本發(fā)明涉及配電網(wǎng)規(guī)劃領(lǐng)域，尤其涉及一種基于局部?jī)?yōu)化目標(biāo)的交互式高壓配電網(wǎng)規(guī)劃方法。

背景技術(shù)：

高壓配電網(wǎng)規(guī)劃的基本目標(biāo)是在已知規(guī)劃水平年負(fù)荷預(yù)測(cè)和電源規(guī)劃的基礎(chǔ)上，結(jié)合現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和參數(shù)，通過(guò)合理選擇接線方式和設(shè)備型號(hào)，在保證供電安全性和可靠性的前提下，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的建設(shè)和運(yùn)行費(fèi)用最小。

目前針對(duì)高壓配電網(wǎng)的規(guī)劃研究思路通常分為兩種，一種是結(jié)合已有的負(fù)荷預(yù)測(cè)和待規(guī)劃電網(wǎng)的實(shí)際情況，通過(guò)專家經(jīng)驗(yàn)確定高壓配電網(wǎng)的線路通道規(guī)劃和接線模式選擇，然后通過(guò)后校驗(yàn)的方式對(duì)確定的網(wǎng)架情況進(jìn)行仿真分析；另一種則是將高壓配電網(wǎng)的規(guī)劃問(wèn)題描述為一個(gè)數(shù)學(xué)優(yōu)化模型，通常將網(wǎng)架的建設(shè)和運(yùn)行費(fèi)用作為目標(biāo)函數(shù)，將電量平衡、容量限制、N-1安全校驗(yàn)等作為約束條件，然后選擇合適的優(yōu)化方法(諸如常規(guī)的數(shù)學(xué)優(yōu)化方法、人工智能算法)對(duì)上述模型進(jìn)行求解。

采用上述第一種的規(guī)劃方法，即主要依靠實(shí)際的工程經(jīng)驗(yàn)來(lái)進(jìn)行高壓配電網(wǎng)規(guī)劃時(shí)，其結(jié)果好壞受規(guī)劃人員水平高低影響較大常難以獲得數(shù)學(xué)上的最優(yōu)解。高壓配電網(wǎng)的規(guī)劃問(wèn)題是一種多目標(biāo)、多約束的半結(jié)構(gòu)型優(yōu)化問(wèn)題，各目標(biāo)間存在聯(lián)系又具有獨(dú)立性，具有復(fù)雜的耦合關(guān)系，基于單一的綜合優(yōu)化模型處理時(shí)，即采用上述的第二類優(yōu)化方法，需要對(duì)實(shí)際規(guī)劃中難以用數(shù)學(xué)模型描述的部分進(jìn)行簡(jiǎn)化處理，然后進(jìn)行優(yōu)化求解，由于優(yōu)化模型中的簡(jiǎn)化處理且難以有效處理規(guī)劃中的不確定因素造成優(yōu)化結(jié)果常難以滿足實(shí)際的規(guī)劃要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就是為了解決上述問(wèn)題，提供一種基于局部?jī)?yōu)化目標(biāo)的交互式高壓配電網(wǎng)規(guī)劃方法，將整個(gè)規(guī)劃問(wèn)題分解為多個(gè)局部的優(yōu)化目標(biāo)，針對(duì)各個(gè)相對(duì)局部獨(dú)立的優(yōu)化目標(biāo)通過(guò)采用成熟的數(shù)學(xué)規(guī)劃或人工智能算法，可有效提高各局部?jī)?yōu)化結(jié)果的水平，且在各優(yōu)化目標(biāo)間引入實(shí)際的專家經(jīng)驗(yàn)和成熟的規(guī)則方法，實(shí)現(xiàn)交互式的處理思想，最大程度上減少規(guī)劃過(guò)程中不確定因素的影響。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

基于局部?jī)?yōu)化目標(biāo)的交互式高壓配電網(wǎng)規(guī)劃方法，包括以下步驟：

步驟一，確定優(yōu)化變電站間的初始連接網(wǎng)絡(luò)，各分區(qū)內(nèi)變電站間以及與上級(jí)電源點(diǎn)間的初始拓?fù)溥B接關(guān)系；

步驟二，建立高壓配電網(wǎng)典型接線方式的專家經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)庫(kù)；

步驟三，篩選出適合于待優(yōu)化地區(qū)的接線方式，在此基礎(chǔ)上結(jié)合步驟一得到的初始連接網(wǎng)絡(luò)和專家經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)庫(kù)得到待規(guī)劃區(qū)域的初始網(wǎng)架方案集合；

步驟四，構(gòu)建方案評(píng)價(jià)體系，利用此評(píng)價(jià)體系確定規(guī)劃區(qū)域的目標(biāo)網(wǎng)架；

步驟五，根據(jù)區(qū)域發(fā)展定位及行業(yè)導(dǎo)則確定過(guò)渡網(wǎng)架方式和建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，利用過(guò)渡網(wǎng)架方式和建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)化所述步驟四得到的目標(biāo)網(wǎng)架，得到最終待規(guī)劃區(qū)域的高壓配電網(wǎng)網(wǎng)架。

所述步驟一中根據(jù)負(fù)荷預(yù)測(cè)和變電站選址定容的結(jié)果，結(jié)合分層分區(qū)的原則要求，確定優(yōu)化變電站間的初始連接網(wǎng)絡(luò)。

所述步驟一中變電站間的初始連接網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化方法包括，

分析相關(guān)變電站周圍供電負(fù)荷的容量水平和供電區(qū)域要求，確定相應(yīng)區(qū)域的供電安全標(biāo)準(zhǔn)和可靠性要求；

高壓線路按N-1原則配置，35kV及以上各變電所至少有路電源進(jìn)線，結(jié)合供電安全標(biāo)準(zhǔn)和可靠性要求的結(jié)果和實(shí)際各變電站的實(shí)際地理分布，確定相應(yīng)站點(diǎn)上級(jí)電源的可靠性水平要求；

僅優(yōu)化各變電站點(diǎn)間的拓?fù)溥B接關(guān)系，忽略實(shí)際線路走廊通道情況，兩變電站點(diǎn)間采用歐氏距離表達(dá)式。

所述步驟二中，所述高壓配電網(wǎng)典型接線方式包括高壓配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和變電站接入方式，所述高壓配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)包括鏈?zhǔn)?、環(huán)網(wǎng)和輻射狀結(jié)構(gòu)，所述變電站接入方式包括T接和π接。

所述步驟三中，根據(jù)行業(yè)導(dǎo)則《配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)技術(shù)導(dǎo)則Q/GDW1738-2012》中關(guān)于基于不同供電分區(qū)的典型接線模式規(guī)定確定出適用于待優(yōu)化地區(qū)的接線方式。

所述步驟四中，結(jié)合現(xiàn)有的高壓配電網(wǎng)規(guī)劃模型，綜合考慮配電網(wǎng)規(guī)劃中的經(jīng)濟(jì)性、安全性及可靠性的約束條件，通過(guò)加權(quán)求和的方式形成方案評(píng)價(jià)體系，其中權(quán)重控制參數(shù)結(jié)合實(shí)際待規(guī)劃地區(qū)的工程要求和偏好來(lái)進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整的原則遵循行業(yè)導(dǎo)則《配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)技術(shù)導(dǎo)則Q/GDW1738-2012》。

步驟四中的約束條件包括，安全水平和設(shè)備利用率最高，建設(shè)費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)用最低；還需滿足的條件包括滿足N-1校驗(yàn)、電力平衡及設(shè)備容量限制。

所述步驟五中，根據(jù)遠(yuǎn)景目標(biāo)網(wǎng)架結(jié)果，結(jié)合規(guī)劃時(shí)間區(qū)間內(nèi)的負(fù)荷增長(zhǎng)預(yù)測(cè)情況分析，確定各重要時(shí)間節(jié)點(diǎn)的過(guò)渡網(wǎng)架方式，所述重要時(shí)間節(jié)點(diǎn)是由市政規(guī)劃規(guī)定確定的，確定相應(yīng)一次場(chǎng)所或設(shè)備的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，此時(shí)約束條件的邊界值高于步驟八中約束條件設(shè)定的邊界值，而小于目標(biāo)值的1.2倍，實(shí)現(xiàn)資源配置綜合效益的最大化。

所述步驟五中，利用過(guò)渡網(wǎng)架方式和建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)化所述步驟四得到的目標(biāo)網(wǎng)架時(shí)還可以結(jié)合專家經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行優(yōu)化。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明首先結(jié)合高壓配電網(wǎng)的實(shí)際規(guī)劃特點(diǎn)，將整個(gè)規(guī)劃問(wèn)題分解為多個(gè)局部的優(yōu)化目標(biāo)，針對(duì)各個(gè)相對(duì)局部獨(dú)立的優(yōu)化目標(biāo)通過(guò)采用成熟的數(shù)學(xué)規(guī)劃或人工智能算法，可有效提高各局部?jī)?yōu)化結(jié)果的水平，且在各優(yōu)化目標(biāo)間引入實(shí)際的專家經(jīng)驗(yàn)和成熟的規(guī)則方法，實(shí)現(xiàn)交互式的處理思想，最大程度上減少規(guī)劃過(guò)程中不確定因素的影響。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的流程示意圖；

圖2為初始連接網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化算例；

圖3為幾種可能的配電網(wǎng)架方案。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。

基于局部?jī)?yōu)化目標(biāo)的交互式高壓配電網(wǎng)規(guī)劃方法：包括

步驟一，首先根據(jù)負(fù)荷預(yù)測(cè)和變電站選址定容的結(jié)果，結(jié)合已提出的分層分區(qū)原則要求，確定優(yōu)化變電站間的初始連接網(wǎng)絡(luò)，即各分區(qū)內(nèi)主要變電站間以及與上級(jí)電源點(diǎn)間的初始拓?fù)溥B接關(guān)系；

步驟二，建立高壓配電網(wǎng)典型接線方式的專家經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)庫(kù)；

步驟三，通過(guò)對(duì)高壓配電網(wǎng)典型接線方式進(jìn)行分析，基于具體規(guī)劃過(guò)程中的差異性原則，分析待規(guī)劃區(qū)域的實(shí)際特點(diǎn)要求，過(guò)濾篩選出適用于該地區(qū)的合理接線方式；在此基礎(chǔ)上根據(jù)已提出的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)潢P(guān)系，通過(guò)結(jié)合專家經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)庫(kù)，確定待規(guī)劃區(qū)域的初始網(wǎng)架方案集合；

根據(jù)行業(yè)導(dǎo)則(配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)技術(shù)導(dǎo)則Q/GDW1738-2012)中關(guān)于基于不同供電分區(qū)的典型接線模式規(guī)定確定出適用于該地區(qū)的合理接線方式。流程：確定研究區(qū)域定位——(規(guī)范中各不同區(qū)域定位所對(duì)應(yīng)的接線模式集庫(kù))——確定本區(qū)域適用性的典型接線模式集；

步驟四，結(jié)合已有的高壓配電網(wǎng)規(guī)劃模型，綜合考慮配電網(wǎng)規(guī)劃中的經(jīng)濟(jì)性、安全性、可靠性以及相關(guān)的約束條件，構(gòu)建合理的方案評(píng)價(jià)體系，其中權(quán)重控制參數(shù)可結(jié)合實(shí)際待規(guī)劃地區(qū)的工程要求和偏好來(lái)進(jìn)行調(diào)整；根據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果確定規(guī)劃區(qū)域的目標(biāo)網(wǎng)架；約束條件是根據(jù)本發(fā)明進(jìn)行配套篩選確定的，權(quán)重是根據(jù)區(qū)域發(fā)展定位對(duì)于約束條件中各項(xiàng)指標(biāo)的要求進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)判定的。

步驟五，根據(jù)遠(yuǎn)景目標(biāo)網(wǎng)架結(jié)果，結(jié)合規(guī)劃時(shí)間區(qū)間內(nèi)的負(fù)荷增長(zhǎng)預(yù)測(cè)情況分析，確定各重要時(shí)間節(jié)點(diǎn)的過(guò)渡網(wǎng)架方式，重要時(shí)間節(jié)點(diǎn)是由市政規(guī)劃規(guī)定確定的，并結(jié)合實(shí)際情況和市政規(guī)劃需要，確定相應(yīng)一次場(chǎng)所或設(shè)備的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，在保證適度超前的前提下充分發(fā)揮各設(shè)備的經(jīng)濟(jì)利用率，實(shí)現(xiàn)資源配置綜合效益的最大化；由遠(yuǎn)景目標(biāo)網(wǎng)架指導(dǎo)確定網(wǎng)架過(guò)渡方式和建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)的過(guò)程中，前后網(wǎng)架和站址選擇方面可能存在不匹配的情況，需要根據(jù)實(shí)際的規(guī)劃區(qū)域情況，還可以專家經(jīng)驗(yàn)介入實(shí)現(xiàn)負(fù)反饋的循環(huán)調(diào)整。

層次間的協(xié)調(diào)應(yīng)結(jié)合負(fù)荷預(yù)測(cè)結(jié)果和現(xiàn)有變電容量，確定該電壓等級(jí)所需新增的變電容量，通過(guò)對(duì)不同電壓等級(jí)間的變電容量進(jìn)行配合規(guī)劃協(xié)調(diào)，消除容量不匹配產(chǎn)生的瓶頸問(wèn)題，有效保障電網(wǎng)容量滿足最大負(fù)荷的要求；具體的協(xié)調(diào)優(yōu)化調(diào)整方法為結(jié)合《城市電力網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)導(dǎo)則》中的容載比要求(220kV電網(wǎng)變電所容載比1.6-1.9，35kV-110kV電網(wǎng)變電所容載比1.8-2.1)，根據(jù)上下級(jí)變電站的容量對(duì)比情況，分析調(diào)整已有變電站容量規(guī)劃方案中的不協(xié)調(diào)部分。

分區(qū)協(xié)調(diào)是從空間分布上保證電網(wǎng)滿足負(fù)荷需求，是高壓變電所優(yōu)化規(guī)劃的基礎(chǔ)。通過(guò)根據(jù)電力負(fù)荷預(yù)測(cè)結(jié)果分析系統(tǒng)和分區(qū)電網(wǎng)的容量需求，確定上級(jí)電源點(diǎn)(高電壓等級(jí)的變電站)的初始供電范圍和高壓配網(wǎng)中相關(guān)變電站的隸屬范圍，在此基礎(chǔ)上對(duì)不同分區(qū)間的線路聯(lián)絡(luò)要求進(jìn)行初步分析判斷。

變電站間的點(diǎn)線連接方式作為電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的重要組成部分，根據(jù)圖1所示流程，本專利將該問(wèn)題作為獨(dú)立目標(biāo)進(jìn)行初始優(yōu)化確定，其優(yōu)化過(guò)程中依據(jù)的主要原則包括：

1)分析相關(guān)變電站周圍供電負(fù)荷的容量水平和供電區(qū)域要求，確定相應(yīng)區(qū)域的供電安全標(biāo)準(zhǔn)和可靠性要求；

2)高壓線路應(yīng)按N-1原則配置，35kV及以上各變電所應(yīng)至少有路電源進(jìn)線，結(jié)合原則1的分析結(jié)果和實(shí)際各變電站的實(shí)際地理分布，確定相應(yīng)站點(diǎn)上級(jí)電源的可靠性水平要求；

3)該目標(biāo)下僅優(yōu)化各站點(diǎn)間的拓?fù)溥B接關(guān)系，忽略實(shí)際線路走廊通道情況，兩點(diǎn)間可采用歐氏距離表達(dá)式；

針對(duì)35kV及以上各變電所進(jìn)行逐個(gè)分析確定初始接線，判據(jù)為與上級(jí)電源的歐氏距離值，選取距離最短的兩個(gè)電源點(diǎn)(r_{is_1}和r_{is_2})，若該變電所要求的可靠性水平較低(基于導(dǎo)則《配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)技術(shù)導(dǎo)則Q/GDW1738-2012》中規(guī)定的各個(gè)分區(qū)可靠性平均水平，低于這個(gè)水平或者結(jié)合實(shí)際情況根據(jù)人為規(guī)定即為低。)，則表明電源可來(lái)自同一變電站，因此，在選擇時(shí)應(yīng)加入約束條件，例如若r_{is_2}>1.5*r_{is_1}，則僅選取距離最短的一個(gè)電源點(diǎn)，具體算例如圖2所示。

如圖2算例中，i1-i7為110kV變電站，s1-s7為電源點(diǎn)，其中i1站點(diǎn)所供區(qū)域?yàn)镃類區(qū)域，其電源點(diǎn)可來(lái)自同一變電站的不同母線，根據(jù)上述分析策略，其初始連接網(wǎng)絡(luò)如圖2b所示。

典型接線方式分析和初始方案集的形成，高壓配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)主要有：鏈?zhǔn)?、環(huán)網(wǎng)和輻射狀結(jié)構(gòu)；變電站接入方式主要有：T接和π接?；诘貐^(qū)差異性的要求，結(jié)合實(shí)際待規(guī)劃區(qū)域的地區(qū)適用性原則，對(duì)典型的接線方式進(jìn)行篩選調(diào)整，確定適合待規(guī)劃地區(qū)的典型接線方式。

在上述初始連接網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，通過(guò)實(shí)際專家工程經(jīng)驗(yàn)形成幾種具有可行性的高電壓配網(wǎng)規(guī)劃方案，結(jié)合圖2所示算例，假設(shè)該地區(qū)的高壓配電網(wǎng)接線方式主要為鏈?zhǔn)胶洼椛錉?，以T接的變電站接入方式為例，則幾種可能的方案集如圖3所示。

網(wǎng)架方案評(píng)價(jià)體系構(gòu)建，該模塊主要基于已確定的配電網(wǎng)架方案，通過(guò)合理的評(píng)價(jià)體系對(duì)方案進(jìn)行分析評(píng)價(jià)，來(lái)確定綜合效益最優(yōu)的方案。評(píng)價(jià)體系的構(gòu)建可參考已有的高壓配電網(wǎng)規(guī)劃模型，主要涉及

即將上述各因素通過(guò)加權(quán)求和的方式形成對(duì)已有配網(wǎng)方案的評(píng)價(jià)體系方法，各權(quán)重的設(shè)置可參考實(shí)際的工程經(jīng)驗(yàn)和待規(guī)劃電網(wǎng)的實(shí)際要求進(jìn)行靈活調(diào)整，調(diào)整的原則遵循行業(yè)導(dǎo)則《配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)技術(shù)導(dǎo)則Q/GDW1738-2012》。

步驟五中所說(shuō)的在保證適度超前的前提下充分發(fā)揮各設(shè)備的經(jīng)濟(jì)利用率，適度超前是指高于公式1中的邊界值，而小于目標(biāo)值的1.2倍范圍內(nèi)。

過(guò)渡方式和建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的過(guò)渡方式應(yīng)根據(jù)已確定的目標(biāo)網(wǎng)架和待規(guī)劃電網(wǎng)的實(shí)際要求來(lái)靈活選取。考慮到待規(guī)劃區(qū)域在建設(shè)初期及過(guò)渡期，高壓配電網(wǎng)存在單線單變，暫不具備故障負(fù)荷轉(zhuǎn)移條件時(shí)，可適當(dāng)放寬N-1的校驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，但應(yīng)根據(jù)負(fù)荷增長(zhǎng)，通過(guò)建設(shè)與改造，逐步滿足供電安全標(biāo)準(zhǔn)。

針對(duì)設(shè)備的選擇建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)遵循設(shè)備全壽命周期管理的理念，根據(jù)供電區(qū)域的類型、差異化選配，同時(shí)各設(shè)備應(yīng)具有較強(qiáng)的適應(yīng)性，留有合理的裕度。特別針對(duì)高壓配電網(wǎng)的線路部分應(yīng)綜合飽和負(fù)荷狀況、線路全壽命周期選定、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、變壓器容量和臺(tái)數(shù)、安全電流裕度、經(jīng)濟(jì)載荷范圍等因素綜合確定。另外配電網(wǎng)設(shè)備選型和配置應(yīng)同步考慮智能配網(wǎng)和配電自動(dòng)化的建設(shè)需求。

整個(gè)配電網(wǎng)規(guī)劃的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)還應(yīng)綜合考慮各過(guò)渡階段下的發(fā)展要求，綜合分析確定是否應(yīng)一次性建成還是通過(guò)過(guò)渡的建設(shè)方案逐步實(shí)現(xiàn)目標(biāo)要求。

專家系統(tǒng)的知識(shí)原則確定，整個(gè)流程體系中需要專家經(jīng)驗(yàn)多次介入，該部分可通過(guò)人工交互實(shí)現(xiàn)，也可建立基于規(guī)則的專家系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

專家系統(tǒng)其核心主要是知識(shí)庫(kù)和推理機(jī)，其中知識(shí)庫(kù)的完善與否以及知識(shí)如何表達(dá)很大程度上影響了專家系統(tǒng)應(yīng)用的好壞，專家系統(tǒng)是否具有足夠豐富的知識(shí)，是其分析問(wèn)題能力的關(guān)鍵。就高壓配電網(wǎng)規(guī)劃來(lái)說(shuō)，其相應(yīng)專家系統(tǒng)需結(jié)合實(shí)際的工程經(jīng)驗(yàn)和待規(guī)劃區(qū)域電網(wǎng)的具體要求，形成多個(gè)成熟的知識(shí)規(guī)則，并通過(guò)“if…else…”作為知識(shí)表現(xiàn)的形式。

上述雖然結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行了描述，但并非對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動(dòng)即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護(hù)范圍以內(nèi)。