[发明专利]一种基于斯坦纳树模型的配电网防灾骨干网架规划方法

说明书

本发明涉及一种基于斯坦纳树模型的配电网防灾骨干网架规划方法。该方法首先考虑在满足典型灾害条件下配电网重要用户供电的基础上，以线路和杆塔的建设成本和受灾风险最小为优化目标，基于网络连通性约束、潮流约束，建立配电网防灾骨干网架的斯坦纳树模型；利用二进制粒子群算法对优化模型进行求解，得到最优的骨干网架方案，实现电网在灾害下对重要用户的供电。本发明考虑了对骨干网架进行差异化改造的综合成本，保证电网在灾害时对重要负荷的供电，提高了电网在灾害下供电我保障的能力。

技术领域

本发明涉及电力系统技术领域，尤其涉及配电网规划技术领域，具体为一种基于斯坦纳树模型的配电网防灾骨干网架规划方法。

背景技术

由恶劣天气以及自然灾害造成的电网大面积停电事故在全世界范围内频繁发生，寻找电网中的骨干网架，对电网中的骨干网架进行差异化设计，使其能够在灾害下保证对重要负荷的供电是提高电网抗灾能力的有效措施。但是，当前对骨干网架的研究主要是针对输电网，配电网作为与用户相连，直接为用户供电的网络，如何增强其抗灾能力也应得到关注。

目前，对防灾骨干网架的研究主要集中在对现有网络的改造上，主要应用于已经存在的配电网上，通过对配电网线路的重要程度进行评估确定骨干网架，但无法求解新建配电网的骨干网架。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于斯坦纳树模型的配电网防灾骨干网架规划方法，该方法考虑了对骨干网架进行差异化改造的综合成本，保证电网在灾害时对重要负荷的供电，提高了电网在灾害下供电我保障的能力。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种基于斯坦纳树模型的配电网防灾骨干网架规划方法，包括如下步骤：

步骤S1、采集待规划配电网的信息，确定待规划配电网负荷容量、负荷节点、待建负荷节点、电源节点的位置；

步骤S2、根据待规划配电网所在位置的地理信息及历史受灾情况，确定待建线路的建设成本和电网中线路的受灾风险；

步骤S3、建立防灾骨干网架的斯坦纳树模型，斯坦纳树的权重为线路的建设成本和受灾风险；

步骤S4、用二进制粒子群算法对斯坦纳树模型进行求解，得出规划方案。

在本发明一实施例中，所述步骤S1中，负荷节点为待规划配电网中接有负荷的节点；电源节点为配电网与输电网的连接点，即配电网的主变。

在本发明一实施例中，所述步骤S2中，电网中线路的受灾风险，根据线路的三状态天气模型确定，其具体计算步骤如下：

步骤S21、采集线路的历史故障信息，即线路的停电次数及停电持续时间；

步骤S22、计算线路的年平均故障率λ_avg，其计算方式为：

式中，T_f为线路的年故障持续时间；

步骤S23、根据年平均故障率，计算线路的受灾风险，其计算方式为：

正常、恶劣和极端天气状态下输电线路的故障率可表示为如下：

λ_n＝λ_avg(1-F_b)/P_n

λ_a＝λ_avgF_b(1-F_m)/P_a

λ_m＝λ_avgF_bF_m/P_m