基于單一變電站供電方式集的地區電網重構方法
【專利摘要】一種電網控制【技術領域】的基于單一變電站供電方式集的地區電網重構方法，通過將地區電網中各個變電站的接線方式整理并生成基本知識庫，然后根據基本知識庫編制出該變電站內所有供電方式集合，經過基于負荷情況、變壓器荷載能力及進線線路的篩選優化后，對每個變電站內優化后的供電方式進行編碼，最后根據編碼通過遺傳算法進行地區電網重構，實現電網結構優化。本發明針對現有技術存在的沒有考慮電網的實際網絡結構，重構效率低的問題，可以大大加快地區電網重構的速度。
【專利說明】基于單一變電站供電方式集的地區電網重構方法【技術領域】
[0001]本發明涉及的是一種電網控制【技術領域】的方法，具體是一種基于單一變電站供電方式集的地區電網重構方法。
【背景技術】
[0002]隨著我國國民經濟的迅速發展，人民生產生活對電能的需求也在不斷增加。近年來，電網建設迅猛發展，電網自動化水平不斷提高。地區電網作為聯絡主干輸電網和低壓配電網的中間環節，規模不斷變大。電力調控中心作為地區電網運行的組織、協調部門，必須根據電網實時狀態，調整運行方式，保證電網安全可靠、經濟運行。
[0003]地區電網重構是通過改變電網中開關的狀態，調整供電路徑，改變潮流分布,是電網運行方式的重要組成部分。在電網結構簡單的情況下，調度員憑借直觀觀察和經驗即可以對電網進行重構。然而，隨著地區電網內線路及變電站數量的不斷增加，網絡結構日益復雜，地區電網的重構方式越來越多樣化。通過人工觀察和經驗，對電網進行重構已經不具有可實施性，不僅工作量大，而且容易出現錯誤和遺漏，影響供電質量。
[0004]為了快速準確地完成地區電網的重構，必須通過合理的算法和計算機輔助，完成這一工作。以往的重構算法,將地區電網中每一個開關作為一個獨立個體,通過一個二進制位來表示該開關狀態。在電網重構的過程中，用N(N表示地區電網開關的數量)個二進制位來表示一種電網重構方式。由于這種方式隨機設置地區電網的開關狀態，沒有考慮實際的網絡結構，所以 會產生大量無效的電網重構方式，極大影響電網重構的速度。
[0005]經過對現有技術的檢索發現，中國專利文獻號CN103701117A公開(公告)日2014.04.02，公開了一種基于混合人工智能的主動配電網動態拓撲重構方法，采用多種改進的人工智能方法對于求解進行優化，該技術的優化過程綜合了三種目標函數，兼顧了三種不同的優化目標，求得對應的Pareto最優解集，由于開關操作次數、供電量等指標的度量并不一致，為了建立統一的度量模型，將這些指標全部按照各自的折算關系換算成損失指標，最后提出動態層次分析法對Pareto最優解集中的解進行決策，得到代表著最優配電網結構的最優解。但該技術僅適用于輻射狀配電網的重構，由于該技術未能考慮變壓器支路選擇、變壓器檔位、電容器投切等更多復雜因素，無法適用于包含多個變電站的地區電網的重構的情況，難以滿足現階段工業需要。

【發明內容】

[0006]本發明針對現有技術存在的沒有考慮電網的實際網絡結構，重構效率低的問題，提出一種基于單一變電站供電方式集的地區電網重構方法，可以大大加快地區電網重構的速度。
[0007]本發明是通過以下技術方案實現的，本發明通過將地區電網中各個變電站的接線方式整理并生成基本知識庫,然后根據基本知識庫編制出該變電站內所有供電方式集合，經過基于負荷情況、變壓器荷載能力及進線線路的篩選優化后，對每個變電站內優化后的供電方式進行編碼，最后根據編碼通過遺傳算法進行地區電網重構，實現電網結構優化。
[0008]所述的整理是指:對地區電網各個變電站的接線方式進行整理，對每個變電站，為了實現本變電站負荷的可靠供電，其供電路徑的構成為:進線接線、變壓器支路、低壓側母線接線、負荷支路，具體包含以下內容:
[0009]a)高壓側母線接線方式。如進線-變壓器組接線，或橋式接線；
[0010]b)進線線路及其所包含開關。對進線-變壓器組接線，需要列出所有進線線路及其所包含開關；對橋式接線，需要列出兩側線路及其包含開關，以及橋路開關；
[0011 ] c)所有變壓器支路及其所包含開關；
[0012]d)低壓側母線接線方式。若母線分段，則列出分段開關；
[0013]e)所有負荷支路開關。
[0014]所述的所有供電方式集合是指:根據整理生成的基本知識庫，編制出該變電站所有可能的供電方式集合，具體步驟包括:
[0015]a)選擇所有負荷支路開關，該類開關在運行中需要閉合，不參與變電站供電方式集的編制；
[0016]b)確定變電站高壓側母線接線方式，具體為:對進線-變壓器組接線，選擇一條或多條進線，選擇一臺變壓器，并選擇配電母線分段開關，閉合這組開關，形成一種供電方式；選擇一條或多條進線，選擇多臺變壓器，閉合這組開關，形成一種供電方式；選擇一條或多條進線，選擇多臺變壓器，選擇配電母線分段開關，閉合這組開關，形成一種供電方式。
[0017]c)確定變電站高壓側母線接線方式，具體為:對橋式接線，按照閉合橋路開關和斷開橋路開關分為兩大類供電方式，其中:閉合橋路開關時，其供電方式與進線-變壓器組接線類似。斷開橋路開關時，選擇一側線路及同側變壓器，選擇配電母線分段開關，閉合這組開關，形成一種供電方式；選擇兩側線路及兩側變壓器，閉合這組開關，形成一種供電方式；選擇兩側線路及兩側變壓器，選擇配電母線分段開關，閉合這組開關，形成一種供電方式。
[0018]所述的篩選優化是指:結合每個變電站的負荷情況、變壓器荷載能力及進線線路，對供電方式集中所有供電方式進行校驗，當針對某一供電方式，負荷容量超過進線或變壓器荷載能力，則該種供電方式在該負荷情況下不可行，則從變電站供電方式集中剔除該供電方式；當本變電站內存在其他運行方式約束，也可以在此階段將不合理運行方式剔除。
[0019]所述的編碼是指:對每個變電站所有可行供電方式進行編碼，可以采用但不限于十進制編碼，即用十進制數標記各個供電方式。
[0020]所述的重構是指:在遺傳算法中，每個個體由N個十進制數組成，其中N為地區電網變電站的個數；每個十進制數代表對應變電站的一種供電方式，該供電方式為站內若干個開關的組合。在遺傳算法優化過程中，各個變電站站內開關首先需要斷開，然后根據編碼值，找到相應需要閉合的開關，閉合N個站內的N組開關，形成一種新的地區電網重構方式。
技術效果
[0021]本發明基于基礎電網知識，總結出變電站供電方式集，同時結合負荷情況對供電方式集進行初步校驗，在變電站供電方式可行集的基礎上，采用十進制編碼對地區電網進行重構。該方法與傳統地區電網重構方法相比，大大縮小了解空間的大小，有效提高了地區電網重構算法的效率。同時，新的編碼方式更加清晰直觀的代表地區電網的各種重構方式。【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1為本發明中進線-變壓器組接線變電站供電方式集形成示意圖；
[0023]圖2為本發明中橋式接線變電站供電方式集形成示意圖；
[0024]圖3為本發明中供電方式初步校驗流程圖；
[0025]圖4為某地區電網拓撲結構圖；
[0026]圖5為某地區電網向陽變電站內主接線圖。
【具體實施方式】
[0027]下面對本發明的實施例作詳細說明，本實施例在以本發明技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發明的保護范圍不限于下述的實施例。
實施例1
[0028]如圖4所示，為某地區電網拓撲結構圖，圖中三個矩形代表三個220kV變電站，為整個地區電網的供電電源。整個地區電網包含10個66kV變電站。
[0029]1、根據步驟1，需要對10個變電站的接線方式進行整理。圖5為向陽變站內主接線圖，以向陽變為例，其主接線方式包含以下內容:
[0030]a)高壓側進線接線方式為進線-變壓器組接線；
[0031]b)進線線路包括“白南甲線(開關923)”、“白南乙線(開關925)”;
[0032]c)變壓器支路包括“I號主變(開關921、101)”、“2號主變(開關922、102) ” ；
[0033]d)低壓側母線采用單母分段帶旁母接線，分段開關(開關100)；
[0034]e)負荷支路開關(開關113、114、211)。
[0035]對于其他66kV變電站，其主接線方式的整理內容類似。
[0036]2、根據步驟I中所整理出的10個變電站的主接線方式，可以根據步驟2所列思路，通過編程找出每個變電站所有可能的供電方式集合。仍以向陽變為例。
[0037]a)負荷支路開關113、114、211在運行中需閉合，不參與變電站供電方式集的編制；
[0038]b)向陽變為進線-變壓器組接線方式，其供電方式集的編制思路如圖1所示。最終形成的向陽變供電方式集包括:
[0039]方式1:白南甲線，I號主變，開關923、921、101、100
[0040]方式2:白南甲線，2號主變，開關923、922、102、100
[0041]方式3:白南甲線，I號主變、2號主變，開關923、921、101、922、102
[0042]方式4:白南甲線，I號主變、2號主變，開關923、921、101、922、102、100
[0043]方式5:白南乙線，I號主變，開關925、921、101、100
[0044]方式:6:白南乙線，2號主變，開關925、922、102、100
[0045]方式7:白南乙線，I號主變、2號主變，開關923、921、922、102、101
[0046]方式8:白南乙線，I號主變、2號主變，開關923、921、922、102、101、100
[0047]方式9:白南甲線、白南乙線，1號主變，開關923、925、921、101、100
[0048]方式10:白南甲線、白南乙線，2號主變，開關923、925、922、102、100[0049]方式11:白南甲線、白南乙線，I號主變、2號主變，開關923、925、921、101、922、102
[0050]方式12:白南甲線、白南乙線，I號主變、2號主變，開關923、925、921、101、922、102,100
[0051]其他變電站，同樣可以通過統一編制的程序，基于步驟I中所整理的接線方式基本信息，找出站內所有可能的供電方式集合。
[0052]3、在步驟2中所找到的可能供電方式集的基礎上，根據當前負荷，對可能供電方式集中各個供電方式的線路及變壓器荷載能力進行校驗，如果線路或變壓器過載，則該供電方式不可行。以向陽變為例。
[0053]a)糧油線、安廣線、鐵路線三條線路負荷分別為:4.5+1.3j、3.1+0.8j、3.5+0.9j，對負荷進行折算，三條線路負荷分別為:4.68MVA、3.20MVA、3.61MVA，總負荷為11.49MVA。
[0054]b) I號主變額定容量為10MVA，2號主變額定容量為20MVA。
[0055]c)白南甲線和白南乙線型號為LGJ- 240，春季20度環境下，載流量為640.3A，線路額定電壓按照66kV計算，則載流量折算為:42.26MVA。
[0056]d)對向陽變8種可能供電方式進行初步校驗，方式1、5、9均不滿足變壓器載流量約束，故需要從可能供電方式集中剔除。
[0057]e)由于向陽變內I號主變和2號主變短路電壓相差較大，因此不滿足并列運行條件，故方式4、8、12需要從可能供電方式集中剔除。
[0058]e)對剩余供電方式進行重新編號
[0059]方式1:白南甲線，2號主變，開關923、922、102、100
[0060]方式2:白南甲線，I號主變、2號主變，開關923、921、101、922、102
[0061]方式3:白南乙線，2號主變，開關925、922、102、100
[0062]方式4:白南乙線，I號主變、2號主變，開關923、921、922、102、101
[0063]方式5:白南甲線、白南乙線，2號主變，開關923、925、922、102、100
[0064]方式6:白南甲線、白南乙線，I號主變、2號主變，開關923、925、921、101、922、102
[0065]4、對其他變電站可能供電方式集，可以通過同樣的方式進行初步校驗，剔除不可行供電方式。對步驟3中，每個變電站運行方式集中運行方式進行編碼，以向陽變為例，6種供電方式可以用十進制數“0、1、2、3、4、5”表示。對其他變電站，也采用同樣的編碼方式。
[0066]5、基于步驟4中形成的關于各個變電站運行方式的編碼，可以構造遺傳算法的個體。在該地區電網中，一共有10個66kV變電站，因此遺傳算法每一個個體由10個十進制數組成。假設10個變電站序號為O?9，向陽變的序號為3，則遺傳算法每一個個體為“S[0]S[1]S[2]S[3].....S[9]”，其中S[i]為對應變電站的供電方式編碼值，“S[3]”對應向陽變，且S[3]取值范圍為[0，5]。其他變電站，根據步驟4中確定的供電方式編碼，S[i]取值同樣需要在限定區間內。確定了遺傳算法個體編碼之后，即可以按照需要目標，采用遺傳算法進行地區電網進行重構。
[0067]采用基于單一變電站供電方式集的地區電網重構方法，可以極大的縮小地區電網重構解空間的大小，提高重構算法的效率。以該地區電網為例，該地區電網涉及電網重構的開關有113個。采用傳統的重構算法，每個開關需要用一個二進制位表示，共113位。遍歷所有可能重構方式有Total_t = 2113種情況。采用該方法之后，10個變電站供電方式數目分別為8、8、6、9、8、12、8、6、12、8種。遍歷所有可能重構方式有Total_n =8*8*6*9*8*12*8*6*12*8種情況。傳統重構方式解空間約為本專利所提出重構方式解空間的 1.19e+022 倍。
[0068]采用基于單一變電站供電方式集的地區電網重構方法，可以對已有的基礎電網知識進行利用，大大的壓縮了重構算法的搜索空間，減少了編碼空間中的不可行編碼和非法編碼，顯著提高了重構算法的效率。
【權利要求】
1.一種基于單一變電站供電方式集的地區電網重構方法,其特征在于,通過將地區電網中各個變電站的接線方式整理并生成基本知識庫，然后根據基本知識庫編制出該變電站內所有供電方式集合，經過基于負荷情況、變壓器荷載能力及進線線路的篩選優化后，對每個變電站內優化后的供電方式進行編碼，最后根據編碼通過遺傳算法進行地區電網重構，實現電網結構優化。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征是，所述的整理是指:對地區電網各個變電站的接線方式進行整理，對每個變電站，為了實現本變電站負荷的可靠供電，其供電路徑的構成為:進線接線、變壓器支路、低壓側母線接線、負荷支路。
3.根據權利要求1或2所述的方法，其特征是，所述的整理具體包含以下內容: a)高壓側母線接線方式； b)進線線路及其所包含開關； c)所有變壓器支路及其所包含開關； d)低壓側母線接線方式； e)所有負荷支路開關。
4.根據權利要求1所述的方法，其特征是，所述的所有供電方式集合是指:根據整理生成的基本知識庫，編制出該變電站所有可能的供電方式集合，具體步驟包括: a)選擇所有負荷支路開關，該類開關在運行中需要閉合，不參與變電站供電方式集的編制； b)確定變電站高壓側母線接線方式； c)確定變電站高壓側母線接線方式。
5.根據權利要求4所述的方法，其特征是，所述的確定變電站高壓側母線接線方式，具體為:對進線-變壓器組接線，選擇一條或多條進線，選擇一臺變壓器，并選擇配電母線分段開關，閉合這組開關，形成一種供電方式；選擇一條或多條進線，選擇多臺變壓器，閉合這組開關，形成一種供電方式；選擇一條或多條進線，選擇多臺變壓器，選擇配電母線分段開關，閉合這組開關，形成一種供電方式； 確定變電站高壓側母線接線方式，具體為:對橋式接線，按照閉合橋路開關和斷開橋路開關分為兩大類供電方式，其中:閉合橋路開關時，其供電方式與進線-變壓器組接線類似，斷開橋路開關時，選擇一側線路及同側變壓器，選擇配電母線分段開關，閉合這組開關，形成一種供電方式；選擇兩側線路及兩側變壓器，閉合這組開關，形成一種供電方式；選擇兩側線路及兩側變壓器，選擇配電母線分段開關，閉合這組開關，形成一種供電方式。
6.根據權利要求1所述的方法，其特征是，所述的篩選優化是指:結合每個變電站的負荷情況、變壓器荷載能力及進線線路，對供電方式集中所有供電方式進行校驗，當針對某一供電方式，負荷容量超過進線或變壓器荷載能力，則該種供電方式在該負荷情況下不可行，則從變電站供電方式 集中剔除該供電方式；當本變電站內存在其他運行方式約束，也可以在此階段將不合理運行方式剔除。
7.根據權利要求1所述的方法，其特征是，所述的編碼是指:對每個變電站所有可行供電方式進行編碼，具體為十進制編碼，即用十進制數標記各個供電方式。
8.根據權利要求1所述的方法，其特征是，所述的重構是指:在遺傳算法中，每個個體由N個十進制數組成，其中N為地區電網變電站的個數；每個十進制數代表對應變電站的一種供電方式，該供電方式為站內若干個開關的組合；在遺傳算法優化過程中，各個變電站站內開關首先需要斷開，然后根據編碼值，找到相應需要閉合的開關，閉合N個站內的N組開關，形成一種新的地區電 網重構方式。
【文檔編號】H02J3/00GK103944166SQ201410183087
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年5月2日 優先權日:2014年5月2日
【發明者】尚瑨, 陳淼, 胡炎, 邰能靈, 康久興, 張燦煜, 姚國良, 鄭文, 徐冰 申請人:上海交通大學, 國網吉林省電力有限公司白城供電公司