本发明属于配电网规划领域，是一种考虑负荷分类情况的配电自动化终端优化配置方法。具体的说，是将不同种类和可靠性要求的负荷停电损失进行建模，以综合费用最小为目标函数，以可靠性和相关运行条件为约束，决策分段开关上的配电终端的配置位置和配置类型。
背景技术：
配电自动化终端作为配电自动化系统的感官层，是配电自动化系统数据来源和控制执行的载体，数量众多，基本覆盖了整个配电网。对配电终端数量和位置进行优化配置，是配电自动化规划的重要环节。在配电网网络结构确定的情况下，配电终端布局方案的优劣，对于配电网的供电可靠性水平和配电网投资水平有着重要影响，它不仅带来一次性建设投资，还会影响与其配套的通讯设备的巨大投资和运行管理成本。因此，配电终端的配置应在配网规划的基础上，根据当地的实际供电可靠性、电网结构和负荷类型，因地制宜地选择配电终端的位置及类型。
目前，关于配电终端的优化布局与终端类型选择的研究才刚刚开始，大部分研究中的经济模型将所有负荷均一化处理，各个区间内的负荷考虑为统一容量、统一类型的负荷来进行简化，忽略了负荷类型和停电时间不同对停电损失费用的影响。另一方面，选择供电可用率作为可靠性成本的指标，可以大体反映出电网公司在供电可靠性上的管理维护现状，却无法从用户的角度来量化其所受到的停电损失。
针对上述问题，本发明考虑了不同类型负荷的单位电量停电损失，用缺供电量指标来表示停电损失，建立了使综合费用最低的目标函数，来决策馈线分段开关上终端位置和类型的最优配置。最后通过算例验证了，考虑负荷分类的配电自动化终端规划使综合考虑了电网公司和用户的利益，使总体规划的综合费用更少、可靠性更佳。
技术实现要素：
本发明的目的是提供了一种比较全面的配电终端优化配置方法，根据实际情况，将不同种类和可靠性要求的负荷停电损失进行建模，以综合费用最小为目标函数，以可靠性和相关运行条件为约束，决策分段开关上的配电终端的配置位置和配置类型。在该模型下，求得整体经济性和可靠性最好的配置方案。
1.考虑负荷分类的配电自动化终端规划方法，其特征是所述方法，包括：
步骤1：分析馈线自动化终端配置的要求，分析终端规划的经济成本模型；
步骤2：建立以综合费用最小为目标函数，各负荷供电可靠率为约束条件的一体化规划模型；
步骤3：对各个分段开关上是否安装终端以及终端安装类型，运用遗传算法求解各个分段开关上的最佳配置模式；
2.根据负荷的可靠性要求对用户进行分类。
从用户来看，每单位停电电量造成的与年度停电时间密切相关。本文采用平均费用模型确定停电损失费用。建立了用户停电损失费用函数。对四类用户分别编号为1、2、3、4类。
根据地区的可靠性数据特征，表中提供了三个关键时间点的单位电量停电费用。对于超过某个时间节点，但尚未达到下一个时间节点的停电时间所对应的单位电量停电费用，可以根据两个数据之间的直线斜率进行推算来求其单位电量停电费用。对超过故障停运8h的停电费用，则根据4h和8h数据之间的直线斜率进行线性外推求其单位电量停电费用。对于每种类型的负荷，具体的单位电量停电费用可表示为：
式中：ici(t)为对应停电时间t时的单位电量停电损失费用；i对应负荷的类型，i可取1、2、3、4。
3.分析配电终端配置规划的一次投资成本：
为了方便比较，现将配电终端设备投资成本ce转化成为等年值，式中：ce表示终端设备一次投资成本；n2、n3分别表示整个系统中安装二遥、三遥终端的数量；p2、p3分别表示每组二遥、三遥终端的投资现值单价；ρ表示投资回收率；a表示设备的使用年限。
4.分析配电终端规划的运行成本：
维持终端设备正常运行的运行维护费用cm，一般与一次投资的总额密切相关。配电终端的运行成本cm可以表述如下：
cm＝ce·η
式中：η表示配网自动化系统的年运行维护费用占初始投资值的比例。
5.考虑不同类型负荷的总停电损失成本：
用缺供电量来量化停电造成的电量损失。对负荷节点编号，根据不同负荷类型和年度停电时间的单位电量停电费用，可以计算得到系统的停电损失成本cl，其特征可表示为：
式中：j为负荷的编号，l为该负荷点平均负荷容量，t表示负荷年度停电时间。
(4)目标函数：综合费用表述如下：
配电自动化终端的优化目标是在满足可靠性要求的基础上，确定终端配置的位置和类型。将可靠性的提升所减少的停电损失转化为经济收益来衡量，将提升可靠性、降低成本的终端配置问题转化为综合费用最低的寻优问题，使可靠性效益与成本投入有相同的衡量单位。因此，综合费用包括设备的投资费用、运行维护费用以及可靠性成本。对于已建成线路，只需根据开关位置来考虑配电终端的安装位置和安装类型的优化。整个规划中的综合费用主要包括三部分：
总的投资成本call可表示为call＝ce+cm+cl，因此，以综合费用最小为目标，本文建立的优化目标函数为：
mincall＝ce+cm+cl
约束条件：
1)各类负荷应满足相应的可靠性约束
2)满足支路的过负荷约束ik≤ikmax。其中ik为线路k的实际电流，ikmax为线路k最大允许电流。
3)满足其他运行约束条件。
附图说明
1.图1是ieee的配电网系统结构图
2.图2是配电自动化终端配置前各类负荷得停电损失费用和综合费用
3.图3是配电自动化终端优化配置后各类负荷得停电损失费用和综合费用
具体实施方式
1.考虑负荷分类的配电自动化终端配置优化方法，按照以下三个步骤进行：
步骤1：分析馈线上负荷类型和停电时间对可靠性的影响，建立了不同种类的负荷单位电量停电费用的经济性模型；
步骤2：建立以综合费用最小为目标函数，以各负荷供电可靠率及相关运行要求为约束条件的规划模型，决策了配电终端的最佳配置位置和配置类型；
步骤3：运用故障模式后果分析法分析供电可用率，运用遗传算法求解各个分段开关上的是否配置终端以及配置类型；
2.按负荷类型对用户进行分类，分析同类型负荷不同年度停电时间对停电损失费用的影响，以及相同可靠性下负荷类型对停电损失费用的影响。本文采用平均费用模型确定停电损失费用。通过调研可得到某城镇电力用户的停电损失的相关数据，用户停电损失费用函数与负荷类型和年度停电时间密切相关。对四类用户分别编号为1、2、3、4类，其主要特征如下表所示：
根据地区的可靠性数据特征，表中提供了三个关键时间点的单位电量停电费用。对于超过某个时间节点，但尚未达到下一个时间节点的停电时间所对应的单位电量停电费用，可以根据两个数据之间的直线斜率进行推算来求其单位电量停电费用。对超过故障停运8h的停电费用，则根据4h和8h数据之间的直线斜率进行线性外推求其单位电量停电费用。对于每种类型的负荷，具体的单位电量停电费用可表示为：
式中：ici(t)为对应停电时间t时的单位电量停电损失费用；i对应负荷的类型，i可取1、2、3、4。
3.分析配电终端配置规划的一次投资成本，对其特征可做如下表述：
为了方便比较，现将配电终端设备投资成本ce转化成为等年值，式中：ce表示终端设备一次投资成本；n2、n3分别表示整个系统中安装二遥、三遥终端的数量；p2、p3分别表示每组二遥、三遥终端的投资现值单价；ρ表示投资回收率；a表示设备的使用年限。
4.分析配电终端规划的运行成本。维持终端设备正常运行的运行维护费用cm，一般与一次投资的总额密切相关。配电终端的运行成本cm可以表述如下：
cm＝ce·η
式中：η表示配网自动化系统的年运行维护费用占初始投资值的比例。
5.计算考虑不同类型负荷的总停电损失成本。用缺供电量来表示停电造成的电量损失。对负荷节点编号，根据权利2中不同负荷类型和年度停电时间的单位电量停电费用，可以计算得到系统的停电损失成本cl，其特征可表示为：
式中：j为负荷的编号，l为该负荷点平均负荷容量，t表示负荷年度停电时间。
6.计算配电终端规划产生的综合费用。
总的投资成本call可表示为call＝ce+cm+cl，因此，以综合费用最小为目标，本方法中建立的优化目标函数为：
mincall＝ce+cm+cl
约束条件为：
(1)各类负荷应满足相应的可靠性约束
(2)满足支路的过负荷约束ik≤ikmax。其中ik为线路k的实际电流，ikmax为线路k最大允许电流。
(3)满足其他运行约束条件。
所述运用故障模式后果分析法分析分析各个负荷点的年度停电时间，用遗传算法求解配电终端的最优配置方案。遗传算法的方法如下：
(1)编码。遗传算法首先要解决编码问题，本方法中的变量为馈线每个分段开关上的配电终端配置情况，包括三种情况：不安装终端、安装二遥终端和安装三遥终端。对各个分段开关进行编号，通过相应基因位的数字对每个分段开关上的配置情况进行编码。
(2)输入系统数据。包括网络的拓扑结构图，开关位置，各条主干线路和馈线的参数，各个用户的负荷类型、负荷容量以及配电终端的参数等。
(3)产生初始种群。设定的遗传算法相关参数，产生初始的种群，每个个体形成的配电终端配置方案进行评估，并进行适应度计算。
(4)种群选择、交叉、变异。进行选择选择、交叉、变异，选择满足约束条件的个体进入子代种群中。
(5)计算适应度函数并保留最优个体。
(6)根据设定的终止条件，判断是否结束循环，若是则输出结果，否则转到第(3)步。
算例分析
设置遗传算法的种群规模为100，迭代次数100，交叉概率为0.9，变异概率为0.1。网络基本参数设置是：各个主干线的首末两端安装分段开关，各个分支线已经安装熔断器，自动隔离分支线内部的故障。各线路长度可参见，系统结构图如图1所示。将系统中某些节点按比例随机设置为1、2、3、4类负荷。按照相关规定，线路中的联络开关已经装设三遥终端，其余设备的投资分别为：架空线路三遥终端及其附属设施5.4w/组，线路“二遥”终端及其附属设备约为三遥的五分之一，取1.08w/组；每年的运行维护费用为一次投资费用的3％，贴现率取10％，设备使用年限按10a计算，单位停电损失按照权利2中的表格及公式来计算。在进行配电自动化安装前，各类负荷的年度停电损失费用如图2所示。未配置终端时，故障查找与人工隔离的时间之和为3h，安装“二遥”终端后，人工隔离故障时间为1h，安装三遥后，自动隔离故障的时间为0.05h。对配电自动化终端进行优化前后的综合费用如图2和图3所示。