CN102664398B

CN102664398B - 一种基于n-1逼近的最大供电能力计算方法

Info

Publication number: CN102664398B
Application number: CN201210094321.3A
Authority: CN
Inventors: 肖峻; 王成山; 贡晓旭
Original assignee: Tianjin University
Current assignee: Tianjin University
Priority date: 2012-03-31
Filing date: 2012-03-31
Publication date: 2014-04-02
Anticipated expiration: 2032-03-31
Also published as: CN102664398A

Abstract

本发明公开了一种基于N-1逼近的最大供电能力计算方法，(1)获取负荷节点的初始负荷S_ij、步长c＞0和收敛精度ε＞0(2)对配电网进行全网主变N-1校验，得到校验结果；(3)判断校验结果是否全部通过，如果是，则令S_ij ＝(1+c)S_ij；如果否，则S_ij＝(1-c)S_ij；(4)判断步长c是否大于收敛精度ε，如果是，则令c＝c/2，重新执行步骤(2)；如果否，则从校验输出结果中得到每台主变的负载，将每台主变的负载相加，得到相应的最终TSC值；同时也得到了此时每台主变的N-1校验是否通过的结果。本发明使利用TSC的各种优化配电网的方法准确性得到了提高，降低了配电网建设成本，提高了配电网的安全性。

Description

一种基于N-1逼近的最大供电能力计算方法

技术领域

本发明涉及配电网供电能力计算领域，特别涉及一种基于N-1逼近的最大供电能力计算方法。

背景技术

N-1安全性一直是配电网规划和运行中最重要的关注点，目前方法主要采用N-1仿真校验^[1]的方式，在电网给定负荷水平下当元件退出时能否持续安全供电，需要逐个案例(case)校验，通过加工处理所有的case校验结果，可以得到一些安全性指标，从而评价配电网在某个负荷水平下的安全性。

目前文献所称的供电能力实际是TSC(Total Supply Capability，最大供电能力简称)，TSC是一定供电区域内配电网满足N-1安全准则以及各种实际运行约束下的最大负荷供应能力。供电能力其实质也是N-1安全性，与N-1仿真校验的区别是在未知负荷情况下计算满足N-1的最大可能负荷。

但是，供电能力的计算结果是否准确不仅是实际电网评价中最关心的问题，也是供电能力理论的一个基础性问题。参考文献[2]中的线性规划模型法和参考文献[6]中的解析法得到的TSC结果究竟是否准确，如何衡量TSC的准确性，这一基础性问题尚未明确和解决。TSC与N-1仿真校验本质上都是N-1安全准则的体现，TSC的准确性与配电网实际运行情况相关，现有TSC计算方法分为模型法^[2，3]和解析法^[4-6]。

发明人在实现本发明的过程中，发现现有技术中至少存在以下的缺点和不足：

本发明研究发现，现有这两类方法所得TSC是不准确的，其结果不能通过N-1校验仿真验证，并且使得基于TSC的各种优化配电网的方法，例如：配网联络线瓶颈的分析和改造、联络有效性的评价和化简以及配电网规划等方法的准确性也会相应的降低，从而会进一步地导致配电网建设成本偏高，配电网的安全性也得不到有力的保障。

参考文献：

[1]刘健，司玉芳.考虑负荷变化的配电网架安全评估及其应用[J].电力系统自动化，2011，35(23)：70-75.

[2]肖峻，谷文卓，郭晓丹，王成山，李方兴.配电系统供电能力模型[J].电力系统自动化，2011，35(24)：47-52.

[3]肖峻，王成山，葛少云等.一种中压配电网最大供电能力精确计算方法.专利公开号CN102025153A，公开日2011年4月20日；

[4]王成山，罗凤章，肖峻，等；一种计及″N-1″准则的配电系统供电能力评估方法.公开号：CN101431238，公开日2009年5月13日；

[5]王成山，罗凤章，肖峻，等.基于主变互联关系的配电系统供电能力计算方法[J].中国电机工程学报，2009，29(13)：86-91.

[6]葛少云，韩俊，刘洪等.计及主变过载和联络容量约束的配电系统供电能力计算方法[J].中国电机工程学报，2011，31(25)：97-103.

[7]余贻鑫，王成山，肖峻，严雪飞，葛少云，黄纯华.城网规划计算机辅助决策系统[J].电力系统自动化，2000，24(15)：59-62.

发明内容

本发明提供了一种基于N-1逼近的最大供电能力计算方法，本发明获取到符合N-1仿真校验的TSC，使得利用TSC的各种优化配电网的方法准确性得到了提高，从而降低了配电网建设成本，提高了配电网的安全性，详见下文描述：

一种基于N-1逼近的最大供电能力计算方法，所述方法包括以下步骤：

(1)获取负荷节点的初始负荷S_ij、步长c＞0和收敛精度ε＞0，其中，步长c的取值大于收敛精度ε；

(2)对配电网进行全网主变N-1校验，得到校验结果；

(3)判断校验结果是否全部通过，如果是，则令S_ij＝(1+c)S_ij；如果否，则S_ij＝(1-c)S_ij；

(4)判断步长c是否大于收敛精度ε，如果是，则令c＝c/2，重新执行步骤(2)；如果否，则从校验输出结果中得到每台主变的负载，将每台主变的负载相加，得到相应的最终TSC值；同时也得到了此时每台主变的N-1校验是否通过的结果。

所述获取负荷节点的初始负荷S_ij具体为：

(1)获取配电网的初始TSC和初始TSC对应的主变均衡负载；

(2)将主变均衡负载平均分配到各台主变所对应的负荷节点上，获取到每个负荷节点的初始负荷S_ij，其中，i表示第i台主变，j表示第i台主变对应的第j个负荷。

本发明提供的技术方案的有益效果是：本发明提出了基于现有供电能力方法计算结果结合N-1校验逼近的混合计算方法，对给定配电网计算得到完全能够被N-1校验仿真验证的准确TSC，使得利用TSC的各种优化配电网的方法准确性得到了提高，从而降低了配电网建设成本，提高了配电网的安全性。

附图说明

图1为本发明提供的一种基于N-1逼近的最大供电能力计算方法的流程图；

图2为本发明提供的3站6主变配电网中的主变互联关系示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

为了获取到符合N-1仿真校验的TSC，使得利用TSC的各种优化配电网的方法准确性得到提高，从而降低配电网建设成本，提高配电网的安全性，本发明实施例提供了一种基于N-1逼近的最大供电能力计算方法，参见图1，详见下文描述：

101：获取负荷节点的初始负荷S_ij、步长c＞0和收敛精度ε＞0，其中，步长c的取值大于收敛精度ε；

其中，获取负荷节点的初始负荷S_ij具体为：

(1)获取配电网的初始TSC和初始TSC对应的主变均衡负载；

其中，该步骤中的获取方法采用参考文献[2]和[3]中所描述的方法，即通过建立线性规划模型并对其进行求解获取到配电网的初始TSC和初始TSC对应的主变均衡负载，本发明实施例在此不再赘述。

其中，步长c的取值和收敛精度ε的取值根据实际应用中的需要进行设定，本发明实施例以步长c的取值为0.1，收敛精度ε的取值为0.00001为例进行说明，具体实现时，本发明实施例对此不做限制。

102：对配电网进行全网主变N-1校验，得到校验结果；

其中，校验结果中包括了每台主变的负载以及每台主变是否通过主变N-1校验信息，对配电网进行主变N-1校验采用了本领域中通用的方法，该步骤具体为：

(1)输入配电网网架数据和各个负荷节点的初始负荷S_ij；

其中，配电网网架数据包括：配电网元件以及元件之间的联络关系等信息。

(2)定义全网主变数为M，循环变量为k，k的初始值为1；

(3)取第k台主变，进行站内主变转带分析，判断站内主变转带是否成功，如果是，执行步骤(4)；如果否，执行步骤(5)；

其中，判断站内主变转带是否成功具体为：判断与第k台主变在同一站内的其他主变的负荷裕量与主变短时允许过载系数的乘积是否大于第k台主变的负载，如果是，站内主变转带成功；如果否，站内主变转带失败。

(4)第k台主变N-1检验通过，执行步骤(6)；

(5)站内主变和站外出线共同转带分析，判断站内主变和站外出线转带是否成功，如果是执行步骤(4)；如果否，第k台主变N-1检验不通过，执行步骤(6)；

其中，判断站内主变和站外出线转带是否成功具体为：

1)将第k台主变对应的、且能够通过站外联络线路转带的出线的负荷进行从小到大排序，设出线数为L，循环变量设为t，t＝1；

2)将第k台主变的负载与第1、2…t条出线的负荷之和做差，获取差值，判断站内其他主变的负荷裕量是否大于差值，如果是，执行步骤3)；如果否，执行步骤4)；

3)站内主变和站外出线转带成功；

4)判断循环变量t是否小于出线数L，如果是，t＝t+1，重新执行步骤2)；如果否，站内主变和站外出线转带不成功。

(6)判断M是否大于k，如果是，k＝k+1，重新执行步骤(3)；如果否，得到校验结果。

103：判断校验结果是否全部通过，如果是，则令S_ij＝(1+c)S_ij；如果否，则S_ij＝(1-c)S_ij；

104：判断步长c是否大于收敛精度ε，如果是，则令c＝c/2，重新执行步骤102；如果否，则从校验输出结果中得到每台主变的负载，将每台主变的负载相加，得到相应的最终TSC值；同时也得到了此时每台主变的N-1校验是否通过的结果。

下面以一个具体的试验来验证本发明实施例提供的一种基于N-1逼近的最大供电能力计算方法的可行性，详见下文描述：

图2反映了3站6主变配电网中的主变互联关系。S1、S2和S3表示配网中的变电站，1～6数字编号为主变编号。在进行主变N-1校验时，需考虑主变负载在负荷点上的分布情况，假设负荷在各负荷节点上均匀分布，各个箭头表示节点负荷，S_ij表示负荷节点的负荷值。表1给出了本算例电网的变电站主变数据。

表2中给出了联络容量约束情况。

表1变电站主变数据

表2主变间联络线路容量约束情况

采用现有技术计算初始TSC及对应的主变均衡负载，取主变短时允许过载系数为1.0，计算此算例的初始TSC＝89.50MVA，并且求得相应的负载均衡率为T_TSC＝(0.500，0.500，0.750，0.750，0.627，0.627)。

本方法以初始TSC对应的主变均衡负载为初值，计算得到最终TSC结果与现有技术对比如表3所示。

表3TSC计算结果对比表

再利用主变N-1校验方法对上述两种结果进行验证，对比如表4所示。

表4主变N-1校验结果比较

注：“1”表示通过，“0”表示不通过

由表3和表4可见，解析法和线性规划模型法所得结果偏大，只有第1台主变和第2台主变通过N-1校验，而本方法第1台主变、第2台主变、第3台主变、第5台主变和第6台主变通过N-1校验，第4台主变处于不通过到恰好通过的临界状态。可见，本方法的TSC结果是准确的，并且通过了主变N-1校验的验证。

综上所述，本发明提供了一种基于N-1逼近的最大供电能力计算方法，本发明提出的基于现有供电能力方法计算结果结合N-1校验逼近的混合计算方法，对给定配电网计算得到完全能够被N-1校验仿真验证的准确TSC，使得利用TSC的各种优化配电网的方法准确性得到了提高，从而降低了配电网建设成本，提高了配电网的安全性。

本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施例的示意图，上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种基于N-1逼近的最大供电能力计算方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

(1)获取负荷节点的初始负荷S_ij、步长c>0和收敛精度ε>0，其中，步长c的取值大于收敛精度ε；

(2)对配电网进行全网主变N-1校验，得到校验结果；

(3)判断校验结果是否全部通过，如果是，则令S_ij=(1+c)S_ij；如果否，则S_ij=(1-c)S_ij；

(4)判断步长c是否大于收敛精度ε，如果是，则令c=c/2，重新执行步骤(2)；如果否，则从校验输出结果中得到每台主变的负载，将每台主变的负载相加，得到相应的最终TSC值；同时也得到了此时每台主变的N-1校验是否通过的结果；

其中，所述获取负荷节点的初始负荷S_ij具体为：

1)获取配电网的初始TSC和初始TSC对应的主变均衡负载；

2)将主变均衡负载平均分配到各台主变所对应的负荷节点上，获取到每个负荷节点的初始负荷S_ij，其中，i表示第i台主变，j表示第i台主变对应的第j个负荷。