[发明专利]一种基于城乡一体化的农村电网布局优化方法

说明书

技术领域

本发明属于农村电网规划建设领域，具体涉及一种基于城乡一体化的农村电网布局优化方法。

背景技术

国内外许多对电压制式的研究方法，是在满足技术要求和安全、可靠、稳定运行的前提下，获取最大的经济效益，也就是使电网运行的综合费用(其中包括建设投资、线损、变压器损耗、运行维护费用、折旧等)最小。电网电压制中电压等级基本遵循“几何均值”规律和“舍二求三”原则。“几何均值”规律是对一个网络或一个区域网络，由综合费用和电压的关系表达式求得综合费用最小时的经济电压U₀，但这一电压不一定正好符合现行电压标准，一般在两个标准电压之间。因此，标准电压Ui与U_i+1之间必然存在一个经济带，即U₀。在某相同负荷密度、供电半径和电网结构下，两个邻近的标准电压可以是等经济的，因此可以得到U₀与U_i、U_i+1的关系为

U0=UiUi+1---(1)]]>

即经济电压与标准电压之间是几何均值关系，最佳电压等级序列中的各电压等级之间应互为几何均值规律以保证电压制式中的每个电压级都是经济电压。“舍二求三”原则就是指在选择的电压等级序列中，各相邻级间的倍数应力求接近或超过“3”，同时又要保证各相邻电压等级间倍数不小于或等于“2”。在电网实际运行中，如果电压等级级差太大，会造成变电设备生产、运行困难和低压送出困难，导致出线回路数多且低压送电距离过长，损耗增大。反之，若级差太小，则变电层次太多，造成不必要的重复变电，增加电网运行费用，同时也会造成供电范围重叠，不能充分发挥各电压等级的作用。

国内近几年来对农村电网电压制式及合理结构的研究，主要是从以下思路展开的，即建立以单位供电面积年费用最小为目标函数，以国标GB12325中规定的各级供电电压允许偏差值为约束条件的非线性最优化模型。模型中年费用主要计及了变电站、线路及无功补偿设备的建设投资费用、损耗费用及维修费用等。一种是通过优化模型计算出各电压等级的经济供电半径及经济功率因数，然后在此基础上对多种电压制式的合理供电范围分层分级进行网络模型构建与计算，得到各电压制式在不同电能密度下的单位供电面积年费用。一种是在经济供电半径未知的情况下，引入决策变量来描述电网结构，建立电网结构模型，再通过年费用模型优化得到各电压制式中每一电压等级的经济供电半径、经济功率因数、变电站个数和线路长度。

以往在模型的构建过程中都基于了以下的假设：供电区域为圆形(部分以六边形和二十四边形为模型)，变电站位于圆形区域的中心；电网结构为辐射型接线方式；低压侧10kV为末端用户，即0.38kV线路不详细计入模型；假定负荷或用电量按供电面积均匀分布。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于城乡一体化的农村电网布局优化方法，侧重考虑城乡差别和大型工业对负荷分布产生重要的影响，对负荷分布模型除了采用均匀分布以外，还采用了集中负荷+均匀负荷的分布模型。在各级电网的计算中可将集中负荷先扣除，再按电量均匀分布来处理；对经济供电半径和单位面积最小年费用的计算采用统一的优化模型，且对农村电网结构模型采用了新的设计方法，输电线路计算简化；优化模型中考虑了从0.38kV到500kV的各级电压，范围较广，体现了城乡一体化布局下城乡统筹考虑的思想；对变压器空载和负载损耗的计算采用了线性拟合方法，损耗包含了与容量相关的部分和与容量无关的部分，根据不同容量变压器的实际损耗数据拟合得到线性关系的参数。

本方法实现了在供电区域内扣除集中负荷之后，再按负荷均匀分布来处理，避免了集中负荷对下一级电网设备规模及投资等产生的影响，采用电量密度取代负荷密度更好地解决了最大负荷同时率的不确定性问题，是一种集规划与设计于一体的适用于城乡一体化电网规划设计方法。

本发明提出了一种基于城乡一体化的农村电网布局优化方法，包括：