本發(fā)明涉及配電自動(dòng)化領(lǐng)域，尤其涉及一種配電網(wǎng)轉(zhuǎn)供能力薄弱環(huán)節(jié)評估方法。

背景技術(shù)：

為了提高供電可靠性，配電網(wǎng)常常采用閉環(huán)設(shè)計(jì)、開環(huán)運(yùn)行的方式。當(dāng)配電網(wǎng)發(fā)生局部停電時(shí)，運(yùn)行人員通常在隔離故障后，把非故障區(qū)的失電負(fù)荷通過聯(lián)絡(luò)開關(guān)轉(zhuǎn)移到線路對側(cè)，從而對非故障區(qū)恢復(fù)供電。

對失電負(fù)荷的全部恢復(fù)是配電網(wǎng)調(diào)控不斷努力追求的方向，現(xiàn)有的配電網(wǎng)設(shè)計(jì)時(shí)，由于缺少對多種轉(zhuǎn)供方案的全面深入計(jì)算，對配電網(wǎng)薄弱環(huán)節(jié)缺少量化科學(xué)評估方法，依據(jù)線路負(fù)載率指標(biāo)常使得配電網(wǎng)過度改造，造成經(jīng)濟(jì)上的鋪張浪費(fèi)，有時(shí)并不能有效改善配電網(wǎng)薄弱環(huán)節(jié)。

公知的饋線負(fù)載率指標(biāo)只能反映單條饋線停電后可轉(zhuǎn)移到對側(cè)的最大轉(zhuǎn)供電力，并不能全面客觀反映當(dāng)變電站全停時(shí)的多條饋線可能同時(shí)轉(zhuǎn)供到一臺(tái)主變時(shí)的容量不足問題，而主變負(fù)載率指標(biāo)只是反映主變所能承載負(fù)荷的能力，并不能反映當(dāng)一個(gè)變電站全停后，限制其負(fù)荷轉(zhuǎn)供的薄弱環(huán)節(jié)。

當(dāng)變電站全停時(shí)，存在著多條饋線轉(zhuǎn)供能力與多臺(tái)主變負(fù)荷承載能力交叉影響問題，僅僅依靠饋線與主變的負(fù)載率指標(biāo)無法全面準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)配電網(wǎng)轉(zhuǎn)供薄弱環(huán)節(jié)，從而限制了配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)供能力的提升，也無法進(jìn)一步量化指導(dǎo)配電網(wǎng)改造，當(dāng)轉(zhuǎn)供能力不足時(shí)，會(huì)造成部分失電負(fù)荷無法有效快速恢復(fù)，降低了客戶滿足度與企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明提供了一種配電網(wǎng)轉(zhuǎn)供能力薄弱環(huán)節(jié)識(shí)別方法，能夠有效發(fā)現(xiàn)并識(shí)別配電網(wǎng)轉(zhuǎn)供能力薄弱環(huán)節(jié)，給出薄弱環(huán)節(jié)量化評估依據(jù)，為薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)一步改造提升方向，這樣既避免了過度改造而造成經(jīng)濟(jì)上的浪費(fèi)，又能夠滿足配電網(wǎng)故障后負(fù)荷轉(zhuǎn)供的實(shí)際需要。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案：這種配電網(wǎng)轉(zhuǎn)供能力薄弱環(huán)節(jié)評估方法，包括以下步驟：

(1)收集配電網(wǎng)拓?fù)渑c相關(guān)參數(shù)；

(2)選擇某一變電站，計(jì)算此變電站全停時(shí)的單路徑饋線轉(zhuǎn)供能力；

其約束條件包括：

(2.1)線路限額約束

xi≤min(ri(1-ai),kli)

xi為單路徑饋線i的待恢復(fù)負(fù)荷量，xi>0,ri為對側(cè)的線路容量，ai對側(cè)實(shí)際負(fù)載率，li為饋線i的失負(fù)荷量，k為饋線i非故障區(qū)恢復(fù)負(fù)荷量占比，其中0<k≤1，ω3轉(zhuǎn)移到同一條饋線上的所有饋線的集合；

(2.2)主變限額約束

ω1為轉(zhuǎn)移到同一臺(tái)主變上的所有單路徑停電饋線的組合，ti為轉(zhuǎn)移到同一臺(tái)主變的限額，bi為轉(zhuǎn)移前主變的負(fù)載率；

其目標(biāo)函數(shù)為：

xi代表單路徑饋線i上所能恢復(fù)的負(fù)荷，n為單路徑饋線的數(shù)量，f為停電變電站單路徑所能恢復(fù)的最大負(fù)荷量，

把約束條件不等式約束化為等式約束；

xi+xi'＝min(ri(1-ai),kli)

式中：x′i，x″i，x″′i分別為松馳變量；

最終將單路徑饋線轉(zhuǎn)供能力目標(biāo)函數(shù)轉(zhuǎn)化成：

其中m為轉(zhuǎn)移主變的數(shù)量，p為多種單路徑饋線轉(zhuǎn)移至同一條饋線的數(shù)量；

(2.4)利用單純形法進(jìn)行迭代，求出目標(biāo)函數(shù)最大值；

(2.5)判斷單路徑饋線最優(yōu)解數(shù)值是否等于停電負(fù)荷全部；

(2.6)識(shí)別單路徑饋線薄弱環(huán)節(jié)及量化改造最低限額；

(3)計(jì)算此變電站全停時(shí)的多路徑饋線轉(zhuǎn)供能力，其約束條件包括：

(3.1)線路限額約束

xj≤min(rj(1-aj),klj)

其中xj為多路徑饋線轉(zhuǎn)移的某條路徑的負(fù)荷量，rj轉(zhuǎn)移側(cè)的線路容量，aj為轉(zhuǎn)移側(cè)目前的負(fù)載率，lj失電前饋線j的負(fù)荷量；

(3.2)主變限額約束，

其中，ω2為轉(zhuǎn)移到同一臺(tái)主變上的所有多路徑停電饋線的組合，tj為轉(zhuǎn)移到同一臺(tái)主變的限額，bj為單路徑轉(zhuǎn)移后主變的負(fù)載率；

其目標(biāo)函數(shù)為：

式中：xj代表多路徑饋線j上所能恢復(fù)的負(fù)荷，d為多路徑饋線的數(shù)量，f'為停電變電站所能恢復(fù)的最大負(fù)荷量，對約束條件進(jìn)行松弛，把不等式約束轉(zhuǎn)換為等式約束：

xj+x'j＝min(rj(1-aj),klj)

其中x'j，x″j分別為對應(yīng)xj與tj的松馳變量；

最終將目標(biāo)函數(shù)轉(zhuǎn)化成

其中q為轉(zhuǎn)移主變的數(shù)量；

(4)選擇多路徑轉(zhuǎn)移方案，對每一種轉(zhuǎn)移方案，構(gòu)建其線性規(guī)劃方程，應(yīng)用單純形法求解多路徑饋線轉(zhuǎn)供能力；

(5)對各方案最優(yōu)解的目標(biāo)函數(shù)值進(jìn)行比較，選擇最大目標(biāo)函數(shù)值所對應(yīng)的方案作為目標(biāo)方案；

(6)對目標(biāo)方案薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行識(shí)別；

(7)對所有變電站進(jìn)行(2)～(6)步驟的處理。

本發(fā)明有益的效果是：提出一種配電網(wǎng)轉(zhuǎn)供能力薄弱環(huán)節(jié)量化評估方法，此方法能夠有效發(fā)現(xiàn)并識(shí)別配電網(wǎng)轉(zhuǎn)供能力薄弱環(huán)節(jié)，并對薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行量化，為薄弱環(huán)節(jié)的進(jìn)一步改造提升提供量化決策依據(jù)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的流程圖；

圖2是某變電站饋線轉(zhuǎn)移示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明：

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

配電網(wǎng)轉(zhuǎn)供能力的大小直接影響配電網(wǎng)停電后能否把失電負(fù)荷快速轉(zhuǎn)移出去，對于單條饋線而言，其轉(zhuǎn)供能力大小由饋線容量與轉(zhuǎn)移后的裕度決定，并受轉(zhuǎn)移后主變負(fù)載率影響，轉(zhuǎn)移后的負(fù)載率裕度通常決定此饋線是否存在薄弱環(huán)節(jié)。

而對于變電站而言，某一條饋線的負(fù)載率與某一個(gè)主變的負(fù)載率并不能完全反映配電網(wǎng)轉(zhuǎn)供能力。負(fù)載率指標(biāo)只表明可以接受的負(fù)荷與容量的占比，它只能反映還能承擔(dān)額外負(fù)荷的能力；當(dāng)一個(gè)變電全停后，即使所有的轉(zhuǎn)移線路負(fù)載率不超載，但有些后的主變可能超載，而主變是否超限，與不同的轉(zhuǎn)移路徑有關(guān)，因此，不同的轉(zhuǎn)移路徑轉(zhuǎn)供的負(fù)荷量是不同的。判斷配電網(wǎng)轉(zhuǎn)供能力是否存在薄弱環(huán)節(jié)應(yīng)以各種轉(zhuǎn)供方案轉(zhuǎn)供能力的最大值為評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，如果最大轉(zhuǎn)供方案依然不能滿足失電負(fù)荷轉(zhuǎn)供的需求，可以認(rèn)為配電網(wǎng)存在薄弱環(huán)節(jié)。

(1)收集配電網(wǎng)拓?fù)渑c相關(guān)參數(shù)

收集所有向配電網(wǎng)供電的變電站(110kv、35kv)相關(guān)主變、母線及相關(guān)的饋線參數(shù)與聯(lián)絡(luò)關(guān)系，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治觥?/p>

獲取變電站的網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)供路徑。

依據(jù)線路轉(zhuǎn)供前的負(fù)荷與容量限額，計(jì)算轉(zhuǎn)供線路的限額約束。

依據(jù)主變轉(zhuǎn)供前的負(fù)荷與容量限額，計(jì)算轉(zhuǎn)供主變的限額約束。

(2)選擇某一變電站，計(jì)算此變電站全停時(shí)的單路徑轉(zhuǎn)供能力。

所述的單路徑是指只有一條轉(zhuǎn)移路徑的停電饋線。如圖1中的龍南421轉(zhuǎn)移至澄浪變i號主變的轉(zhuǎn)移路徑、三市415轉(zhuǎn)移到延慶iii號主變的轉(zhuǎn)移路徑、永豐428轉(zhuǎn)移至延慶變i號主變的轉(zhuǎn)移路徑、柳東411轉(zhuǎn)移至延慶變i號主變的轉(zhuǎn)移路徑、文昌425轉(zhuǎn)移至文化ii號主變的轉(zhuǎn)移路徑均是單路徑。

單路徑轉(zhuǎn)供時(shí)滿足以下條件：

(2.1)線路限額約束

xi≤min(ri(1-ai),kli)(1)

式(1)中,xi為單路徑饋線i的待恢復(fù)負(fù)荷量，xi>0,ri為對側(cè)的線路容量，ai對側(cè)實(shí)際負(fù)載率，li為饋線i的失負(fù)荷量，k為饋線i非故障區(qū)恢復(fù)負(fù)荷量占比，其中0<k≤1.ω3轉(zhuǎn)移到同一條饋線上的所有饋線的集合。

對于轉(zhuǎn)供能力計(jì)算而言，k取1，即每條饋線的非故障區(qū)恢復(fù)量即為此饋線停電前的負(fù)荷。

為了評估轉(zhuǎn)供能力薄弱環(huán)節(jié)，對于li可以取年度最大負(fù)荷日時(shí)的負(fù)荷。

以圖1中的三市415線通過紫金n155線把負(fù)荷轉(zhuǎn)移至延慶變iii號主變，則此處的ri為紫金n155線的線路容量。

對于ω3，可以認(rèn)為是多條單路徑饋線轉(zhuǎn)移至同一條饋線上的集合，像圖1中的春芝415線、苗圃430線均通過蒼松n241轉(zhuǎn)移至聯(lián)豐變i號主變。

(2.2)主變限額約束

式中：ω1為轉(zhuǎn)移到同一臺(tái)主變上的所有單路徑停電饋線的組合，ti為轉(zhuǎn)移到同一臺(tái)主變的限額，限額由運(yùn)行方式所確定，bi為轉(zhuǎn)移前主變的負(fù)載率。

所述的主變限額并不是一成不變的，它隨著方式的調(diào)整而調(diào)整，可取典型方式的主變限額。

在圖1中，春芝415線、苗圃430線均轉(zhuǎn)移至聯(lián)豐變i號主變，在此處ti指聯(lián)豐變i號主變限額，bi為包括春芝415線、苗圃430線轉(zhuǎn)移至聯(lián)豐變i號主變。

(2.3)建立以單路徑饋線最優(yōu)解為目標(biāo)的數(shù)學(xué)模型表達(dá)；

所述數(shù)學(xué)模型表達(dá)建立在以下假設(shè)基礎(chǔ)上：

a.各停電饋線所帶負(fù)荷為年度最大值。

b.非故障區(qū)恢復(fù)負(fù)荷量為失電前全部負(fù)荷量

c.對于三雙接線的饋線認(rèn)為其停電前的負(fù)荷就是其恢復(fù)后的負(fù)荷，不考慮因送電時(shí)間差異所導(dǎo)致的兩條饋線間的負(fù)荷轉(zhuǎn)移；

d.不考慮停電變電站母線間互供的運(yùn)行方式。

所述第一階段數(shù)學(xué)模型表達(dá)的初始目標(biāo)函數(shù)如下：

式中：xi代表單路徑饋線i上所能恢復(fù)的負(fù)荷，n為單路徑饋線的數(shù)量，f為停電變電站單路徑所能恢復(fù)的最大負(fù)荷量。

對約束條件進(jìn)行松弛，引入松弛變量將函數(shù)不等式約束化為等式約束；

式(1)、(2)、(3)可轉(zhuǎn)換成如下形式：

xi+xi'＝min(ri(1-ai),kli)(5)

式中：x′i，x″i，x″′i分別松馳變量；

最終將第一階段目標(biāo)函數(shù)轉(zhuǎn)化成：

其中m為轉(zhuǎn)移主變的數(shù)量，p為多種單路徑饋線轉(zhuǎn)移至同一條饋線的數(shù)量。

(2.4)建立數(shù)學(xué)模型后，以x′i，x″i，x″′i，作為數(shù)學(xué)模型的基變量，得到一個(gè)單位矩陣，令非基變量為0，得到初始基可行解，利用單純形法進(jìn)行迭代，求出目標(biāo)函數(shù)最大值。

(2.5)判斷單路徑最優(yōu)解數(shù)值是否等于停電負(fù)荷全部

如果最優(yōu)解數(shù)值等于此變電站全部單路徑停電負(fù)荷的匯總，則說明此變電站單路徑饋線負(fù)荷轉(zhuǎn)稱不存在薄弱環(huán)節(jié)。如果小于此變電站全部單路徑停電負(fù)荷的匯總，則說明此變電站某些單路徑饋線存在薄弱環(huán)節(jié)

(2.6)識(shí)別單路徑饋線薄弱環(huán)節(jié)。

對于饋線失電前的負(fù)荷量大于最優(yōu)解，并且失電前的負(fù)荷量小于對側(cè)線路轉(zhuǎn)移裕量的，認(rèn)為其薄弱環(huán)節(jié)是對側(cè)主變。

對于饋線失電前的負(fù)荷量大于最優(yōu)解，并且失電前的負(fù)荷量大于對側(cè)線路轉(zhuǎn)移裕量的，認(rèn)為其薄弱環(huán)節(jié)是對側(cè)線路。

對于所有其薄弱環(huán)節(jié)是對側(cè)線路的，如果其失電前的負(fù)荷量全部轉(zhuǎn)移到對側(cè)主變超過主變的轉(zhuǎn)移裕量，則認(rèn)為其薄弱環(huán)節(jié)也包括對側(cè)主變，如果不超主變的轉(zhuǎn)移裕量，則認(rèn)為其薄弱環(huán)節(jié)僅僅是對側(cè)線路。

(3)選擇多路徑轉(zhuǎn)移方案，對每一種轉(zhuǎn)移方案，構(gòu)建其數(shù)學(xué)模型，應(yīng)用單純形法求解多路徑饋線轉(zhuǎn)供能力。

所述的轉(zhuǎn)移方案具有以下特征：

a.在每一次方案生成時(shí)，一條多路徑饋線只能從其可行的轉(zhuǎn)移方案中選擇一種；

b.所有的多路徑饋線在每一次方案生成時(shí)，都必須選擇一次；

c.每種選擇方案至少有一條轉(zhuǎn)移路徑與其它方案不同；

(4)構(gòu)建每個(gè)方案所對應(yīng)的變電站全停時(shí)多路徑最大轉(zhuǎn)供能力線性規(guī)劃方程。

(4.1)把所有單路徑負(fù)荷全部轉(zhuǎn)移到對側(cè)，排除掉轉(zhuǎn)移后主變裕度為零的主變，建立多路徑最大轉(zhuǎn)供能力運(yùn)行約束。

(4.2)線路負(fù)荷時(shí)效限額約束

xj≤min(rj(1-aj),klj)(9)

其中xj為多路徑饋線轉(zhuǎn)移的某條路徑的負(fù)荷量，rj轉(zhuǎn)移側(cè)的線路容量，aj為轉(zhuǎn)移側(cè)目前的負(fù)載率，lj失電前饋線j的負(fù)荷量。

(4.3)主變限額約束，

其中，ω2為轉(zhuǎn)移到同一臺(tái)主變上的所有多路徑停電饋線的組合，tj為轉(zhuǎn)移到同一臺(tái)主變的限額，限額由運(yùn)行方式所確定，bj為單路徑轉(zhuǎn)移后主變的負(fù)載率。

(4.4)建立多路徑饋線最優(yōu)解為目標(biāo)的數(shù)學(xué)模型表達(dá)；所述數(shù)學(xué)模型表達(dá)建立在以下假設(shè)基礎(chǔ)上：

a.不同多路徑饋線可以轉(zhuǎn)移到同一臺(tái)主變；

b.一條多路徑饋線轉(zhuǎn)移路徑至少有兩條；

所述數(shù)學(xué)模型表達(dá)的初始目標(biāo)函數(shù)如下：

式中：xj代表多路徑饋線j上所能恢復(fù)的負(fù)荷，d為多路徑饋線的數(shù)量，f'為停電變電站所能恢復(fù)的最大負(fù)荷量

對約束條件進(jìn)行松弛，引入松弛變量將函數(shù)不等式約束(9)和(10)化為等式約束

xj+x'j＝min(rj(1-aj),klj)(12)

其中x'j，x″j分別為對應(yīng)xj與tj的松馳變量；

最終將第二階段目標(biāo)函數(shù)轉(zhuǎn)化成

其中q為轉(zhuǎn)移主變的數(shù)量。

(5)對每一種轉(zhuǎn)移方案，應(yīng)用單純形法求最優(yōu)解。

建立數(shù)學(xué)模型后，以x′i，x″i作為數(shù)學(xué)模型的基變量，得到一個(gè)單位矩陣，令非基變量為0，得到初始基可行解，利用單純形法進(jìn)行迭代，求出目標(biāo)函數(shù)優(yōu)解。

(6)把各方案的最優(yōu)解的目標(biāo)函數(shù)值進(jìn)行比較，選擇最大目標(biāo)函數(shù)值作為目標(biāo)方案。

(7)對目標(biāo)方案薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行識(shí)別：

對于多路徑饋線失電前的負(fù)荷量大于最優(yōu)解，并且失電前的負(fù)荷量小于對側(cè)線路轉(zhuǎn)移裕量的，認(rèn)為其薄弱環(huán)節(jié)是對側(cè)主變。

對于多路徑饋線失電前的負(fù)荷量大于最優(yōu)解，并且失電前的負(fù)荷量大于對側(cè)線路轉(zhuǎn)移裕量的，認(rèn)為其薄弱環(huán)節(jié)是對側(cè)線路。

對于所有其薄弱環(huán)節(jié)是對側(cè)線路的，如果其失電前的負(fù)荷量全部轉(zhuǎn)移到對側(cè)主變超過主變的轉(zhuǎn)移裕量，則認(rèn)為其薄弱環(huán)節(jié)也包括對側(cè)主變，如果不超主變的轉(zhuǎn)移裕量，則認(rèn)為其薄弱環(huán)節(jié)僅僅是對側(cè)線路。

(8)對所有變電站進(jìn)行(2)～(7)步驟的處理。每個(gè)變電站全停時(shí)的單路徑饋線薄弱環(huán)節(jié)與多路徑饋線薄弱環(huán)節(jié)均為此變電站全停時(shí)的薄弱環(huán)節(jié)，所有變電站的薄弱環(huán)節(jié)構(gòu)成配電網(wǎng)薄弱環(huán)節(jié)。

本發(fā)明的有益效果是：提出一種配電網(wǎng)轉(zhuǎn)供能力薄弱環(huán)節(jié)評估方法，此方法能夠有效發(fā)現(xiàn)變電站全停時(shí)的配電網(wǎng)轉(zhuǎn)供環(huán)節(jié)，為薄弱環(huán)節(jié)的進(jìn)一步改造提升提供量化決策依據(jù)。