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

技术特征：

1.一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[U_min,U_max]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，U_min为所述待优化电网中母线的最小允许电压，U_max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γ_set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，γ_set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u_thre，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u_thre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

$V_{l_{r}j,h}^{\left(m\right)}={\left[\begin{array}{cccccc}{v}_{l_{r1}j,h}^{\left(m\right)}& v_{l_{r2}j,h}^{\left(m\right)}& \mathrm{...}& v_{l_{{\mathrm{rn}}^{\′}}j,h}^{\left(m\right)}& \mathrm{...}& v_{l_{rn}j,h}^{\left(m\right)}\end{array}\right]}_{n\×1};$

$v_{l_{r}j,h}^{\left(m\right)}=\frac{1}{n}(v_{l_{r1}j,h}^{\left(m\right)}+v_{l_{r2}j,h}^{\left(m\right)}+...+v_{l_{{\mathrm{rn}}^{\′}}j,h}^{\left(m\right)}+...+v_{l_{rn}j,h}^{\left(m\right)});$

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u_thre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；l_r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u_thre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D_h；所述的D_h为用于评价缓解电压暂降的评估指标；

其中，λ_m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，

$S_{j,h}^{\left(m\right)}=\underset{i=1}{\overset{T}{\Σ}}{v}_{ij,h}^{\left(m\right)}+\underset{r=1}{\overset{W}{\Σ}}{v}_{l_{r}j,h}^{\left(m\right)};$

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。

2.按照权利要求1所述的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：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。

3.按照权利要求1或2所述的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：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；F_e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，F_e为整数且q_e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，Q_Ce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。

4.按照权利要求3所述的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：Q种所述可选运行方案中第p种所述可选运行方案记作Q_p＝[α_1p,,α_2,p,…α_r,p,…,α_W,p,Q_1,p,Q_2,p,…,Q_i,p,…,Q_T,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；α_r,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，α_r,p＝0、1或2，α_r,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，α_r,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，α_r,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；Q_i,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，Q_i,p≥0，Q_i,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，Q_i,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Q_i,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。

5.按照权利要求4所述的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：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Q_e种，Q_e为正整数且Q_e种所述可选容量记作Q_e'＝[0,Q_1,e,Q_2,e,…,Q_i',e,…,Q_N',e]，i'为整数且i＝0、1、2、…、N'，N'为正整数且N'＝Q_e-1；Q_e'中Q_e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q_e。

6.按照权利要求1或2所述的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：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。

7.按照权利要求1或2所述的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：步骤4014中所述的λ_m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。

8.按照权利要求1或2所述的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：步骤二中所述的U_min＝0.95，所述的U_max＝1.05，U_min和U_max均为标么值；步骤4012中所述的u_thre＝0.7～0.9，u_thre为标么值。

9.按照权利要求1或2所述的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：步骤三中所述的γ_set＝4％～6％。

10.按照权利要求1或2所述的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：步骤4013中所述的n＝10～200；

步骤4014中所述的λ_m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。