一种适用于山区配电网的配电自动化终端优化配置方法与流程

本发明涉及一种配电自动化终端优化配置方法，尤其是一种适用于山区配电网的配电自动化终端优化配置方法。

背景技术：

随着经济社会的快速发展，用户对配电系统提出了更加智能、更加可靠、更加经济等诸多要求。相关资料表明，配电自动化是提高供电可靠性、扩大供电能力、提高供电质量、实现配电网高效经济运行的重要手段，是新电改政策下电网企业提高配电网自动化水平、增强自身市场竞争力的必要条件。

近年来，随着计算机技术、信息及通信技术的迅速发展，我国的配电自动化建设取得了长足的进步，并逐渐进入实用化阶段。我国山海特征明显，虽然南方电网公司和国家电网公司相继出台了《配电网自动化规划导则》和《配电自动化规划设计技术导则》，针对不同供电区域的终端配置类型进行了明确的规定，但在具体操作过程中，由于网络结构、设备参数、负荷水平、可靠性需求等方面各有不同，规划人员很难找到一个整体最优的配置结果。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种适用于山区配电网的配电自动化终端优化配置方法，以克服现有技术中存在的缺陷。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种适用于山区配电网的配电自动化终端优化配置方法，按照如下步骤实现：

步骤s1：计算未配置配电自动化终端时的综合费用及可靠性指标；输入配电网络线路数据，并对未配置配电自动化终端时的综合费用及可靠性指标进行计算；

步骤s2：计算不同条件下的最优配置方案；

提供第一状态：在关键节点全部配置故障指示器；

以及第二状态：在主干线分段开关和联络开关配置无线三遥、在其余关键节点配置故障指示器；

计算所述第一状态下以及所述第二状态下，除关键节点外，故障指示器不同配置个数下的最优配置方案；其中，关键节点为主干线分段开关、联络开关及大分支线断路器；

步骤s3：输出最优配置方案；对计算所得的不同条件下的最优配置方案进行比较，并根据实际情况输出配置方案。

在本发明一实施例中，在所述步骤s2中，对于所述第一状态以及所述第二状态，通过如下步骤计算最优配置方案：

步骤s21：记除关键节点外，故障指示器配置个数为0，计算综合费用及可靠性指标；

步骤s22：记除关键节点外，故障指示器配置个数为1，采用遗传算法计算此时的最优配置方案及相应的综合费用与可靠性指标；

步骤s23：依次增加除关键节点外的故障指示器配置个数，并进行计算；若所得最优配置方案对应的综合费用上升且可靠性指标提升幅度低于预先设定阈值，则结束计算，得到不同故障指示器配置个数下的最优配置方案。

在本发明一实施例中，所述可靠性指标通过所述步骤s3中根据实际情况进行取舍,所述步骤s2中所述遗传算法不将可靠性指标作为约束条件。

在本发明一实施例中，在所述步骤s22中，所述遗传算法以综合费用最小作为优化目标。

在本发明一实施例中，所述关键节点包括：主干线分段开关、联络开关及大分支线断路器。

在本发明一实施例中，所述综合费用包括：设备投资、运行费用和停电损失费用。

在本发明一实施例中，在所述步骤s3中，根据所获取的最优配置方案，判断是否存在符合可靠性指标要求的方案；若存在，则输出综合费用最优的配置方案；若不存在，则输出不同条件下的所有最优配置方案，传输至规划人员处。

相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：本发明提出一种适用于山区配电网的配电自动化终端优化配置方法，根据给定的网络结构、线路数据、负荷水平及可靠性指标，确定特定线路条件下最优的配电自动化终端安装位置和安装类型，使得该线路在尽量满足供电区域可靠性要求的前提下，降低巡线难度，大幅降低故障隔离与恢复时间，显现资金的最大使用效率。本发明为解决山区配电自动化终端规划与优化配置问题提供了一套准确、高效、简便的方法。

附图说明

图1为本发明中适用于山区配电网的配电自动化终端优化配置方法的流程图。

图2为本发明一实施例中算例线路示意图。

图3(a)为本发明一实施例中综合费用计算结果对比示意图。

图3(b)为本发明一实施例中可靠性指标计算结果对比示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的技术方案进行具体说明。

本发明提出了一种适用于山区配电网的配电自动化终端优化配置方法，包括综合考虑配电网结构、负荷分布、建设投资、故障停电损失和可靠性需求等影响因素，建立优化模型并采用遗传算法求解，确定山区配电网中配电自动化终端的配置类型、数量和位置。

进一步的，在本实施例中，根据配电网络线路数据，首先对未配置自动化时的综合费用及可靠性指标进行计算；其次，分别在关键节点全部配置故障指示器，以及主干线分段开关和联络开关配置无线三遥时，计算除关键节点外故障指示器不同配置个数下的最优配置方案；最后，对计算所得的不同条件下的最优配置方案进行比较，若存在符合约束条件的最优解，则输出最优解，若不存在，则列出不同条件下的最优配置方案。

为了让本领域技术人员进一步了解本发明所提出的一种适用于山区配电网的配电自动化终端优化配置方法，下面结合具体实施进行说明。

如图1所示，本实施例中所提出的一种适用于山区配电网的配电自动化终端优化配置方法，包括计算未配置自动化时的综合费用及可靠性指标1、计算不同条件下的最优配置方案2、输出最优配置方案3三个部分。

进一步的，计算未配置自动化时的综合费用及可靠性指标1包括：输入配电网络线路数据，并对未配置自动化时的综合费用及可靠性指标进行计算。综合费用包括设备投资、运行费用和停电损失费用。

进一步的，计算不同条件下的最优配置方案2包括：分别在关键节点全部配置故障指示器，以及主干线分段开关和联络开关配置无线三遥、其余关键节点配置故障指示器时，计算除关键节点外故障指示器不同配置个数下的最优配置方案，其中关键节点为主干线分段开关、联络开关及大分支线断路器。以在关键节点处全部配置故障指示器为例，首先假设除关键节点外故障指示器配置个数为0，计算综合费用及可靠性指标；其次假设除关键节点外故障指示器配置个数为1，采用遗传算法计算此时的最优配置方案及相应的综合费用与可靠性指标；依次增加除关键节点外的故障指示器配置个数并进行计算，若所得最优配置方案对应的综合费用上升且可靠性指标提升幅度低于设定阈值，则结束计算，得到不同故障指示器配置个数下的最优配置方案。采用相同方法得到主干线分段开关和联络开关配置无线三遥、其余关键节点配置故障指示器时不同故障指示器配置个数下的最优配置方案。

进一步的，计算不同条件下的最优配置方案2所采用的遗传算法优化目标为综合费用最小，由于山区配电网仍存在部分高故障长线路，无法满足可靠性指标要求，因此在本实施例中所采用的遗传算法不将可靠性指标作为约束条件，可靠性指标在输出最优配置方案3部分进行综合考虑。

进一步的，输出最优配置方案3包括：在不同条件下所得的最优配置方案中判断是否存在符合可靠性指标要求的方案。若存在，则输出综合费用最优的配置方案；若不存在，则列出不同条件下的所有最优配置方案，由规划人员根据实际情况进行选择。

进一步的，在本实施例中，下面结合图2~3对适用于山区配电网的配电自动化终端优化配置方法进行算例分析。

如图2所示为本实施例中所采用的算例线路及相应参数，该架空线路为某地山区配电网典型高故障长线路，共有支线6条，负荷点50个，杆塔400座，线路总长度约40公里。图中黑色方框内数字为杆号，黑色空心方框为联络开关，黑色实心方框为带级差保护功能的断路器，故障发生后可自动隔离故障。基本参数设置如下：根据当地配电网实际运营情况，设置负荷同时率0.6，架空线路故障率37.3条次/百公里，无线三遥终端2万元/组，维护费用0.1万元/年，故障指示器0.4万元/组，维护费用217元/年；遗传算法种群规模100，迭代次数100，交叉概率为0.9，变异概率为0.1；单位停电损失为0.8元/千瓦时，故障停电时间占总停电时间比例为30%，可靠性指标提升幅度设定阈值为0.01%，可靠性规划目标为99.726%；未配置配电自动化终端时，故障停电时间为故障查找时间与恢复供电时间之和，故障查找时间为从线路始端以4公里/小时的速度巡线的时间，恢复供电时间为0.5小时；安装配电自动化终端后，故障查找时间为在故障指示区间以4公里/小时的速度巡线的时间，若主干线分段开关和联络开关配置无线三遥，则恢复供电时间为0。

进一步的，适用于山区配电网的配电自动化终端优化配置方法的计算结果对比示意图如图3(a)和图3(b)所示。图3（a）中单位为/万元，图3（b）中为百分比。随着故障指示器配置个数的增加，可靠性指标逐渐提升，且关键节点全部配置故障指示器时的可靠性指标始终低于主干线分段开关和联络开关配置无线三遥时的可靠性指标；关键节点全部配置故障指示器时，除关键节点外的故障指示器配置个数为3时综合费用最低；主干线分段开关和联络开关配置无线三遥时，除关键节点外的故障指示器配置个数为2时综合费用最低；除关键节点外的故障指示器配置个数大于2时，关键节点全部配置故障指示器时的综合费用低于主干线分段开关和联络开关配置无线三遥时的综合费用。当终端配置个数大于5时，该线路的可靠性指标提升幅度低于设定阈值，程序结束计算，且所得最优配置方案的可靠性指标均低于可靠性规划目标99.726%，此时列出不同条件下的所有最优配置方案，以供规划人员根据实际情况进行选择。

以上是本发明的较佳实施例，凡依本发明技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本发明技术方案的范围时，均属于本发明的保护范围。