一种三遥配电终端优化配置方法与流程

本发明涉及配电网供电优化技术领域，特别是一种三遥配电终端优化配置方法。

背景技术：

配电系统的根本任务是尽可能经济而可靠的将电力分配给各类用户，配电自动化是提供安全可靠的电力供应和优质高效的供电服务的有力保障。

近年来，随着我国配电网建设投入的不断加大，配电自动化得到了显著发展。配电自动化的核心是馈线自动化，在传统的馈线开关上配置自动化终端设备，有利于配电线路故障识别、隔离故障区域、恢复区域供电，极大提高了供电的可靠性，是实现配电自动化的重要举措。

三遥终端具备遥测、遥信、遥控功能，相比于一遥、二遥终端，对于配电网供电可靠性的改善更为明显，是实现配电自动化的重要终端设备。但是，三遥终端设备投资成本较高，不适用于配电线路的全线配置，因此，对三遥终端安装数量与位置进行选择性优化配置，既可以保证配电线路的供电可靠性，同时也可以获取较高配电自动化投资效益。

供电可靠性和经济性是三遥终端配置的关键衡量指标。现有的配电网三遥终端配置方案存在如配置方案对配电网供电可靠性未能产生明显的促进作用、盲目配置三遥终端以提高供电可靠性而忽略经济效益或者盲目配置三遥终端以提高经济效益却忽略了供电可靠性等问题，未能将三遥配电终端对配电自动化的重要作用合理有效地发挥出来。同时，现有的方法中，没有对终端初始布置方案设计过滤算法，将导致供电可靠性的计算繁琐、工作量大。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的是提出一种三遥配电终端优化配置方法，综合考虑了供电的可靠性与经济性，从而能够选取最优的三遥终端配置方案。

本发明采用以下方案实现：一种三遥配电终端优化配置方法，具体包括以下步骤：

步骤s1：提取配电网络数据、设备参数与设备故障信息，并进行网架信息汇总；

步骤s2：构建配电网供电可靠率模型；

步骤s3：根据预设的供电可靠率目标以及构建的供电可靠率模型，选取能达成供电可靠率目标的三遥终端配置数量；

步骤s4：搭建三遥终端配置收益比模型，在满足供电可靠率目标的前提下，选取获取最高收益比的三遥终端配置方案作为最优的三遥终端配置方案。

进一步地，所述步骤s1具体包括以下步骤：

步骤s11：根据配电网络数据和设备参数将配电网划分为4类区段，分别为：最小故障分区段、最小故障查找段、最小故障查找段以及健全区段；

所述最小故障分区段由开关节点、配电终端和末梢点围成的，其中不再包含开关节点和配电终端的子图；

所述最小故障查找段由配电终端和末梢点围成的，其中不再包含配电终端的子图；

所述最小故障查找段，由开关节点和末梢点围成的，其中不再包含开关节点的子图；

所述健全区段指未发生故障的区段；

步骤s12：当第x最小故障分区段设备发生故障后，进行故障处理；

步骤s13：根据配电终端配置类型、开关类型、设备故障率和导线长度，确定第x最小故障分区的初步故障隔离停电时间t1x、故障查找停电时间t2x、故障精确隔离停电时间t3x、故障修复停电时间t4x以及恢复故障前运行方式停电时间t5x。

进一步地，步骤s12中的故障处理的过程具体包括以下五个阶段：

初步故障隔离阶段：当故障发生触发线路保护动作之后，根据配电自动化系统故障研判信息和用采系统信息确认故障区段，对故障进行初步隔离，并对部分健全区段恢复供电；

故障查找阶段：确认故障具体发生位置；

故障精确隔离阶段：在确定故障具体位置后，将故障精确隔离在最小故障隔离区域，并恢复剩余健全区域供电；

故障修复阶段：对故障进行修复的阶段；

恢复故障前运行方式阶段：将故障线路修复后，恢复故障前运行方式。

较佳的，初步故障隔离阶段和精确故障隔离阶段包括根据网架结构特征区分可恢复供电和不可恢复供电区域，并结合潮流计算与负荷转移路径分析对可恢复供电区域恢复供电。

经过第一步的区段划分与第二步的故障处理过程，可得5个故障处理阶段的停电户数为：

h1x＝(hx+hx保护),h2x＝h3x＝(hx+hx初步隔离),h4x＝h5x＝(hx+hx精确隔离)

进一步地，步骤s2中，所述配电网供电可靠率模型为：

式中，(asai-1)3为不计系统电源不足限电时配置三遥终端后配电线路的供电可靠率，(saidi-1)3为终端配置后年平均停电时间，f为线路年故障率，hs总x为最小故障分区段x发生永久性故障后的停电总户时，hs0表示年计划停电户时，t1x为初步故障隔离停电时间，t2x为故障查找停电时间，t3x为故障精确隔离停电时间，t4x为故障修复停电时间，t5x为恢复故障前运行方式停电时间，lx为线路第x最小故障分区长度，h为馈线总用户数，n为最小故障分区总数，hx为第x最小故障分区用户数，hx保护为保护动作导致健全分区停电总户数，hx初步隔离为故障初步隔离之后健全分区停电总户数，hx精确隔离为对故障最小停电区段隔离之后健全分区的停电总户数；其中，该配电网供电可靠率模型考虑配电线路只配置三遥终端的情况，不配置其他类型的配电终端。

进一步地，步骤s4中，所述三遥终端配置收益比模型为：

式中，ccb为三遥终端配置收益比，bf为年经济效益，cz为年平均投入成本，δ(saidi-1)为线路年平均停电时间减少量，df为单位电价，α为折现年份，p为线路负荷，f为线路年故障率，n为最小故障分区总数，lx为线路第x最小故障分区长度，hx为第x最小故障分区用户数，hx保护为保护动作导致健全分区停电总户数，hx初步隔离为故障初步隔离之后健全分区停电总户数，hx精确隔离为对故障最小停电区段隔离之后健全分区的停电总户数，t′1x、t′2x、t′3x、t′4x、t′5x分别为未配置三遥终端的第x最小故障分区内设备故障后初步故障隔离停电时间、故障查找停电时间、故障精确隔离停电时间、故障修复停电时间、恢复故障前运行方式停电时间，t1x、t2x、t3x、t4x、t5x分别为配置三遥终端的第x最小故障分区内设备故障后初步故障隔离停电时间、故障查找停电时间、故障精确隔离停电时间、故障修复停电时间、恢复故障前运行方式的停电时间，cb为每年运行维护成本占初始投资值的百分数，ρ为社会折旧率，c0为初始投资成本，h为馈线总用户数，(saidi-1)0表示终端配置之前的年平均停电时间，(saidi-1)3表示终端配置后年平均停电时间。

其中，在三遥终端配置收益比模型中，年平均投入成本cz为初始投资成本c0和年维护成本之和，计算公式如下：

供电可靠性的增加就缩短了系统停电时间，从而增加了售电量，其中系统停电时间缩短量δ(saidi-1)为：

式中，(saidi-1)0为终端配置之前的年平均停电时间。经济效益bf以配电自动化前后售电收入的增加量来评估，计算公式如下：

与现有技术相比，本发明有以下有益效果：本发明首先以供电可靠性作为约束条件，对三遥终端配置方案进行初步选取，减少了后续的计算工作量，进一步搭建三遥终端配置收益比模型，以收益比作为参考指标，更精确地衡量不同配置方案的经济性，从而选取最优三遥终端配置方案，实现综合考虑供电可靠性和经济性的三遥终端配置优化，将三遥配电终端对配电自动化的重要作用合理有效地发挥出来。同时，本发明的方法简化了计算过程，使用便捷，具有很高的工程实用价值。

附图说明

图1为本发明实施例的方法流程示意图。

图2为本发明实施例的10kv架空配电网典型结构示意图。

图3为本发明实施例的10kv架空配电网典型结构的具体区段划分示意图。其中，a)为最小故障分区段，b)为最小故障隔离段，c)为最小故障查找段。

图4为本发明实施例的永久性故障处理流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

如图1所示，本实施例提供了一种三遥配电终端优化配置方法，具体包括以下步骤：

步骤s1：提取配电网络数据、设备参数与设备故障信息，并进行网架信息汇总；本实施例从地理信息系统(gis)、生产管理系统(pms)、数据采集与监控系统(scada)和配电自动化系统(das)中导入基础数据，并进行提取，得到的10kv架空配电网典型结构示意图如图2所示；

步骤s2：构建配电网供电可靠率模型；

步骤s3：根据预设的供电可靠率目标以及构建的供电可靠率模型，选取能达成供电可靠率目标的三遥终端配置数量；

步骤s4：搭建三遥终端配置收益比模型，在满足供电可靠率目标的前提下，选取获取最高收益比的三遥终端配置方案作为最优的三遥终端配置方案。

在本实施例中，所述步骤s1具体包括以下步骤：

步骤s11：根据配电网络数据和设备参数将配电网划分为4类区段，分别为：最小故障分区段、最小故障查找段、最小故障查找段以及健全区段；

所述最小故障分区段由开关节点、配电终端和末梢点围成的，其中不再包含开关节点和配电终端的子图；

所述最小故障查找段由配电终端和末梢点围成的，其中不再包含配电终端的子图；

所述最小故障查找段，由开关节点和末梢点围成的，其中不再包含开关节点的子图；

所述健全区段指未发生故障的区段；

本实施例的分区划分详见图3，该图为10kv架空配电网典型结构的具体区段划分示意图；

步骤s12：当第x最小故障分区段设备发生故障后，进行故障处理；

步骤s13：根据配电终端配置类型、开关类型、设备故障率和导线长度，确定第x最小故障分区的初步故障隔离停电时间t1x、故障查找停电时间t2x、故障精确隔离停电时间t3x、故障修复停电时间t4x以及恢复故障前运行方式停电时间t5x。

在本实施例中，步骤s12中的故障处理具体包括五个阶段，如图4所示：

初步故障隔离阶段：当故障发生触发线路保护动作之后，根据配电自动化系统故障研判信息和用采系统信息确认故障区段，对故障进行初步隔离，并对部分健全区段恢复供电；

故障查找阶段：确认故障具体发生位置；

故障精确隔离阶段：在确定故障具体位置后，将故障精确隔离在最小故障隔离区域，并恢复剩余健全区域供电；

故障修复阶段：对故障进行修复的阶段；

恢复故障前运行方式阶段：将故障线路修复后，恢复故障前运行方式。

初步故障隔离阶段和精确故障隔离阶段包括根据网架结构特征区分可恢复供电和不可恢复供电区域，并结合潮流计算与负荷转移路径分析对可恢复供电区域恢复供电。

经过第一步的区段划分与第二步的故障处理过程，可得5个故障处理阶段的停电户数为：

h1x＝(hx+hx保护),h2x＝h3x＝(hx+hx初步隔离),h4x＝h5x＝(hx+hx精确隔离)

在本实施例中，步骤s2中，所述配电网供电可靠率模型为：

式中，(asai-1)3为不计系统电源不足限电时配置三遥终端后配电线路的供电可靠率，(saidi-1)3为终端配置后年平均停电时间，f为线路年故障率，hs总x为最小故障分区段x发生永久性故障后的停电总户时，hs0表示年计划停电户时，t1x为初步故障隔离停电时间，t2x为故障查找停电时间，t3x为故障精确隔离停电时间，t4x为故障修复停电时间，t5x为恢复故障前运行方式停电时间，lx为线路第x最小故障分区长度，h为馈线总用户数，n为最小故障分区总数，hx为第x最小故障分区用户数，hx保护为保护动作导致健全分区停电总户数，hx初步隔离为故障初步隔离之后健全分区停电总户数，hx精确隔离为对故障最小停电区段隔离之后健全分区的停电总户数；其中，该配电网供电可靠率模型考虑配电线路只配置三遥终端的情况，不配置其他类型的配电终端如一遥终端、二遥终端。

在本实施例中，步骤s4中，所述三遥终端配置收益比模型为：

式中，ccb为三遥终端配置收益比，bf为年经济效益，cz为年平均投入成本，δ(saidi-1)为线路年平均停电时间减少量，df为单位电价，α为折现年份，p为线路负荷，f为线路年故障率，n为最小故障分区总数，lx为线路第x最小故障分区长度，hx为第x最小故障分区用户数，hx保护为保护动作导致健全分区停电总户数，hx初步隔离为故障初步隔离之后健全分区停电总户数，hx精确隔离为对故障最小停电区段隔离之后健全分区的停电总户数，t′1x、t′2x、t′3x、t′4x、t′5x分别为未配置三遥终端的第x最小故障分区内设备故障后初步故障隔离停电时间、故障查找停电时间、故障精确隔离停电时间、故障修复停电时间、恢复故障前运行方式停电时间，t1x、t2x、t3x、t4x、t5x分别为配置三遥终端的第x最小故障分区内设备故障后初步故障隔离停电时间、故障查找停电时间、故障精确隔离停电时间、故障修复停电时间、恢复故障前运行方式的停电时间，cb为每年运行维护成本占初始投资值的百分数，ρ为社会折旧率，c0为初始投资成本，h为馈线总用户数，(saidi-1)0表示终端配置之前的年平均停电时间，(saidi-1)3表示终端配置后年平均停电时间。

其中，在三遥终端配置收益比模型中，年平均投入成本cz为初始投资成本c0和年维护成本之和，计算公式如下：

供电可靠性的增加就缩短了系统停电时间，从而增加了售电量，其中系统停电时间缩短量δ(saidi-1)为：

式中，(saidi-1)0为终端配置之前的年平均停电时间。经济效益bf以配电自动化前后售电收入的增加量来评估，计算公式如下：

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。