面向“新基建”应用场景的城市配电网灵活规划模型研究

刘文娟，于冰涛

1.北京中恒博瑞数字电力科技有限公司，北京 100001

2.天津天智华研电力技术集团股份有限公司，天津 300001

0 引言

近年来，以5G网络、数据中心、人工智能、互联网、物联网建设等为代表的“新基建”正改变着社会治理、生产制造、民众生活等各个方面。2020年伊始至今，“新基建”更是站上“风口”，成为经济热词。向云“迁徙”，实现零售转型；数字“赋能”，提升制造效率；精细饲养，确保农牧质量；智慧管理，破解“大城市病”等，给“新基建”带来了前所未有的机遇。“新基建”并非简单指向个别企业、行业，而是广泛面向经济发展的内生动力和新动能[1]。

由“新基建”撬动的新规划、新探索、新势能正“多地开花”，构成一幅全新的经济生态蓝图。“新基建”背景下人工智能将迎来新一轮快速发展，研究重心也由感知智能过渡到认知智能领域，知识图谱作为认知智能的底层支撑发挥着越来越重要的作用，为政府和企业提供了有效的辅助决策支撑[2]。“互联网+”代表一种新的经济形态，是指依托互联网信息技术实现互联网与传统产业的联合，以优化生产要素、更新业务体系、重构商业模式等途径来完成经济转型和升级，在“新基建”应用场景中发挥了重要作用。“十四五”规划实施以来，对配电网的建设提出了更高的要求，智能配电网将得到更加快速的发展，加上“新基建”的发展，对于城市配电网的需求也越来越大。因此，在“互联网+”的发展下，面向“新基建”应用场景的城市配电网灵活规划变得极为重要。

1 面向“新基建”应用场景的城市配电网灵活规划节点部署

为了实现面向“新基建”应用场景的城市配电网的精准规划，构建城市配电网的节点优化部署模型，并结合路径寻优方法进行城市配电网灵活规划的最优路径配置。

用5元组G=(V,E,W,C,M)为主动配电网任一个工作阶段，其中V、E、W、C、M为该阶段的5个组成单元，可以得到城市配电网的空间节点分布模型Sg的表达式[3]：

式中：i为空间中横坐标的编号；Si为主动配电网的关联节点；r为主动配电网的空间节点数量。

根据上述城市配电网的空间节点分布模型，得到城市配电网灵活规划的节点适应度：

式中：E(x-elec)(l)、E(x-amp)(l,d)分别为电网规划节点适应度的应用函数与约束函数；Ex(l,d)为电网灵活规划的节点适应度。

通过模糊度检测，得到城市配电网灵活规划处理机的功率负载：

式中：Bij为城市配电网灵活规划处理机的功率负载；Pn为功率负载特性指标；φj为电网规划处理机的损耗；xij代表多直流馈入的参数融合空间；n代表配电网规划的空间区域。

根据上述分析，结合稀疏筛选控制方法，得到城市配电网灵活规划节点部署模型的F'表达式：

式中：j为空间中节点纵坐标的编号；T为对应的函数矩阵；N为显著误差分布集；U为城市配电网灵活规划的信息特征量。

通过融合度特征检测的方法，进行城市配电网灵活规划的自适应控制，得到节点部署的输出负载：

式中：L为节点部署的输出负载；rk为城市配电网灵活规划区域数。

根据构建面向“新基建”应用场景的城市配电网灵活规划节点部署模型，对各组局部特征量进行量化处理，在此基础上，结合输出功耗的自适应分配方法进行节点部署。结合路径寻优方法进行城市配电网灵活规划的最优路径配置，通过“互联网+”将之间的信息联络在一起，从而提高面向“新基建”应用场景的配电网的规划能力。

2 面向“新基建”应用场景的城市配电网灵活规划参数解析模型构建

通过多维空间参数辨识的方法，引入“互联网+”技术，进行面向“新基建”应用场景的城市配电网灵活规划过程中的寻优控制，得到城市配电网灵活规划参数解析模型D的表达式：

式中：n为配电网规划的空间区域；ωk为主动配电网空间节点配置的任务集；Oij为任务集融合空间。

结合物理参数寻优控制的方法[4]，划分城市配电网灵活规划的空间区域，将其分成{n1,n2,...,ne}个等分的网格，其中e为城市配电网灵活规划的网格数目。

设模拟退火算法的最优解析特征量为kS，且最优解析特征量的整数部分为α，则城市配电网灵活规划的自回归参数满足：

结合空间映射和模糊度解析控制的方法[5]，得到城市配电网灵活规划的优化子空间分布概率值pi：

式中：fi tn、fi ti为城市配电网分布节点n、i的适应值；S为最佳解的数量。

通过参数拟合控制和空间参数辨识，进行城市配电网灵活规划的自适应迭代，得到参数解析模型Vij的表达式：

式中：φij为电网的交流频率。

根据上述分析，为了实现面向“新基建”应用场景的城市配电网灵活规划节点部署，需要构建城市配电网灵活规划的参数解析模型，并通过“互联网+”技术将数据联系在一起，实现城市配电网的多维空间参数辨识，以及面向“新基建”应用场景的城市配电网灵活规划过程中的寻优控制。

3 仿真实验与结果分析

通过仿真实验，验证文章设计方法在面向“新基建”应用场景的城市配电网灵活规划中的应用性能。假设某城市某区域的配电网区域分布的维数为13个，节点个数为200个，最大过渡电阻为500 ，特征采样的时间间隔为1 s，城市配电网传输信道对应时间差为43 μs。

3.1 参数寻优结果

根据上述参数设定，采用文章设计的模型与基于物联网技术的模型[6]、基于功率谱密度估计的模型[7]，进行实现面向“新基建”应用场景的城市配电网的参数寻优和规划。得到三种方法的参数寻优结果，如表1所示。

从表1可以看出，文章设计的模型的寻优结果输出精度始终保持较高水平，精度平均值达到0.957 7，而基于物联网技术的模型与基于功率谱密度估计的模型的精度平均值分别为0.761 9与0.693 6。分析其原因，在于文章模型考虑了城市配电网灵活规划的节点部署，并且引入了“互联网+”技术，数据的传输更快、更准，从而使得城市配电网参数寻优结果精度更高。

表1 城市配电网参数寻优结果比较

3.2 数值拟合结果

对面向“新基建”应用场景的城市配电网灵活规划进行测试，测试配电网规划的数值模拟，结果如图1所示。

图1 数值拟合结果

分析图1可知，文章设计的模型进行配电网规划的数值拟合性较好，拟合精度始终高于两种对比模型。主要是由于文章设计的模型充分考虑了城市配电网的空间节点分布，并且引入“互联网+”技术，数据处理的速度更快，精度更高，从而使得配电网规划的数值拟合有效精度更高。

3.3 收敛性结果

对面向“新基建”应用场景的城市配电网灵活规划的参数寻优结果进行城市配电网灵活规划的收敛性测试，得到的收敛误差曲线如图2所示。

图2 收敛性测试结果

分析图2得知，文章设计的模型进行面向“新基建”应用场景的城市配电网灵活规划的收敛性较好，能够在较短时间内将误差降至最低；其他两种方法虽然也能够快速收敛误差，但是收敛后的误差仍然较高。主要是由于文章设计的模型构建了城市配电网灵活规划参数解析模型，而且引入了“互联网+”技术，规划过程中各个数据之间的传输、识别更快、更准，从而减少了误差的出现。

4 总结

随着“新基建”应用场景的发展，对城市配电网提出了更高的要求，文章通过构建城市配电网的路径寻优和节点优化部署模型，引入“互联网+”技术，实现了城市配电网的优化规划设计，提高了面向“新基建”应用场景的城市配电网的多维空间规划和寻优控制能力。分析得知，文章设计的面向“新基建”应用场景的城市配电网灵活规划模型的寻优结果输出精度高，收敛性较好，对于推动城市配电网和“新基建”项目的发展具有重要作用。