规划态配变负荷计算方法和系统与流程

本发明涉及配电网规划技术领域，特别是涉及一种规划态配变负荷计算方法和系统。

背景技术：

在电力系统中，配电网是从输电网接收电能再分配给各电能用户的电力网。配电网直接与供电用户相联系，是电力系统的重要组成部分。负荷预测是配电网规划的重要组成部分，也是配电网规划的基础，它与建设投资紧密相关，同时也是电力系统保持优质、经济运行的重要条件。在配电网规划工作中，为了验证配电网规划方案的可靠性和经济性，需要对规划方案进行规划态电气仿真计算和运行模拟。规划态的配变负荷预测则是仿真计算的基本条件。

目前，配变负荷预测主要采用趋势分析法，但趋势分析法预测的基本对象是空间地块或区域，而无法用于对电网模型中电气设备的负荷计算。

技术实现要素：

基于此，有必要针对现有配变负荷预测方法无法用于对电网模型中电气设备的负荷计算的问题，提供一种规划态配变负荷计算方法和系统。

一种规划态配变负荷计算方法，包括以下步骤：

获取规划区域内各配变的额定容量和经纬度坐标信息，以及各空间地块的地理范围坐标信息和空间负荷预测结果；

将所述各配变的经纬度坐标信息与所述各空间地块的地理范围坐标信息进行比对，根据比对结果确定所述各空间地块是否包含配变；

利用空间负荷分解法将包含所述配变的第一目标地块中各空间地块的空间负荷预测结果分配至所述第一目标地块中各空间地块包含的所述配变中，并根据所述配变分配的所述空间负荷预测结果计算所述配变的规划态负荷，其中所述第一目标地块为包含所述配变的空间地块。

一种规划态配变负荷计算系统，包括：

信息获取模块，用于获取规划区域内各配变的额定容量和经纬度坐标信息，以及各空间地块的地理范围坐标信息和空间负荷预测结果；

信息比对模块，用于将所述各配变的经纬度坐标信息与所述各空间地块的地理范围坐标信息进行比对；

配变确定模块，用于根据比对结果确定所述各空间地块是否包含配变；

负荷分配模块，用于利用空间负荷分解法将包含所述配变的第一目标地块中各空间地块的空间负荷预测结果分配至所述第一目标地块中各空间地块包含的所述配变中，其中所述第一目标地块为包含所述配变的空间地块；

规划态负荷确定模块，用于根据所述配变分配的所述空间负荷预测结果确定所述配变的规划态负荷。

一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现以下的步骤：

获取规划区域内各配变的额定容量、各配变的经纬度坐标信息、各空间地块的地理范围坐标信息以及各空间地块的空间负荷预测结果；

将所述各配变的经纬度坐标信息与所述各空间地块的地理范围坐标信息进行比对，根据比对结果确定所述各空间地块是否包含配变；

利用空间负荷分解法将包含所述配变的第一目标地块中各空间地块的空间负荷预测结果分配至所述第一目标地块中各空间地块包含的所述配变中，并根据所述配变分配的所述空间负荷预测结果计算所述配变的规划态负荷，其中所述第一目标地块为包含所述配变的空间地块。

一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现以下的步骤：

获取规划区域内各配变的额定容量、各配变的经纬度坐标信息、各空间地块的地理范围坐标信息以及各空间地块的空间负荷预测结果；

将所述各配变的经纬度坐标信息与所述各空间地块的地理范围坐标信息进行比对，根据比对结果确定所述各空间地块是否包含配变；

利用空间负荷分解法将包含所述配变的第一目标地块中各空间地块的空间负荷预测结果分配至所述第一目标地块中各空间地块包含的所述配变中，并根据所述配变分配的所述空间负荷预测结果计算所述配变的规划态负荷，其中所述第一目标地块为包含所述配变的空间地块。

本发明中对规划态配变负荷计算时，根据规划区域内各空间地块的地理范围坐标信息和各配变的经纬度坐标信息，确定各空间地块是否包含配变，在各空间地块包含配变时，将各空间地块的空间负荷预测结果分配至各空间地块所包含的配变中。本发明中以规划区域内空间地块空间负荷预测结果作为配变规划态负荷计算的数据基础，直接用于对电网模型中电气设备的负荷进行计算，且计算结果非常准确。

附图说明

图1为本发明的规划态配变负荷计算方法在其中一个实施例中的流程示意图；

图2为本发明的规划态配变负荷计算方法在其中一个实施例中的流程示意图；

图3为本发明的规划态配变负荷计算方法在其中一个实施例中的流程示意图；

图4为本发明的规划态配变负荷计算方法在其中一个实施例中的流程示意图；

图5为本发明的规划态配变负荷计算方法在其中一个实施例中的流程示意图；

图6为本发明的规划态配变负荷计算系统在其中一个实施例中的流程示意图；

图7为本发明的计算机设备在一个实施例中的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合较佳实施例及附图对本发明的内容作进一步详细描述。显然，下文所描述的实施例仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。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。应当说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部内容。

图1为本发明的规划态配变负荷计算方法在一个实施例中的流程示意图，如图1所示，本发明实施例中的规划态配变负荷计算方法，包括以下步骤：

步骤s110，获取规划区域内各配变的额定容量和经纬度坐标信息，以及各空间地块的地理范围坐标信息和空间负荷预测结果。

具体而言，电力负荷预测分为负荷总量预测和空间负荷预测。总量负荷预测是将整个规划区域的电量和负荷作为预测对象，它的结果决定了规划区域未来对电力的需要量和规划区域未来电网的供电容量。空间负荷预测是对城市负荷分布的地理位置、时间和数量进行的预测，它是对高压变电站位置和容量、主干线的型号和路径，开关设备的装设以及它们的投入时间等决策变量进行规划的基础。规划区域可以是任意一个需要进行配电网规划的区域，例如某一城市某个区、某个城镇等。空间负荷预测是指在未来电力部门的供电范围内，根据规划城市电网电压水平不同，将城市用地按照一定的原则划分成相应带下的规则(网格)或不规则(变电站、馈线供电区域)的小区(小到0.1km^2，)，通过分析，这些规则或不规则的小区即为空间地块，预测规划年城市小区土地利用的特征和发展规律，并进一步预测相应小区中电力用户和负荷分布的位置、数量和产生时间。空间负荷预测方法包括趋势法、用地仿真、负荷密度、多变量法、基于土地利用的方法和分类分区法等。

配变，又称配电变压器，指用于配电系统中根据电磁感应定律变换交流电压和电流而传输交流电能的一种静止电器。

各空间地块的空间负荷预测结果可以采用上述的空间负荷预测方法预测得到。所述空间负荷预测结果包括空间地块编号、预测的年份、预测的最大负荷等。

应当理解，各空间地块的空间负荷预测结果的预测方法并不限于上述提及的空间负荷预测方法，本领域技术人员可以采用其他的空间负荷预测方法对各空间地块的空间负荷预测结果进行预测。

所述空间地块的地理范围坐标信息是指空间地块的边界的经纬度坐标信息。

步骤s120，将各配变的经纬度坐标信息与各空间地块的地理范围坐标信息进行比对，根据比对结果确定各空间地块是否包含配变。

具体地，空间地块常常是一些不规则的区域，这些空间地块的边界(地理范围)都有经纬度坐标信息(例如坐标数据)。各配变也有经纬度坐标信息，将各配变的将维度坐标信息与空间地块的地理范围坐标信息进行对比，来确定各空间地块是否包含有配变。

为了便于理解本方案，给出一个详细实施例。有一个配变a，其经纬度坐标为(x，y)；有一个多边形的空间地块b，有n个顶点，坐标即为(xi，yi)，其中i＝1，2，3……n。如果a的坐标在b范围内，则表示b中包含有配变a；如果a的坐标不在b范围内，则表示b中不包含有配变a。

利用上述的方法，依次找到每一个空间地块中所包含的所有的配变，其中一个空间地块中可能包含一个或多个配变，每个空间地块中可能包含配变也可能不包含配变，其包含配变的个数可能相等也可能不相等。

步骤s130，利用空间负荷分解法将包含配变的第一目标地块中各空间地块的空间负荷预测结果分配至第一目标地块中各空间地块包含的配变中，并根据配变分配的空间负荷预测结果计算配变的规划态负荷，其中第一目标地块为包含配变的空间地块。

具体地，在一个空间地块包含有配变的情况下，利用空间负荷分解法将该空间地块的空间负荷预测结果分配至该空间地块所包含的配变中。其中，在分配时，分配给配变的负荷量要小于或等于配变的额定容量。在负荷预测值分配时，可以分配给该空间地块所包含的所有配变或部分配变，其中每个配变分配的负荷量可以相等，也可以不相等。

通常变压器的容量是按伏安计的，而负荷是按多少瓦计的，两者之间差一个功率因数。若带的负载的功率因数为1，则变压器的容量与负荷的负荷瓦数是相等的，但实际上，不可能是一个纯电阻的负载，所以通常情况安功率因数0.8考虑，那么变压器的伏安数约为负荷总容量瓦数的1.2倍。变压器的容量的要根据用电负荷性质进行选择，一般用电负荷应为变压器容量的75--95％。动力用电要考虑单台大容量的电动机的起动问题，应选择较大一些的变压器。以适应电动机起动电流的需要。还要考虑用电设备的同时率，使变压器的容量得到充分利用。如实测用电负荷经常小于变压器额定容量的50％时，应更换小容量变压器；大于额定容量时，应换大容量变压器。

上述的规划态配变负荷计算方法，对规划态配变负荷计算时，根据规划区域内各空间地块的地理范围坐标信息和各配变的经纬度坐标信息，确定各空间地块是否包含配变，在各空间地块包含配变时，将各空间地块的空间负荷预测结果分配至各空间地块所包含的配变中。本发明中以规划区域内空间地块空间负荷预测结果作为配变规划态负荷计算的数据基础，直接用于对电网模型中电气设备的负荷进行计算，且计算结果非常准确。

在其中一种实施例中，如图2所示，规划态配变负荷计算方法还包括：

步骤s140，分别计算第二目标地块中各空间地块与各配变的距离值，在距离值小于预设距离值且各配变自身的规划态负荷小于自身的额定容量时，将第二目标地块中各空间地块的空间负荷预测结果分配至各配变，其中第二目标地块为不包含配变的空间地块。

具体地，在一个空间地块不包含有配变的情况下，计算该空间地块与各配变的距离值，在该空间地块与配变的距离值小于预设距离值，且配变的规划态负荷小于额定容量时，将该空间地块的空间负荷预测结果分配给这些满足条件的配变。在规划态配变负荷计算过程中，考虑到配变分配的不均匀性，将不含配变的空间地块的空间负荷预测结果分配到就近的配变中，提高了配变规划态负荷预测的适用性。

在其中一种实施例中，如图3所示，利用空间负荷分解法将包含配变的第一目标地块中各空间地块的空间负荷预测结果分配至第一目标地块中各空间地块包含的配变中的步骤中：

步骤s131，采用等容量比的空间负荷分解法将包含配变的第一目标地块中各空间地块的空间负荷值分配至各空间地块包含的配变中。

具体地，采用等容量比的空间负荷分解法将该空间地块的空间负荷预测结果分配至该空间地块所包含的配变中。

为了便于理解，给出一个详细的实施例，有一个空间地块m，其空间负荷预测结果为p，其中空间地块m中有n台配变，那么配变的额定容量为mi，i＝1,2,…,n；则每台配变所分配的负荷为：

采用等容量比分配原则将空间地块的空间负荷预测结果分配到该地块包含的配变中，能有效保障各配变负荷均衡性，从而保证配变在实际工作过程的可靠性以及安全性。

在其中一种实施例中，如图3所示，将各配变的经纬度坐标信息与各空间地块的地理范围坐标信息进行比对的步骤中，还包括：

步骤s121，根据各配变的经纬度坐标信息和各空间地块的地理范围坐标信息分析各配变与各空间地块的从属关系，将不包含配变的各空间地块添加至稀疏负荷地块集中。

具体地，将各配变的将维度坐标信息与空间地块的地理范围坐标信息进行对比，如果某一配变的维度坐标在某一空间地块的地理范围坐标内，则表示该配变在该空间地块中，即该配变属于该空间地块；将不包含任意一个配变的所有空间地块组成一个集合，记为稀疏负荷地块集。考虑配变分布的不均匀性，将不包含配变的空间地块集成一个集合，对该集合中各空间地块的负荷预测值选择合适的分配方法，能有效提高配变规划态负荷预测的准确性。

在其中一种实施例中，如图4所示，还包括：

步骤s122，读取稀疏负荷地块集中的各个空间地块，计算当前空间地块与各配变的距离值。

步骤s123，按照距离值由小到大的顺序，依次将当前空间地块的空间负荷预测结果分配至规划态负荷小于额定容量的各配变中，直至空间负荷预测结果被完全分配。

具体地，对于稀疏负荷地块集中的空间地块(即不包含配变的空间地块)，计算该空间地块与给配变的距离值，按照距离值从小到大的原则，逐个寻找尚可以分配负荷的配变(即该配变当前的容量小于额定容量)，将该空间地块的负荷预测值分配给这些配变，直到该空间负荷预测结果被完全分配。依次类推，将所有稀疏负荷地块集中的空间地块的空间负荷值全部分配。将稀疏负荷地块集中的空间地块的空间负荷预测结果合理分配至距离该空间地块较近的配变中(就近原则)，提高配变规划态负荷计算的适用性。

在一种可选的实施方式中，如果当前空间地块与多个配变的距离相等，同时多个配变的规划态负荷未达到额定容量，可以将当前空间地块的空间负荷预测结果平均分配至多个配变中。这样有效确保配变负荷的均衡性，从而保证配电网的安全性。

在其中一种实施例中，计算当前空间地块与各配变的距离值的步骤中，包括：

根据当前空间地块的地理范围坐标信息计算当前空间地块的中心坐标。

计算各配变与当前空间地块的中心坐标之间的距离，获得当前空间地块与各配变的距离值。

在本实施例中，在计算稀疏负荷地块集中的当前空间地块与各配电的距离值时，主要计算当前空间地块的几何中心坐标和各配变经纬度坐标之间的直线距离。利用该方法可以简单且方便计算当前空间地块与各配变的距离值。

在其中一种实施例中，根据当前空间地块的地理范围坐标信息计算当前空间地块的中心坐标的步骤中，包括：

根据空间地块边界坐标数据计算当前空间地块的面积。

根据空间地块边界坐标数据和当前空间地块的面积计算当前空间地块的中心坐标。

具体而言，空间地块通常都是不规则的多边形形状，先计算多边形的面积，再根据其面积计算其几何中心坐标。

为了便于理解，给出一个详细实施例，计算当前空间地块与各配变的距离值的计算方法如下：

(1)根据地块边界的经纬度坐标数据，计算出地块的几何中心坐标，计算公式如下：已知多边形空间地块，有n个顶点，坐标是(xi,yi)，i＝1,2,3,4….n。首先计算出地块面积a为：

接下来，按如下公式计算地块的几何中心(cx,cy)：

(2)计算配变经纬度坐标(px,py)与地块几何中心坐标(cx,cy)之间的直线距离。

为了便于理解本方案，给出一个详细实施例，如图5所示，规划态配变负荷计算方法，具体步骤如下：

步骤510，获取目标区域内所有配变的额定容量和经纬度坐标，获取所有空间地块的地理范围及其空间负荷预测结果，进行初始化，令变量nsub等于空间地块数量，numsec变量表示稀疏负荷地块集中空间地块数量，index和sindex表示临时变量，并进行变量初始化令变量index＝1，numsec＝0，sindex＝1。另外，地块形状一般是多边形，其地理范围可以通过多边形各个顶点的经纬度坐标进行描述。

步骤511，如果index小于或等于nsub，则进入第512步骤，否则进入第515步骤。

步骤512，根据空间地块范围和配变的地理坐标，分析第index个地块中是否包含有配变，如果是则进入第513步，否则进入第514步骤。

寻找地块内包含的配变可采用如下方法：遍历每一个配变，判断其经纬度坐标是否在该地块多边形边界内部，如果在，则此配变属于该地块。

步骤513，将本地块的空间负荷预测结果分配到本地块包含的配变中，令index＝index+1，返回到第511步骤。

步骤514，将第index个地块纳入到“稀疏负荷地块集”中，令numsec＝numsec+1,令index＝index+1，然后返回到步骤511。如果index小于或等于nsub，进入步骤512，直至index大于nsub。如果sindex小于或等于numsec,则进入步骤515，否则进入步骤516。

步骤515、分析“稀疏负荷地块集”中的第sindex个地块，按照距离该地块由近到远的原则，逐个寻找尚存在可接入容量的配变，用来接入本地块的负荷，直到本地块的负荷被全部接入，然后令sindex＝sindex+1,并返回第514步，直至sindex大于numsec。

步骤516，配变负荷生成。

根据上述本发明的规划态配变负荷计算方法，本发明还提供一种规划态配变负荷计算系统，下面结合附图及较佳实施例对本发明的规划态配变负荷计算系统进行详细说明。

图6为本发明的规划态配变负荷计算系统在一个实施例中的结构示意图。如图6所示，该实施例中的规划态配变负荷计算系统，包括：

信息获取模块10，用于获取规划区域内各配变的额定容量、各配变的经纬度坐标信息、各空间地块的地理范围坐标信息以及各空间地块的空间负荷预测结果。

信息比对模块20，用于将各配变的经纬度坐标信息与各空间地块的地理范围坐标信息进行比对。

配变确定模块30，用于根据比对结果确定各空间地块是否包含配变。

负荷分配模块40，用于利用空间负荷分解法将包含配变的第一目标地块中各空间地块的空间负荷预测结果分配至第一目标地块中各空间地块包含的配变中，其中第一目标地块为包含配变的空间地块。

规划态负荷确定模块50，用于根据配变分配的空间负荷预测结果确定配变的规划态负荷。

在其中一个实施例中，规划态配变负荷计算系统，还包括：

配变确定模块30，用于采用等容量比的空间负荷分解法将包含配变的各空间地块的空间负荷值分配至各空间地块包含的配变中。

在其中一个实施例中，规划态配变负荷计算系统，还包括：

稀疏负荷地块集确定模块，根据各配变的经纬度坐标信息和各空间地块的地理范围坐标信息分析各配变与各空间地块的从属关系，将不包含配变的各空间地块添加至稀疏负荷地块集中。

在其中一个实施例中，规划态配变负荷计算系统，还包括：

空间地块读取模块，读取稀疏负荷地块集中的空间地块。

距离值计算模块，用于计算当前空间地块与各配变的距离值；

负荷分配模块40，用于按照距离值由小到大的顺序，依次将当前空间地块的空间负荷预测结果分配至规划态负荷小于额定容量的各配变中，直至空间负荷预测结果被完全分配。

在其中一个实施例中，距离值计算模块还包括：

中心坐标确定模块，用于根据当前空间地块的地理范围坐标信息计算当前空间地块的中心坐标；

距离值计算模块，用于计算各配变与当前空间地块的中心坐标之间的距离，获得当前空间地块与各配变的距离值。

在其中一个实施例中，中心坐标确定模块还包括：

面积计算模块，用于根据空间地块边界坐标数据计算当前空间地块的面积。

中心坐标确定模块，用于根据空间地块边界坐标数据和当前空间地块的面积计算当前空间地块的中心坐标。

上述规划态配变负荷计算系统可执行本发明实施例所提供的规划态配变负荷计算方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。至于其中各个功能模块所执行的处理方法，例如图像获取模块10、信息比对模块20、中心坐标确定模块等，可参照上述方法实施例中的描述，此处不再进行赘述。

根据上述本发明的规划态配变负荷计算方法和系统，本发明还提供一种计算机设备，下面结合附图及较佳实施例对本发明的计算机设备进行详细说明。

图7为本发明的计算机设备在一个实施例中的结构示意图。如图7所示，该实施例中的计算机设备700，包括存储器701、处理器702及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其中处理器执行程序时可实现本发明方法实施例中的所有方法步骤。

上述计算机设备700中处理器702可执行本发明实施例所提供的规划态配变负荷计算方法，具备执行方法相应的有益效果。可参照上述方法实施例中的描述，此处不再进行赘述。

根据上述本发明的规划态配变负荷计算方法、系统和计算机设备，本发明还提供一种计算机可读存储介质，下面结合附图及较佳实施例对本发明的计算机可读存储介质进行详细说明。

本发明实施例中的计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时可以实现本发明方法实施例中的所有方法步骤。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(read-onlymemory，rom)或随机存储记忆体(randomaccessmemory，ram)等”。

上述计算机可读存储介质用于存储本发明实施例所提供的规划态配变负荷计算方法的程序(指令)，其中执行该程序可以执行本发明实施例所提供的规划态配变负荷计算方法，具备执行方法相应有益效果。可参照上述方法实施例中的描述，此处不再进行赘述。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。