基于AHP-熵权法的配电网设备资产运检成本优化配置模型

电网公司已形成了输变配电设备资产运维检修标准成本体系,为适应成本监审、科学配置资源投入奠定了基础。由于配电网设备资产规模大,运维检修作业内容及频次繁琐,运维检修成本结构模糊,导致运维检修成本配置合理性仍存在不足,尚无法支撑成本精益管理。针对配电网运维检修成本配置问题,提出了基于层次分析法(analytic hierarchy process,AHP)-熵权法的配电网设备资产运维检修成本优化配置模型。基于配电网运维检修成本关键影响因素,建立了成本优化配置评价指标体系;兼顾成本投入合理性和有效性,采用熵权法对优化配置评价指标赋权重,构建区域配电网设备资产运维检修成本优化配置模型,合理有效分配各区域运维检修成本;以某省14家地市单位为例,验证了该模型的有效性及实用性。该模型能够较为合理地对配电网运维检修成本分配进行优化,并对比发现现有分配比例存在的问题,对配电网实际运维检修成本策略的制定有一定的参考借鉴作用。     

基于风险评估的配电设备状态检修决策方法

针对当前配电系统定期运维存在的实时性差、运维资源分配不合理的问题,提出了一种依据配电设备实时健康状态评价与风险评估结果合理分配运维资源的状态检修决策方法。首先依据配电设备状态评价结果计算设备健康度指数,利用指数模型计算配电设备的实时故障率;进而采用"馈线分区法"计算整个配电网中所有设备的平均实时故障率;最后依据每个设备的风险损失成本,计算各设备相对风险成本,据此指标确定不同设备的运维方式与运维顺序,制定差异化运维策略。通过算例验证了所提模型的有效性。     

考虑网格信息熵的配电网资产运维投入优化方法研究

首先,提出网格信息熵分析理念,引入系统动力学模型从资产规模、资产状态、经营效益等多维信息进行运维投入影响因素识别;其次引入灰色关联度模型综合优选资产运维投入优化分配的输入变量;最后基于变量选取结果,结合信息熵理论进行投入分配权重计量及网格综合状态评价,构建运维投入优化分配模型。以某地区配电网网格化综合状态信息进行实证研究,结果表明该模型能够在精准投入管控下,为配电网资产运维投入科学分析与合理决策提供理论方法借鉴。     

基于模糊熵权Vague集的配电网检修决策优化

为提高供电可靠性和经济性,科学合理地制定配电网检修计划具有重大意义。目前检修决策优化仅优化检修时间,尚不能合理地融合决策者的偏好因素和配电网的实际情况。针对配电网检修决策优化问题,以检修时间和检修方式为优化变量,以配电网检修风险和故障风险最小化为目标,综合考虑电网安全和检修关系等约束条件,建立配电网检修多目标优化模型。针对模型采用基于拥挤距离排序的多目标粒子群算法求解出Pareto最优解集。综合决策者的偏好因素和决策矩阵的客观信息,采用基于模糊熵权的Vague集多属性决策方法进行决策,选取出最满意的配电网检修方案。最后,分别以RBTS Bus2系统和RBTS Bus6系统为例,验证了所提模型和算法的可靠性和有效性。     

基于节点脆弱度的主动配电网量测终端配置规划方法

随着智能电网的不断发展,配电网的运行状态、电能质量分析等均需要大量的远程终端单元、同步向量测量单元等量测装置。针对量测终端的优化配置问题,提出了一种基于节点脆弱度的主动配电网量测终端配置规划方法。首先提出节点度、节点介数与节点电能质量需求等有源配电网节点脆弱度指标计算方法,通过熵权法将其作为各节点量测终端配置成本的权重;然后以设置的系统不可观测深度为约束条件,以考虑节点脆弱度的配置成本最小为目标函数,将配电网量测终端配置转化为组合优化问题,建立满足多种业务需求的量测终端配置规划模型,并提出了基于自适应遗传算法的模型求解方法;最后,利用改进的IEEE 33节点算例验证了所提方法的有效性。     

配电网运行状态评价的综合赋权方法应用研究

为了对配电网的运行状态进行综合评价,提出了利用层次分析法和熵权法来确定评价指标权重的方法,首先建立配电网运行状态的评价指标体系,然后利用层次分析法计算主观权重,利用熵权法计算客观权重,为了保证权重设置的科学性,综合权重由主观权重和客观权重计算得到,并且克服了现有熵权法只能用于多方案评价的缺点,将熵权法用于单方案评价,最后根据各指标的得分和权重计算出配电网运行状态的综合评价结果,通过算例证明了此方法的有效性与合理性。     

区域中压配电网的节能改造

由于配电网能效研究领域中缺乏系统化的区域配电网节能潜力评估,提出了基于熵权法的灰色关联分析法应用于中压配电网中。建立了简便、具有代表性的中压配电网指标体系,并通过基于熵权法的灰色关联分析筛选出区域中压配电网中损耗高、运行状态差的10 k V线路。运用改进的方法对该重损线路进行支路和单个变压器的损耗计算,计算出线损率并以线损率排序为依据评估节能潜力,从而实施节能改造。通过对某区域中压配电网的实例分析,证明该方法的合理性与实用性。     

基于设备状态评价和电网损失风险的配电网检修计划优化模型

为解决配网检修计划制定重视网架结构和负荷而忽视设备差异及实时状态的问题,提出了一种基于设备状态评价和电网损失风险计算的配电网检修计划优化模型。建立了设备健康指数与未来所分析时间内失效率矩阵的计算方法,并给出了关键参数。基于动态变化失效率和配电网网架拓扑,采用最小路法计算获得了正常运行及检修情况下整个配电网负荷点失效率和负荷点故障时间。建立了考虑正常及检修情况下配网缺供电量、负荷点重要性、设备价值及故障维修成本的故障电网、故障设备损失风险模型、检修电网损失风险模型和检修设备损失风险模型。结果表明:论文所提出的优化模型综合考虑上述风险模型的计算风险决策值,实现了检修计划的优化;同时,利用动态变化失效率代替传统检修计划制定过程中的历史平均失效率,克服了传统状态评价检修方案制定过程中未计及配电设备检修而导致网架结构薄弱所引发的配网缺供电损失风险。利用该模型对南京某配电网实际案例开展的计算获得了配网风险决策值,计算结果表明:设备多、负荷大、检修时间晚等单一风险因素不一定决定了配电网的风险值,该模型确定的检修方案整体费用低于其他方案,满足实际工程的需要。研究结果证明了基于设备状态评价的配电网检修计划优化的可行性,所提方法同样适用于更高电压等级网络的检修计划优化。     

改进的中压配电网供电模型优选综合赋权法

中压配电网供电模型的选择属于多属性决策问题。为了更科学合理地确定中压配电网最优化的供电模型,提出了一种更为合理的供电模型优选综合赋权法。通过引入熵函数综合考虑了权本身具有的随机性及权向量之间一致性的要求,建立约束非线性优化模型计算各权向量的权重,解决了以往综合赋权法不考虑权向量随机性及权向量之间一致性的问题,最后,采用GRA完成综合决策。通过一个典型实例结果的比较说明该方法的有效性,且较其他方法更加合理。     

基于DEMATEL和组合赋权的电网作业标准成本差异化配置算法

为满足电网企业成本精益管理需求,完善电网运维检修作业标准成本体系,针对我国地区间经济水平、管理水平及自然环境差异大的问题,开展电网作业标准成本差异化配置算法研究。首先,结合电网作业标准成本的应用机制,确定了基于决策与评价实验室法(decision making trial and evaluation laboratory,DEMATEL)和组合赋权法的作业标准成本差异化配置算法;然后,以变电站检修业务为例,依据实际数据,实现了作业标准成本的差异化配置;最后,基于J-T非参数检验法,对差异化配置结果的合理性进行验证。研究表明,所提出的作业标准成本差异化配置七步法有效且合理,并获得了影响电网作业标准成本配置的四大关键因素,为推进电网企业提质增效与内部挖潜奠定了理论与实践基础。     

基于灰靶决策和NSGA-II的配电系统分布式电源多目标优化

为优化分布式电源(Distributed Generation,DG)的安装位置和容量,以节点电压总偏差、DG投资运行维护费用、网损费用和购电费用为目标函数建立DG优化配置的多目标数学模型。模型中采用拉丁超立方抽样对DG和负荷的概率模型进行状态抽样,以计及DG出力和负荷的不确定性。运用带精英策略的非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)算法求解建立的模型得到Pareto解集。采用基于信息熵赋权的多目标灰靶决策算法从Pareto解集中选择最优方案。对25节点配电系统进行仿真计算,结果验证了所提方法的可行性和有效性。     

考虑电压权重的配电网分布式电源优化配置

为更合理配置分布式电源(Distributed Generation,DG),提出考虑电压权重因子的配电网DG优化配置模型。该模型以电压总偏差和包括DG投资运行维护费、网损费、购电费的总费用为目标函数。通过在该模型的电压总偏差目标函数中引入电压权重因子来反映DG配置对各节点电压的影响和反映对用户电压质量需求的评判,从而使优化过程有利于较大电压偏差的节点或具有电压评分较高的节点的电压幅值更容易接近其期望值。基于拉丁超立方抽样得到DG和负荷的状态,采用NSGA-Ⅱ算法和基于信息熵赋权的灰靶决策算法得到最优方案。仿真算例表明文中所提方法的可行性和有效性。     

基于鲁棒优化的主动配电网分布式电源优化配置方法

为优化配置作为分布式发电的有效管理平台的主动配电网,针对含分布式发电并网的主动配电网优化配置问题,给出一种基于鲁棒优化理论的优化配置模型。首先,以综合配置成本最小为目标函数,计及功率平衡约束、可控微源运行约束、旋转备用约束等必要约束条件,建立主动配电网优化配置模型。针对模型中的不确定性,采用鲁棒优化框架将分布式光伏和风电区间模型中的不确定变量进行消除,再采用线性对偶理论和拉格朗日求导法将其转化为确定性的优化配置模型。仿真算例表明,主动配电网相比于传统配电网具有更高的运行经济性和可靠性。同时,所建立的模型能够计及风光出力不确定性对配置结果的影响,从而适用于主动配电网优化配置方案制定。     

考虑风光与负荷时序特性的主动配电网分布式电源优化配置

主动配电网中分布式电源优化配置时,风光机组出力与负荷时序波动特性使场景过多,这既会增加模型求解的难度,也会影响优化配置结果。为此,首先引入戴维森堡丁指数(Davies-Bouldin index,DBI)结合K-means算法对全小时场景进行聚类缩减。然后,建立考虑风光与负荷时序特性的主动配电网双层优化配置模型,上层以系统年综合经济成本最优为目标,决策变量为风光机组接入配电网的位置及容量;下层以系统各时段运行电压水平最优为目标,决策变量为配电网主动管理措施下的运行成本;综合考虑风光机组时序出力和负荷侧时序响应,实现主动配电网分布式电源优化规划。最后,采用改进的自适应遗传算法对模型进行求解。IEEE 33节点系统算例表明,所提方法及模型在确保场景选取的多样性和合理性的同时,兼顾了风光机组出力与负荷时序波动特性,提高了系统运行水平,降低了系统运行成本。     

考虑风光与负荷时序特性的主动配电网分布式电源优化配置

主动配电网中分布式电源优化配置时,风光机组出力与负荷时序波动特性使场景过多,这既会增加模型求解的难度,也会影响优化配置结果。为此,首先引入戴维森堡丁指数(Davies-Bouldin index,DBI)结合K-means算法对全小时场景进行聚类缩减。然后,建立考虑风光与负荷时序特性的主动配电网双层优化配置模型,上层以系统年综合经济成本最优为目标,决策变量为风光机组接入配电网的位置及容量;下层以系统各时段运行电压水平最优为目标,决策变量为配电网主动管理措施下的运行成本;综合考虑风光机组时序出力和负荷侧时序响应,实现主动配电网分布式电源优化规划。最后,采用改进的自适应遗传算法对模型进行求解。IEEE 33节点系统算例表明,所提方法及模型在确保场景选取的多样性和合理性的同时,兼顾了风光机组出力与负荷时序波动特性,提高了系统运行水平,降低了系统运行成本。     

考虑微电网群和系统经济运行的配电网储能优化配置

针对不同的配电网运行情况,考虑微电网群的运行策略以及子微网的协作运行对配电网的影响,建立了配电网储能配置的选址和定容两阶段优化模型。其中,第一阶段的选址模型在日运行时间尺度上,以配电网系统运行成本最小为目标,利用GAMS软件求解储能的位置、个数以及充放电策略;第二阶段的容量优化模型以年作为时间尺度,以配电网中储能投资运行维护年成本最小为目标,利用嵌套储能寿命计算的粒子群算法在MATLAB软件中求解。算例证明在不同的运行场景下,考虑微电网群和系统经济运行的配电网储能优化配置方法可以有效减少配电网的运行成本和储能的投资维护成本,提高系统经济性。     

考虑功率四象限输出的配电网储能优化配置策略

高渗透率分布式电源引起电压偏移和波动等电压质量问题,同时可引发配电网网损增加。针对这一问题,以配置储能为解决方式,并以提高配电网经济效益和提升电压质量为目标,结合电池储能系统功率四象限输出运行策略,提出了配电网储能选址定容的优化配置策略。构建了以购电成本、网损成本和投资成本之和最小为目标的配电网经济运行模型,以15 min为时间尺度滚动计算,并以典型日内的总成本最低建立储能选址定容模型,同时对各节点电压的偏移和波动范围设置约束,使用混合整数二阶锥数学规划进行优化求解。以IEEE 33节点配电网为例进行仿真验证,结果证明了所提出优化配置方法的可行性与高效性。     

计及全寿命周期成本和设备利用率的配电变压器规划优选

以往配电变压器容量与型号的规划方案主要关注投资的经济成本,往往忽略对配电变压器利用效率的考虑,针对此问题,提出了一种计及全寿命周期成本和设备利用率的配电变压器多目标规划优选方法。首先,构建贯穿初始投资、运行、维护、故障和退役的配电变压器全寿命周期成本指标;然后,采用最大负载率和平均负载率评价配电变压器的利用水平,由此提出配电变压器利用率指标,并用年电能损耗率最小的负载率来衡量最佳利用率;最后建立有关全寿命周期成本和利用率的多目标规划模型,并采用基于熵权的TOPSIS法对不同方案进行优化排序,求得规划的最优解。通过具体算例的分析与比较,结果表明所提方法能够得到兼顾投资成本和利用效益的综合最优方案,有利于提高配电变压器规划的精细化水平。