配电网智能开关站的选址方法、系统及信息数据处理终端与流程

[0001]
本发明属于配电网技术领域，特别是涉及一种配电网智能开关站的选址方法、系统及信息数据处理终端。


背景技术：

[0002]
当前，我国配电网的建设存在一定的滞后情况，主要表现为架空线路较多，自动化水平不高，配网结构不合理等一系列问题。在配电网发生故障的情况下，会直接导致10kv受总开关掉闸，造成大面积停电，不仅对企业和居民的生产生活产生不良影响，还会造成电网企业的售电量损失，降低企业的经济效益。智能开关站具有遥信、遥测、遥控功能，可以实现自动采集设备运行数据，远程控制开关等功能，当配电网内部发生故障时，智能开关将利用自动化手段，自动报警并快速隔离故障区域，达到缩小故障影响范围，降低配网负荷损失的目的。然而，智能开关站不仅价格昂贵，其改造工程还会造成配网线路停电，所以其改造工程不能大刀阔斧的进行，而是需要循序渐进的推进。因此，在资源有限的条件下，合理的选择智能开关站的位置，从而最大限度的提升配电网供电可靠性，具有重要研究意义。


技术实现要素：

[0003]
本发明为解决公知技术中存在的技术问题，提供一种配电网智能开关站的选址方法，针对现有配电网智能开关站改造工程凭经验进行，缺乏相关数据分析支撑，不能最大限度的发挥智能开关站优势的情况，提供了一种配电网智能开关站选址方法，使用本策略选择配电网智能开关站的地址，能够最大限度的提升配电网的供电可靠性。
[0004]
本发明的第一目的是提供一种配电网智能开关站的选址方法，包括：
[0005]
s1、编写配网分块形成算法；将配网上对配网负荷损失有着相同的元件集合定义为供电区块，以供电区块的形式对配网进行分析，进而编写配网分块形成算法；
[0006]
s2、配电网供电区块负荷重要程度分级；利用用户用电信息采集系统，统计该区块的负荷大小，根据负荷大小程度进行分级，最终形成供电区块负荷重要程度热分布图；
[0007]
s3、对各个供电区块中的元件进行统计，运用fema法逐一评估可能出现的元件失效事件集合，并确定其对供电区块的影响，形成故障模式后果分析表，进而得到需要的系统可靠性指标；
[0008]
s4、按照减少系统缺电量期望值的目标，来确定智能开关站的选址位置。
[0009]
优选地，在s3中，以各个供电区块的缺电量期望值为标准。
[0010]
优选地，所述s1具体为：利用节点间临接矩阵对配电网进行分析；
[0011]
首先将配电网中的节点分为两大类，一类是父节点，另一类是子节点；对于父节点与子节点的定义如下：节点a、b为一配电网中直接相连的两节点，若有功功率由节点a流向节点b，则称节点a为节点b的父节点，节点b为节点a的子节点；由于10kv配电网络是闭环设计的树状运行模式，这就决定了任意一个节点有且仅有一个父节点，但每个节点可能存在多个子节点。
[0012]
邻接矩阵l用于描述配电网节点间的联结关系，记l＝(l
ij
)n
×
n。
[0013][0014]
上式中l
ij
＝0表明节点i、j之间没有联结关系，即无父子关系；l
ij
＝1表明节点i、j之间有父子关系，且在i处配置有开关设备，即在i处配置有断路器或隔离开关或熔断器；l
ij
＝2表明节点i、j之间有父子关系，但在i处未配置开关设备，根据以上步骤即可得到配网系统的临接矩阵。
[0015]
优选地，所述s2中，所述用户用电信息采集系统通过对配电变压器和终端用户的用电数据的采集和分析，实现用电监控、推行阶梯定价、负荷管理、线损分析，最终达到自动抄表、错峰用电、用电检查、负荷预测和节约用电成本。
[0016]
优选地，所述fema法的计算步骤如下：
[0017]
①
、枚举单个元件停运，考虑到开关开断、隔离和恢复供电过程，确定停运对各负荷点停电率和停电时间的贡献；
[0018]
②
、分别分析每个元件单独停运后各负荷点的停运率和停电时间列表，列表并汇总后得到各负荷点的停运率和停电时间指标；
[0019]
根据步骤
①
分析结果判断其是否造成负荷点停电，如果造成停电，则计算相应的停电率期望值λ
lp
、恢复供电时间期望值r
lp
和停电时间期望值u
lp
；
[0020]
供电区块的停电率期望值计算公式：设备故障停运率；
[0021]
供电区块故障停电时间期望值计算公式：设备故障停运率与故障后供电区块负荷恢复供电时间的乘积等于设备故障停运率x；
[0022]
③
、基于各负荷点可靠性指标计算系统可靠性指标；
[0023]
供电区块的平均供电可靠率期望值计算公式：asai
lp
＝(1-u
lp
/8760)
[0024]
配网系统缺电量期望值计算公式：eens
lp
＝∑供电区块停电时间期望值
×
配网线路的负荷容量。
[0025]
本发明的第二目的是提供一种配电网智能开关站的选址系统；至少包括：
[0026]
算法生成模块，用于编写配网分块形成算法；将配网上对配网负荷损失有着相同的元件集合定义为供电区块，以供电区块的形式对配网进行分析，进而编写配网分块形成算法；
[0027]
分级模块，配电网供电区块负荷重要程度分级；利用用户用电信息采集系统，统计该区块的负荷大小，根据负荷大小程度进行分级，最终形成供电区块负荷重要程度热分布图；
[0028]
统计模块，对各个供电区块中的元件进行统计，运用fema法逐一评估可能出现的元件失效事件集合，并确定其对供电区块的影响，形成故障模式后果分析表，进而得到需要的系统可靠性指标；
[0029]
选址模块，按照减少系统缺电量期望值的目标，来确定智能开关站的选址位置。
[0030]
本发明的第三目的是提供一种实现上述配电网智能开关站的选址方法的信息数据处理终端。
[0031]
本发明的第四目的是提供一种计算机可读存储介质，包括指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述的配电网智能开关站的选址方法。
[0032]
本发明具有的优点和积极效果是：
[0033]
本发明以减少系统缺点量为目标对供电区块可靠性等指标进行分析，将以往凭经验选取智能开闭站改造的工程量化为具备具体指标，有数据支撑的选址策略，从而达到在资源有限的条件下，最大限度的提升配电网供电可靠性的目的。
[0034]
通过本发明可以快速的对选择不同位置的智能开关站对系统供电可靠性的影响进行评估，从而将以往凭借经验进行改造的情况量化为依据系统缺点量指标进行改造，使得智能开关站的改造有了理论的支撑基础，从而达到工作计划受限或资金量有限的情况下，最大限度的提升配电网供电可靠性的目的。
附图说明
[0035]
图1是本发明优选实施例的流程图；
[0036]
图2为天津市东丽区某一配网线路简化图；
[0037]
图3为根据父子节点形成的配电系统邻接矩阵；
[0038]
图4为经过配电网供电区块算法计算后得到的配网供电区块分布图；
[0039]
图5为供电区块负荷重要程度热分布图。
具体实施方式
[0040]
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
[0041]
零信任是一种新的网络安全模型，不区分内外网，所有实体访问资源均需要认证、授权，能够用于防护边界日益模糊的网络。
[0042]
一种配电网智能开关站的选址方法，包括：
[0043]
步骤1：编写配网分块形成算法：配电网的网络结构中存在诸多分支、开关以及隔离刀闸，由于这些设备的存在，配网上某些元件故障对配网负荷损失有着相同的影响，我们把这类元件的集合定义为供电区块。以供电区块的形式对配网进行分析，可以缩短配电网分析时间，提高分析效率。
[0044]
步骤2：配电网供电区块负荷重要程度分级：利用《用户用电信息采集系统》，统计该区块的负荷大小，根据负荷大小程度进行分级，最终形成供电区块负荷重要程度热分布图。
[0045]
步骤3：对各个供电区块中的元件进行统计，运用fema法逐一评估可能出现的元件失效事件集合并确定其对供电区块的影响，形成故障模式后果分析表，进而得到需要的系统可靠性指标，本专利以各个供电区块的缺电量期望值为标准。
[0046]
步骤4：按照减少系统缺电量期望值的目标，来确定智能开关站的选址位置。
[0047]
对于前述配电网智能开关站选址策略，特别的是，所述步骤1具体是指：利用节点间临接矩阵对配电网进行分析。
[0048]
首先将配电网中的节点分为两大类，一类是父节点，另一类是子节点。对于父节点与子节点的定义如下：节点a、b为一配电网中直接相连的两节点，若有功功率由节点a流向
节点b，则称节点a为节点b的父节点，节点b为节点a的子节点。由于10kv配电网络是闭环设计的树状运行模式，这就决定了任意一个节点有且仅有一个父节点(除变电站母线节点以外)，但每个节点可能存在多个子节点。
[0049]
邻接矩阵l用于描述配电网节点间的联结关系，记l＝(l
ij
)n
×
n。
[0050][0051]
上式中l
ij
＝0表明节点i、j之间没有联结关系，即无父子关系；l
ij
＝1表明节点i、j之间有父子关系，且在i处配置有开关设备，即在i处配置有断路器或隔离开关或熔断器；l
ij
＝2表明节点i、j之间有父子关系，但在i处未配置开关设备，根据以上步骤即可得到配网系统的临接矩阵。
[0052]
对于前述配电网智能开关站选址策略，特别的是，所述步骤2中《用户用电信息采集系统》是通过对配电变压器和终端用户的用电数据的采集和分析，实现用电监控、推行阶梯定价、负荷管理、线损分析，最终达到自动抄表、错峰用电、用电检查(防窃电)、负荷预测和节约用电成本等目的。
[0053]
对于前述配电网智能开关站选址策略，特别的是，所述步骤3中fmea法属于解析法，是配电网可靠性评估最基础也是最常用的方法之一。该方法采逐一评估可能出现的元件失效事件集合并确定其对负荷点的影响，形成故障模式后果分析表，进而得到需要的系统可靠性指标。
[0054]
fema法的计算步骤如下：
[0055]
①
枚举单个元件停运，考虑到开关开断、隔离和恢复供电过程，确定停运对各负荷点停电率和停电时间的贡献。
[0056]
②
分别分析每个元件单独停运后各负荷点的停运率和停电时间列表，列表并汇总后得到各负荷点的停运率和停电时间等指标。
[0057]
根据步骤
①
分析结果判断其是否造成负荷点停电，如果造成停电，则计算相应的停电率期望值λ
lp
(次/年)、恢复供电时间(停电持续时间)期望值r
lp
(h/次)和停电时间期望值u
lp
(h/年)。
[0058]
供电区块的停电率期望值计算公式：设备故障停运率
[0059]
供电区块故障停电时间期望值计算公式：设备故障停运率x故障后供电区块负荷恢复供电时间＝设备故障停运率x(故障定位隔离时间+故障停电联络开关(或上游开关)切换时间)
[0060]
③
基于各负荷点可靠性指标计算系统可靠性指标。
[0061]
供电区块的平均供电可靠率期望值计算公式：asai
lp
＝(1-u
lp
/8760)
[0062]
配网系统缺电量期望值计算公式：eens
lp
＝∑供电区块停电时间期望值
×
配网线路的负荷容量
[0063]
如图1所示，对配电网络中的父节点和子节点进行定义，整理形成邻接矩阵l，形成邻接矩阵的方法如下：
[0064]
①
支路i-j仅首端配置开关设备，则l
ij
＝1，l
ji
＝2。
[0065]
②
支路i-j仅末端配置开关设备，则l
ij
＝2，l
ji
＝1。
[0066]
③
支路i-j两端皆配置开关设备，则l
ij
＝l
ji
＝1。
[0067]
④
支路i-j两端皆未配置开关设备，则l
ij
＝l
ji
＝2。
[0068]
图2为天津市东丽区某一配网线路简化图，图中实线代表架空线路，虚线代表电缆线路，按照以上分析方法，形成的图2系统的邻接矩阵如图3所示。
[0069]
利用图3所示的邻接矩阵，按照以下算法将配电网系统划分为若干供电区块。
[0070]
①
令行i＝0，列j＝0，块编号k＝1；
[0071]
搜索第i行的1元素，设l
ij
＝1，将该支路压入当前块k，转
③
；如果该行没有1元素，令i＝i+1，j＝0，转
②
；
[0072]
如果l
ji
＝1，表明该块已形成，令j＝j+1，k＝k+1，转
②
；如果l
ji
＝2，将该支路压入当前块，继续搜索第j行2元素，记录下这些2元素所在列号，当访问完第j行以后，紧接着采用同样的方法访问这些列号所在行，直到该块形成，令j＝j+1，k＝k+1，转
②
。其中k为当前评估系统的分块数。设该系统元件数为l，则k小于或者等于l。一般地，k远小于l。
[0073]
运用以上方法搜索，图2系统可以划分为如图4所示的供电区块，经运算完毕后，共有10个供电区块，其中有6个供电区块带有负荷。
[0074]
通过《用户用电信息采集系统》对配网线路内的所有用户的用电数据进行采集，经过计算得到供电区块
②
的有功大小为0.414mw，供电区块
③
的有功大小为0.094mw，供电区块
⑤
的有功大小为0.218mw，供电区块
⑦
的有功大小为0.072mw，供电区块
⑨
的有功大小为0.35mw，供电区块
⑩
的有功大小为0.186mw，最终形成供电区块负荷重要程度热分布图如图5所示。
[0075]
计算各个供电区块故障停电率，其中裸导线的故障停电率为12.96次/(100km
·
年)，电缆线路的故障停电率为1.4次/(100km
·
年)，配电变压器的故障停电率为0.7次/(100台
·
年)，刀闸的故障率为1.94次/(100把
·
年)。
[0076]
根据以上数据对各个供电区块的停电期望值进行计算，计算得到供电区块
②
的设备故障停运率为0.6962(次/年)，供电区块
③
的故障停运率为0.00714(次/年)，供电区块
⑤
的故障停运率为0.014(次/年)，供电区块
⑦
的故障停运率为0.0862(次/年)，供电区块
⑨
的故障停运率为0.59638(次/年)，供电区块
⑩
的故障停运率为0.0147(次/年)。
[0077]
各个供电区块故障停电时间期望值为各个设施造成该供电区块停电的影响之和，其中架空线的平均故障修复时间为3.44h，电缆的平均故障修复时间为48h，配电变压器的平均故障修复时间为4.87h，刀闸的平均故障修复时间为1.83h，对于配电系统平均故障定位时间为1.83h，联络开关切换时间为0.54h。
[0078]
因此计算得到供电区块
②
的故障停电时间期望值为3.69h，供电区块
③
的故障停电时间期望值为0.08h，供电区块
⑤
的故障停电时间期望值为0.03h，供电区块
⑦
的故障停电时间期望值为0.165h，供电区块
⑨
的故障停电时间期望值为1.98h，供电区块
⑩
的故障停电时间期望值为0.059h。
[0079]
计算出当系统未配备智能开关站时候的缺电量期望值为8mw/年；
[0080]
智能开关站具备保护功能，能够快速的切除故障线路，隔离故障点，保障非故障线路的正常供电。
[0081]
则可以计算出智能开关站选在不同位置的系统缺电量期望值，当智能开关站选在
dlk-646时，系统缺电量值为3.43mw/年，当智能开关站选在dlk-229时，系统缺电量期望值为3.37mw，当智能开关站选在dlk-230时，系统缺电量期望值为3.90mw/年，当智能开关站选在dlk-276时，系统缺电量的期望值为6.93mw/年。
[0082]
最终根据系统缺电量最小的原则，确定智能开关站的最佳位置为dlk-229开关站。
[0083]
一种配电网智能开关站的选址系统；至少包括：
[0084]
算法生成模块，用于编写配网分块形成算法；将配网上对配网负荷损失有着相同的元件集合定义为供电区块，以供电区块的形式对配网进行分析，进而编写配网分块形成算法；
[0085]
分级模块，配电网供电区块负荷重要程度分级；利用用户用电信息采集系统，统计该区块的负荷大小，根据负荷大小程度进行分级，最终形成供电区块负荷重要程度热分布图；
[0086]
统计模块，对各个供电区块中的元件进行统计，运用fema法逐一评估可能出现的元件失效事件集合，并确定其对供电区块的影响，形成故障模式后果分析表，进而得到需要的系统可靠性指标；
[0087]
选址模块，按照减少系统缺电量期望值的目标，来确定智能开关站的选址位置。
[0088]
一种实现配电网智能开关站的选址方法的信息数据处理终端，该配电网智能开关站的选址方法包括：
[0089]
步骤1：编写配网分块形成算法：配电网的网络结构中存在诸多分支、开关以及隔离刀闸，由于这些设备的存在，配网上某些元件故障对配网负荷损失有着相同的影响，我们把这类元件的集合定义为供电区块。以供电区块的形式对配网进行分析，可以缩短配电网分析时间，提高分析效率。
[0090]
步骤2：配电网供电区块负荷重要程度分级：利用《用户用电信息采集系统》，统计该区块的负荷大小，根据负荷大小程度进行分级，最终形成供电区块负荷重要程度热分布图。
[0091]
步骤3：对各个供电区块中的元件进行统计，运用fema法逐一评估可能出现的元件失效事件集合并确定其对供电区块的影响，形成故障模式后果分析表，进而得到需要的系统可靠性指标，本专利以各个供电区块的缺电量期望值为标准。
[0092]
步骤4：按照减少系统缺电量期望值的目标，来确定智能开关站的选址位置。
[0093]
一种计算机可读存储介质，包括指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行配电网智能开关站的选址方法，该配电网智能开关站的选址方法包括：
[0094]
步骤1：编写配网分块形成算法：配电网的网络结构中存在诸多分支、开关以及隔离刀闸，由于这些设备的存在，配网上某些元件故障对配网负荷损失有着相同的影响，我们把这类元件的集合定义为供电区块。以供电区块的形式对配网进行分析，可以缩短配电网分析时间，提高分析效率。
[0095]
步骤2：配电网供电区块负荷重要程度分级：利用《用户用电信息采集系统》，统计该区块的负荷大小，根据负荷大小程度进行分级，最终形成供电区块负荷重要程度热分布图。
[0096]
步骤3：对各个供电区块中的元件进行统计，运用fema法逐一评估可能出现的元件失效事件集合并确定其对供电区块的影响，形成故障模式后果分析表，进而得到需要的系
统可靠性指标，本专利以各个供电区块的缺电量期望值为标准。
[0097]
步骤4：按照减少系统缺电量期望值的目标，来确定智能开关站的选址位置。
[0098]
在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用全部或部分地以计算机程序产品的形式实现，所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载或执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本发明实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(dsl)或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输)。所述计算机可读取存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，dvd)、或者半导体介质(例如固态硬盘solid state disk(ssd))等。
[0099]
以上所述的实施例仅用于说明本发明的技术思想及特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够理解本发明的内容并据以实施，不能仅以本实施例来限定本发明的专利范围，即凡本发明所揭示的精神所作的同等变化或修饰，仍落在本发明的专利范围内。