王璐
中电伟恒（北京）科技发展有限公司天津分公司 300000
摘要：GIS平台首先要将实际电网中的设备转化成相应的数学模型，然后根据网络拓扑分析绘制出配电网络图，最后通过GIS系统强大的分析功能在地图上展示出设备及其属性。
关键词：配电网；GIS平台；拓扑分析；地理图
引言
随着直流负荷、风机及光伏发电的并网以及大功率电力电子设备技术的快速发展，传统交流配电网正向交直流混合配电网过渡和发展。交直流混合配电网以其独有的优势正受到越来越多的重视，并逐步成为配电网发展的主要趋势。
1配电网拓扑分析的概念
在地理空间中，网络是通过无数“通道”互相连接的一系列地理空间位置。抽象来说，网络系统由很多互相连接的线段组成。许多常见的实际地理事物都能组成网络，比如公路网、通信网络、电力网络等。把这些实际的网络抽象后进行表达，那就是网络数据模型。对抽象后的网络数据模型进行分析的行为称为网络拓扑分析。网络拓扑分析是在网络数据集的基础上开展的，其他种类的数据集都不能开展网络拓扑分析。分析的方法包括网络路径查询、最短路径分析、网络节点查询、最佳路径分析等。当前GIS系统平台拥有强大的拓扑分析功能，比如：搜索相邻的所有节点功能、连接的所有边功能、连接的所有节点功能、关键点功能、关键边功能、路径分析功能等。只要充分发挥上述强大功能，就能在GIS平台上高效开展配电网拓扑分析。
2配电网可靠性影响因素
由于DG的输入，配电系统从单电源网络到多电源网络，负载由多个电源供电。如果系统的侧网出现故障，DG除了以下条件外，还可以继续为负载供电。1)系统侧网故障，孤岛系统启动开关故障。2)系统的侧面网出现故障，DG的机械要求出现故障。3)系统的页面网出现故障，DG输出不符合负载要求。因此，在评估电网可靠性时，应考虑到系统侧网、DG和孤岛负荷要求的混合。影响供电可靠性的因素可分为以下几个方面:1)系统侧网故障；2)指出岛屿内DG出口是否符合负荷要求；3)DG机械故障；4)指出岛屿系统是否成功地启动了转变。相应的可靠性参数有:台架系统台架的扰动率
3配电GIS网络拓扑分析
当前，配电GIS网络拓扑分析主要是分析各线路中各设备之间的连通关系以及设备与线路的连通关系。把设备元件的空间数据和属性数据关联起来，也就是把设备（开关、刀闸）的状态信息与点、线元素的连接关系结合起来，最终形成配网的拓扑关系。配电GIS分析是利用从智能电网调度系统（SG-OSS）、南网新安全生产管理系统、南网计量自动化系统以及SCADA系统等采集的设备参数和运行参数等信息在GIS平台上开展定位。实际运行中，线路的联络开关是断开的，各线路的分支负荷呈辐射状，可以以电源侧为起点按照其拓扑网络结构顺序依次进行搜索进而得到地理位置。实际运行中，线路中的设备只存在一个电源点，可通过GIS的拓扑分析功能不断查询设备与上级开关是否联通，然后定位到是由哪个变电站侧的开关供电的，最终获得整个供电区间。
4网络重构模型
由于配电网中每个节点的电压值都较低，因此网络损坏成为不可避免的一部分。电网改造是电力线的一项重要自动化技术，可通过调整电路状态而无需额外设备，从而减少停电并提高电压质量。本文将网络损耗最小化为网络建设的最后优化目标，并列出了具体的目标功能和限制。本文在动态网络重组中考虑BES，在建立相应的重组模型时需要BES的运行。BES的执行策略又以网络结构为基础。这两个值是迭代计算的，与两阶段优化模型相对应。在双层优化模型中，上层优化结果影响下层目标函数和约束条件，下层优化返回到上层和下层以实现交互。
4.1在空调机组模式下对虚拟存储系统建模
空调负荷是一种高度分散的需求响应资源[7]，在高峰和冬季对电网运行有很大影响。协调空调可提高最佳散热性能，实现按需资源优化，提高供电能力。空调的能量转换与室温密切相关，相应的热模型如下(1):
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式中：st为空调的开停状态，1表示开机，0表示关机；Wtin表示t时刻的室内温度，Wtout表示t时刻的室外温度；ε为散热函数，η为空调的能效比，A为导热系数，分别取0.96、1和0.18；P为空调额定功率。空调负荷具有明显的热惯性，小幅度改变空调的设定温度对人体的舒适度影响不大。而这一特性，可以考虑将空调负荷比拟为虚拟储能模型。具体而言，在夏季，当设定温度升高时，空调由稳定制冷功率变为停止制冷，空调系统等效以稳定制冷功率虚拟放电；当设定温度降低时，空调由稳定制冷功率达到新平衡制冷功率，空调系统等效以新制冷功率与稳定制冷功率之差为充电功率进行虚拟充电。
4.2网络重构约束
为保证辐射状，需满足以下条件：①必要非充分条件：
式中，σｎｍ，ｔ为支路的连通状态变量；Ω为可开断支路集合；Ωｃ为常闭线路集合，σｎｍ，ｔ＝１说明支路ｎｍ闭合，σｎｍ，ｔ＝０说明支路ｎｍ开断。②网络连通且无环路。该条件是隐式约束。不考虑ＤＧ时，潮流约束通常可保证网络连通性。因此，不考虑电流、电压和无功因素。在每个非变电站节点虚拟一个正小量ε作为有功负荷，忽略所有线路的阻抗和ＡＣ、ＤＣ属性，针对节点ｎ新增辅助约束：
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5本文模型与确定性重构模型优化结果对比
将本文模型与确定性重构模型的优化结果进行了对比，本文设计的极端场景1为：负荷发生在预测区间上限，分布式电源发生在预测区间下限，此时网损成本较高，且易发生支路电流越限，从而导致切负荷的情况；极端场景2为：负荷发生在预测区间下限，分布式电源发生在预测区间上限，此时风机、光伏出力较大，易导致发生弃风、弃光的情况。
结束语
本文构建了包含空调负荷和EVCL的配电网供电能力两阶段动态评估模型，以两阶段优化的思路平衡代理商与运营商的不同需求，并借助二阶锥规划等手段高效求解模型。算例分析表明，EVCL与空调负荷加入配网调控后，能明显提高供电能力、降低代理商费用，并且供电能力变化对于EVCL量级增长更具灵敏性，代理商费用则对空调负荷占比增加更加敏感。在此基础上，后续将进一步研究多个负荷代理商博弈下的供电能力评估及电网参与代理商投资下的多方平衡策略。
参考文献
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