一种计及分布式电源的中压网架分段联络优化方法与流程

1.本发明属于中压网架分段联络技术领域，更具体地，涉及一种计及分布式电源的中压网架分段联络优化方法。


背景技术：

2.分段与联络作为中压配电网网架结构的重要内容，与电网建设的经济性和可靠性密切相关，对配电网架结构优化具有重要意义。
3.现有分段与联络技术大多从经济性、可靠性、网损率和网络节点的电压水平等方面出发进行分段联络设置。除此之外，还有利用负荷空间分布信息、模式识别、改进k-means聚类算法进行分段联络设置的研究。
4.随着整区光伏政策的不断推进，高比例分布式光伏电源的广泛接入中压网架逐步成为常态。分布式光伏的大量并网给配电网电能质量带来恶劣影响，高比例分布式光伏电源对中压配电网的分段联络的影响成为不容忽视的重要因素。现有分段联络研究对于分布式光伏接入的影响分析不足，尚需进一步深入研究光伏接入后对分段联络设置的影响。


技术实现要素：

5.针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种计及分布式电源的中压网架分段联络优化方法，基于源荷空间分布的数据样本集合，实现计及源荷空间分布影响的分段联络方式的优化。
6.本发明的目的是通过以下技术措施实现的。
7.本发明提供一种计及分布式电源的中压网架分段联络优化方法，包括以下步骤：
8.(1)建立源荷空间分布样本集合
9.n个负荷数据样本集合为s＝{x1,x2,x3,...,xi,...,xn}，其中，第i个负荷的空间分布数据信息为xi＝(lngi,lati，p
li
)，(i＝1,2,...,n)，lngi与lati分别为负荷xi的经纬度，p
li
为负荷xi的容量；
10.l个分布式电源点a＝{a1，a2，a3，...，ai，...，a
l
}，第i个分布式电源的空间分布数据信息为ai＝(lngi，lati，p
si
)，(i＝1，2，...，l)，其中lngi与lati分别为第i个分布式电源的经纬度，p
si
为电源容量；
11.(2)计算负荷分布的局部密度ρi和分布间距δi[0012][0013]
式中d
ij
＝dist(xi,xj)(i,j∈is,i≠j)表示xi和xj的分布间距，式中dc为截断距离，dc的值选择原则如下：dc的值应使每个点以dc为半径的圆形区域内的数据点个数占数据点总数的1％-2％；
[0014][0015][0016]
根据计算结果，选取ρi与δi乘积较大的m个点作为聚类中心；
[0017]
(3)按照ρi和δi均最大进行dpc聚类分段，确定边界条件所有分段区域的最大半径均在400m以内，负荷大小均在2000kw以内；若不满足边界条件，调整负荷中心m和截断距离dc；
[0018]
(4)计算各分段关键特征变量
[0019]
在确定完m个负荷中心后，对其余负荷点进行归类，在聚类分段完成后，根据聚类分段情况结合该区域l个分布式电源的数据样本集合a＝{a1，a2，a3，...，ai，...，a
l
}与数据信息ai＝(lngi，lati，p
si
)，(i＝1，2，...，l)计算聚类分段区域的关键特征变量：负荷中心α、供电最大半径β、负荷总量大小γ、分区分布式电源总容量δ；
[0020]
(5)校核反向负载率和线路渗透率，联络设置完成后，将各分段接入供电线路并校核反向负载率和线路渗透率；
[0021]
计算分布式电源接入后的分段反向负载率公式为：
[0022][0023]
当分段反向负载率最大值λmax≤0时，可完全就地消纳分布式电源；
[0024]
每条出线的分布式电源渗透率不能过高，渗透率的计算方式如下：
[0025][0026]
其中δi为线路第i个分段的分布式电源并网容量，γi为该条线路的负荷总量，ωm为线路的分布式电源渗透率限值，根据导则渗透率限值取25％；
[0027]
(6)进行多种供电方式下的线路渗透率校核，确定多种供电方式均未出现渗透率越限情况，获得中压配电网分段联络优化方案。
[0028]
本发明方法首先基于源荷空间分布的数据样本集合，以源荷分布的局部密度、分布间距均最大，开展密度峰值聚类优化(clustering by fast search and find of density peaks，dpc)进行分段；然后计算分段负荷总量、分布半径、负荷中心以及分布式电源总量等分段关键特征变量；之后，优先考虑供电可靠性，基于分段关键特征变量计算各分段反向负载率，据此考虑分布式电源的消纳能力进行联络线的设置；进一步进行包括联络在内的多种供电方式进行线路的渗透率的越限校核；最后实现计及源荷空间分布影响的分段联络方式的优化。
[0029]
本发明所提出的中压网架分段联络的优化方法克服了传统导则方法采用负荷密度和供电半径指标进行线路分段的局限性，解决分布式电源广泛接入的实际问题，基于大数据聚类方法实现了分段划分精细化，考虑供电可靠性兼顾分布式电源消纳的要求进行线
路联络设置，可以为中压网架优化改造提供合理化建议。
附图说明
[0030]
图1是本发明计及分布式电源的中压网架分段联络优化方法流程图。
[0031]
图2是本发明实施例中基于源荷空间分布的聚类分段示意图。
[0032]
图3是本发明实施例中分段区域划分示意图。
[0033]
图4是本发明实施例中规划区域中压网架分段联络优化示意图。
具体实施方式
[0034]
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施案例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施案例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
[0035]
如图1所示，本实施例提供一种计及分布式电源的中压网架分段联络优化方法，包括以下步骤：
[0036]
(1)建立源荷空间分布样本集合
[0037]
n个负荷数据样本集合为s＝{x1,x2,x3,...,xi,...,xn}，其中，第i个负荷的空间分布数据信息为xi＝(lngi,lati，p
li
)，(i＝1,2,...,n)，lngi与lati分别为负荷xi的经纬度，p
li
为负荷xi的容量；
[0038]
l个分布式电源点a＝{a1，a2，a3，...，ai，...，a
l
}，第i个分布式电源的空间分布数据信息为ai＝(lngi，lati，p
si
)，(i＝1，2，...，l)，其中lngi与lati分别为第i个分布式电源的经纬度，p
si
为电源容量。
[0039]
(2)计算负荷分布的局部密度ρi和分布间距δi[0040][0041]
式中d
ij
＝dist(xi,xj)(i,j∈is,i≠j)表示xi和xj的分布间距，式中dc为截断距离，dc的值选择原则如下：dc的值应使每个点以dc为半径的圆形区域内的数据点个数占数据点总数的1％-2％；由(公式1)可知，与xi的距离小于dc的负荷越多，局部密度ρi越大。
[0042][0043][0044]
负荷中心为较高局部负荷密度点，其周围具有多个较低局部密度复合负荷点，距另一负荷中心有相对较大的距离。根据这种方法确定m个负荷中心。根据计算结果，选取ρi与δi乘积较大的m个点作为聚类中心。
[0045]
(3)按照ρi和δi均最大进行dpc聚类分段，确定边界条件所有分段区域的最大半径
均在400m以内，负荷大小均在2000kw以内；若不满足边界条件，调整负荷中心m和截断距离dc；
[0046]
(4)计算各分段关键特征变量
[0047]
在确定完m个负荷中心后，对其余负荷点进行归类，在聚类分段完成后，根据聚类分段情况结合该区域l个分布式电源的数据样本集合a＝{a1，a2，a3，...，ai，...，a
l
}与数据信息ai＝(lngi，lati，p
si
)，(i＝1，2，...，l)计算聚类分段区域的关键特征变量：负荷中心α、供电最大半径β、负荷总量大小γ、分区分布式电源总容量δ。
[0048]
负荷中心α，即聚类中心的经纬度坐标：
[0049]
αi＝(lngi，lati),(i＝1,2,
…
,m)
[0050]
供电最大半径β，即聚类中心与该供电区块中负荷样本点的最大距离：
[0051][0052]
式中si为第i个供电区块的负荷空间分布数据样本集合；
[0053]
负荷总量大小γ，即为供电区块内部负荷样本点的负荷总量：
[0054][0055]
分区分布式电源总容量δ：
[0056][0057]
式中k为空间内样本个数。
[0058]
(5)校核反向负载率和线路渗透率，联络设置完成后，将各分段接入供电线路并校核反向负载率和线路渗透率；
[0059]
计算分布式电源接入后的分段反向负载率公式为：
[0060][0061]
当分段反向负载率最大值λmax≤0时，可完全就地消纳分布式电源；λmax越小，分段的分布式电源消纳情况越好。
[0062]
每条出线的分布式电源渗透率不能过高，渗透率的计算方式如下：
[0063][0064]
其中δi为线路第i个分段的分布式电源并网容量，γi为该条线路的负荷总量，ωm为线路的分布式电源渗透率限值，根据导则渗透率限值取25％；
[0065]
(6)进行多种供电方式下的线路渗透率校核，确定多种供电方式均未出现渗透率越限情况，获得中压配电网分段联络优化方案。
[0066]
下面以某地级市典型供电网格的单元为例，对本发明实施例作具体说明。
[0067]
以地级市典型供电网格的单元2为例，该单元是b类供电区，面积为1.44km2，包含794个负荷点，总负荷量为11.36mw，分布式电源接入点共28个，接入分布式电源容量为1.43mw。建立单元2负荷数据样本集合s＝{x1,x2,x3,...,x
794
}与分布式电源数据样本集合a＝{a1,a2,a3,...a
28
}，考虑到该供电单元的覆盖面积，当dc为22m时的分段方案如图2所示，其中五角星代负荷中心，不同灰度的点代表不同的分段的负荷。
[0068]
聚类分段均不超过约束条件，因此最终分段划分如图3所示。
[0069]
计算各分段关键特征变量数值如表1，由表中数据可知，分段区域个数为13个，所有分段区域的最大半径均在400m以内，负荷大小均在2000kw以内，分段区域m1、m11、m12、m13负荷大小较大，均超过1000kw。分布式电源主要集中在m1，m5，m7，m9，m12这五个分段区域。
[0070]
表1聚类分段及其关键特征参数
[0071][0072][0073]
计算分段区域的反向负载率见表2，说明无分段出现反向负载率超过限值的情况。各分段均可完全消纳本分段的分布式电源。
[0074]
表2分段区域反向负载率计算
[0075]
[0076]
基于消纳能力进行联络的设置，待优化区域共11.36mw，大于8000kw、小于等于12000kw，宜采用架空线路多分段两联络接线，因此每回线联络数量为2。
[0077]
该中压网架共有两个上级变电站，其中x变共有两回出线、y变共有两回出线。分别为x变ⅰ回、x变ⅱ回、y变ⅰ回、y变ⅱ回。按照划分原则将供电区域划分如下：x变ⅰ回线供电分段为m5、m7、m11、m13；x变ⅱ回线供电分段为m1、m3、m6、m8；y变ⅰ回线供电分段为m10、m12；y变ⅱ回供电区域为m2、m4、m9；首先在线路末端设置联络形成手拉手环网结构，其次分布式电源消纳能力较低分段处设置联络，也即在反向负载率最大的两处，m9与m12处设置联络。
[0078]
联络设置如图4所示，x变ⅰ回供电m5、m7、m11、m13，线路为四分段两联络，在m5与m7、m7与m13、m13与m11之间进行分段,在线路末端与x变ⅱ回进行联络以及在m11分段与y变ⅰ回m12分段联络。
[0079]
x变ⅱ回供电m1、m3、m6，线路为三分段两联络，在m3与m1、m1与m6之间进行分段，在线路末端与x变ⅰ回进行联络以及在m3分段与y变ⅱ回m9分段联络。
[0080]
y变ⅰ回供电m10、m12，线路为两分段两联络，在m10与m12之间进行分段，线路末端与y变ⅱ回进行联络以及在分段m12与y变ⅰ回m11分段联络。
[0081]
y变ⅱ回供电m2、m4、m9，线路为三分段两联络，在m2与m9、m9与m4之间进行分段,在线路末端分别与y变ⅰ回进行联络。以及在m9分段与x变ⅱ回m3分段联络。
[0082]
最后进行多种供电方式下的线路渗透率校核，计算4回线路渗透率如表2，多种供电方式均未出现渗透率越限情况。
[0083]
本说明书中未作详细描述的内容，属于本专业技术人员公知的现有技术。
[0084]
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种计及分布式电源的中压网架分段联络优化方法，其特征在于该优化方法包括以下步骤：(1)建立源荷空间分布样本集合n个负荷数据样本集合为s＝{x1,x2,x3,...,x
i
,...,x
n
}，其中，第i个负荷的空间分布数据信息为x
i
＝(lng
i
,lat
i
，p
li
)，(i＝1,2,...,n)，lng
i
与lat
i
分别为负荷x
i
的经纬度，p
li
为负荷x
i
的容量；l个分布式电源点a＝{a1，a2，a3，...，a
i
，...，a
l
}，第i个分布式电源的空间分布数据信息为a
i
＝(lng
i
，lat
i
，p
si
)，(i＝1，2，...，l)，其中lng
i
与lat
i
分别为第i个分布式电源的经纬度，p
si
为电源容量；(2)计算负荷分布的局部密度ρ
i
和分布间距δ
i
式中d
ij
＝dist(x
i
,x
j
)(i,j∈i
s
,i≠j)表示x
i
和x
j
的分布间距，式中d
c
为截断距离，d
c
的值选择原则如下：d
c
的值应使每个点以d
c
为半径的圆形区域内的数据点个数占数据点总数的1％-2％；2％；根据计算结果，选取ρ
i
与δ
i
乘积较大的m个点作为聚类中心；(3)按照ρ
i
和δ
i
均最大进行dpc聚类分段，确定边界条件所有分段区域的最大半径均在400m以内，负荷大小均在2000kw以内；若不满足边界条件，调整负荷中心m和截断距离d
c
；(4)计算各分段关键特征变量在确定完m个负荷中心后，对其余负荷点进行归类，在聚类分段完成后，根据聚类分段情况结合该区域l个分布式电源的数据样本集合a＝{a1，a2，a3，...，a
i
，...，a
l
}与数据信息a
i
＝(lng
i
，lat
i
，p
si
)，(i＝1，2，...，l)计算聚类分段区域的关键特征变量：负荷中心α、供电最大半径β、负荷总量大小γ、分区分布式电源总容量δ；(5)校核反向负载率和线路渗透率，联络设置完成后，将各分段接入供电线路并校核反向负载率和线路渗透率；计算分布式电源接入后的分段反向负载率公式为：当分段反向负载率最大值λmax≤0时，可完全就地消纳分布式电源；每条出线的分布式电源渗透率不能过高，渗透率的计算方式如下：
其中δ
i
为线路第i个分段的分布式电源并网容量，γ
i
为该条线路的负荷总量，ω
m
为线路的分布式电源渗透率限值，根据导则渗透率限值取25％；(6)进行多种供电方式下的线路渗透率校核，确定多种供电方式均未出现渗透率越限情况，获得中压配电网分段联络优化方案。2.根据权利要求1所述的计及分布式电源的中压网架分段联络优化方法，其特征在于步骤(4)中计算关键特征变量具体为：负荷中心α，即聚类中心的经纬度坐标：α
i
＝(lng
i
，lat
i
),(i＝1,2,
…
,m)供电最大半径β，即聚类中心与该供电区块中负荷样本点的最大距离：式中s
i
为第i个供电区块的负荷空间分布数据样本集合；负荷总量大小γ，即为供电区块内部负荷样本点的负荷总量：分区分布式电源总容量δ：式中k为空间内样本个数。

技术总结
本发明属于中压网架分段联络技术领域，提供一种计及分布式电源的中压网架分段联络优化方法，包括：(1)建立源荷空间分布样本集合；(2)计算负荷分布的局部密度ρ


技术研发人员：顾寅凯 胥仁海 杨成 李其延 闵俊 周微微 毛海明 王延华
受保护的技术使用者：江苏海宏电力工程顾问股份有限公司
技术研发日：2023.06.21
技术公布日：2023/10/8