配电网的承载能力分析方法及装置与流程

本发明涉及配电网技术领域，更具体地说，涉及配电网的承载能力分析方法及装置。

背景技术：

随着风力发电、太阳能发电等非水res(renewableenergysources，可再生能源)的逐步增多，以及电动汽车、储能装置、微电网乃至智能楼宇等多种电气装置的发展，使得原本就日益复杂的配电网，成为集电源、网络、负荷、储能等在内的配电网，并呈现出更多未知的特性。因此，随着多元化接入体不断接入配电网，势必会对配电网带来冲击。而对于配电网而言，其网架拓扑结构、设备状态水平、负荷特性情况决定了对不同运行特质的多元化接入体的承载能力。此外，以风电、光伏为代表的非水res输出的电能，具有随机性、间歇性、波动性的特点，配电网所面临的单位时间内可再生能源的不确定性也随之加大。目前亟需一种分析配电网能否承受多元接入体带来的冲击的方案。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提出配电网的承载能力分析方法及装置，欲量化配电网对多元接入体的承载力。

为了实现上述目的，现提出的方案如下：

第一方面，提供一种配电网的承载能力分析方法，包括：

根据配电网的历史运行数据，统计得到配电网的多项评估指标；

对所述多项评估指标分别进行归一化处理，得到各项评估指标对应的归一化值；

根据预先确定的每项评估指标对应的权重值，对所有评估指标对应的归一化值进行加权计算，得到所述配电网的承载能力综合评价值。

可选的，所述多项评估指标，具体包括：

平均供电可靠率、系统平均停电频率、变压器容载比、线路平均负载率、电压偏移、短路电流水平值和线路容量裕度。

可选的，所述平均供电可靠率的计算公式，具体为：

式中，asai-1为平均供电可靠率，t1为统计的时间内停电总时长，t为统计的时间的总时长；

式中，asai-2为平均供电可靠率，t2为统计的时间内停电总时长减去供电部门管辖范围以外的原因导致的停电时长的值，t为统计的时间的总时长；

式中，asai-3为平均供电可靠率，t3为统计的时间内停电总时长减去供电部门限电导致的停电时长的值，t为统计的时间的总时长；或，

式中，asai-1为平均供电可靠率，t1为统计的时间内停电总时长减去所有停电时长小于预设值的停电时长的值，t为统计的时间的总时长。

可选的，所述系统平均停电频率的计算公式，具体为：

式中，saifi-1为系统平均停电频率，b1为统计的时间内停电的总用户数，b为统计的时间内的总用户数；

式中，saifi-2为系统平均停电频率，b2为统计的时间内停电的总用户数减去供电部门管辖范围以外的原因导致停电的用户数的值，b为统计的时间内的总用户数；

式中，saifi-3为系统平均停电频率，b3为统计的时间内停电的总用户数减去供电部门限电导致停电的用户数的值，b为统计的时间内的总用户数；或，

式中，saifi-4为系统平均停电频率，b4为统计的时间内停电的总用户数减去停电时长小于预设值的用户数的值，b为统计的时间内的总用户数。

可选的，所述变压器容载比的计算公式，具体为：

式中，k1为功率因数，pimax为第i台的变压器最高负荷，m为配电网中变压器的总台数，pmax为配电网总负荷的最大值，y为变电容量储备年限，ρ为负荷年均增长率，p为变电站内单台变压器的额定容量，n为配电网中主变变压器台数，l＝min[p(k-1)(n-1),lout]，k为主变压器的过载倍数，lout为负荷转运能力。

可选的，所述线路平均负载率的计算公式，具体为：

式中，λ为线路平均负载率，ii为配电网中第i条母线流过的电流，ii,max为配电网中第i条母线允许流过的最大电流，nsh为配电网中母线条数；

所述电压偏移的计算公式，具体为：

式中，u％为电压偏移，ui,n表示配电网中第i条母线的额定电压，ui表示配电网中第i条母线的实际电压。

可选的，所述短路电流水平值的计算公式，具体为：

式中，ii,sh为配电网中第i条母线发生三相短路时的短路电流值，ii,sh,lim为配电网中第i条母线的断路器的遮断容量，nsh为配电网中母线条数。

可选的，所述线路容量裕度的计算公式，具体为：

式中，sat为线路容量裕度，sl,max为线路允许传输的最大容量，sl为线路实际传输容量。

可选的，对所述多项评估指标中的正向指标进行归一化处理时，采用的归一化公式，具体为：

式中，ri为第i种正向指标，fi为本次统计得到的第i种正向指标的实际指标值，fimax为第i种正向指标的实际指标最大值，fimin第i种正向指标的实际指标最小值；

对所述多项评估指标中的逆向指标进行归一化处理时，采用的归一化公式，具体为：

式中，ri为第i种逆向指标，fi为本次统计得到的第i种逆向指标的实际指标值，fimax为第i种逆向指标的实际指标最大值，fimin第i种逆向指标的实际指标最小值。

第二方面，提供一种配电网的承载能力分析装置，包括：

指标统计单元，用于根据配电网的历史运行数据，统计得到配电网的多项评估指标；

归一化单元，用于对所述多项评估指标分别进行归一化处理，得到各项评估指标对应的归一化值；

加权计算单元，用于根据预先确定的每项评估指标对应的权重值，对所有评估指标对应的归一化值进行加权计算，得到所述配电网的承载能力综合评价值。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：

上述技术方案提供一种配电网的承载能力分析方法及装置，方法包括根据配电网的历史运行数据，统计得到配电网的多项评估指标；对多项评估指标分别进行归一化处理，得到各项评估指标对应的归一化值；根据预先确定的每项评估指标对应的权重值，对所有评估指标对应的归一化值进行加权计算，得到配电网的承载能力综合评价值。通过对各项评估指标分别进行归一化处理，将不同量纲和不同数量级的各项评估指标，转变成相同量纲和相同数量级的具有可比性的数据。整个分析过程运算简单。通过对配电网承载能力进行量化分析，直观、清晰地反映了综合能源及多元接入体对配电网的影响。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种配电网的承载能力分析方法的流程图；

图2为某地区配电网接线图；

图3为本发明实施例提供的一种配电网的承载能力分析装置的示意图；

图4为本发明实施例提供的一种配电网的承载能力分析设备的示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明通过考虑配电网运行的灵活性和可靠性层面，建立性能指标对应的评估指标；并引入归一化处理方法，将不同量纲和不同数量级大小的数据转变成，可以相互进行数学运算的具有相同量纲和相同数量级的具有可比性的数据。对配电网的承载能力进行量化分析，以此来直观、清晰、准确地反映综合能源及多元接入体对配电系统整体的影响；以及进一步提升以配电网承载能力为目标的网络优化，具有很大的优越性。参见图1，为本发明提供的一种配电网的承载能力分析方法，该方法可以包括以下步骤：

s11：根据配电网的历史运行数据，统计得到配电网的多项评估指标。

本发明从灵活性和可靠性方面考虑，建立配电网性能指标对应的评估指标。在一些具体实施例中，配电网性能指标对应的评估指标包括平均供电可靠率、系统平均停电频率、变压器容载比、线路平均负载率、电压偏移、短路电流水平值和线路容量裕度等多项评估指标。在对配电网的承载能力进行分析时，根据配电网的离职运行数据，统计得到配电网的平均供电可靠率、系统平均停电频率、变压器容载比、线路平均负载率、电压偏移、短路电流水平值和线路容量裕度等多项评估指标。

本发明采用的平均供电可靠率、系统平均停电频率、变压器容载比、线路平均负载率、电压偏移和短路电流水平值等多项评估指标能够充分表征配电网的可靠水平。线路容量裕度能够充分反映配电网的灵活性，表征配电网对多元接入体灵活变换能力。本发明采用的平均供电可靠率、系统平均停电频率、变压器容载比、线路平均负载率、电压偏移、短路电流水平值和线路容量裕度，这几个评估指标能够直接的体现外部多元接入体对配电网承载能力的影响。

s12：对多项评估指标分别进行归一化处理，得到各项评估指标对应的归一化值。

将各项评估指标分别进行归一化处理，避免了各项评估指标之间的数量级差距过大。

在一些具体实施例中，采用的多项评估指标包括平均供电可靠率、系统平均停电频率、变压器容载比、线路平均负载率、电压偏移、短路电流水平值和线路容量裕度。其中，平均供电可靠率、变压器容载比和线路容量裕度均为正向指标；系统平均停电频率、线路平均负载率、电压偏移和短路电流水平均为逆向指标。

对上述多项评估指标中的正向指标进行归一化处理时，采用的归一化公式，具体为：

式中，ri为第i种正向指标，fi为本次统计得到的第i种正向指标的实际指标值，fimax为第i种正向指标的实际指标最大值，fimin第i种正向指标的实际指标最小值。

对上述多项评估指标中的逆向指标进行归一化处理时，采用的归一化公式，具体为：

式中，ri为第i种逆向指标，fi为本次统计得到的第i种逆向指标的实际指标值，fimax为第i种逆向指标的实际指标最大值，fimin第i种逆向指标的实际指标最小值。

s13：根据预先确定的每项评估指标对应的权重值，对所有评估指标对应的归一化值进行加权计算，得到配电网的承载能力综合评价值。

邀请专家使用德尔菲法针对配电网的多项评估指标各自的权重值进行设定，通过对专家打分结果进行归一化处理得到各项评估指标的权重值。各项评估指标的和为1：

式中，n为评估指标的总个数，ωi为第i种评估指标的权重值。

配电网的承载能力综合评价值用w表示，则：

式中，ri为第i种评估指标，ωi为第i种评估指标的权重值，n为评估指标的总个数。当承载能力综合评价值w越大时，表明配电网对多元接入体的承载能力就越强，可在此基础上进一步研究以提升多元承载能力为目标的网络优化。

下面详细介绍各项评估指标的计算公式，平均供电可靠率的计算公式，具体可以为：

式中，asai-1为平均供电可靠率，t1为统计的时间内停电总时长，t为统计的时间的总时长。

平均供电可靠率的计算公式，具体还可以为：

式中，asai-2为平均供电可靠率，t2为统计的时间内停电总时长减去供电部门管辖范围以外的原因导致的停电时长的值，t为统计的时间的总时长。

平均供电可靠率的计算公式，具体还可以为：

式中，asai-3为平均供电可靠率，t3为统计的时间内停电总时长减去供电部门限电导致的停电时长的值，t为统计的时间的总时长。

平均供电可靠率的计算公式，具体还可以为：

式中，asai-1为平均供电可靠率，t1为统计的时间内停电总时长减去所有停电时长小于预设值的停电时长的值，t为统计的时间的总时长。

系统平均停电频率的计算公式，具体可以为：

式中，saifi-1为系统平均停电频率，b1为统计的时间内停电的总用户数，b为统计的时间内的总用户数。

系统平均停电频率的计算公式，具体还可以为：

式中，saifi-2为系统平均停电频率，b2为统计的时间内停电的总用户数减去供电部门管辖范围以外的原因导致停电的用户数的值，b为统计的时间内的总用户数。

系统平均停电频率的计算公式，具体还可以为：

式中，saifi-3为系统平均停电频率，b3为统计的时间内停电的总用户数减去供电部门限电导致停电的用户数的值，b为统计的时间内的总用户数。

系统平均停电频率的计算公式，具体还可以为：

式中，saifi-4为系统平均停电频率，b4为统计的时间内停电的总用户数减去停电时长小于预设值的用户数的值，b为统计的时间内的总用户数。

变压器容载比的计算公式，具体为：

式中，k1为功率因数，pimax为第i台的变压器最高负荷，m为配电网中变压器的总台数，pmax为配电网总负荷的最大值，y为变电容量储备年限，ρ为负荷年均增长率，p为变电站内单台变压器的额定容量，n为配电网中主变变压器台数，l＝min[p(k-1)(n-1),lout]，k为主变压器的过载倍数，lout为负荷转运能力。

线路平均负载率的计算公式，具体为：

式中，λ为线路平均负载率，ii为配电网中第i条母线流过的电流，ii,max为配电网中第i条母线允许流过的最大电流，nsh为配电网中母线条数。

电压偏移的计算公式，具体为：

式中，u％为电压偏移，ui,n表示配电网中第i条母线的额定电压，ui表示配电网中第i条母线的实际电压。

短路电流水平值的计算公式，具体为：

式中，ii,sh为配电网中第i条母线发生三相短路时的短路电流值，ii,sh,lim为配电网中第i条母线的断路器的遮断容量，nsh为配电网中母线条数。

线路容量裕度的计算公式，具体为：

式中，sat为线路容量裕度，sl,max为线路允许传输的最大容量，sl为线路实际传输容量。

图2为某地区配电网的接线图。该配电网的电压等级为10kv，预计规划年最大负荷20mw，年用电量1.27×105mwh，配电网已有1座110/10kv变电站，92条线路以及22个负荷节点。pv为5mw，wg为5mw，ees为6000kvah，联络开关有2个，智能终端渗透率为50％。两条型号为lgj-240的线路，长度均为325km；一条型号为lgj-120的线路，长度为1050km；一条型号为lgj-150的线路，长度为310km。

对于图2所示的配电网的承载能力分析得到各项评估指标为：平均供电可靠率asai-1＝99.9957；系统平均停电频率saifi-1＝0.3260；变压器容载比r＝1.93；线路平均负载率λ＝0.52；电压偏移u％＝0.056；短路电流水平值α＝0.4283；线路容量裕度sat＝0.59。

对各项评估指标分别进行归一化处理，得到对应的归一化值为：平均供电可靠率asai-1＝0.914；系统平均停电频率saifi-1＝0.185；变压器容载比r＝0.65；线路平均负载率λ＝0.4；电压偏移u％＝0.92；短路电流水平值α＝0.465；线路容量裕度sat＝0.59。

设定的平均供电可靠率、系统平均停电频率、变压器容载比、线路平均负载率、电压偏移、短路电流水平值和线路容量裕度的权重值分别为0.1、0.1、0.1、0.1、0.2、0.2、0.2。通过对所有评估指标对应的归一化值进行加权计算，得到配电网的承载能力综合评价值w＝0.6099。

对于前述的各方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。

下述为本发明装置实施例，可以用于执行本发明方法实施例。对于本发明装置实施例中未披露的细节，请参照本发明方法实施例。

图3，为本实施例提供的一种配电网的承载能力分析装置，该装置包括：指标统计单元31、归一化单元32和加权计算单元33。

指标统计单元31，用于根据配电网的历史运行数据，统计得到配电网的多项评估指标。

归一化单元32，用于对多项评估指标分别进行归一化处理，得到各项评估指标对应的归一化值。

加权计算单元33，用于根据预先确定的每项评估指标对应的权重值，对所有评估指标对应的归一化值进行加权计算，得到配电网的承载能力综合评价值。

参见图4，为本实施例提供的一种配电网的承载能力分析设备的示意图。配电网的承载能力分析设备的硬件结构可以包括：至少一个处理器41，至少一个通信接口42，至少一个存储器43和至少一个通信总线44；且处理器41、通信接口42、存储器43通过通信总线44完成相互间的通信。

处理器41在一些实施例中可以是一个cpu(centralprocessingunit，中央处理器)，或者是asic(applicationspecificintegratedcircuit，特定集成电路)，或者是被配置成实施本发明实施例的一个或多个集成电路等。

通信接口42可以包括标准的有线接口、无线接口(如wi-fi接口)。通常用于在配电网的承载能力分析设备与其他电子设备或系统之间建立通信连接。

存储器43包括至少一种类型的可读存储介质。可读存储介质可以为如闪存、硬盘、多媒体卡、卡型存储器等nvm(non-volatilememory，非易失性存储器)。可读存储介质还可以是高速ram(randomaccessmemory，随机存取存储器)存储器。可读存储介质在一些实施例中可以是配电网的承载能力分析设备的内部存储单元，例如该配电网的承载能力分析设备的硬盘。在另一些实施例中，可读存储介质还可以是配电网的承载能力分析设备的外部存储设备，例如该配电网的承载能力分析设备上配备的插接式硬盘、smc(smartmediacard，智能存储卡)、sd(securedigital，安全数字)卡，闪存卡(flashcard)等。

其中，存储器43存储有计算机程序，处理器41可调用存储器43存储的计算机程序，计算机程序用于：

根据配电网的历史运行数据，统计得到配电网的多项评估指标；

对多项评估指标分别进行归一化处理，得到各项评估指标对应的归一化值；

根据预先确定的每项评估指标对应的权重值，对所有评估指标对应的归一化值进行加权计算，得到配电网的承载能力综合评价值。

所述程序的细化功能和扩展功能可参照上文描述。

图4仅示出了具有组件41～44的数据校验设备，但是应理解的是，并不要求实施所有示出的组件，可以替代的实施更多或者更少的组件。

可选地，该配电网的承载能力分析设备还可以包括用户接口，用户接口可以包括输入单元(比如键盘)、语音输入装置(比如包含麦克风的具有语音识别功能的设备)和/或语音输出装置(比如音响、耳机等)。可选地，用户接口还可以包括标准的有线接口和/或无线接口。

可选地，该配电网的承载能力分析设备还可以包括显示器，显示器也可以称为显示屏或显示单元。在一些实施例中可以是led显示器、液晶显示器、触控式液晶显示器以及oled(organiclight-emittingdiode，有机发光二极管)显示器等。显示器用于显示可视化的用户界面。

可选地，该配电网的承载能力分析设备还包括触摸传感器。触摸传感器所提供的供用户进行触摸操作的区域称为触控区域。此外，触摸传感器可以为电阻式触摸传感器、电容式触摸传感器等。而且，触摸传感器不仅包括接触式的触摸传感器，也可包括接近式的触摸传感器等。此外，触摸传感器可以为单个传感器，也可以为例如阵列布置的多个传感器。用户可以通过触摸触控区域输入身份识别信息。

此外，该配电网的承载能力分析设备的显示器的面积可以与触摸传感器的面积相同，也可以不同。可选地，将显示器与触摸传感器层叠设置，以形成触摸显示屏。该装置基于触摸显示屏侦测用户触发的触控操作。

该数据校验设备还可以包括rf(radiofrequency，射频)电路、传感器和音频电路等等，在此不再赘。

本发明实施例还提供一种可读存储介质，该可读存储介质可存储有适于处理器执行的程序，所述程序用于：

根据配电网的历史运行数据，统计得到配电网的多项评估指标；

对多项评估指标分别进行归一化处理，得到各项评估指标对应的归一化值；

根据预先确定的每项评估指标对应的权重值，对所有评估指标对应的归一化值进行加权计算，得到配电网的承载能力综合评价值。

所述程序的细化功能和扩展功能可参照上文描述。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中各个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可，且本说明书中各实施例中记载的特征可以相互替换或者组合。

对本发明所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。