专利名称：一种用于城乡配电网综合节能降损技术的优化决策方法
技术领域：
本发明涉及电力系统，特别涉及一种用于城乡配电网综合节能降损技术的优化决
策方法。
背景技术：
随着全球范围内一次能源日益减少，配电网节能降损成了电力系统面临的首要问 题。近年来出现了各种类型的节能降损技术，但是目前的节能降损技术多数是基于单项的 节能降损技术，没有综合考虑各种节能降损技术的相互影响以及效益差别。因此需要一种 智能化的专家系统对节能降损技术改造进行优化。配电网的节能降损优化技术包括降损技术的优化选用以及改造元件的优化选用。 采用专家规则系统针对电网的运行参数和设备信息进行分析，专家规则指出配电网中需要 更换的各元器件以及各元器件可能的技改选型。所有需要更换的元器件及其技改选型的排 列组合，组成了该配电网改造的可选方案。由于配电网中需要被更换的元器件较多，每个元 器件可能的技改选型有好几种，因此排列组合出的可选方案可能在“万”级，这个时候通过 一些筛选标准进行人机交互后，通过设定目标和约束进行后续的操作和优化，从诸多方案 中挑选满足设定目标和约束的最优方案。并且通过管理者参与、调整优化决策过程，最终确 定可以实施的投资改造方案。
发明内容
针对上述现有技术及其存在的缺陷，本发明的目的旨在提供一种用于城乡配电网 综合节能降损技术的优化决策方法，通过对目标配电网各个环节的损耗进行分析，建立目 标配电网的技术性节能降损措施的专家规则系统及优化模型，然后提出其优化目标以及约 束条件，并对目标配电网进行优化求解，得出最优的配电网节能降损技术改造决策方案。本 发明能全面综合考虑节能降损技术措施的成本收益以及停电风险，弥合各种降损技术措施 之间的相互影响，使节能降损改造决策过程依据于科学的计算结果，决策方案更具针对性， 改造资金分配更有效。为实现上述的目的，本发明采取的技术方案是依据线损计算和优化决策理论，首 先提出了城乡配电网综合节能降损技术的优化决策方法，包括城乡配电网高、中、低压配电 网，其中高压配电网包括一次输电网，IlOkV变电站；中压配电网包括IOkV馈线，配电变压 器，配变无功补偿，线路无功补偿，线路调压器；低压配电网包括供电台区，表箱，机械式或 电子式电表，低压线路；通过对高中低压配电网的节能降损技术改造引入专家规则进行需 要改造设备的一次筛选；将筛选出来的改造设备进行各种方案的组合；通过优化目标管理 及投资改造约束，进行所有备选方案的优化计算，对综合节能优化方案进行求解，得到满足 目标及约束的城乡配电网综合节能降损优化决策方案。本发明再根据城乡配电网综合节能降损技术的优化决策方法，通过不同改造措施 的相互影响及收益差别计算，实现节能降损技术的优化选用和配电网元器件的改造优选即
6决策方案的优选。为实现上述的城乡配电网综合节能降损技术的优化决策而采用的技术方 案包括以下内容与步骤1)、对目标配电网进行电网建模，录入相应设备参数和典型日或典型月的电网运 行数据，确定实施改造的配电网原始拓扑结构。2)、基于某配电网的网络拓扑结构，选择当前配电网几个典型日的典型负荷以及 典型日和典型负荷对应的运行方式，分析当前场景的线损情况，包括理论线损计算分析和 统计线损的计算分析；3)、依据潮流计算的结果，以及必要的基础业务数据和补充数据，根据不同的配电 网节能降损技术的特点并考虑到新技术推广的要求，进行专家规则分析，将筛选出的可改 造设备再进行人机交互审核，确定参与优化的待改造设备；4)、将待改造设备进行各种方案的组合，生成备选方案，同时计算各个备选方案的 成本及收益、风险值；5)、通过优化目标管理及投资改造约束，进行所有备选方案的优化计算，对综合节 能优化方案进行求解，得到满足目标及约束的城乡配电网综合节能降损优化决策方案。本发明的有益效果是本发明通过对城乡配电网节能降损技术改造引入专家规则筛选和优化决策计算， 以及人机交互参与改造方案的决策过程，使配电网节能降损技术改造决策人员从繁重的人 工筛选和复杂计算中解放出来，专注于节能降损技术改造的总体目标分配和改造约束设 定，通过不同改造措施的相互影响及收益差别计算，实现节能降损技术的优化选用和配电 网元器件的改造优选。本发明将有效解决配电网节能降损技术改造人工决策过程中的盲目 性，以科学的潮流计算结果和成本收益计算结果作为决策基础，使有限的改造资金投向配 电网的关键环节，实现降损的目标。
图1是本发明所述城乡配电网综合节能降损技术的优化决策方法流程图。下面结合附图对本发明进一步说明。
具体实施例方式如图1所示，是本发明所述城乡配电网综合节能降损技术的优化决策方法流程 图。通过对目标配电网进行潮流计算、线损计算及优化计算，实现配电网节能降损的综合改 造，减少不同节能降损技术之间的相互影响，其实施步骤如下1、对目标配电网进行电网建模，录入相应设备参数和典型日或典型月的电网运行 数据，确定实施改造的配电网原始拓扑结构；包括城乡配电网高、中、低压配电网，其中高压 配电网包括220kV和IlOkV输电网，IlOkV变电站，变电站内三绕组变压器和两绕组变压器； 中压配电网包括IOkV馈线，配电变压器，配变无功补偿，线路无功补偿，线路调压器；低压 配电网包括供电台区，表箱，机械式或电子式电表，低压线路；其中电网运行数据包括能量 管理系统EMS、电能量计量计费系统TMR、营销系统、负荷控制系统、配电SCADA系统(数据 采集与监视控制系统)，以及人工输入的数据；2、基于某配电网的网络拓扑结构，选择当前配电网几个典型日的典型负荷以及典型日和典型负荷对应的运行方式，分析当前场景的线损情况，包括理论线损计算分析和 统计线损的计算分析；以某地区电网一条IOkV馈线为例，通过理论线损计算得线损率为 6. 12%。3、依据潮流计算的结果，以及必要的基础业务数据和补充数据，根据不同的配电 网节能降损技术的特点并考虑到新技术推广的要求，进行专家规则分析，将筛选出的可改 造设备再进行人机交互审核，确定参与优化的待改造设备；其中配电网节能降损技术专家 规则包括线路改造、变压器改造、无功补偿改造、负荷分布改造、谐波治理、新技术推广、表 计更换等；其中新技术推广包含非晶合金变压器、单相变压器、线路调压器等；基础业务参 数，包括各设备成本数据，年运行维护费用，是否启用该设备类型；补充数据包括，某些设备 为高危设备。4、将待改造设备进行各种方案的组合，生成备选方案，同时计算各个备选方案的 成本及收益、风险值；以某地区电网一条IOkV馈线为例，使用专家规则筛选后需要改造的 元器件48个，人机交互审核后以9个设备更换为例(其中有4个变压器、2个馈线段和3个 无功补偿)，其中4个变压器为S7型属于高耗能变压器，进行强制改造；馈线更换和配变增 加无功补偿的可选改造选型分别为2种。因此，计算备选方案共有14X 22X 23 = 32个。5、通过优化目标管理及投资改造约束，进行所有备选方案的优化计算，对综合节 能优化方案进行求解，得到满足目标及约束的城乡配电网综合节能降损优化决策方案。④目标及约束管理a)目标管理目标管理设定节能降损所需达到的目标，主要包括线损降损目标，成本控制目标 以及风险控制目标。所有目标可以设置优先级，可以设定一个或多个目标。举例说明如下 综合线损率降低；· IOkV及以下线损率降低-—1. 5% ；· 110-35kV 线损率降低 0. 3% ； 成本不考虑，或者成本1-2亿之间； 风险约束条件3%。b)投资改造使用范围的约束对于节能降损措施的限制约束主要是不同节能降损措施的适用范围约束；对于改 造范围、规模的限制约束主要包括对于某些区域，不准进行投资改造、对于某类手段措施的 采用限制在某种范围、规模之内、对于某些手段，在某些区域必须采用等。⑤综合节能优化方案的求解当目标及约束设定完成之后，可以进行综合节能优化方案的求解。当优化求解并 未求得解时，可以通过结果查看影响该结果的条件约束，通过松弛约束条件再求解；当对于 解不满意时，可以通过结果查看影响该结果的目标和条件约束，修改相关的目标或者约束 重新计算。通过优化计算获得一系列节能降损措施后，可以根据具体情况，手工调整某项节 能措施，调整之后可以再验证计算是否满足设定的目标及约束。⑥数学模型建立a)目标函数Objective = Max (W1P1-W2P2-W3P3) (W1, W2, W3 是优化的权重，作为参数可调，一般为
8默认值)其中
权利要求
1.一种用于城乡配电网综合节能降损技术的优化决策方法，其特征在于，通过对目标 配电网进行电网建模、潮流计算、线损计算及规则分析、优化计算，实现配电网节能降损的 综合改造，减少不同节能降损技术之间的相互影响，包括以下步骤1)、对目标配电网进行电网建模，录入相应设备参数和典型日或典型月的电网运行数 据，确定实施改造的配电网原始拓扑结构；2)、基于目标配电网的网络拓扑结构，选择当前配电网几个典型日的典型负荷以及典 型日和典型负荷对应的运行方式，进行潮流计算，分析当前场景的线损情况，包括理论线损 计算分析和统计线损的计算分析；3)、依据潮流计算的结果，以及必要的补充数据，根据不同的配电网节能降损技术特 点，并考虑到新技术推广要求，进行专家规则筛选，将筛选出的可改造设备再进行人机交互 审核，确定参与优化的待改造设备；4)、将待改造设备进行各种方案的组合，生成备选方案，同时计算各个备选方案的成本 及收益、风险值；5)、通过优化目标管理及投资改造约束，进行所有备选方案的优化计算，对综合节能优 化方案进行求解，得到满足目标及约束的城乡配电网综合节能降损优化决策方案。
2.根据权利要求1所述城乡配电网综合节能降损优化决策方法，其特征在于1)、对目标配电网进行电网建模，录入相应设备参数和典型日或典型月的电网运行数 据，确定实施改造的配电网原始拓扑结构；所述目标配电网包括城乡配电网高、中、低压配 电网，其中高压配电网包括220kV和1 IOkV输电网，1 IOkV变电站，变电站内三绕组变压器 和两绕组变压器；中压配电网包括IOkV馈线，配电变压器，配变无功补偿，线路无功补偿， 线路调压器；低压配电网包括供电台区，表箱，机械式或电子式电表，低压线路；其中电网 运行数据包括能量管理系统EMS、电能量计量计费系统TMR、营销系统、负荷控制系统、配电 SCADA系统(数据采集与监视控制系统)，以及人工输入的数据；2)、所述理论线损计算分析和统计线损的计算分析，包括统计线损集成用户现有系统，统计分析用户电网的实际损耗数据；理论线损计算分析依据配电网的实际损耗模型及数据指标库，设定负荷随着时间变 化的特征，计算各子网及全网的损耗数据，所述实际损耗模型包括拓扑结构、设备参数、电 源和负荷参数；管理线损的计算分析根据实际统计线损值和理论线损值来得到管理线损的数据；损耗分解模型精细化分析，得出损耗分布，包括按照公司分布、区域分布和电压等级 分布、设备分布；3)、依据潮流计算的结果，以及必要的基础业务数据和补充数据，根据不同的配电网节 能降损技术的特点并考虑到新技术推广的要求，进行专家规则分析，将筛选出的可改造设 备再进行人机交互审核，确定参与优化的待改造设备；其中配电网节能降损技术专家规则 包括线路改造、变压器改造、无功补偿改造、负荷分布改造、谐波治理、新技术推广、表计更 换等；其中新技术推广包含非晶合金变压器、单相变压器和线路调压器；基础业务参数，包 括各设备成本数据，年运行维护费用，是否启用该设备类型；补充数据包括，某些设备为高 危设备；4)、将待改造设备进行各种方案的组合，生成备选方案，同时计算各个备选方案的成本及收益、风险值；5)、通过优化目标管理及投资改造约束，进行所有备选方案的优化计算，对综合节能优 化方案进行求解，得到满足目标及约束的城乡配电网综合节能降损优化决策方案①目标及约束管理a)目标管理目标管理设定节能降损所需达到的目标，包括线损降损目标，成本控制目标以及风险 控制目标，所有目标可设置优先级，并设定一个或多个目标；b)投资改造使用范围的约束对于节能降损措施的限制约束包括不同节能降损措施的适用范围约束；对于改造范 围、规模的限制约束包括对于某些区域，不准进行投资改造、对于某类手段措施的采用限制 在某种范围、规模之内以及对于某些手段在某些区域必须采用；②综合节能优化方案的求解当目标及约束设定完成之后，进行综合节能优化方案的求解，当优化求解并未求得解 时，通过结果查看影响该结果的条件约束，通过松弛约束条件再求解；当对于解不满意时， 通过结果查看影响该结果的目标和条件约束，修改相关的目标或者约束重新计算；通过优 化计算获得一系列节能降损措施后，可以根据具体情况，手工调整某项节能措施，调整之后 可以再验证计算是否满足设定的目标及约束；③数学模型建立a)目标函数
全文摘要
本发明提供了一种用于城乡配电网综合节能降损技术的优化决策方法。通过对目标配电网各个环节的损耗进行分析，建立目标配电网的技术性节能降损措施的专家规则系统及优化模型，然后提出其优化目标以及约束条件，并对目标配电网进行优化求解，得出最优的配电网节能降损技术改造决策方案。本发明能全面综合考虑节能降损技术措施的成本收益以及停电风险，弥合各种降损技术措施之间的相互影响，使节能降损改造决策过程依据于科学的计算结果，决策方案更具针对性，改造资金分配更有效。
文档编号H02J3/12GK102097805SQ20101059624
公开日2011年6月15日 申请日期2010年12月20日 优先权日2010年12月20日
发明者吕志盛, 喻强, 徐真, 徐韬, 王战东, 白云庆, 魏志连 申请人:中国电力科学研究院, 重庆电力科学试验研究院