一种10kV配电网低电压自动规划治理及评估方法与流程

本发明涉及一种10kv配电网低电压自动规划治理及评估方法，属电网规划
技术领域：
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背景技术：
：10kv配电线路的低电压问题，表现为线路末端节点的电压低于标称电压7％的现象，即线路末端的电压低于9.3kv时，就将其称为10kv配电网低电压。由于10kv配电线路结构的多样化，造成配电网低电压的原因也不尽相同，因此需要采用特定的治理方案进行针对性治理。传统的配电网低电压治理过程可以概括为以下四个步骤：(1)通过历史运行数据和实地考察分析10kv配电网低电压现状；(2)分析导致10kv配电网低电压的原因；(3)针对原因拟定特定的治理方案；(4)根据治理方案改造10kv配电线路，验证治理效果。完成10kv配电网低电压治理的四个步骤，需要耗费大量的人力与财力，并且不能保证达到最佳的治理效果。技术实现要素：本发明的目的是，为了有效且经济地对存在低电压问题的10kv配电网进行治理，本发明提出了一种10kv配电网低电压治理自动规划及评估方法。实现本发明的技术方案是，一种10kv配电网低电压治理自动规划及评估方法，包括10kv配电网低电压治理的一键式自动规划、10kv配电网低电压治理的分步式引导规划和10kv配电网低电压治理方案的综合评估。所述10kv配电网低电压治理一键式自动规划方案，首先进行导线的更换，其次添加无功补偿装置，最后添加调压器；并用软件实现一键生成治理方案的功能，通过点击按键，自动生成治理方案。所述10kv配电网低电压治理一键式自动规划的流程如下：(1)根据10kv线路结构，用软件画出10kv线路的拓扑图，并填上潮流计算所需信息，进行潮流计算；(2)根据潮流计算结果，如果出现低电压问题，则优先选择更换导线；(3)如果更换导线不能完全解决低电压问题，则采取在杆上配置无功补偿器的方法，使其功率因数提升至0.9；(4)如果无功补偿还是不能完全治理低电压问题，则采取添加调压器的方法；在所有出现低电压问题的线路上，从末端节点开始，向电源方向分别遍历首个电压大于9.5kv的节点，在这些节点处通过配置调压器的变比，以使末端节点电压提升至9.3kv；如果有多条低电压线路需要在同一节点配置公共调压器，那么按照使这些低电压线路中的最低电压提升至9.3kv来配置该调压器的变比。所述10kv配电网低电压治理的分步式引导规划，对10kv配电网的低电压问题根据用户的需求，让用户从更换导线，添加无功补偿装置和配置调压器中选择一种治理方式，每次只进行单步的治理；；用软件实现分步式引导规划的功能：每进行完单次的治理，就让用户重新选择治理方式，直至所有的节点电压均符合要求。所述10kv配电网低电压治理综合评估方法，所述评估方法设计了三维度的评估体系，三个维度分别为：治理效果、经济效益和发展适应性；以这三个维度为总目标建立多指标的评估体系。所述评估方法，确定指标权重时，建立“辅助判断矩阵”和“辅助求和矩阵”；所述辅助判断矩阵，如下式所示：其中，辅助判断矩阵w为n×n,n＞2的方阵，其对角线为0，满足wij＝1/wji，i≠j,i,j＝1,2,3,...n，wij为第i个元素ai与第j个元素aj相对重要性的比值；根据下式来确定辅助判断矩阵w的值：求出后，对矩阵的每一行进行求和，得到辅助求和矩阵，如下式所示：其中，用辅助判断矩阵和辅助求和矩阵决定的判断矩阵的值如下表所示：表判断矩阵标准度本发明的有益效果是，本发明设计了一套治理低电压的流程，通过软件实现了一键式自动规划治理方案：通过点击一个按键，自动生成相应的治理方案。本发明还设计了引导式分步规划，由软件引导选择更换导线、无功补偿和配置调压器三种治理措施中的某个措施，每次选择只进行单步的治理，可以在单步改造的基础上进行自动规划。本发明10kv配电网低电压治理综合评估方法设计了三维度的评估体系，通过构造辅助判断矩阵和辅助求和矩阵求得指标权重，最后用软件实现了评估的计算过程。附图说明图1是本发明实施例的一键式自动规划治理方案的流程图；图2是本发明实施例的引导式分步规划治理方案的流程图；图3是本发明实施例的综合评估体系治理效果的结构；图4是本发明实施例的综合评估体系经济效益的结构；图5是本发明实施例的综合评估体系发展适应性的结构；图6是本发明实施例所绘制的拓扑图；图7是本发明实施例所绘制的拓扑图的潮流计算结果；图8是本发明实施例的一键式自动规划治理方案的结果；图9是本发明实施例的引导式分步规划治理方案的结果。具体实施方式本实施例一种10kv配电网低电压治理自动规划的流程如图1所示，具体步骤如下：步骤1，根据10kv线路结构，用软件画出10kv线路的拓扑图，并填上潮流计算所需信息，进行潮流计算。步骤2，根据潮流计算结果，如果出现低电压问题，则优先选择更换导线，其方法是，从电源点开始：遍历出所有存在低电压问题的线路，如果出现多条低电压线路，则先选择分支节点电压最高的线路进行更换，每进行一次导线更换后进行一次潮流计算，根据潮流计算的结果判断是否还需要进行治理。导线更换的依据为：判断节点间线路的输送容量是否大于其经济输送容量，如果是的话，则更换该段输电导线，更换的导线线径需满足其经济输送容量大于原先导线的输送容量。常用导线的经济输送容量表1所示。表1导线经济输送容量10kv线路导线截面(mm2)经济输送容量(kva)70216095294003710150464018557202407420300928040012370考虑到经济性，在满足输送容量的要求下，选择线径最小的导线。例如，原先导线的线径为70，输送容量为3000kva，则软件会自动选择线径为120的导线进行更换。如此反复，直至潮流计算结果显示没有低电压节点或者所有导线的输送容量均小于其对应线径的经济输送容量。步骤3，如果更换导线不能完全解决低电压问题，则采取在杆上配置无功补偿器的方法，使其功率因数提升至0.9。其方法是：在所有功率因数小于0.9的低电压节点中选择电压最低的节点并联无功补偿装置，以使功率因数提升至0.9来配置相应的补偿容量。每添加一个无功补偿装置后，就进行一次潮流计算。如此反复，直至所有出现低电压问题的节点的功率因数均大于0.9或潮流计算结果显示没有低电压节点。步骤4，如果无功补偿还是不能完全治理低电压问题，则采取添加调压器的方法。在所有出现低电压问题的线路上，从末端节点开始，向电源方向分别遍历首个电压大于9.5kv的节点，在这些节点处通过配置调压器的变比，以使末端节点电压提升至9.3kv。如果有多条低电压线路需要在同一节点配置公共调压器，那么按照使这些低电压线路中的最低电压提升至9.3kv来配置该调压器的变比。在进行治理方案的制定时，可以选择进行一键式自动规划或者进行引导式分步规划。引导式分步规划首先为决策者提供更换导线、添加无功补偿装置和配置调压器三种治理措施，每次只进行一个治理措施的选择，选定治理措施后，只进行单步的改造。更换导线的单步过程为：从电源点开始，先选择分支节点电压最高的线路进行更换，每次只改造一段导线使其符合经济输送容量要求。无功补偿的单步过程为：软件首先判断存在低电压问题的线路末端的功率因数是否低于0.9，在所有功率因数小于0.9的低电压节点中选择电压最低的节点并联无功补偿装置，以使功率因数提升至0.9来配置相应的补偿容量。如果所有存在低电压问题的线路末端的功率因数均大于0.9，则建议决策者选择其他治理措施。配置调压器的单步过程为：选择节点电压最低的低电压线路，从末端节点开始，向电源方向遍历首个电压大于9.5kv的节点，在这个节点处通过配置调压器的变比，使末端节点电压提升至9.3kv。若这个节点已经配置过调压器，则重新配置其变比，使得该低电压线路的末端节点电压大于9.3kv。每完成一次单步的改造，就进行一次潮流计算，从潮流计算结果判断治理是否完成。如此反复，直至潮流计算结果显示治理完成。除了引导式分步规划外，为了满足决策者对经济性和区域发展的特殊要求，还提供了手动调整治理措施的功能，可以根据需要更换导线的线径、改造导线的长度，无功补偿器、调压器的位置和数量。手动调整与引导式分步规划治理方案的流程如图2所示。本实施例10kv配电网低电压治理方案的评估步骤如下：步骤1，建立治理效果、经济效益和发展适应性三个方面的低电压治理评估体系，如图3、4、5所示。步骤2，对评估体系各指标设定权重：通过构造“辅助判断矩阵”和“辅助求和矩阵”来确定辅助矩阵，结合特征向量法求出指标权重。辅助判断矩阵，如式(1)所示：其中，辅助判断矩阵w为n×n,n＞2的方阵，其对角线为0，满足wij＝1/wji，i≠j,i,j＝1,2,3,…n，wij为第i个元素ai与第j个元素aj相对重要性的比值，根据式(2)来确定辅助判断矩阵w的值：求出后，对矩阵的每一行进行求和，得到辅助求和矩阵，如式(3)所示：其中，用“辅助判断矩阵”和“辅助求和矩阵”决定的判断矩阵的值如表2所示。表2判断矩阵标准度用特征向量法求出各指标权重。评估模型和指标权重如表3所示：表3配电网低电压治理评估模型和指标权重步骤3，对各指标的评定设定评分标准。不同的指标有不同的量纲和数量级，对不同的评价指标需要设立统一的评价标准。假设指标初始计算值为，则对其用百分制进行评价，指标的评分标准如表4所示：表4指标评分标准步骤5，计算得到治理效果、经济效益和发展适应性的评分。分别求出各级指标的权重和相应指标的得分，经过计算得到治理效果、经济效益和发展适应性的评估结果。假设一级指标a下有m个二级指标a1,a2,...am，其权重为w1,w2,...,wm；二级指标ai下有n个三级指标ai1,ai2,...,ain，其对应的权重为wi1,wi2,...,wim，其对应的得分为vi1,vi2,...,vim，则该一级指标的最终得分为：以某省35kv隍城变10kv911燕山线改造过程为例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。一键式自动规划治理方案的具体过程如下所示：步骤1，绘制燕山线的拓扑图，并填上相应设备的属性值，如图6所示。步骤2，应用潮流计算功能，计算线路的潮流分布，结果显示部分节点出现低电压问题，如图7所示，所有灰色线路末端的电压均低于9.3kv，最低电压达到6.651kv，超过电压越下限幅值。步骤3，用自动规划功能治理燕山线低电压问题，结果如图8所示：将节点0至节点57间的导线更换为lgj-120,将57至149间的导线更换为lgj-90；在节点149xz73、149xz81和333处分别添加无功补偿装置；在节点57处配置调压器。经过治理后所有线路末端电压均大于9.3kv，该地区低电压问题已经解决。引导式分步规划治理方案的具体过程如下所示：步骤1，选择更换导线并手动调整线径为150mm2，更换导线的位置为节点0至节点333。步骤2，选择添加调压器，所配置调压器的位置为节点57。改造结果如图9所示，引导式分步规划在进行更换导线和配置调压器后同样能够解决燕山线的低电压问题。综合评估治理方案的具体过程如下所示：用软件分别评估引导式分步规划和一键式自动规划这两种改造方案，两种方案具体的改造过程如表5所示：表5改造方案经过软件评估，得到评估结果如表6所示：表6评估结果由评估结果可知，两种治理方案均可以有效治理燕山线的低电压问题。方案一的治理效果比较突出，相比于方案二，其经济效益不够好，但是发展适应性有一定优势；方案二的治理效果良好，且由于改造的线路短，因此其经济效益很好。综上所述，燕山线的低电压治理若追求最佳的治理效果和较好的发展适应性，则应选择方案一；如果考虑各方面因素，那么应该选择治理效果和经济效益均有较高水准的方案二作为最后的备选方案。当前第1页12