得到的优化目标以及修正后的优化方案进行优化全过程仿真，最后优化方案执行和规划建设。
[0017](4)停电检修业务优化案例:对配电网每一类调度业务而言，其优化都是贯穿长期、中长期、短期、超短期和实时各时间尺度的，通过源网荷互动协调，智能配电网调度业务优化能够提高配电网的高效运行水平。下面以停电检修业务为例，说明调度业务优化流程。
[0018]例如，对于停电检修业务，通过中长期优化、短期优化和超短期优化，实现对停电检修业务从提交停电计划到调度执行的全过程优化，见附图3。停电检修业务的优化处理流程如下所述，每月录入停电检修业务计划申请后，通过中长期优化，得出全网所以停电检修业务的执行日期和时间建议。同时该停电申请和执行日期作为短期优化的输入条件。各停电申请通过短期全局优化，得到各停电申请的调度操作方案及优化策略。调度员选中的调度操作方案会作为超短期优化的递进输入，通过超短期优化，检查调度操作是否会对当天的配电网运行造成隐患，保障停电检修工作安全顺利的执行，保障配电网的安全稳定运行。
[0019]本发明是对配电网调度业务、优化目标以及源网荷互动展开研究，探索基于多时间尺度多目标的递进式调度业务优化思路，并提出了优化过程中的动态多时段划分方法。智能配电网的调度业务优化需要综合考虑电网的安全性、可靠性、经济性、优质性等。在不同应用状态下，根据实现的目标不同，需要建立多目标自适应调度优化模型，利用智能配电网较强的电源-网络-负荷互动性，实现配电网的高效运行。在空间尺度上，局部就地平衡-区域间互供-整体消纳协调的分布自治、分解协调调度机制；在时间尺度上，建立分布式电源与配电网、配电网与上级电源、配电网与多样性负荷之间的优化调度模型；并研究配电网调度在优化目标、空间尺度、时间尺度上的协调方式，以实现配电网整体高效运行。
[0020]以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
【权利要求】
1.一种基于源网荷互动模式的智能配电网调度业务优化方法，其特征在于:其优化方法如下:按指标体系薄弱环节分析:智能配电网优化调度业务按照时间尺度长短依次分为以年度或季度为时间段长期优化调度、以月度或双周为时间段的中长期优化调度、以日前时间段的短期优化调度、以小时为时间段的超短期优化调度和以分钟或秒为时间段的实时优化调度；其具体方法步骤如下: (1)根据配电网当前网架运行状态分析和指标评估针对系统薄弱环节确定优化目标进行主动优化；在各个时间尺度下，配电网网架运行状态分析及指标量化，可判断出当前时间尺度下当前网架的薄弱环节，针对系统的薄弱环节，进行主动优化； (2)调度业务优化:对长期、中长期、短期、超短期和实时的各时间尺度调度业务的处理流程进行优化，首先确定其多时段的关联关系以及优化目标，进行调度业务的计划编制优化和优化方案安排； (3)递进式调度业务优化:从调度业务角度出发，在各个时间尺度对调度业务的递进式调度业务优化；其优化方法如下: (31)首先根据指标体系薄弱环节分析确定调度业务优化方向； (32 )然后，根据电网静态模型、分布式电源优化模型、网络优化模型、符合优化模型、调度业务优化目标集以及配电网运行状态分析递进式逐个调度业务优化长期、中长期短期、短期、超短期和实时优化目标，并给出其对应优化方案； (33)对步骤(32)给出的对应的优化方案进行优化方案的可行性分析；通过源网荷全局优化算法得出的优化方案是否能真正应用到实际调度中，需要对优化方案进行可行性判断，在各个不同时期，优化方案的执行过程中和执行后的都必须满足系统运行的约束条件，获得优化目标以及方案修正； (34)对上述步骤(33)得到的优化目标以及修正后的优化方案进行优化全过程仿真，最后优化方案执行和规划建设。
2.根据权利要求1所述的一种基于源网荷互动模式的智能配电网调度业务优化方法，其特征在于:所述智能配电网调度业务优化目标是以《配电网运行水平和供电能力评估标准》为指导，各时间尺度有不同的优化权重，其中实时和超短期优化以可靠性为主要优化目标，短期、中长期、长期的优化调度以经济性为主要优化目标。
3.根据权利要求1所述的一种基于源网荷互动模式的智能配电网调度业务优化方法，其特征在于:其还包括停电检修业务优化；对于停电检修业务，通过中长期优化、短期优化和超短期优化，实现对停电检修业务从提交停电计划到调度执行的全过程优化，停电检修业务的优化处理方法如下: (一)每月录入停电检修业务计划申请后，通过中长期优化，得出全网所以停电检修业务的执行日期和时间建议； (二)同时该停电申请和执行日期作为短期优化的输入条件； (三)各停电申请通过短期全局优化，得到各停电申请的调度操作方案及优化策略； (四)调度员选中的调度操作方案会作为超短期优化的递进输入，通过超短期优化，检查调度操作是否会对当天的配电网运行造成隐患，保障停电检修工作安全顺利的执行，保障配电网的安全稳定运行。
【文档编号】G06Q10/04GK104376372SQ201410604100
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2014年10月30日 优先权日:2014年10月30日
【发明者】刘娅琳, 赵浚婧, 赵仰东, 杜红卫, 韩韬, 萨其日娜, 沈培峰, 朱红, 嵇文路 申请人:国电南瑞科技股份有限公司, 国网电力科学研究院, 江苏省电力公司南京供电公司, 江苏省电力公司