本發(fā)明屬于柔性直流環(huán)網(wǎng)控制裝置的選址問題，具體涉及一種柔性直流環(huán)網(wǎng)控制裝置選址方法。

背景技術(shù)：

城市配電網(wǎng)對(duì)容量和供電可靠性的需求日益增大，現(xiàn)有配電網(wǎng)一般都是環(huán)網(wǎng)設(shè)計(jì)、開環(huán)運(yùn)行，僅在故障情況下實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)供合環(huán)，造成設(shè)備利用率較低、供電可靠性欠佳。隨著柔性電力技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，利用柔性環(huán)網(wǎng)控制裝置升級(jí)改造現(xiàn)有的中壓配電網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)中壓配電網(wǎng)的閉環(huán)運(yùn)行，可以大大提高配電網(wǎng)的供電可靠性，實(shí)現(xiàn)負(fù)荷均衡，提高設(shè)備的利用率。隨著柔性環(huán)網(wǎng)控制裝置的安裝位置不同，系統(tǒng)的性能改善程度和經(jīng)濟(jì)安全性也不同。柔性環(huán)網(wǎng)控制裝置選址屬于離散型最優(yōu)解問題。

關(guān)于選址問題的方法，目前對(duì)連續(xù)型解的方法較多，關(guān)于離散型解的不多。柔性直流環(huán)網(wǎng)控制裝置應(yīng)用到中壓配電網(wǎng)并實(shí)現(xiàn)閉環(huán)運(yùn)行尚屬首次，柔性直流環(huán)網(wǎng)控制裝置的選址方法暫且還沒有研究先例。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了彌補(bǔ)上述空白，本發(fā)明提出一種柔性直流環(huán)網(wǎng)控制裝置選址方法，通過該方法選擇柔性直流環(huán)網(wǎng)控制裝置的最佳安裝位置，并將其應(yīng)用到中壓配電網(wǎng)領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)中壓配電網(wǎng)閉環(huán)運(yùn)行，以進(jìn)一步提高供電可靠性。

本發(fā)明的目的是采用下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種柔性直流環(huán)網(wǎng)控制裝置選址方法，所述方法包括，

1)建立柔性直流環(huán)網(wǎng)控制裝置選址綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系；

2)基于熵權(quán)理論獲取指標(biāo)權(quán)重；

3)通過理想解法對(duì)柔性直流環(huán)網(wǎng)控制裝置各站址進(jìn)行綜合評(píng)估。

優(yōu)選的，所述步驟1)柔性直流環(huán)網(wǎng)控制裝置選址綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系基于經(jīng)濟(jì)效益、技術(shù)因素、地理因素和環(huán)境因素建立，包括制定m個(gè)柔性直流環(huán)網(wǎng)控制裝置選址方案，n個(gè)綜 合評(píng)價(jià)指標(biāo)，x_ij為第i個(gè)選址方案的第j項(xiàng)綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)值，i∈[1,m]，j∈[1,n]，生成如下原始數(shù)據(jù)矩陣：

對(duì)原始數(shù)據(jù)矩陣X進(jìn)行歸一化處理，獲得歸一化矩陣Y＝(y_ij)_mn，并計(jì)算歸一化矩陣Y中第i個(gè)選址方案的第j項(xiàng)綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)值的比重，則：

式(1)中，y_ij為歸一化矩陣Y中第i個(gè)選址方案的第j項(xiàng)綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)值。

優(yōu)選的，所述步驟2)包括：通過計(jì)算綜合評(píng)價(jià)體系中第j項(xiàng)綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)的信息熵和輸出熵，獲取所述利用熵權(quán)理論求取指標(biāo)權(quán)重，其中：

所述信息熵通過式(2)確定：

進(jìn)一步地，所述輸出熵通過式(3)確定：

e_j＝e(y_ij)/lnn (3)

通過式(4)獲取第j項(xiàng)綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)值的差異系數(shù)：

g_j＝1-e_j，g_j∈[0,1] (4)

通過式(5)獲取第j項(xiàng)綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)值的權(quán)重，其表達(dá)式為：

w_j＝g_j/n-E_j (5)

式(5)中，w_j∈[0,1]且∑w_j＝1。

優(yōu)選的，所述步驟3)通過理想解法對(duì)柔性直流環(huán)網(wǎng)控制裝置各站地址進(jìn)行綜合評(píng)估具體包括：

構(gòu)建柔直環(huán)控裝置選址指標(biāo)加權(quán)規(guī)范矩陣，由歸一化矩陣Y和指標(biāo)熵權(quán)矩陣向量W構(gòu)造加權(quán)規(guī)范矩陣R，

獲取所述加權(quán)規(guī)范矩陣R的正負(fù)理想解；

基于歐式距離計(jì)算方法，分別計(jì)算待選方案理想點(diǎn)和負(fù)理想點(diǎn)的歐式距離；

根據(jù)正負(fù)理想解的歐式距離，計(jì)算評(píng)價(jià)指標(biāo)值與正理想解的相對(duì)接近度。

進(jìn)一步地，所述加權(quán)規(guī)范矩陣R的表達(dá)式為：

其中，r_ij＝w_jy_ij；W＝[w₁,w₂…w_n]；i＝1,2,3…m，m為待選方案?jìng)€(gè)數(shù)；j＝1,2,3…n，n為評(píng)價(jià)指標(biāo)個(gè)數(shù)。

進(jìn)一步地，所述獲取加權(quán)規(guī)范矩陣R的正負(fù)理想解；其中，正理想解的各元素，即指標(biāo)中的最優(yōu)指標(biāo)值，負(fù)理想解的各元素，即指標(biāo)中的最差指標(biāo)值；具體計(jì)算過程包括：

設(shè)效益型指標(biāo)的集合為Ω⁺，成本型指標(biāo)為Ω^-；則，

所述正理想解的表達(dá)式為：

R⁺＝{maxr_ij|1≤i≤m,j∈Ω⁺；minr_ij|1≤i≤m,j∈Ω^-} (6)

所述負(fù)理想解的表達(dá)式為：

R^-＝{maxr_ij|1≤i≤m,j∈Ω^-；minr_ij|1≤i≤m,j∈Ω⁺} (7)。

進(jìn)一步地，所述基于歐式距離計(jì)算方法，分別計(jì)算待選方案理想點(diǎn)和負(fù)理想點(diǎn)的歐式距離中，所述歐式距離是指在空間內(nèi)任意兩個(gè)點(diǎn)之間的真實(shí)距離，其表達(dá)式為：

式(8)中，x_i和y_i分別表示空間內(nèi)任意兩點(diǎn)；

根據(jù)式(9)確定離正理想點(diǎn)的歐式距離：

式(9)中，和分別為R+和R-中的參數(shù)；

根據(jù)式(10)離負(fù)理想點(diǎn)的歐式距離為：

進(jìn)一步地，根據(jù)正負(fù)理想解的歐式距離，計(jì)算評(píng)價(jià)指標(biāo)值與正理想解的相對(duì)接近度，其表達(dá)式為：

式(11)中，c_i∈[0,1]；

按照相對(duì)接近度大小對(duì)選址方案的優(yōu)劣進(jìn)行排序，c_i越大相應(yīng)的待選方案越優(yōu)，反之待選方案越差。

與最接近的現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所達(dá)到的效果是：

本發(fā)明中利用熵權(quán)理論求取指標(biāo)的權(quán)重，可以充分利用指標(biāo)評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)，有效避免因人為因素造成的指標(biāo)權(quán)重設(shè)置不當(dāng)問題；同時(shí)利用理想解法對(duì)柔性環(huán)網(wǎng)控制裝置各站址方案進(jìn)行綜合評(píng)估評(píng)優(yōu)，計(jì)算過程便捷、可操作性強(qiáng)，從而提高柔性環(huán)網(wǎng)控制裝置的選址效率。

附圖說明

圖1為含柔性環(huán)網(wǎng)控制裝置10kV環(huán)網(wǎng)工程示意圖；

圖2為柔性環(huán)網(wǎng)控制裝置安裝位置示意圖；

圖3為熵權(quán)理論求取指標(biāo)權(quán)重流程；

圖4為理想解法綜合評(píng)估流程；

圖5為各柔性環(huán)網(wǎng)控制裝置待選站址對(duì)接近度。

具體實(shí)施方式：

目前，本發(fā)明鑒于中壓柔性直流環(huán)網(wǎng)控制裝置尚無成熟產(chǎn)品及相關(guān)的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，首次涉及中壓柔性環(huán)網(wǎng)控制裝置選址方法的研究。創(chuàng)新提出構(gòu)建基于中壓柔性環(huán)網(wǎng)控制裝置的選址評(píng)價(jià) 指標(biāo)體系以及應(yīng)用熵權(quán)理論和理想解法實(shí)現(xiàn)中壓柔性直流控制裝置的選址方法，首先確定基于中壓柔性環(huán)網(wǎng)控制裝置的選址評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，針對(duì)加裝柔性環(huán)網(wǎng)控制裝置的中壓配電網(wǎng)，從定性和定量?jī)蓚€(gè)方面提出用于評(píng)價(jià)柔性環(huán)網(wǎng)控制裝置選址方案的指標(biāo)體系(主要包括成本指標(biāo)、效益指標(biāo)、適度指標(biāo)和區(qū)間指標(biāo)等)，并對(duì)各評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行預(yù)處理。其次，制定中壓柔性環(huán)網(wǎng)控制裝置的選址方案，并應(yīng)用熵權(quán)理論和理想解法對(duì)各方案進(jìn)行評(píng)估和排序，以確定相對(duì)最優(yōu)的選址方案。

應(yīng)用熵權(quán)理論對(duì)各個(gè)選址評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行熵權(quán)求解，并通過構(gòu)建選址指標(biāo)加權(quán)規(guī)范矩陣，應(yīng)用理想解法確定各選址方案的排序，以相對(duì)接近度最高的方案為選址推薦方案。

如圖1所示，利用柔性環(huán)網(wǎng)控制裝置升級(jí)改造現(xiàn)有配電網(wǎng)形成的交直流混合配電網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)環(huán)網(wǎng)運(yùn)行，并與相鄰線路實(shí)現(xiàn)互聯(lián)，這樣可以大大提高供電可靠性，改善負(fù)載均衡度，提高設(shè)備的利用率。

本發(fā)明提出的柔性直流環(huán)網(wǎng)控制裝置選址方法，具體步驟包括：

1)建立柔性直流環(huán)網(wǎng)控制裝置選址綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系；綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的建立方法包括制定m個(gè)柔性直流環(huán)網(wǎng)控制裝置選址方案，n個(gè)綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)，x_ij為第i個(gè)選址方案的第j項(xiàng)綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)值，i∈[1,m]，j∈[1,n]，生成如下原始數(shù)據(jù)矩陣：

對(duì)原始數(shù)據(jù)矩陣X進(jìn)行歸一化處理，獲得歸一化矩陣Y＝(y_ij)_mn，并計(jì)算歸一化矩陣Y中第i個(gè)選址方案的第j項(xiàng)綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)值的比重，則：

式(1)中，y_ij為歸一化矩陣Y中第i個(gè)選址方案的第j項(xiàng)綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)值。

2)基于熵權(quán)理論獲取指標(biāo)權(quán)重；如圖3所示，利用熵權(quán)理論求取指標(biāo)權(quán)重的流程，依次求取 無量綱矩陣，計(jì)算指標(biāo)的信息熵和輸出熵、差異系數(shù)和指標(biāo)權(quán)重。有效避免了因人為因素造成的干擾，理想解法可以快速有效地對(duì)各個(gè)待選方案進(jìn)行綜合評(píng)估，得出柔性直流環(huán)網(wǎng)控制裝置站址的優(yōu)劣排序。步驟2)中，通過計(jì)算綜合評(píng)價(jià)體系中第j項(xiàng)綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)的信息熵和輸出熵，獲取所述利用熵權(quán)理論求取指標(biāo)權(quán)重，其中：

所述信息熵通過式(2)確定：

所述輸出熵通過式(3)確定：

e_j＝e(y_ij)/lnn (3)

通過式(4)獲取第j項(xiàng)綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)值的差異系數(shù)：

g_j＝1-e_j，g_j∈[0,1] (4)

通過式(5)獲取第j項(xiàng)綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)值的權(quán)重，其表達(dá)式為：

w_j＝g_j/n-E_j (5)

式(5)中，w_j∈[0,1]且∑w_j＝1。

3)通過理想解法對(duì)柔性直流環(huán)網(wǎng)控制裝置各站址進(jìn)行綜合評(píng)估。如圖4所示，理想解法綜合評(píng)優(yōu)的過程主要有求取加權(quán)規(guī)范矩陣、確定正負(fù)理想解、計(jì)算各選址方案與理想解的距離、計(jì)算各方案與正理想解的相對(duì)接近度、進(jìn)行排序得到最優(yōu)選址方案。其具體步驟包括：

構(gòu)建柔直環(huán)控裝置選址指標(biāo)加權(quán)規(guī)范矩陣，由歸一化矩陣Y和指標(biāo)熵權(quán)矩陣向量W構(gòu)造加權(quán)規(guī)范矩陣R，其表達(dá)式為：

其中，r_ij＝w_jy_ij；W＝[w₁,w₂…w_n]；i＝1,2,3…m，m為待選方案?jìng)€(gè)數(shù)；j＝1,2,3…n，n為評(píng)價(jià)指標(biāo)個(gè)數(shù)。

獲取所述加權(quán)規(guī)范矩陣R的正負(fù)理想解；其中，正理想解的各元素，即指標(biāo)中的最優(yōu)指標(biāo)值，負(fù)理想解的各元素，即指標(biāo)中的最差指標(biāo)值；具體計(jì)算過程包括：

設(shè)效益型指標(biāo)的集合為Ω⁺，成本型指標(biāo)為Ω^-；則，

所述正理想解的表達(dá)式為：

R⁺＝{maxr_ij|1≤i≤m,j∈Ω⁺；minr_ij|1≤i≤m,j∈Ω^-} (6)

所述負(fù)理想解的表達(dá)式為：

R^-＝{maxr_ij|1≤i≤m,j∈Ω^-；minr_ij|1≤i≤m,j∈Ω⁺} (7)。

基于歐式距離計(jì)算方法，分別計(jì)算待選方案理想點(diǎn)和負(fù)理想點(diǎn)的歐式距離；所述歐式距離是指在空間內(nèi)任意兩個(gè)點(diǎn)之間的真實(shí)距離，其表達(dá)式為：

式(8)中，x_i和y_i分別表示空間內(nèi)任意兩點(diǎn)；

根據(jù)式(9)確定離正理想點(diǎn)的歐式距離：

式(9)中，和分別為R+和R-中的參數(shù)；

根據(jù)式(10)離負(fù)理想點(diǎn)的歐式距離為：

根據(jù)正負(fù)理想解的歐式距離，計(jì)算評(píng)價(jià)指標(biāo)值與正理想解的相對(duì)接近度，其表達(dá)式為：

式(11)中，c_i∈[0,1]；

按照相對(duì)接近度大小對(duì)選址方案的優(yōu)劣進(jìn)行排序，c_i越大相應(yīng)的待選方案越優(yōu)，反之待選方 案越差。

如圖2所示，柔性環(huán)網(wǎng)控制裝置實(shí)現(xiàn)配電線路環(huán)網(wǎng)運(yùn)行，其安裝位置一般在聯(lián)絡(luò)點(diǎn)和分段點(diǎn)。以三端柔性環(huán)網(wǎng)控制裝置為例，實(shí)現(xiàn)了三條饋線間的環(huán)網(wǎng)運(yùn)行，其安裝位置大概有上圖所示幾處。以圖2所示的三端柔性環(huán)網(wǎng)控制裝置為例，共計(jì)7個(gè)柔性環(huán)網(wǎng)控制裝置選址位置。3臺(tái)變壓器的容量均為10MVA，主變平均負(fù)載率分別為82％、81％和80％。三條線路均分三分段，每條線路最大容量均為2.5MVA，三條線路平均負(fù)載率分別為60％，65％和70％，其中饋線Ⅰ每段負(fù)荷為0.49MW、0.53MW和0.48MW，饋線Ⅱ每段負(fù)荷為0.50MW、0.525MW和0.60MW，饋線Ⅲ的每段負(fù)荷為0.65MW、0.60MW和0.50MW。

按照本發(fā)明內(nèi)容進(jìn)行計(jì)算得到歸一化矩陣Y，各指標(biāo)的熵值和權(quán)重，加權(quán)規(guī)范矩陣R，正負(fù)理想解R⁺和R^-，與正負(fù)理想解的距離和

表1待選站址方案的評(píng)價(jià)指標(biāo)各類熵值和權(quán)重

正理想解：

R⁺＝(0.0213 0.0256 0.0213 0.0025 0.0368 0.0248 0.0178 0.0279 0.0478 0.0302 0.0305 0.0302 0.0298)

負(fù)理想解：

R^-＝(0.0350 0.0298 0.0350 0.0430 0.0221 0.0497 0.0351 0.0302 0.0078 0.0274 0.0274 0.0274 0.0266)

經(jīng)

過計(jì)算后，得到了待選站址1至待選站址7與正負(fù)理想解的距離分別為和

最后計(jì)算各方案與正理想解之間的相對(duì)接近度c_i，計(jì)算公式如下：

通過計(jì)算各方案與正理想解的相對(duì)接近度分別為0.3561、0.5124、0.5790、0.4788、0.4934、0、4904和0.4538，具體分布如圖5所示。可以看出各柔性環(huán)網(wǎng)控制裝置的優(yōu)劣程度為站址3最優(yōu)，依次為站址2、站址5、站址6、站址4、站址7，站址1最差。

最后應(yīng)當(dāng)說明的是：以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對(duì)其限制，盡管參照上述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：依然可以對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行修改或者等同替換，而未脫離本發(fā)明精神和范圍的任何修改或者等同替換，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。