本發(fā)明屬于配電系統(tǒng)改造規(guī)劃，具體涉及一種面向城市內(nèi)澇的彈性配電系統(tǒng)改造規(guī)劃方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、在現(xiàn)代城市規(guī)劃和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中，配電站和地下電氣設(shè)備被廣泛應(yīng)用以確保電力供應(yīng)的可靠性和安全性。然而，隨著氣候變化導(dǎo)致的極端天氣事件增加，如雨洪等自然災(zāi)害對地下電氣設(shè)備的影響日益引起關(guān)注。特別是，地下配電站內(nèi)的關(guān)鍵設(shè)備，如開關(guān)柜、配電變壓器和備用柴油發(fā)電機，易受雨洪影響而遭受損壞。為減輕這一問題帶來的風(fēng)險，已經(jīng)提出了一系列雨洪緩解策略。這些策略旨在減少對配電站設(shè)備的潛在破壞，其中包括但不限于將地下配電站搬遷至地面層、采用防澇保護措施，以及將敏感設(shè)備抬升至洪水水位以上的高度。盡管這些策略已被證明在提高電力供應(yīng)系統(tǒng)的抗災(zāi)能力方面具有潛在的有效性，然而，目前的標準和規(guī)范并未對配電站的設(shè)計和布置位置做出明確要求。由于現(xiàn)有配電站大多建設(shè)于地下，并與建筑物結(jié)合，對其進行洪水防護和改造可能會面臨巨大的技術(shù)和經(jīng)濟挑戰(zhàn)。在有限的預(yù)算范圍內(nèi)，確定哪些配電站是關(guān)鍵性的，需要進行改造以提高其防澇能力，成為當(dāng)前需要解決的重要問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種面向城市內(nèi)澇的彈性配電系統(tǒng)改造規(guī)劃方法及系統(tǒng)，用于解決有限預(yù)算范圍內(nèi)確定需要改造的關(guān)鍵配電站的技術(shù)問題。

2、本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

3、一種面向城市內(nèi)澇的彈性配電系統(tǒng)改造規(guī)劃方法，包括以下步驟：

4、s1、整理城市地區(qū)地下配電網(wǎng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，結(jié)合歷史站房內(nèi)澇數(shù)據(jù)形成包括配電系統(tǒng)節(jié)點、配電系統(tǒng)線路、變電站節(jié)點和災(zāi)難場景集合的電網(wǎng)數(shù)據(jù)；

5、s2、基于步驟s1得到的電網(wǎng)數(shù)據(jù)，建立基于場景的兩階段隨機混合整數(shù)規(guī)劃模型；

6、s3、基于整數(shù)l型方法的改進框架求解步驟s2得到的兩階段隨機混合整數(shù)規(guī)劃模型，得到最優(yōu)改造規(guī)劃方案。

7、優(yōu)選地，步驟s1具體為：

8、s101、梳理配電系統(tǒng)節(jié)點；

9、s102、梳理連接配電網(wǎng)各節(jié)點的線路；

10、s103、在節(jié)點集合中篩選變電站和分布式發(fā)電機組所在的節(jié)點，分別形成集合和

11、s104、根據(jù)配電系統(tǒng)運營商收集的歷史站房內(nèi)澇數(shù)據(jù)，形成災(zāi)難場景集

12、優(yōu)選地，配電系統(tǒng)節(jié)點具體包括：

13、配電網(wǎng)節(jié)點最大有功/無功功率輸出，節(jié)點有功/無功負荷需求，節(jié)點最大/最小電壓限制，和節(jié)點負荷的優(yōu)先級權(quán)重，對配電網(wǎng)節(jié)點進行唯一編號，整理形成節(jié)點集合

14、優(yōu)選地，步驟s2具體為：

15、將面向彈性的配電系統(tǒng)優(yōu)化改造規(guī)劃問題表述為一個兩階段隨機優(yōu)化問題，具體如下：

16、確定配電系統(tǒng)安全運行的拓撲輻射狀約束；

17、采用線性化的distflow模型對配電系統(tǒng)潮流進行近似；

18、確定配電系統(tǒng)安全運行滿足線性化線路容量以及節(jié)點電壓幅值限制；

19、確定配電系統(tǒng)安全運行滿足的電源輸出限制；

20、加入內(nèi)澇影響約束以及配電站改造效果約束，對即將發(fā)生內(nèi)澇的節(jié)點提前中斷設(shè)備供電，當(dāng)對某配電節(jié)點進行改造，或其所在站點未被淹，則該配電節(jié)點可用。

21、優(yōu)選地，兩階段隨機優(yōu)化問題具體包括：

22、第一階段的問題是規(guī)劃和投資決策，具體如下：

23、

24、其中，z為二進制變量，表示是否選擇位于節(jié)點i的站點進行改造，qs為場景下第二階段優(yōu)化問題的目標函數(shù)最優(yōu)值，z表示等效改造預(yù)算，表示選擇改造的站房總數(shù)；

25、第二階段的問題是災(zāi)害場景下配電系統(tǒng)運行仿真，目標函數(shù)是使每種情況下的加權(quán)負荷損失最小，具體為：

26、

27、其中，ωi為節(jié)點i上負荷的優(yōu)先級權(quán)重；δi.s為二進制變量，表示場景s下節(jié)點i的負荷拾取狀態(tài)；為節(jié)點i上的有功負荷需求，為可能發(fā)生的災(zāi)害場景集合。

28、優(yōu)選地，配電系統(tǒng)安全運行滿足拓撲輻射狀約束如下：

29、

30、其中，為配電系統(tǒng)輻射狀約束的非負連續(xù)輔助變量，為配電線路集合，i,j為線路(i,j)兩端的節(jié)點，為可能發(fā)生的災(zāi)害場景集合，為配電節(jié)點集合，為變電站節(jié)點集合。

31、優(yōu)選地，內(nèi)澇影響約束以及配電站改造效果約束具體為：

32、

33、

34、其中，δi,s表示節(jié)點i在災(zāi)害場景s下是否能夠供電，ηi,s表示節(jié)點i在災(zāi)害場景s下是否可用，為配電節(jié)點集合，為可能發(fā)生的災(zāi)害場景集合，βij,s表示線路(i,j)在災(zāi)害場景s下是否閉合，為配電線路集合，xi,s表示節(jié)點i在災(zāi)害場景s下是否被水淹，zi表示節(jié)點i是否被選擇進行防澇改造。

35、優(yōu)選地，步驟s3具體為：

36、s301、初始化主問題；

37、s302、采用benders分解求解配電系統(tǒng)最優(yōu)改造規(guī)劃模型的線性規(guī)劃松弛，并在主問題中添加由qs(z)的線性規(guī)劃松弛給出的次梯度割；

38、s303、將主問題中的z變量聲明為二進制；

39、s304、初始化整數(shù)最優(yōu)割函數(shù)，其包含兩類割，第一類為標準整數(shù)最優(yōu)性割，第二類為lp松弛的次梯度不等式，作為排除不可行候選解的充分條件；

40、s305、使用整數(shù)最優(yōu)性割函數(shù)作為回調(diào)函數(shù)，以分支切割方式求解，并在主問題找到候選整數(shù)解時添加最優(yōu)割；收斂時，主問題的最優(yōu)解和最優(yōu)值記為配電系統(tǒng)最優(yōu)改造規(guī)劃模型的最優(yōu)解和最優(yōu)值。

41、優(yōu)選地，主問題具體為：

42、

43、其中，為可能發(fā)生的災(zāi)害場景集合，θs為場景s下第二階段問題最優(yōu)值的松弛變量，zi表示節(jié)點i是否被選擇進行防澇改造，為配電節(jié)點集合，z為等效改造預(yù)算。

44、第二方面，本發(fā)明實施例提供了一種面向城市內(nèi)澇的彈性配電系統(tǒng)改造規(guī)劃系統(tǒng)，包括：

45、數(shù)據(jù)模塊，整理城市地區(qū)地下配電網(wǎng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，結(jié)合歷史站房內(nèi)澇數(shù)據(jù)形成包括配電系統(tǒng)節(jié)點、配電系統(tǒng)線路、變電站節(jié)點和災(zāi)難場景集合的電網(wǎng)數(shù)據(jù)；

46、構(gòu)建模塊，基于電網(wǎng)數(shù)據(jù)建立基于場景的兩階段隨機混合整數(shù)規(guī)劃模型；

47、規(guī)劃模塊，基于整數(shù)l型方法的改進框架求解兩階段隨機混合整數(shù)規(guī)劃模型，得到最優(yōu)改造規(guī)劃方案。

48、第三方面，一種計算機設(shè)備，包括存儲器、處理器以及存儲在所述存儲器中并可在所述處理器上運行的計算機程序，所述處理器執(zhí)行所述計算機程序時實現(xiàn)上述面向城市內(nèi)澇的彈性配電系統(tǒng)改造規(guī)劃方法的步驟。

49、第四方面，本發(fā)明實施例提供了一種計算機可讀存儲介質(zhì)，包括計算機程序，所述計算機程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)上述面向城市內(nèi)澇的彈性配電系統(tǒng)改造規(guī)劃方法的步驟。

50、第五方面，一種芯片，包括存儲器、處理器以及存儲在所述存儲器中并可在所述處理器上運行的計算機程序，所述處理器執(zhí)行所述計算機程序時實現(xiàn)上述面向城市內(nèi)澇的彈性配電系統(tǒng)改造規(guī)劃方法的步驟。

51、第六方面，本發(fā)明實施例提供了一種電子設(shè)備，包括計算機程序，所述計算機程序被電子設(shè)備執(zhí)行時實現(xiàn)上述面向城市內(nèi)澇的彈性配電系統(tǒng)改造規(guī)劃方法的步驟。

52、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明至少具有以下有益效果：

53、一種面向城市內(nèi)澇的彈性配電系統(tǒng)改造規(guī)劃方法，在有限的預(yù)算范圍內(nèi)確定易發(fā)生內(nèi)澇且對整個系統(tǒng)至關(guān)重要的配電站進行改造。利用改進的整數(shù)l型方法對模型進行高效求解，可以在不影響問題最優(yōu)解和最優(yōu)目標函數(shù)值的情況下，提高計算效率，減少問題求解耗時。

54、進一步的，對配電系統(tǒng)數(shù)據(jù)進行規(guī)范化處理，整理為節(jié)點、線路、電源、薄弱易澇點四個集合。

55、進一步的，考慮配電系統(tǒng)在城市內(nèi)澇場景下的運行特性，梳理配電系統(tǒng)需要滿足的安全運行約束，對配電系統(tǒng)在雨洪災(zāi)害下的響應(yīng)行為進行刻畫。

56、進一步的，將面向彈性的配電系統(tǒng)優(yōu)化改造規(guī)劃問題建模為一個兩階段隨機優(yōu)化問題，以實現(xiàn)在有限的預(yù)算范圍內(nèi)確定易發(fā)生內(nèi)澇且對整個系統(tǒng)至關(guān)重要的配電站進行改造。

57、進一步的，建立配電系統(tǒng)安全運行需要滿足的拓撲輻射狀約束，以配合配電系統(tǒng)保護配置，并防止電磁環(huán)網(wǎng)造成配電系統(tǒng)短路電流超標而燒毀斷路器。

58、進一步的，建立內(nèi)澇影響和站房改造效果約束，以在模型中納入雨洪災(zāi)害對配電系統(tǒng)造成的影響及站房改造措施帶來的防護效果。

59、進一步的，提出整數(shù)l型求解算法，在保證問題求解最優(yōu)性的情況下提高計算效率，加速模型求解。

60、可以理解的是，上述第二方面的有益效果可以參見上述第一方面中的相關(guān)描述，在此不再贅述。

61、綜上所述，本發(fā)明提供一種面向城市內(nèi)澇的彈性配電系統(tǒng)改造規(guī)劃方法，其可以在有限的預(yù)算范圍內(nèi)確定易發(fā)生內(nèi)澇且對整個系統(tǒng)至關(guān)重要的配電站進行改造，并在不影響問題最優(yōu)解和最優(yōu)目標函數(shù)值的情況下，提高計算效率，減少問題求解耗時。

62、下面通過附圖和實施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進一步的詳細描述。