[发明专利]一种考虑配电网可靠性的自动化设备布点决策方法

权利要求书

1.一种考虑配电网可靠性的自动化设备布点决策方法，其特征在于，包括以下具体步骤：

步骤一：对配电网内部元件、节点之间的连接关系建立拓扑模型；

步骤二：采用分块高斯消元法来实现对配电网节点连通关系的判断；

步骤三：依据配电网节点连通关系的判断结果实现故障对负荷点影响后果的分析；

步骤四：结合配电网可靠性的解析求解方法，求解配电网负荷可靠性指标以及系统可靠性指标；

步骤五：通过结合配网自动化设备投资成本以及效益提升两个部分，建立配电网自动化设备优化布点求解模型的目标函数；

步骤六：综合考虑配电自动化设备的物理约束、可靠性指标约束以及拓扑关系约束，得到了优化布点的规划模型；

所述步骤一中，所述对配电网内部元件、节点之间的连接关系建立拓扑模型具体为，采用元件信息矩阵与节点信息矩阵作为原始数据的存储方式，输入拓扑模型的相关参数数据包括以下三类：

1）节点数据：节点编号、节点有功、节点容量、负荷重要度；

2）元件数据：元件编号、首节点编号、末节点编号、元件容量、元件类型；

3）元件故障参数：元件故障率、元件修复时间、二遥设备动作时间、三遥设备动作时间、手动设备动作时间；

采取无向图邻接矩阵的方式来描述电网内部元件之间的连接关系；

所述步骤二中，分块高斯消元法具体流程为，

（1）对邻接矩阵 开展如下所示的分块处理，通过将邻接矩阵的各个分块进行计算；

，

（2）对分块处理后的矩阵主对角线子块、分别采用高斯消元法进行消去、前代、回代操作；

（3）非主对角线上两个子块、反映子块、之间的联系，对其需要进行连接关系映射计算；

（4） 子块，，，计算后，便获得新的邻接矩阵，对矩阵进行一次完整的高斯消元法计算后，便可以获得连通矩阵；

（5）对连通矩阵进行行扫描或者列扫描，获取相同的元素对应的行数、列数，便可以获取不同节点之间的连通关系；

所述步骤三中，通过修改配电网拓扑对应的邻接矩阵参数，模拟开断配电网内部各类配电自动化设备，实现对发挥作用的配电自动化装置进行识别与定位，其具体过程如下：

（1）人为断开配电网内部断路器设备，通过前述的拓扑分析方法，便可以获得断路器连通片集合、各个集合内部所包含的节点以及连通片边界开关设备集合，

（2）人为断开配电网内部手动开关设备，通过前述的拓扑分析方法，便可以获得手动开关连通片集合、各个集合内部所包含的节点以及连通片边界开关设备集合；

（3）人为断开配电网内部二遥开关设备，通过前述的拓扑分析方法，便可以获得二遥开关连通片集合、各个集合内部所包含的节点以及连通片边界开关设备集合；

（4）人为断开配电网内部三遥开关设备，通过前述的拓扑分析方法，便可以获得三遥开关连通片集合、各个集合内部所包含的节点以及连通片边界开关设备集合；

（5）根据故障元件的节点编号，在上述四个不同边界开关设备集合中搜索故障所对应的边界开关设备，并将搜索结果存储于系统中；

所述步骤四中，根据故障影响分析结果对各类负荷点停电持续时间进行建模，划分为不受影响区域、故障区域、恢复区域、转供区域，故障查找时间模型如下：

 ，

其中，为巡线排查故障准备工作的时间，为馈线段的长度，为工作人员巡线排查故障的速度，为排查故障的目标区域内包含的馈线段集合；

所述步骤五中，通过结合配网自动化设备投资成本以及效益提升两个部分，建立配电网自动化设备优化布点求解模型的目标函数具体为，

1）设备投资成本最小

，

上式中，为设备采购、改造、安装总成本；为馈线集合中位于馈线上节点的二遥开关指示变量，当时，说明该位置未安装二遥设备，当时，说明该位置安装二遥设备；为馈线集合中位于馈线上节点的三遥开关指示变量，其含义与二遥开关指示变量一致；、分别为二遥设备、三遥设备综合成本价，

对于贷款采购设备还应考虑其贷款利息，其最终成本如下式所示：

，

式中为银行贷款年化利率，为银行贷款年限，

将最终成本按照设备残值以及使用年限进行折旧均摊，获得设备采购、改造、安装的年均成本，其计算式如下：

，

2）配网效益提升最大

负荷年停电损失量化模型如下所示：

，

其中为负荷点的年平均负荷，为负荷点单位电量损失成本，

3）总目标函数

因此考虑设备采购、改造、安装、维护的年均成本以及年负荷停电损失后的总目标函数如下：

；

所述步骤六中，综合考虑配电自动化设备的物理约束、可靠性指标约束以及拓扑关系约束，得到了优化布点的规划模型具体为，

1）配电自动化设备的物理约束

对于馈线上节点处的自动化设备，最多仅能存在一种类型，通常不可同时安装二遥、三遥设备，因此有

，

应对优化模型内的特定节点进行强制约束，并有以下数量约束：

，

2）配电网可靠性指标约束

采用最小路法进行计算，计算过程等效为以下约束条件：

，

应当有：

，

优化布点过程中，不仅仅需要满足各个重要负荷的可靠性指标，还应当满足系统整体的可靠性指标，采用平均供电可考虑指标ASAI作为参考，其计算方式如下：

，

上式中，为重要负荷年停电持续时间参考值；为负荷点处用户数量；为系统平均供电可考虑指标参考值。