一种基于配电网智能规划的数字建模与仿真方法与流程

本发明涉及配电网规划，尤其是一种基于配电网智能规划的数字建模与仿真方法。

背景技术：

1、在现有的配电网规划领域的研究中，传统人工规划存在统计工作量庞大、精准度缺乏、科学性不足等问题，“拍脑袋”成分较多，极大浪费了精力，导致配网项目投资精准度难以确定。

2、在中国专利文献上公开的“配电网的电力规划方法、装置、设备以及计算机可读存储介质”，其公开号为cn107491870b，涉及电力规划方法，主要包括：1)确定系统外主变、发电机组和电力负荷的充裕度和调峰裕度；2)预测与所述充裕度对应的概率，并根据充裕度及其对应出现的概率形成充裕度概率表；3)根据充裕度概率表，进行电力平衡计算，得出需要新增系统外主变容量、新增装机容量和新能源机组容量价值；4)根据充裕度概率表，进行电量平衡计算，得出系统外主变下网电量、发电机组应发电量；5)根据历史数据进行预测得到与调峰裕度对应的概率，并根据调峰裕度及其对应出现的概率形成调峰裕度概率表，计算得出弃风、弃光电量；6)对电力负荷曲线进行修正，使得弃风、弃光电量小于预定值。但是公开号为cn107491870b的中国专利具体的技术方案与本发明不同，且并未提出相应的优化算法。

技术实现思路

1、本发明解决了现有的配电网规划领域的研究仍主要依靠规划人员的经验完成，造成规划方案主观性大以及不同方案间难以量化比较的问题，提出一种基于配电网智能规划的数字建模与仿真方法，构建的配电网智能规划数字模型，能够在一定程度上提升用户满意度；在负荷预测和电力输送环节，提供了更完善的方案；实现配电网智能规划的最优目标。

2、为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种基于配电网智能规划的数字建模与仿真方法，包括以下步骤：

3、s1，考虑用电设备的电力数据和时变规律，通过计算提取多时间尺度负荷分布向量；

4、s2，搭建配电网地理要素分布形态的架构，构建路网信息在变电站预测过程中的目标函数；s3，以路网信息对基础架构，构建智能规划数字模型；

5、s4，在不同的仿真实验场景中，测试智能规划数字模型的有效性。

6、本发明中，以地理信息要素为基础，构建配电网智能规划数字模型。提升用户满意度；在数据处理过程中，将空间数据有效转化为配电网智能规划所需的数据；同时，为负荷预测和电力输送等环节，提供了更完善的方案；在不同的仿真实验场景中，测试了配电网智能规划数字模型的有效性；本发明的方法精准度高。

7、作为优选，所述步骤s1包括以下步骤：

8、s11，在配电网规划区域空间时，根据配电网的规划用地负荷值，选择该区域的几何中心，并划分供电区域；

9、s12，计算出配电网的空间数据模型，具体为：

10、

11、其中，β表示设定的配变容量，q表示选定区域内的经济供电半径；

12、s13，将单位负荷长度作为约束条件，得出等效负荷系数的计算公式，具体为：

13、

14、其中，ε表示待提取的电流分量，w表示配电网规划范围内的负荷点坐标；

15、s14，为区分主变电站与其他设备，将提取到的特征向量进行整合；以电力设备的暂态运行数据作为参照，实时获取设备的电压值和功率，计算出电力设备的消耗总电能；

16、s15，将各个阶段中的设备数据加以整合，直到收集到足够的属性信息，能够建立起属性向量集；最终获取月、周以及分钟的多时间尺度下的负荷分布情况。

17、本发明中，由于配电网智能规划的数字模型受负荷时变特性的影响较大，因此，在建模过程中，必须充分考虑用电设备的电力数据和时变规律；如果连续时间域上不存在需要提取的历史数据，那么就要根据负荷的变化规律进行预测。由于相应的负荷类别规律需要以月、周以及分钟等多时间尺度为单位，并根据特定时间展开聚类分析。

18、作为优选，所述步骤s2包括：

19、在已知地理空间内的负荷特征条件下，得出路网信息在变电站负荷预测过程中的目标函数，其表达公式如下：

20、

21、其中，μ表示预计施工年限，l表示网络对象数量，表示设备对象数量。

22、本发明中，路网信息是在一定区域内，不同道路信息交汇构成的信息系统，通过路网信息可了解该区域道路中变电站施工年限和数量。

23、作为优选，所述步骤s3包括以下步骤：

24、s31，根据容载比，得到基于配电网智能规划区域中变电站的总容量的模型，并求出该模型的目标函数；

25、s32，引入粒子群算法，已知粒子群规模的条件下，定义惯性权重因子的范围；

26、s33，定义各个变电站负载率的权重，计算公式为：

27、

28、其中，ψ表示设备正常运行所带最大负荷，ζ表示每次分区所带负荷，c表示分区的负荷密度。

29、本发明中，以路网信息为基础架构，先提取与评价因素相关的地图信息，并引入模拟退火算法进行数字建模，通过两段式和集成式等方式，与电网智能规划的目标相结合。考虑到地理信息的图层信息与选址因素，可以将地块图层定义为多个描述对象，并以多元化的形式，优化数据访问模式。

30、作为优选，所述步骤s11中根据配电网的规划用地负荷值，选择该区域的几何中心的具体表达式如下：

31、

32、其中，q表示某变电站在单位时间内的负荷系数，α表示负荷点数量，δp表示供电区域面积，p表示负荷点与变电站之间的距离。

33、本发明中，在划分负荷特征类型之后，按照单位时长再进行负荷聚类，得出时间分布的特点；在该区域的几何中心后，以此划分供电区域。

34、作为优选，所述容载比的计算公式为：

35、

36、其中，λ表示规划区域内的负荷分散系数，t表示单位时间内的功率因数，s表示地区负荷储备指标，v表示电力设备的最大允许运行率。

37、本发明中，合理的容载比是构建智能规划数字模型的必要数据，也同时涉及到供电可靠性等因素。

38、作为优选，配电网智能规划区域中变电站的总容量的模型的目标函数具体为：

39、

40、其中，h表示现有变电站的容量总和，fn表示现有变电站的数量，n表示变电站总容量的冗余因子，λ表示规划区域内的负荷分散系数，t表示单位时间内的功率因数，s表示地区负荷储备指标，v表示电力设备的最大允许运行率。

41、本发明中，以容载比的计算公式为基础，来计算出配电网智能规划区域中变电站的总容量的模型的目标函数。

42、作为优选，所述惯性权重因子的范围的表达公式如下：

43、

44、

45、其中，m表示算法中粒子的初始数目，表示个体极值，σ表示全局极值。

46、本发明中，由于供电网格大多数都是由相互独立的区域构成，其构成都是城市道路以及湖泊河流的边界地带。在不涉及重叠面积的情况下，用电区域的控规地块组成结构要根据线路重过载的程度，合理安排网格重组的进度。

47、本发明的有益效果是：本发明的一种基于配电网智能规划的数字建模与仿真方法，构建的配电网智能规划数字模型，能够在一定程度上提升用户满意度；在负荷预测和电力输送环节，提供了更完善的方案；实现配电网智能规划的最优目标，且本发明的规划精准度高。