一种基于两层规划的多阶段主动配电网自愈规划方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电网技术领域，特别涉及一种基于两层规划的多阶段主动配电网自愈 规划方法。
【背景技术】
[0002] 配电网扩展规划是电力系统规划的一个重要研究领域。近年来，在2006年 由CIGRE提出的ADN(ActiveDistributionNetwork，主动配电网）概念成为了众多 电力规划领域学者的关注重点。ADN的一个重要特点是集成控制系统对于多种形式的 DER(DistributedEnergyResources，分布式能源）进行控制，例如DG(Distributed Generation，分布式发电）、CL(ControllableLoad，可控负荷）和ESS(EnergyStorage System，储能系统）。显而易见，DER的集成会对传统配电网扩展规划产生很大的影响。传 统的配电网规划主要可划分为：变电站规划、网架规划、变电站-网架联合规划。
[0003] 而自愈是智能配电网的重要特征，也是其建成的重要标志。配电网自愈是指配电 网的自我预防和自我恢复的能力，这种能力来源于对电网重要参数的监测和有效的控制策 略。其中，自我预防是通过系统正常运行时对电网进行实时评价和持续优化来完成的，而自 我恢复是电网经受到扰动或发生故障时，系统自动进行故障检测、隔离并恢复供电来实现 的。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种基于两层规划的多阶段主动 配电网自愈规划方法，在一定程度上解决上述相关技术中的技术问题之一。本发明方法能 提高电网中变电站、线路的资产利用率，并且简单方便。
[0005] 为达到上述目的，本发明实施例提出了一种考虑自愈功能的主动配电网规划方 法，包括以下步骤：
[0006] 步骤1、规划区域调研分析，确定规划目标和决策变量；
[0007] 步骤2、根据规划目标和决策变量列出目标函数，其中外层规划目标函数为净现 值，即收益与网络综合费用之差；网络综合费用包括规划期投资建设成本、运行维护成本、 DG及主动负荷削减成本；内层规划目标函数包括DG削减量和主动负荷削减量；
[0008] 步骤3、列出约束项；
[0009] 外层规划约束项包括网络连通性限制、网络辐射性限制、系统供电不足期望值小 于最大值限制、系统平均中断时间小于最大值限制和建设逻辑约束；内层规划约束项包括 节点电压限制、线路及变压器容量限制、主动负荷削减量限制、新能源出力调整量限制和功 率平衡约束；
[0010] 步骤4、根据内层规划目标函数、外层规划目标函数、相关约束项生成主动配电网 自愈规划模型；
[0011] 步骤5、对主动配电网自愈规划模型进行优化然后计算，以得到最优决策。
[0012] 步骤1所述的规划区域调研分析，确定规划目标和决策变量，具体如下：
[0013] 确定规划区域，调研规划地区的法律政策和土地类型，从而确定变电站位置；
[0014] 预测规划地区的负荷、得到规划地区的负荷分布和典型日负荷曲线，进而结合变 电站位置得到规划区内全部可建线路；
[0015] 调研规划地区可接受的新能源渗透率，得到新能源的典型日出力曲线，确定DG出 力调整量；所述的典型日负荷曲线包含昼负荷峰值和夜负荷峰值；
[0016] 调研规划地区主动负荷分布及容量，确定主动负荷削减量；
[0017] 调研规划地区自动化设备的安装情况费用。
[0018] 决策目标分为内层决策目标和外层决策目标，外层决策目标为最大化项目净现 值，内层决策目标为最大化DG出力和最小化主动负荷削减量；
[0019] 决策变量分为内层决策变量和外层决策变量，外层决策变量包括线路或者变压器 替换、增容、拆除或者新建的选型方案，内层决策变量包括DG的出力和主动负荷削减量。具 体地在该模型中，决策变量被划分为两组：
[0020] (1)外层决策变量，包括Xj,t,a= 1表示在第t年于第j条线路或第j座变电站架 设a种类型的线路；Xua= 0表示在第t年于第j条线路或第j座变电站不架设a种类型 的线路；x_jit= 1表示在第t年线路j或者变电站j在网络中，X_jit= 0表示在第t年线路 j或者变电站j不在网络中。
[0021] (2)内层决策变量，包括表示DG削减量，表示主动负荷削减量。
[0022] 步骤2所述的根据规划目标和决策变量列出目标函数，具体如下：
[0023] 外层规划目标函数为：
[0024] Profit=Rev+Cu-(CInv+C0pt+CMnt+CInt) (1)
[0025] 其中，Profit为净现值，Rev为电费收入，CInv为规划期投资建设成本、C为运行 成本、CMnt为维护成本、CInt为中断成本、C。为新能源补贴收入。
[0026] 内层规划目标函数为：
[0027] PcurtailPcurtail,DG+Pcurtail，load(2)
[0028] 其中，Pc-UG为DG削减量，PeurtalUciad为主动负荷削减量。
[0029] 步骤2中的外层规划目标函数划分为以下六个部分：
[0030] (1)电网的电费收入Rev
[0031] (2)新能源补贴收入心
[0032] (3)规划期投资建设成本CInv:包括替换改造线路、新建线路、新建变压器、变电站 扩容成本、自动化设备投资成本。
[0033] (4)主动配电网的运行成本包括线路损耗、变电站运行成本。
[0034] (5)主动配电网的维护成本CMnt:包括线路、变电站、自动化设备维护成本。
[0035] (6)主动配电网的中断成本CInt:包括失负荷所造成的经济损失。
[0036] 由此生成外层规划目标函数如公式（1):
[0037] Profit=Rev+Cu-CC^+Copt+C^+Cj(1)
[0038] 其中，
[0041]式（3)和⑷中：PD(t)表示第t年的负荷消耗平均总电量；Ckwh表示每kwh的买 卖收益；PDj(t)表示节点j的负荷峰值；0)匕表示节点j的负荷因数；Uj(t)表示第t年节 点j的负荷平均故障时间；Nlb表示负荷节点的总数量；r表示年利率；T表示规划总年限。
[0043]式（5)中：Nsty|re表示所有变电站类型的总数；表示变电站a的单位投资成 本；Nft_表示所有线路类型的总数；L,表示线路j的长度；表示a类型线路的单位投 资成本；ICbrt表示断路器的投资成本；科，:表示线路j上是否有断路器；1(；。1；3表示重合 器的单位投资成本；表示线路j上是否有重合器；ICfuse表示熔断器的单位投资成本； 识/usey表示线路j上是否有恪断器；表示把线路a替换成线路b的单位投资成本； Nf表示所有现存和备选线路的总数量；1(：_表示电容器的单位投资成本；表示节点j 上是否有电容器；ICSW表示远程控制开关的单位投资成本；#表示节点j上是否有远程 控制开关；ICfpi表示故障指示器的单位投资成本；％/pi/表示节点j上是否有故障指示器。
[0045]式（6)中：1^表示线路j线损因数；/%·00表示第t年线路j的有功损耗；Clc]SS 表示单位能量线损成本；Nsb表示变电站的总数量；表示第t年变电站j的容量； ocsub表示变电站每年运行成本。
[0047] 式（7)中：MCsub表示变电站年维护成本;MCf表示线路单位长度每年维护成本；MCtok表示断路器单位容量每年的维护成本；MCy表示重合器每年的维护成本;MCfus(；表示恪 断器每年的维护成本;]?(；3|5表示电容器每年的维护成本;MCSW表示远程控制开关每年的维 护成本;MCfpi表示故障指示器每年的维护成本。
[0049] 式⑶中：V0LL^示节点j失负荷所造成的经济损失，EENSi⑴表示第t年节点 j的负荷供电不足期望值。
[0050] 步骤3所列出的约束项中，外层规划约束包括以下几个方面：
[0051] (1)网络连通性约束
[0052] Contin