一种降低网损与缓解电压暂降的电网结构寻优方法与流程
本发明属于电网优化运行技术领域，尤其是涉及一种降低网损与缓解电压暂降的电网结构寻优方法。
背景技术：
目前。随着现代化工业的发展，可用资源不断减少，节约能源已经逐渐被人们认识和重视。电力系统采用各种方法降低网络损耗。西方主要工业国家的线损率大致在5％～8％，我国为9％左右，与发达国家相比尚有差距。不断降低电力系统的网络损耗，提高电力系统运行经济效益，是电力系统面临的一项长期课题。
随着敏感负荷在工业负荷中所占比重日益增多，电压暂降问题越来越严重，电压暂降已成为国内外用户投诉最多的电能质量问题。电压暂降的评估与治理受到研究人员的广泛关注。在治理电压暂降方面，供电方可以从优化电网结构的角度缓解电压暂降，电网结构影响系统的静态安全稳定还影响暂态安全稳定，例如，康春雷在2005年的硕士毕业论文《电网结构变化对电力系统暂态稳定影响的研究》就研究了这一问题，为了解决以上问题，也有不少研究成果，例如，陶顺，肖湘宁等在2012年发表在第41期第4卷的《中国电力》第30-34页上的文章《多结构多网络结构系统电压暂降的随机预估及缓解措施》，提出了缓解电压暂降的一种有效的措施是配电网实施多分片多电源的闭环设计开环供电；陈伟，赵锦苹在2014年发表在第41期第4卷的《电网技术》第1322-1327页上的文章《复杂电网中电压跌落凹陷域的仿真分析》，研究了系统中变压器中性点不同结构以及机组启停对电压暂降凹陷域的影响；陈伟，赵锦苹在2014年发表在第41期第4卷的《电网技术》第1322-1327页上的文章《复杂电网中电压跌落凹陷域的仿真分析》，马莉、刘健等在2015年发表在第31期第8卷的《电网与清洁能源》第21-25页上的文章《面向电压暂降的电网结构评估》，提出了面向电压暂降的电网结构评估指标，但文中只考虑了母线故障的情况，而没有考虑支路上的故障。以上文献都只从缓解电压暂降的角度对电网结构进行了分析和研究。需要寻求既能降低网损又能缓解电压暂降的合理的电网结构，对提高电力系统运行的经济性和安全性将有很大帮助。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种降低网损与缓解电压暂降的电网结构寻优方法，其方法步骤简单、设计合理且实现方便、使用效果好，既降低了网损，也能有效缓解电压暂降，并且并联电容器配置经济，能够实现电网的安全运行和经济运行。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种降低网损与缓解电压暂降的电网结构寻优方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、电网可选运行方案获取：根据待优化电网中各条母线上是否安装并联电容器与所安装并联电容器的容量以及各支路上是否安装开关与所安装开关的状态，获取所述待优化电网的所有可选运行方案；
每种所述可选运行方案中均包括所述待优化电网中各条母线的并联电容器配置信息与各支路的开关设置信息，每条母线的并联电容器配置信息均包括该母线上是否安装并联电容器与所安装并联电容器的容量，每条支路的开关设置信息均包括该支路上是否安装开关与所安装开关的状态；
步骤二、可行性判断：对步骤一中各可选运行方案下所述待优化电网分别进行潮流计算，并根据潮流计算结果对各可选运行方案分别进行可行性判断，从所有可选运行方案中筛选出可行运行方案；
对任一种所述可选运行方案进行可行性判断时，根据潮流计算得出的该可选运行方案下所述待优化电网中各条母线的电压进行判断：当该可选运行方案下所述待优化电网中所有母线的电压均在[Umin,Umax]内时，判断为该可选运行方案为可行运行方案，否则判断为该可选运行方案为不可行运行方案；其中，Umin为所述待优化电网中母线的最小允许电压，Umax为所述待优化电网中母线的最大允许电压；
步骤三、电网网损判断：对步骤二中筛选出的所有可行运行方案分别进行电网网损判断，并根据电网网损判断结果，从所有可行运行方案中筛选出低网损运行方案；本步骤中，所筛选出低网损运行方案的数量为H，其中H为正整数；
对任一种所述可行运行方案进行经济性判断时，根据该可行运行方案下所述待优化电网的网损率进行判断：当该可行运行方案下所述待优化电网的网损率不大于γset时，判断为该可行运行方案为低网损运行方案；否则，判断为该可行运行方案为高网损运行方案；其中，γset为预先设定的网损率判断阈值；
步骤四、电压暂降影响判断，过程如下：
步骤401、电网电压暂降评估指标计算：对步骤三中筛选出的H种所述低网损运行方案下所述待优化电网的电网电压暂降评估指标分别进行计算；
其中，对第h种所述低网损运行方案下所述待优化电网的电网电压暂降评估指标进行计算时，包括以下步骤：
步骤4011、母线电压暂降矩阵获取：获取第h种所述低网损运行方案下所述待优化电网的母线电压暂降矩阵，该母线电压暂降矩阵记作其中，m为故障类型编号且m＝1、2、3或4，m＝1表示单相接地短路故障，m＝2表示两相相间短路故障，m＝3表示三相相间短路故障，m＝4表示两相接地短路故障；
其中，i为正整数且i＝1、2、…、T，j为正整数且j＝1、2、…、T，T为所述待优化电网中母线的总数量；表示第h种低网损运行方案下编号为i的母线发生编号为m的故障时，编号为j的母线的三相电压暂降值；h为所述低网损运行方案的编号，h为正整数且h＝1、2、…、H；中第i行元素表示第h种低网损运行方案下编号为i的母线发生编号为m的故障时，所述待优化电网中各母线的电压暂降值；中第j列元素表示第h种低网损运行方案下电网中各条母线分别发生编号为m的故障时，编号为j的母线的电压暂降值；
步骤4012、母线电压暂降凹陷域矩阵获取：根据步骤4011中所述的并结合预先设定的电网电压暂降阈值uthre，获取第h种所述低网损运行方案下所述待优化电网的母线电压暂降凹陷域矩阵，该母线电压暂降凹陷域矩阵记作
其中，或1；对的取值进行确定时，当中至少一相电压暂降值低于电网电压暂降阈值uthre时，否则，表示第h种低网损运行方案下编号为i的母线发生编号为m的故障时，编号为j的母线发生电压暂降；
中的第i行元素表示第h种低网损运行方案下编号为i的母线发生编号为m的故障时的电压暂降情况，中的第j列元素表示第h种低网损运行方案下编号为j的母线受所述待优化电网中各条母线发生编号为m的故障影响并发生电压暂降的频次；
步骤4013、支路电压暂降凹陷域矩阵获取：获取第h种所述低网损运行方案下所述待优化电网的支路电压暂降凹陷域矩阵，该支路电压暂降凹陷域矩阵记作
其中，为编号为j的母线受第r条支路发生编号为m的故障影响并发生电压暂降的频次，r为所述待优化电网中支路的编号，r为正整数且r＝1、2、…、W，其中W为所述待优化电网中支路的数量；根据进行确定；所述的为第h种所述低网损运行方案下所述待优化电网中第r条支路的电压暂降凹陷域矩阵，且
所述的根据第h种所述低网损运行方案下所述待优化电网中第r条支路的电压暂降矩阵并结合步骤4012中所述的uthre进行确定；所述的其中表示第h种低网损运行方案下所述待优化电网中第r条支路上的第n'个节点发生编号为m的故障时编号为j的母线的三相电压暂降值；n'为正整数且n'＝1、2、…、n，n为第r条支路上预先选取的节点数量且n为正整数，n'为第r条支路上节点的编号；lr表示第r条支路；
所述的中，或1；对的取值进行确定时，当中至少一相电压暂降值低于电网电压暂降阈值uthre时，否则，表示第h种低网损运行方案下第r条支路上第n'个节点发生编号为m的故障时，编号为j的母线发生电压暂降；
步骤4014、电网电压暂降评估指标计算：根据公式计算第h种低网损运行方案下所述待优化电网的电网电压暂降评估指标，该指标记作Dh；所述的Dh为用于评价缓解电压暂降的评估指标；
其中，λm为预先设定的所述待优化电网发生编号m的故障的发生概率，为编号为j的母线受所述待优化电网中各母线和各支路发生编号m的故障影响并产生电压暂降的频次总和，
步骤4015、多次重复步骤4011至步骤4014，直至获得H种所述低网损运行方案下所述待优化电网的电网电压暂降评估指标；
步骤402、低电压暂降影响运行方案确定：对步骤4015中获得的H种所述低网损运行方案下所述待优化电网的电网电压暂降评估指标进行比较，并根据所述电网电压暂降评估指标数值由小到大的顺序，由前至后对H种所述低网损运行方案进行排序，再从排序后的H种所述低网损运行方案中选取前H'种所述低网损运行方案作为低电压暂降影响运行方案；
其中，H'为正整数且
步骤五、投入成本判断，过程如下：
步骤501、投入成本计算：对步骤402中获得的所有低电压暂降影响运行方案的投入成本分别进行计算；
对任一种所述低电压暂降影响运行方案的投入成本进行计算时，根据该低电压暂降影响运行方案中每条母线的并联电容器配置信息，对该低电压暂降影响运行方案中需安装的所有并联电容器的总成本进行计算，并将所确定的所有并联电容器的总成本作为该低电压暂降影响运行方案的投入成本；
步骤502、优化运行方案确定：对步骤501中计算得出的所有低电压暂降影响运行方案的投入成本进行比较，选取投入成本最低的所述低电压暂降影响运行方案作为所述待优化电网的优化运行方案。
上述一种降低网损与缓解电压暂降的电网结构寻优方法，其特征是：步骤4013中对进行确定前，先沿第h种所述低网损运行方案下所述待优化电网中第r条支路的电流流向在第r条支路上选取n个节点，所选取的节点中包括第r条支路的末端点；n个所述节点呈均匀分布。
上述一种降低网损与缓解电压暂降的电网结构寻优方法，其特征是：步骤一中所述待优化电网中母线的电压等级包括4种电压等级，4种电压等级分别为110kV、35kV、10kV和6kV；
步骤一中进行电网可选运行方案获取之前，先对所述待优化电网中各条母线的电压等级分别进行确定，并对所述待优化电网中4种电压等级下母线的数量分别进行确定；
步骤一中所述可选运行方案的数量为Q种，其中Q为正整数且e为电压等级编号且e＝1、2、3或4，e＝1表示电压等级为110kV，e＝2表示电压等级为35kV,e＝3表示电压等级为10kV,e＝4表示电压等级为6kV；Fe表示所述待优化电网中编号为e的电压等级下母线的数量，Fe为整数且qe表示编号为e的电压等级下母线上所安装单台并联电容器的容量最小值，QCe表示编号为e的电压等级下母线上所安装单台并联电容器的容量最大值。
上述一种降低网损与缓解电压暂降的电网结构寻优方法，其特征是：Q种所述可选运行方案中第p种所述可选运行方案记作Qp＝[α1p,,α2,p,…αr,p,…,αW,p,Q1,p,Q2,p,…,Qi,p,…,QT,p]，其中，p为所述可选运行方案的编号，p为正整数且p＝1、2、…、Q；r为所述待优化电网中支路的编号，r为正整数且r＝1、2、…、W；αr,p为第p种可选运行方案下所述待优化电网中第r条支路的开关状态变量，αr,p＝0、1或2，αr,p＝0表示第p种可选运行方案下所述待优化电网中第r条支路上不安装开关，αr,p＝1表示第p种可选运行方案下所述待优化电网中第r条支路上安装开关且所安装开关处于闭合状态，αr,p＝2表示第p种可选运行方案下所述待优化电网中第r条支路上安装开关且所安装开关处于断开状态；Qi,p表示第p种可选运行方案下所述待优化结构电网中编号为i的母线上所安装并联电容器的容量，Qi,p≥0，Qi,p＝0表示第p种可选运行方案下所述待优化结构电网中编号为i的母线上不安装并联电容器，Qi,p＞0表示第p种可选运行方案下所述待优化电网中编号为i的母线上安装并联电容器且所安装并联电容器的容量为Qi,p；i为所述待优化电网中母线的编号，i为正整数且i＝1、2、…、T。
上述一种降低网损与缓解电压暂降的电网结构寻优方法，其特征是：步骤一中进行电网可选运行方案获取之前，对所述待优化电网中各条母线上所安装并联电容器的可选容量分别进行确定；
其中，所述待优化电网中编号为e的电压等级下各条母线上所安装并联电容器的可选容量有Qe种，Qe为正整数且Qe种所述可选容量记作Qe'＝[0,Q1,e,Q2,e,…,Qi',e,…,QN',e]，i'为整数且i＝0、1、2、…、N'，N'为正整数且N'＝Qe-1；Qe'中Qe种所述可选容量由小到大进行排列且相邻两个所述可选容量之间的差值为qe。
上述一种降低网损与缓解电压暂降的电网结构寻优方法，其特征是：步骤501中对任一种所述低电压暂降影响运行方案的投入成本进行计算时，先根据该低电压暂降影响运行方案中每条母线的并联电容器配置信息，对该条母线上需安装的所有并联电容器的数量分别进行确定，并结合该母线的电压等级，对该条母线上需安装的单台并联电容器的成本进行确定，进而确定出该母线需安装并联电容器的投入成本，最终确定该配置方案的投入成本。
上述一种降低网损与缓解电压暂降的电网结构寻优方法，其特征是：步骤4014中所述的λm为所述待优化电网中所有故障点发生编号m的故障的发生概率平均值，所述故障点为步骤4013中所述支路上选取的节点或所述待优化电网中的母线。
上述一种降低网损与缓解电压暂降的电网结构寻优方法，其特征是：步骤二中所述的Umin＝0.95，所述的Umax＝1.05，Umin和Umax均为标么值；步骤4012中所述的uthre＝0.7～0.9，uthre为标么值。
上述一种降低网损与缓解电压暂降的电网结构寻优方法，其特征是：步骤三中所述的γset＝4％～6％。
上述一种降低网损与缓解电压暂降的电网结构寻优方法，其特征是：步骤4013中所述的n＝10～200；
步骤4014中所述的λm通过概率统计的方法获得，根据预先统计的与所述待优化电网相同的已运行电网中各条母线和各支路发生故障的故障信息进行确定。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、方法步骤简单且实现方便，投入成本较低。
2、设计合理，以缓解电压暂降的电网电压暂降评估指标为目标函数，以支路上是否安装开关和开关状态以及母线上是否安装并联电容器和并联电容器容量为变量，并以电网运行经济性、电压偏差等为约束条件，得出能有效减轻电压暂降影响并兼顾并联电容器费用最低、电网运行经济性的最优的电网结构(即优化运行方案)，能够更好地通过电网结构调整和结构调整达到减少电压暂降影响的目的，能够有效地减少电压暂降给用电企业造成的经济损失，能够很好地满足现代化生产对电能供应的要求。
3、采用故障点法针对母线故障和支路上各节点故障引起的电压暂降进行分析，简单易行且使用效果好。
4、所采用的电压暂降评估指标设计合理，不仅考虑了母线故障造成的电压暂降，还考虑了支路故障造成的电压暂降，能够得到更为全面、精确的评估指标。
5、所采用的可选运行方案获取方法简单、设计合理且能获取所有的可选运行方案，确保不会遗漏可能存在的可选运行方案。对可选运行方案进行获取之前，先获取待优化电网的所有可选运行方案和所有可选并联电容器配置方案。对待优化电网的可选运行方案进行获取时，方法步骤设计合理，先采用统计学方法(具体是排列组合方法)确定待优化电网的所有可选运行方案。所采用的电网可选并联电容器配置方案获取方法简单、设计合理且能获取所有的可选并联电容器配置方案，确保不会遗漏可能存在的可选并联电容器配置方案。
6、方法步骤设计合理，先获取待优化电网的所有可选运行方案，再通过可行性判断筛选出可行运行方案，再通过电网网损判断从可行运行方案中进一步筛选出低网损运行方案，随后从低网损运行方案中选出低电压暂降影响运行方案，最后从低电压暂降影响运行方案中筛选出优化低电压暂降影响运行方案，运行方案优化选择的效率高，并且逐层递进进行选取，确保能简便、快速且准确选出能有效缓解电压暂降的优化运行方案。因而，本发明通过对可选低电压暂降影响运行方案依次进行可行性判断、电网网损判断、电压暂降影响判断和投入成本判断，最终确定优化的运行方案(即优化运行方案)。
7、使用效果好且实用价值高，从优化调度运行的角度为电压暂降的治理提供参考依据，能够增强网架结构，降低网络损耗，提高用户的满意度，有效地指导电网的安全运行、规划和改造，实现电网的安全运行和经济运行，推广应用价值高。
综上所述，本发明方法步骤简单、设计合理且实现方便、使用效果好，既降低了网损，也能有效缓解电压暂降，并且并联电容器配置经济，能够实现电网的安全运行和经济运行。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明的方法流程框图。
图2为本发明步骤4013中对待优化电网中各支路进行n等分划分的节点分布示意图。
具体实施方式
如图1所示的一种降低网损与缓解电压暂降的电网结构寻优方法，包括以下步骤：
步骤一、电网可选运行方案获取：根据待优化电网中各条母线上是否安装并联电容器与所安装并联电容器的容量以及各支路上是否安装开关与所安装开关的状态，获取所述待优化电网的所有可选运行方案；
每种所述可选运行方案中均包括所述待优化电网中各条母线的并联电容器配置信息与各支路的开关设置信息，每条母线的并联电容器配置信息均包括该母线上是否安装并联电容器与所安装并联电容器的容量，每条支路的开关设置信息均包括该支路上是否安装开关与所安装开关的状态；
步骤二、可行性判断：对步骤一中各可选运行方案下所述待优化电网分别进行潮流计算，并根据潮流计算结果对各可选运行方案分别进行可行性判断，从所有可选运行方案中筛选出可行运行方案；
对任一种所述可选运行方案进行可行性判断时，根据潮流计算得出的该可选运行方案下所述待优化电网中各条母线的电压进行判断：当该可选运行方案下所述待优化电网中所有母线的电压均在[Umin,Umax]内时，判断为该可选运行方案为可行运行方案，否则判断为该可选运行方案为不可行运行方案；其中，Umin为所述待优化电网中母线的最小允许电压，Umax为所述待优化电网中母线的最大允许电压；
步骤三、电网网损判断：对步骤二中筛选出的所有可行运行方案分别进行电网网损判断，并根据电网网损判断结果，从所有可行运行方案中筛选出低网损运行方案；本步骤中，所筛选出低网损运行方案的数量为H，其中H为正整数；
对任一种所述可行运行方案进行经济性判断时，根据该可行运行方案下所述待优化电网的网损率进行判断：当该可行运行方案下所述待优化电网的网损率不大于γset时，判断为该可行运行方案为低网损运行方案；否则，判断为该可行运行方案为高网损运行方案；其中，γset为预先设定的网损率判断阈值；
步骤四、电压暂降影响判断，过程如下：
步骤401、电网电压暂降评估指标计算：对步骤三中筛选出的H种所述低网损运行方案下所述待优化电网的电网电压暂降评估指标分别进行计算；
其中，对第h种所述低网损运行方案下所述待优化电网的电网电压暂降评估指标进行计算时，包括以下步骤：
步骤4011、母线电压暂降矩阵获取：获取第h种所述低网损运行方案下所述待优化电网的母线电压暂降矩阵，该母线电压暂降矩阵记作其中，m为故障类型编号且m＝1、2、3或4，m＝1表示单相接地短路故障，m＝2表示两相相间短路故障，m＝3表示三相相间短路故障，m＝4表示两相接地短路故障；
其中，i为正整数且i＝1、2、…、T，j为正整数且j＝1、2、…、T，T为所述待优化电网中母线的总数量；表示第h种低网损运行方案下编号为i的母线发生编号为m的故障时，编号为j的母线的三相电压暂降值；h为所述低网损运行方案的编号，h为正整数且h＝1、2、…、H；中第i行元素表示第h种低网损运行方案下编号为i的母线发生编号为m的故障时，所述待优化电网中各母线的电压暂降值；中第j列元素表示第h种低网损运行方案下电网中各条母线分别发生编号为m的故障时，编号为j的母线的电压暂降值；
步骤4012、母线电压暂降凹陷域矩阵获取：根据步骤4011中所述的并结合预先设定的电网电压暂降阈值uthre，获取第h种所述低网损运行方案下所述待优化电网的母线电压暂降凹陷域矩阵，该母线电压暂降凹陷域矩阵记作
其中，或1；对的取值进行确定时，当中至少一相电压暂降值低于电网电压暂降阈值uthre时，否则，表示第h种低网损运行方案下编号为i的母线发生编号为m的故障时，编号为j的母线发生电压暂降；
中的第i行元素表示第h种低网损运行方案下编号为i的母线发生编号为m的故障时的电压暂降情况，中的第j列元素表示第h种低网损运行方案下编号为j的母线受所述待优化电网中各条母线发生编号为m的故障影响并发生电压暂降的频次；
步骤4013、支路电压暂降凹陷域矩阵获取：获取第h种所述低网损运行方案下所述待优化电网的支路电压暂降凹陷域矩阵，该支路电压暂降凹陷域矩阵记作
其中，为编号为j的母线受第r条支路发生编号为m的故障影响并发生电压暂降的频次，r为所述待优化电网中支路的编号，r为正整数且r＝1、2、…、W，其中W为所述待优化电网中支路的数量；根据进行确定；所述的为第h种所述低网损运行方案下所述待优化电网中第r条支路的电压暂降凹陷域矩阵，且
所述的根据第h种所述低网损运行方案下所述待优化电网中第r条支路的电压暂降矩阵并结合步骤4012中所述的uthre进行确定；所述的其中表示第h种低网损运行方案下所述待优化电网中第r条支路上的第n'个节点发生编号为m的故障时编号为j的母线的三相电压暂降值；n'为正整数且n'＝1、2、…、n，n为第r条支路上预先选取的节点数量且n为正整数，n'为第r条支路上节点的编号；lr表示第r条支路；
所述的中，或1；对的取值进行确定时，当中至少一相电压暂降值低于电网电压暂降阈值uthre时，否则，表示第h种低网损运行方案下第r条支路上第n'个节点发生编号为m的故障时，编号为j的母线发生电压暂降；
步骤4014、电网电压暂降评估指标计算：根据公式计算第h种低网损运行方案下所述待优化电网的电网电压暂降评估指标，该指标记作Dh；所述的Dh为用于评价缓解电压暂降的评估指标；
其中，λm为预先设定的所述待优化电网发生编号m的故障的发生概率，为编号为j的母线受所述待优化电网中各母线和各支路发生编号m的故障影响并产生电压暂降的频次总和，
步骤4015、多次重复步骤4011至步骤4014，直至获得H种所述低网损运行方案下所述待优化电网的电网电压暂降评估指标；
步骤402、低电压暂降影响运行方案确定：对步骤4015中获得的H种所述低网损运行方案下所述待优化电网的电网电压暂降评估指标进行比较，并根据所述电网电压暂降评估指标数值由小到大的顺序，由前至后对H种所述低网损运行方案进行排序，再从排序后的H种所述低网损运行方案中选取前H'种所述低网损运行方案作为低电压暂降影响运行方案；
其中，H'为正整数且
步骤五、投入成本判断，过程如下：
步骤501、投入成本计算：对步骤402中获得的所有低电压暂降影响运行方案的投入成本分别进行计算；
对任一种所述低电压暂降影响运行方案的投入成本进行计算时，根据该低电压暂降影响运行方案中每条母线的并联电容器配置信息，对该低电压暂降影响运行方案中需安装的所有并联电容器的总成本进行计算，并将所确定的所有并联电容器的总成本作为该低电压暂降影响运行方案的投入成本；
步骤502、优化运行方案确定：对步骤501中计算得出的所有低电压暂降影响运行方案的投入成本进行比较，选取投入成本最低的所述低电压暂降影响运行方案作为所述待优化电网的优化运行方案。
步骤502中所述优化运行方案下所述待优化电网的电网结构为优化后的电网结构。因而，本发明通过步骤一至步骤五获取所述待优化电网的优化运行方案，根据所获取的优化运行方案对所述待优化电网的电网结构(包括所述待优化电网中各条母线的并联电容器配置情况与各支路的开关设置情况)进行调整，达到对所述待优化电网的电网结构进行优化的目的。
本实施例中，步骤一中所述的W≥10，步骤4011中所述的T≥5。
本实施例中，步骤一中对可选运行方案进行获取之前，先获取待优化电网的所有可选运行方案和所有并联电容器配置方案。
所述可选运行方案的总数量为3W种，其中W为所述待优化电网中支路的数量；3W种所述可选运行方案分别为所述待优化电网在3W种不同的支路开关状态时的运行方案，3W种所述可选运行方案分别与3W种不同的所述支路开关状态一一对应。每种所述支路开关状态均包括待优化电网中各支路上是否安装开关与所安装开关的状态。
并且，对并联电容器配置方案进行获取时，先确定各母线上所安装并联电容器可能存在的所有容量(即可选容量)，再结合所确定的可选运行方案数量，采用统计学方法获取待优化电网的所有可选运行方案，能确保对所有可选运行方案进行判断，并将所找出的所有可选运行方案作为后续进行可行性判断、电网网损判断、电压暂降影响判断和投入成本判断的基础，确保分析判断的全面性。
步骤一中获取可选运行方案后，由于可选运行方案仅仅是通过各条支路上的安装开关和开关状态的可能性以及各条母线上是否安装并联电容器和安装并联电容器容量大小的可能性，用排列组合的方式得到的，而没有考虑电网运行的可行性和电网的经济运行和安全运行，因此通过步骤二中对各母线的电压进行判断，能筛除掉由于开关变换与并联电容器造成的负荷电压不合格的情况，从可选运行方案获得可行运行方案。这样，后续无需对各可选运行方案分别进行判断，只需对可行运行方案进行判断即可，大大缩小了所述待优化电网运行方案的判断计算量。
由于降低网损率是电力公司考核电网经济运行的主要指标，利用步骤三中的网损率对所述待优化电网进行经济性判断，从可行运行方案中筛选出低网损运行方案，可使开关状态设置与并联电容器的配置考虑到电网的经济运行，并从进一步考虑缓解电压暂降的角度进行进一步筛选，大大减少了计算量。
步骤四中母线电压暂降凹陷域矩阵和支路电压暂降凹陷域矩阵中的行向量清晰地反映了母线和支路故障引起母线的电压暂降情况，列向量清晰地反映了母线受母线和支路故障影响发生电压暂降的频次，电压暂降评估评估指标反映了母线和支路故障引起的电压暂降频次，可用该指标评判该低网损运行方案下电网敏感负荷受电压暂降影响的情况，获得低电压暂降影响运行方案；再对各运行方案的投入成本进行计算，选出投入成本最低的运行方案作为并联电容器的优化配置方案，因而最后获得的优化配置方案既经济又可以缓解电压暂降。
母线故障类型和支路故障类型均有以下四种：单相接地故障、两相相间短路、两相接地短路和三相相间短路。其中，三相相间短路故障产生的危害和影响最严重，而单相接地故障的发生概率最大，因而应针对不同故障类型分别分析所引起的电压暂降。
本实施例中，步骤一中获取母线电压暂降矩阵时，采用故障点法对进行确定。
实际对母线电压暂降矩阵中的第i行元素进行确定时，采用故障点法，对第h种所述低网损运行方案下待优化电网中编号为i的母线分别发生上述四种故障时待优化电网中各条母线的电压暂降值进行计算。其中，故障点法为一种仿真方法，详见肖先勇、马超、李勇发表的《线路故障引起电压凹陷的频次最大熵评估》[J]一文(《中国电机工程学报》，2009，VOL.29，(1):第87-93页)中公开的内容。另外，《电源技术》2012年12期中汤海燕、王崇林、邵国庆、黄倩、汤巧云发表的《一种电压暂降及电压凹陷域的计算方法》一文中，对故障点法进行了介绍。
本实施例中，m＝1表示故障类型为单相接地故障，m＝2表示故障类型为两相相间短路，m＝3表示故障类型为三相相间短路，m＝4表示故障类型为两相接地短路。实际使用时，可以根据具体需要，对四种故障类型的编号进行相应调整。
需说明的是：母线电压暂降矩阵中的表示编号为i的母线发生编号为m的故障时编号为j的母线的三相电压暂降值，该三相电压暂降值为编号为j的母线当前状态下的三相电压值，而不是编号为j的母线的三相电压暂降的深度。
实际使用时，待优化电网中的各条母线所供电为单相电、两相电或三相电。其中，当编号为j的母线所供电为单相电时，该条母线中包括一根相线和一根零线，中的一相电压暂降值为该条母线所供单相电的电压暂降值，其余两相电压暂降值均设定为空(用PULL表示)或均设定为无穷大；当编号为j的母线所供电为两相电时，该条母线中包括两根相线和一根零线，中的两相电压暂降值分别为该条母线所供两相电的电压暂降值，另外一相电压暂降值设定为空(用PULL表示)或设定为无穷大；当编号为j的母线所供电为三相电时，该条母线中包括三根相线和一根零线，中的三相电压暂降值分别为该条母线所供三相电的电压暂降值；
步骤4013中对第h种所述低网损运行方案下所述待优化电网中第r条支路的电压暂降矩阵进行确定时，所采用的方法与母线电压暂降矩阵中第i行元素的确定方法相同。
实际使用时，步骤4012中所述的uthre＝0.7～0.9，uthre为标么值。
本实施例中，Uthre＝0.7。具体应用时，可以根据实际需要，对Uthre的取值大小进行相应调整。
本实施例中，步骤二中所述的Umin＝0.95，所述的Umax＝1.05，Umin和Umax均为标么值。
实际使用时，本领域技术人员根据《电力工程电气设计手册》或《工业与民用配电设计手册》，能简便确定uthre、Umin和Umax的有名值。
需说明的是：本发明申请文件中，所有的参数均为标么值。
本实施例中，步骤二中当判断得出该可选运行方案下所述待优化电网中所有母线的电压均在[Umin,Umax]内时，判断为该可选运行方案为可行运行方案，说明该可选运行方案下所述待优化电网的电压偏差校验符合要求。
步骤4013中对进行确定前，先沿第h种所述低网损运行方案下所述待优化电网中第r条支路的电流流向在第r条支路上选取n个节点，所选取的节点中包括第r条支路的末端点。
本实施例中，n个所述节点呈均匀分布。
如图2所示，步骤4013中进行支路电压暂降凹陷域矩阵获取时，定义支路首端节点为0节点，定义支路末端节点的编号为n，中间各节点的编号依次为1、2、…、n-1，并对第h种所述经济运行方案下待优化电网设置在各支路上编号为1、2、…、n的节点上分别设置单相接地短路、两相相间短路、三相相间短路和两相接地短路四种类型的故障。
本实施例中，步骤二中筛选出可行运行方案的数量为K。
步骤三中对第k种所述可行运行方案下待优化电网的网损率γk进行计算时，根据公式进行计算，其中，Ir,k为第k种所述可行运行方案下待优化电网中第r条支路的电流，Rr为待优化电网中第r条支路的电阻，Pi为编号为i的母线上负荷的有功功率。为第k种可行运行方案下电网的网络损耗，为第k种可行运行方案下电网的总的有功功率。k为所述可行运行方案的编号，k为正整数且k＝1、2、…、K。
本实施例中，步骤一至步骤四中均采用数据处理器进行处理，实现简便且处理速度非常快。
本实施例中，步骤4014中所述的λm为所述待优化电网中所有故障点发生编号m的故障的发生概率平均值，所述故障点为步骤4013中所述支路上选取的节点或所述待优化电网中的母线。
并且，步骤4014中所述的λm通过概率统计的方法获得，根据预先统计的与所述待优化电网相同的已运行电网中各条母线和各支路发生故障的故障信息进行确定。
此处：与待优化电网相同的已运行电网指的是线路参数、负荷情况等与待优化电网基本相同的电网，该电网发生故障的情况与待优化电网类似，具有借鉴价值。准确地说，与待优化电网相同的已运行电网为与待优化电网类似的电网，实践中不存在完全相同的电网。
对待优化电网或与待优化电网相同的已运行电网中各条母线发生故障的故障信息进行统计时，需对统计期内所统计电网中各条母线发生的总故障次数以及各次故障的类型进行统计，统计期不小于1年。
本实施例中，步骤三中所述的γset＝4％～6％。
本实施例中，步骤4013中所述的n＝10～200。
本实施例中，步骤一中所述待优化电网中母线的电压等级包括4种电压等级，4种电压等级分别为110kV、35kV、10kV和6kV；
步骤一中进行电网可选运行方案获取之前，先对所述待优化电网中各条母线的电压等级分别进行确定，并对所述待优化电网中4种电压等级下母线的数量分别进行确定；
步骤一中所述可选运行方案的数量为Q种，其中Q为正整数且e为电压等级编号且e＝1、2、3或4，e＝1表示电压等级为110kV，e＝2表示电压等级为35kV,e＝3表示电压等级为10kV,e＝4表示电压等级为6kV；Fe表示所述待优化电网中编号为e的电压等级下母线的数量，Fe为整数且qe表示编号为e的电压等级下母线上所安装单台并联电容器的容量最小值，QCe表示编号为e的电压等级下母线上所安装单台并联电容器的容量最大值。
本实施例中，所述并联电容器配置方案的数量为
因而，所述待优化电网中仅包括以上四种电压等级下的母线。
本实施例中，Q种所述可选运行方案中第p种所述可选运行方案记作Qp＝[α1p,,α2,p,…αr,p,…,αW,p,Q1,p,Q2,p,…,Qi,p,…,QT,p]，其中，p为所述可选运行方案的编号，p为正整数且p＝1、2、…、Q；r为所述待优化电网中支路的编号，r为正整数且r＝1、2、…、W；αr,p为第p种可选运行方案下所述待优化电网中第r条支路的开关状态变量，αr,p＝0、1或2，αr,p＝0表示第p种可选运行方案下所述待优化电网中第r条支路上不安装开关，αr,p＝1表示第p种可选运行方案下所述待优化电网中第r条支路上安装开关且所安装开关处于闭合状态，αr,p＝2表示第p种可选运行方案下所述待优化电网中第r条支路上安装开关且所安装开关处于断开状态；Qi,p表示第p种可选运行方案下所述待优化结构电网中编号为i的母线上所安装并联电容器的容量，Qi,p≥0，Qi,p＝0表示第p种可选运行方案下所述待优化结构电网中编号为i的母线上不安装并联电容器，Qi,p＞0表示第p种可选运行方案下所述待优化电网中编号为i的母线上安装并联电容器且所安装并联电容器的容量为Qi,p；i为所述待优化电网中母线的编号，i为正整数且i＝1、2、…、T。
本实施例中，步骤一中进行电网可选运行方案获取之前，对所述待优化电网中各条母线上所安装并联电容器的可选容量分别进行确定；
其中，所述待优化电网中编号为e的电压等级下各条母线上所安装并联电容器的可选容量有Qe种，Qe为正整数且Qe种所述可选容量记作Qe'＝[0,Q1,e,Q2,e,…,Qi',e,…,QN',e]，i'为整数且i＝0、1、2、…、N'，N'为正整数且N'＝Qe-1；Qe'中Qe种所述可选容量由小到大进行排列且相邻两个所述可选容量之间的差值为qe。
本实施例中，步骤501中对任一种所述低电压暂降影响运行方案的投入成本进行计算时，先根据该低电压暂降影响运行方案中每条母线的并联电容器配置信息，对该条母线上需安装的所有并联电容器的数量分别进行确定，并结合该母线的电压等级，对该条母线上需安装的单台并联电容器的成本进行确定，进而确定出该母线需安装并联电容器的投入成本，最终确定该配置方案的投入成本。
综上所述，本发明先获取待优化电网的可选运行方案，再从可选运行方案中筛选出可行运行方案，之后从可行运行方案中确定低网损运行方案，再计算每种低网损运行方案下的缓解电压暂降的电压暂降评估指标，并根据该指标确定低电压暂降影响运行方案，最后确定出投入成本最低的优化运行方案，所得出的优化运行方案能有效缓解电压暂降影响且经济使用，能够更好地通过电网运行方案调整达到减少电压暂降影响的目的，能够有效地减少电压暂降给用电企业造成的经济损失，能够很好地满足现代化生产对电能供应的要求。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
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