新型配电网数智化规划

为构建清洁低碳、安全充裕、经济高效、供需协同、灵活智能的新型电力系统，针对配电网数智化规划中存在的图模数算割裂与分离的问题，本书提出“图模数算融合驱动的新型配电网数智化规划”的技术体系与基本范式。本书第1～3章为基本概念与基础理论篇；第4～10章为面向具体规划业务的图模数算融合篇，涵盖图模识别、拓扑提取、负荷特性、负荷预测、网架规划、开关配置、改造规划等内容；第11章为数智化软件应用篇。

1.新型配电网数字化规划关键技术与应用，南方电网公司科技进步二等奖（省部级），2023年，排名第4（本书依托奖项）2.知识自动化配用电调控技术及成套设备，中国电力技术发明奖二等奖，2018年，排名23.高密度负荷城市电网输-配-用协同优化控制关键技术研究与应用，中国电力创新奖一等奖，2020年，排名第14.超大规模省级电网人机协同智能调控关键技术研究与实践，中国电力创新奖一等奖，2021年，排名第25.基于数字孪生技术的复杂配电网规运一体化关键技术、装备与应用，2023年，华南理工大学

目录
第1章 新型配电网数智化概述 1
1.1 新型配电网数智化的基本概念 1
1.1.1 配电网规划概述 1
1.1.2 新型配电网规划 4
1.1.3 配电网数智化规划 6
1.1.4 图模数融合技术 7
1.2 配电网数智化规划的发展历程 8
1.3 新型配电网数智化规划关键问题 10
1.4 新型配电网数智化规划关键技术11
1.5 本章小结 12
第2章 高比例新能源配电网智算方法体系 13
2.1 含高比例新能源配电网元件级建模方法 13
2.1.1 基于参数估计的新能源出力时序特性建模 13
2.1.2 并网分布式电源故障计算模型 15
2.1.3 新型配电网分布式储能特性建模 17
2.2 含高比例新能源配电网系统级通用潮流计算方法 18
2.2.1 基于模拟法蒙特卡罗的时序潮流计算 18
2.2.2 基于解析法半不变量的时序潮流计算 19
2.2.3 算例分析 22
2.3 含高比例新能源配电网系统级通用短路电流计算方法 27
2.3.1 电网通用故障电流计算方法 27
2.3.2 源荷储接入配电网的通用故障电流计算方法及流程 30
2.3.3 算例分析 33
2.4 含高比例新能源配电网系统级通用可靠性计算方法 35
2.4.1 配电网可靠性的非时序蒙特卡罗仿真法 35
2.4.2 配电网可靠性的最小路分析法 36
2.4.3 算例分析 40
2.5 计及多维度约束的配电网新能源承载力计算方法 47
2.5.1 新能源承载力评估计算的指标体系构建 47
2.5.2 配电网新能源承载力计算模型 50
2.5.3 配电网新能源承载力计算的求解方法 51
2.5.4 算例分析 54
2.6 本章小结 60
第3章 高比例电力电子化配电网智算方法体系 61
3.1 电力电子化配电网元件级建模方法 61
3.1.1 电力电子变压器模型 61
3.1.2 电力电子断路器模型 63
3.1.3 VSC 稳态模型 65
3.2 电力电子化配电网系统级通用潮流计算方法 66
3.2.1 直流配电网潮流计算方法 66
3.2.2 交直流配电网潮流计算方法 69
3.3 电力电子化配电网系统级通用可靠性计算方法 80
3.3.1 交直流混联配电网元件等效模型 81
3.3.2 适用于交直流混联配电网的可靠性评估方法 81
3.3.3 交直流混联配电网可靠性优化目标 84
3.3.4 算例分析 85
3.4 本章小结 87
第4章 内嵌领域知识的复杂电网厂站接线图AI识别方法 88
4.1 基于高精度图像识别算法实现CAD图纸到CIM文件 88
4.2 融合YOLO目标检测算法的图元识别方法 90
4.2.1 基于YOLOv4的目标检测算法 90
4.2.2 基于重叠滑窗机制与YOLOv4的图元识别方法 90
4.3 基于迁移学习的电气领域文字识别方法 92
4.3.1 文字图片预处理方法 93
4.3.2 文字图片迁移学习方法 93
4.4 内嵌专家领域知识的接线识别方法 94
4.4.1 面向接线识别的厂站接线图预处理方法 94
4.4.2 厂站接线图拓扑关系检测 95
4.4.3 接线识别后处理方法 95
4.5 典型案例分析 97
4.6 本章小结 98
第5章 基于复杂网络理论的配电网典型拓扑特征提取方法 99
5.1 基于图搜索的配电网拓扑识别方法 99
5.1.1 接线模式识别的数据预处理与拓扑分析 99
5.1.2 接线模式智能识别的关键步骤 100
5.1.3 典型案例分析 101
5.2 基于拓扑相似度的配电网可靠性快速计算方法 104
5.2.1 配电网拓扑的矩阵表示 104
5.2.2 配电网拓扑分析方法 105
5.2.3 基于拓扑相似性的供电可靠性评估算法 111
5.2.4 典型案例分析 114
5.3 本章小结 117
第6章 海量负荷数据智能处理与负荷特征库自动构建方法 118
6.1 新型电力系统海量多元负荷数据 118
6.2 基于矩阵低秩性的数据填充方法 119
6.2.1 方法流程 119
6.2.2 方法对比分析 120
6.3 基于深度学习的数据超分辨率重建方法 123
6.3.1 超分辨率重建框架 123
6.3.2 生成式对抗网络 124
6.3.3 算例分析 125
6.4 基于数据挖掘的多维度负荷特征库构建方法 127
6.4.1 用户典型日负荷曲线提取 128
6.4.2 用户负荷特征指标提取 134
6.4.3 基于南方某地区负荷数据的实例分析 138
6.5 本章小结 143
第7章 基于集成学习的配电网多层级中长期预测方法 144
7.1 基于集成学习的负荷预测体系整体框架 144
7.2 配电网“站-线-变”多层级负荷中长期预测方法 146
7.2.1 方法概述 146
7.2.2 集成学习负荷预测体系下的配变用户负荷预测 147
7.2.3 集成学习负荷预测体系下的馈线负荷预测 149
7.2.4 集成学习负荷预测体系下的变电站负荷预测 152
7.3 电力市场环境下配电网负荷预测方法 154
7.3.1 考虑用户价格弹性与分时电价的用户-市场互动响应模型 154
7.3.2 基于Stacking算法与互动响应模型的负荷预测方法 155
7.3.3 算例分析 158
7.4 本章小结 160
第8章 计及可靠性和经济性的新型配电网网架规划方法 161
8.1 嵌入显式可靠性约束的交直流配电网网架规划方法 161
8.1.1 交直流混合配电网可靠性显式表达模型 161
8.1.2 可靠性激励机制下的交直流混合配电网规划模型 170
8.1.3 算例分析 180
8.2 考虑管廊路径约束的大规模配电网规划方法 190
8.2.1 配电网规划拓扑抽象 191
8.2.2 配电网双Q规划模型概述 192
8.2.3 配电网双Q规划模型求解算法 195
8.2.4 算例分析 198
8.3 本章小结 199
第9章 计及可靠性和经济性的新型配电网开关配置方法 200
9.1 显式解析可靠性规划方法介绍 200
9.2 嵌入显式可靠性约束的新型配电网开关配置方法 201
9.2.1 新型配电网故障恢复流程分析 202
9.2.2 显式可靠性评估模型构建 203
9.2.3 算例分析 210
9.3 嵌入显式可靠性约束的柔性配电网开关配置方法 215
9.3.1 SOP原理介绍 215
9.3.2 考虑SOP的系统故障后自愈过程建模 216
9.3.3 考虑显式解析可靠性的配电网开关配置模型构建 217
9.3.4 算例分析 221
9.4 本章小结 226
第10章 存量中压配电网智能改造规划方法 227
10.1 中压配电网与电力走廊的模型构建与耦合 227
10.1.1 中压配电网的网架拓扑模型构建 227
10.1.2 中压配电网的电力走廊模型构建 230
10.1.3 中压配电网与电力走廊耦合 232
10.2 中压配电网薄弱环节定位方法 233
10.2.1 馈线重过载 233
10.2.2 馈线大分支 234
10.2.3 馈线首端联络 235
10.3 解决典型问题为导向的中压配电网智能规划模型 236
10.3.1 馈线重过载改造规划 236
10.3.2 馈线大分支改造规划 241
10.3.3 馈线首端联络改造规划 247
10.4 本章小结 251
第11章 图模数算融合的新型配电网数智化规划软件系统 252
11.1 图模数算融合的新型配电网软件支撑平台 252
11.1.1 功能结构 252
11.1.2 软件架构 253
11.1.3 关键技术 254
11.2 配电网历史态-现状态-规划态三态方案库构建方法 255
11.2.1 配电网三态方案库构建思路 255
11.2.2 配电网规划“三态”网架模型 258
11.2.3 规划“三态”网架模型可视化 262
11.3 面向配电网规划的多图形联动与布局优化技术263
11.3.1 基于结构化数据的网架绘制与多图联动技术 263
11.3.2 基于人工智能算法管理平台的布局优化技术 265
11.3.3 高效动态数据刷新技术 265
11.4 典型区域配电网数智化规划应用案例 266
11.4.1 多维度负荷特性分析系统 267
11.4.2 精细化中长期负荷预测系统 271
11.4.3 面向配电网规划的多图联动系统 273
11.4.4 配电网自主规划决策系统 277
11.4.5 问题导向智能规划辅助决策系统 280
11.4.6 新型电力系统运规一体全景平台系统 284
11.5 全流程闭环的图模数算融合新型配电网数字化规划构想 289
11.6 本章小结 290
参考文献 291