專利名稱：一種基于城鄉(xiāng)一體化的農(nóng)村電網(wǎng)布局優(yōu)化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于農(nóng)村電網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)領(lǐng)域，具體涉及一種基于城鄉(xiāng)一體化的農(nóng)村電網(wǎng)布局優(yōu)化方法。
背景技術(shù)：
國內(nèi)外許多對電壓制式的研究方法，是在滿足技術(shù)要求和安全、可靠、穩(wěn)定運(yùn)行的前提下，獲取最大的經(jīng)濟(jì)效益，也就是使電網(wǎng)運(yùn)行的綜合費(fèi)用(其中包括建設(shè)投資、線損、 變壓器損耗、運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用、折舊等)最小。電網(wǎng)電壓制中電壓等級基本遵循“幾何均值”規(guī)律和“舍二求三”原則?！皫缀尉怠币?guī)律是對一個網(wǎng)絡(luò)或一個區(qū)域網(wǎng)絡(luò)，由綜合費(fèi)用和電壓的關(guān)系表達(dá)式求得綜合費(fèi)用最小時的經(jīng)濟(jì)電壓Utl，但這一電壓不一定正好符合現(xiàn)行電壓標(biāo)準(zhǔn)，一般在兩個標(biāo)準(zhǔn)電壓之間。因此，標(biāo)準(zhǔn)電壓Ui與Ui+1之間必然存在一個經(jīng)濟(jì)帶，即U。。 在某相同負(fù)荷密度、供電半徑和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)下，兩個鄰近的標(biāo)準(zhǔn)電壓可以是等經(jīng)濟(jì)的，因此可以得到U。與Ui、Uw的關(guān)系為U0=^JK1 (1)即經(jīng)濟(jì)電壓與標(biāo)準(zhǔn)電壓之間是幾何均值關(guān)系，最佳電壓等級序列中的各電壓等級之間應(yīng)互為幾何均值規(guī)律以保證電壓制式中的每個電壓級都是經(jīng)濟(jì)電壓?！吧岫笕痹瓌t就是指在選擇的電壓等級序列中，各相鄰級間的倍數(shù)應(yīng)力求接近或超過“3”，同時又要保證各相鄰電壓等級間倍數(shù)不小于或等于“2”。在電網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行中，如果電壓等級級差太大，會造成變電設(shè)備生產(chǎn)、運(yùn)行困難和低壓送出困難，導(dǎo)致出線回路數(shù)多且低壓送電距離過長，損耗增大。反之，若級差太小，則變電層次太多，造成不必要的重復(fù)變電，增加電網(wǎng)運(yùn)行費(fèi)用， 同時也會造成供電范圍重疊，不能充分發(fā)揮各電壓等級的作用。國內(nèi)近幾年來對農(nóng)村電網(wǎng)電壓制式及合理結(jié)構(gòu)的研究，主要是從以下思路展開的，即建立以單位供電面積年費(fèi)用最小為目標(biāo)函數(shù)，以國標(biāo)GB12325中規(guī)定的各級供電電壓允許偏差值為約束條件的非線性最優(yōu)化模型。模型中年費(fèi)用主要計及了變電站、線路及無功補(bǔ)償設(shè)備的建設(shè)投資費(fèi)用、損耗費(fèi)用及維修費(fèi)用等。一種是通過優(yōu)化模型計算出各電壓等級的經(jīng)濟(jì)供電半徑及經(jīng)濟(jì)功率因數(shù)，然后在此基礎(chǔ)上對多種電壓制式的合理供電范圍分層分級進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)模型構(gòu)建與計算，得到各電壓制式在不同電能密度下的單位供電面積年費(fèi)用。一種是在經(jīng)濟(jì)供電半徑未知的情況下，弓丨入決策變量來描述電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，建立電網(wǎng)結(jié)構(gòu)模型，再通過年費(fèi)用模型優(yōu)化得到各電壓制式中每一電壓等級的經(jīng)濟(jì)供電半徑、經(jīng)濟(jì)功率因數(shù)、變電站個數(shù)和線路長度。以往在模型的構(gòu)建過程中都基于了以下的假設(shè)供電區(qū)域?yàn)閳A形(部分以六邊形和二十四邊形為模型)，變電站位于圓形區(qū)域的中心；電網(wǎng)結(jié)構(gòu)為輻射型接線方式；低壓側(cè) IOkV為末端用戶，即0. 38kV線路不詳細(xì)計入模型；假定負(fù)荷或用電量按供電面積均勻分布
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種基于城鄉(xiāng)一體化的農(nóng)村電網(wǎng)布局優(yōu)化方法，側(cè)重考慮城鄉(xiāng)差別和大型工業(yè)對負(fù)荷分布產(chǎn)生重要的影響，對負(fù)荷分布模型除了采用均勻分布以外， 還采用了集中負(fù)荷+均勻負(fù)荷的分布模型。在各級電網(wǎng)的計算中可將集中負(fù)荷先扣除，再按電量均勻分布來處理；對經(jīng)濟(jì)供電半徑和單位面積最小年費(fèi)用的計算采用統(tǒng)一的優(yōu)化模型，且對農(nóng)村電網(wǎng)結(jié)構(gòu)模型采用了新的設(shè)計方法，輸電線路計算簡化；優(yōu)化模型中考慮了從 0. 38kV到500kV的各級電壓，范圍較廣，體現(xiàn)了城鄉(xiāng)一體化布局下城鄉(xiāng)統(tǒng)籌考慮的思想；對變壓器空載和負(fù)載損耗的計算采用了線性擬合方法，損耗包含了與容量相關(guān)的部分和與容量無關(guān)的部分，根據(jù)不同容量變壓器的實(shí)際損耗數(shù)據(jù)擬合得到線性關(guān)系的參數(shù)。本方法實(shí)現(xiàn)了在供電區(qū)域內(nèi)扣除集中負(fù)荷之后，再按負(fù)荷均勻分布來處理，避免了集中負(fù)荷對下一級電網(wǎng)設(shè)備規(guī)模及投資等產(chǎn)生的影響，采用電量密度取代負(fù)荷密度更好地解決了最大負(fù)荷同時率的不確定性問題，是一種集規(guī)劃與設(shè)計于一體的適用于城鄉(xiāng)一體化電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計方法。本發(fā)明提出了一種基于城鄉(xiāng)一體化的農(nóng)村電網(wǎng)布局優(yōu)化方法，包括一、構(gòu)建電網(wǎng)結(jié)構(gòu)模型根據(jù)農(nóng)村電網(wǎng)實(shí)際情況，對電網(wǎng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行模型化設(shè)計，包括確定網(wǎng)架拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以及變電站個數(shù)、容量和輸電線路長度，從而構(gòu)建電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)費(fèi)用模型；構(gòu)建電網(wǎng)結(jié)構(gòu)模型的基本假設(shè)條件包括(5)各級變電站供電區(qū)域?yàn)閳A形，變電站位于圓心，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為輻射狀，變電站的出線條數(shù)不受限制；(6)用電負(fù)荷分為集中負(fù)荷和均勻負(fù)荷兩種形式，其中均勻負(fù)荷的用電量按供電區(qū)域面積均勻分布；(7)電網(wǎng)中線路的導(dǎo)線截面按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇；(8)以一個變電站的供電區(qū)域作為研究對象，將低壓用戶作為末端負(fù)荷點(diǎn)。電網(wǎng)每一級結(jié)構(gòu)都會受到相鄰級的影響，通常應(yīng)包括輸電網(wǎng)的電壓級。構(gòu)建電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)費(fèi)用模型方法包括(1)集中負(fù)荷單獨(dú)處理方法假設(shè)Wa、Wb分別表示A電壓等級和B電壓等級集中負(fù)荷的用電量；Aa、Ab分別表示A電壓等級和B電壓等級變電站的供電面積；在某一確定的電量密度下，以μ a表示A電壓等級網(wǎng)絡(luò)的電量密度，則B電壓等級網(wǎng)絡(luò)的電量密度為
權(quán)利要求
1. 一種基于城鄉(xiāng)一體化的農(nóng)村電網(wǎng)布局優(yōu)化方法，其特征在于包括以下步驟一、構(gòu)建電網(wǎng)結(jié)構(gòu)模型根據(jù)農(nóng)村電網(wǎng)實(shí)際情況，對電網(wǎng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行模型化設(shè)計，包括確定網(wǎng)架拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以及變電站個數(shù)、容量和輸電線路長度，從而構(gòu)建電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)費(fèi)用模型；構(gòu)建電網(wǎng)結(jié)構(gòu)模型的基本假設(shè)條件包括(1)各級變電站供電區(qū)域?yàn)閳A形，變電站位于圓心，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為輻射狀，變電站的出線條數(shù)不受限制；(2)用電負(fù)荷分為集中負(fù)荷和均勻負(fù)荷兩種形式，其中均勻負(fù)荷的用電量按供電區(qū)域面積均勻分布；(3)電網(wǎng)中線路的導(dǎo)線截面按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇；(4)以一個變電站的供電區(qū)域作為研究對象，將低壓用戶作為末端負(fù)荷點(diǎn)。電網(wǎng)每一級結(jié)構(gòu)都會受到相鄰級的影響，通常應(yīng)包括輸電網(wǎng)的電壓級。構(gòu)建電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)費(fèi)用模型方法包括(1)集中負(fù)荷單獨(dú)處理方法假設(shè)Wa、Wb分別表示A電壓等級和B電壓等級集中負(fù)荷的用電量；Aa、Ab分別表示A 電壓等級和B電壓等級變電站的供電面積；在某一確定的電量密度下，以μ a表示A電壓等級網(wǎng)絡(luò)的電量密度，則B電壓等級網(wǎng)絡(luò)的電量密度為
全文摘要
本發(fā)明提供了一種基于城鄉(xiāng)一體化的農(nóng)村電網(wǎng)布局優(yōu)化方法，屬于農(nóng)村電網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)領(lǐng)域。構(gòu)建了城鄉(xiāng)一體化布局下的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)模型、以年費(fèi)用最小為目標(biāo)函數(shù)的經(jīng)濟(jì)供電半徑及經(jīng)濟(jì)功率因數(shù)計算模型、電壓等級序列經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)優(yōu)化模型等，系統(tǒng)完整地提出了電網(wǎng)結(jié)構(gòu)模型的分層設(shè)計與構(gòu)建方法，并給出了各電壓等級序列的電網(wǎng)年費(fèi)用優(yōu)化模型。本方法是一種集規(guī)劃與設(shè)計于一體的適用于城鄉(xiāng)一體化電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計方法。
文檔編號G06F17/50GK102411645SQ201110213438
公開日2012年4月11日 申請日期2011年7月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月28日
發(fā)明者宋祺鵬, 楊紅磊, 王金麗, 王金宇, 盛萬興 申請人:中國電力科學(xué)研究院