一种面向能量-控制-信息流的配电一二次协同经济性规划方法与流程

本发明涉及配电系统规划，具体涉及一种面向能量-控制-信息流的配电一二次协同经济性规划方法。

背景技术：

1、在配电系统规划中，一次系统（包括中压侧、低压侧及用户侧的线路、变压器等能量传输设备）与二次系统（包括控制节点、信息流节点及通信链路）通常分别进行设计。现有规划方法往往先确定一次设备的布设方案，再根据基本监控需求配置通信网络，或者将两者完全独立优化。然而，随着分布式电源、智能终端及多样化控制业务的接入，不同供电区域对时延、抖动、带宽、吞吐量等通信服务质量的要求存在显著差异。若一次规划未考虑后续控制与信息流的承载需求，可能导致二次系统需要额外建设高成本通信链路或增加节点部署，造成整体投资浪费；反之，过度强化一次设备配置也会牺牲经济性。因此，缺乏面向能量流、控制流和信息流协同的规划手段，难以在满足各区域控制性能的前提下实现系统总成本最低，现有技术对此缺乏有效的解决方案。

技术实现思路

1、为实现本发明目的，本申请提供了一种面向能量-控制-信息流的配电一二次协同经济性规划方法，包括：

2、步骤s1：基于供电区域划分，生成至少一个可行一次规划方案，并对各可行一次规划方案中的供电区域等级进行量化表征；

3、步骤s2：建立一次系统成本评估模型，计算各所述可行一次规划方案的一次规划成本；

4、步骤s3：针对每个所述可行一次规划方案，根据各供电区域的控制需求对应的通信服务质量要求，确定使二次规划成本最低的二次规划方案；

5、步骤s4：根据各所述可行一次规划方案的一次规划成本及其对应的最低二次规划成本，计算每个可行一次规划方案的一二次协同规划成本；

6、步骤s5：选取一二次协同规划成本最低的可行一次规划方案及其对应的二次规划方案，作为经济性最优的协同规划方案。

7、在其中一些具体实施例中，步骤s1中，所述对各可行一次规划方案中的供电区域等级进行量化表征，包括：将可行一次规划方案表示为供电区域划分数量及各供电区域等级的集合，其中，所述供电区域等级采用预定的数字进行区分。

8、在其中一些具体实施例中，步骤s2包括：将所述一次规划成本分解为中压侧成本、低压侧成本及用户侧成本，并对三部分成本进行累加，以确定各可行一次规划方案的一次规划成本。

9、在其中一些具体实施例中，步骤s3包括：针对所述可行一次规划方案中的每个供电区域，以满足其时延、抖动、带宽及吞吐量方面的通信服务质量要求为约束条件，以最小化包含控制节点、信息流节点及通信链路部署的二次规划成本为目标，求解优化问题，并将各供电区域求解得到的最低二次规划成本进行累加，作为可行一次规划方案对应的最低二次规划成本。

10、在其中一些具体实施例中，步骤s4包括：将所述可行一次规划方案的一次规划成本与对应的最低二次规划成本进行累加，以确定每个可行一次规划方案的一二次协同规划成本。

11、在其中一些具体实施例中，步骤s5中，所述选取经济性最优的协同规划方案，包括：从所有可行一次规划方案中，确定具有最低一二次协同规划成本的方案，所述方案所对应的供电区域划分、控制节点部署、信息流节点部署及通信链路部署为最终规划结果。

12、在其中一些具体实施例中，所述可行一次规划方案的对应成本根据下式确定：

13、

14、其中，为第个可行一次规划方案的对应成本，为该方案在中压侧的对应成本，为该方案在低压侧的对应成本，为该方案在用户侧的对应成本。

15、在其中一些具体实施例中，步骤s3中，面向各可行一次规划的二次规划成本最小优化问题根据下式确定：

16、

17、其中，为针对第个可行一次规划中供电区域的可行控制及信息流节点部署方案，为针对的可行通信链路部署方案，代表针对第个可行一次规划中供电区域的可行二次规划方案；、、及分别代表可行二次规划方案下可行一次规划中供电区域的时延、抖动、带宽及吞吐量方面的服务质量，、、及分别代表第个可行一次规划中供电区域的时延、抖动、带宽及吞吐量方面的服务质量要求，代表可行二次规划方案的各方面服务质量要满足对应要求；代表可行二次规划方案的对应成本。

18、在其中一些具体实施例中，择优选取方法针对可行一次规划中各供电区域求解上述优化问题，以获得第个可行一次规划的最低成本二次规划：

19、

20、其中，代表针对第个可行一次规划中供电区域求解上述优化问题所得最优解对应最低二次规划成本，代表第个可行一次规划的最小成本二次规划，具体为其中各供电区域对应最低二次规划成本之累加。

21、在其中一些具体实施例中，根据下式选择最小一二次协同规划成本对应的可行一次规划及对应成本最低的二次规划方案：

22、

23、

24、其中，为经济性最优的一二次协同规划方案中一次规划的对应编号，代表最优的一二次协同规划方案，包含一次规划方面所涉供电区域划分方案，二次规划方面所涉控制、信息流节点和对应通信链路部署方案。

25、上述技术方案的有益效果：

26、本申请提供一种面向能量-控制-信息流的配电一二次协同经济性规划方法，该方法具有以下有益效果：

27、（1）通过将一次规划方案与二次规划方案在同一框架下协同优化，在满足各供电区域控制需求所对应的通信服务质量要求的前提下，分别计算一次规划成本和最低二次规划成本，进而获得一二次协同规划总成本，从而克服了传统分步规划或独立规划导致的整体经济性损失问题。

28、（2）基于供电区域等级对可行一次规划方案进行量化表征，并将一次规划成本分解为中压侧、低压侧及用户侧三部分，实现了对不同电压层级和服务侧的成本精细化评估，为后续协同优化提供了准确的输入基础。

29、（3）针对每个可行一次规划方案，以其各供电区域的时延、抖动、带宽、吞吐量等服务质量要求为约束，以最小化包含控制节点、信息流节点及通信链路部署的二次规划成本为目标，分别求解每个区域的最优二次配置，再累加得到全局最低二次规划成本，保证了二次系统在技术可行前提下的经济性最优。

30、（4）通过比较所有可行一次规划方案对应的协同规划总成本，选取总成本最低的方案作为最终规划结果，使得最终输出的供电区域划分、控制节点部署、信息流节点部署及通信链路部署能够同时兼顾能量传输效率与控制通信性能，实现了资源在能量流、控制流和信息流之间的最优分配。

31、（5）该方法流程清晰、各步骤因果关系明确，既适用于新建配电网的协同规划，也可用于现有配电网的升级改造，具有良好的通用性和工程实用性。

1.一种面向能量-控制-信息流的配电一二次协同经济性规划方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的面向能量-控制-信息流的配电一二次协同经济性规划方法，其特征在于，步骤s1中，所述对各可行一次规划方案中的供电区域等级进行量化表征，包括：将可行一次规划方案表示为供电区域划分数量及各供电区域等级的集合，其中，所述供电区域等级采用预定的数字进行区分。

3.根据权利要求1所述的面向能量-控制-信息流的配电一二次协同经济性规划方法，其特征在于，步骤s2包括：将所述一次规划成本分解为中压侧成本、低压侧成本及用户侧成本，并对三部分成本进行累加，以确定各可行一次规划方案的一次规划成本。

4.根据权利要求1所述的面向能量-控制-信息流的配电一二次协同经济性规划方法，其特征在于，步骤s3包括：针对所述可行一次规划方案中的每个供电区域，以满足其时延、抖动、带宽及吞吐量方面的通信服务质量要求为约束条件，以最小化包含控制节点、信息流节点及通信链路部署的二次规划成本为目标，求解优化问题，并将各供电区域求解得到的最低二次规划成本进行累加，作为可行一次规划方案对应的最低二次规划成本。

5.根据权利要求1所述的面向能量-控制-信息流的配电一二次协同经济性规划方法，其特征在于，步骤s4包括：将所述可行一次规划方案的一次规划成本与对应的最低二次规划成本进行累加，以确定每个可行一次规划方案的一二次协同规划成本。

6.根据权利要求1所述的面向能量-控制-信息流的配电一二次协同经济性规划方法，其特征在于，步骤s5中，所述选取经济性最优的协同规划方案，包括：从所有可行一次规划方案中，确定具有最低一二次协同规划成本的方案，所述方案所对应的供电区域划分、控制节点部署、信息流节点部署及通信链路部署为最终规划结果。

7.根据权利要求3所述的面向能量-控制-信息流的配电一二次协同经济性规划方法，其特征在于，所述可行一次规划方案的对应成本根据下式确定：

8.根据权利要求4所述的面向能量-控制-信息流的配电一二次协同经济性规划方法，其特征在于，步骤s3中，面向各可行一次规划的二次规划成本最小优化问题根据下式确定：

9.根据权利要求8所述的面向能量-控制-信息流的配电一二次协同经济性规划方法，其特征在于，择优选取方法针对可行一次规划中各供电区域求解上述优化问题，以获得第个可行一次规划的最低成本二次规划：

10.根据权利要求6所述的面向能量-控制-信息流的配电一二次协同经济性规划方法，其特征在于，根据下式选择最小一二次协同规划成本对应的可行一次规划及对应成本最低的二次规划方案：