CN107453354B - 一种配电网的薄弱环节识别方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种配电网的薄弱环节识别方法。本发明包括以下步骤：步骤1、建立配电网拓扑模型，依照配电网实际连接关系图形成配电网拓扑图，并生成主变压器容量矩阵、联络线连接关系矩阵、联络线容量矩阵。步骤2、利用配电网已有信息计算配电网电能供应能力，并且与实际运行工况进行比照，排查薄弱环节。步骤3、对配电网拓扑进行遍历，排查所有薄弱环节。步骤4、对所有可能的薄弱环节综合判定，形成薄弱环节集合。本发明凭借变压器容量，联络线传输容量限制，配电网网络结构拓扑连接关系对配电网变压器及联络线薄弱环节进行准确判断，对故障的发生以及后果有准确的预判，有利于配电网薄弱环节的识别、缩短配电网维护时间、用户停电时间。
Description
技术领域
本发明涉及配电自动化、配电网供电能力评估，属于智能电网领域，具体涉及一种配电网的薄弱环节识别方法。
技术背景
随着社会经济不断发展，我国的电网规模不断扩大，电力对社会生产发展起着至关重要的作用。停电将对社会经济乃至政治文化发展产生严重的影响。现有电力系统的配电网薄弱环节识别，主要依靠经验对故障进行预判，这一定程度上与工程师的主观性和经验有密切关联，而依靠主观经验进行判断并不能全方位分析配电网各个薄弱环节。因此客观、准确具有良好移植性的薄弱环节判别方法显得十分必要，基于计算机程序判断的薄弱环节识别建立明确的数据指标，以评估配电网薄弱环节薄弱环节以及薄弱程度。对于配电自动化水平不高、分支线路较多的复杂配电网更具有适应性，具有十分重要的理论与现实意义。
发明内容
本发明要解决的问题是，提出了一种配电网薄弱环节的识别方法。
本发明在配电网薄弱环节识别中，提出了基于电能供应能力以及故障恢复的配电网薄弱环节识别。该方法考虑配电网安全准则条件以及运行约束下，以配电网可能失去的负荷量评估配电网的薄弱环节，这一指标考虑实际配电网的安全与效率。该方法基于线性规划，考虑各种约束条件,在较快的求解速度基础上，最大程度保证了薄弱环节识别的准确性，提高用户的满意程度。
为解决技术问题，本发明的解决方案包括以下步骤：
步骤1、建立配电网拓扑模型。
依照配电网实际连接关系图形成配电网拓扑图，并生成主变压器容量矩阵、联络线连接关系矩阵、联络线容量矩阵。
步骤2、利用配电网已有信息计算配电网电能供应能力，并且与实际运行工况进行比照，排查薄弱环节。
对含有多个互联变电站的配电网区域，列出其最大电能供应能力目标函数；该目标函数需考虑联络关系约束、负荷转移约束和变压器容量约束；在可行域内求解最大电能供应能力与实际工况比较评估风险大小。
步骤3、对配电网拓扑进行遍历，排查所有薄弱环节。
遍历配电网区域所有站间联络线，针对每一条联络线，考虑当第i条联络线发生故障且无法恢复时，第i条联络线供应电能区域能否恢复原有全部供电能力；若不能恢复原有全部供电能力，考虑第i条联络线故障时需要切除负荷的大小及比例。
步骤4、对所有可能的薄弱环节综合判定，形成薄弱环节集合。
本发明中，所述步骤(1)是通过下述方式实现的：
根据配电网的拓扑，将区域内各变电站各主变作为对应节点，形成描述网络结构的联络线连接关系矩阵L，其维数即区域内所有变电站所有变压器，当节点i与节点j之间存在联络关系时，对应的元素Lij、Lji为1，其余元素为0。
生成主变压器容量矩阵R，其中，Ri表示第i台主变的额定容量大小。
生成联络线容量矩阵TL(Transmission Limit)，其中，TLij、TLji为变压器i与变压器j之间联络的极限容量。
本发明中，所述步骤(2)是通过下述方式实现的：
2-1.求解以下的约束优化问题:
目标函数：最大电能供应能力MPSC(The maximum power supply capacity)
max MPSC＝∑RiTi
故障时转出方负荷转供等式约束：
RiTi＝∑Li,jBi,j
该等式表达了当变压器i故障时，将变压器i原先承担的负荷转由其他主变供电；其中Bi,j代表变压器i故障向变压器j转移负荷的大小。
故障时接收方变压器容量约束：
Bi,j+RjTj≤Rj
负荷转移约束：
Bi,j≤Ci,j
主变负载率约束：
Tmin≤Ts≤Tmax
Tmin、Tmax分别是负载率下限和上限，负载率最小为0，最大为1。也可以增加相应约束，缩小可行范围。Ts向量代表了满足N-1约束下的最大负载率，即N-1意义下安全的最大安全负载率。
求解以上问题，即可获得满足N-1安全约束下的最大电能供应能力MPSC，但实际运行中考虑经济性因素可能并没有严格按照N-1安全约束。
2-2.在可行域内求解最大电能供应能力与实际工况比较评估风险大小，设实际测得负载率向量为T：
ΔT＝T-Ts
ΔT称为负载率比照向量，若ΔTi>0，则代表变压器i处于危险运行工况，此时一旦变压器i故障，其原先承担的负荷量无法由其他变压器转供，变压器i则处于区域配电网的薄弱环节；若ΔTi<0，则代表变压器i安全运行，其绝对值代表安全阈度，越大越安全。
本发明中，所述步骤(3)是通过下述方式实现的：
在区域内依次切除每一条联络线，研究负荷供应能力的变化，存在以下三种情况：
可恢复原有全部负荷：也就是说即便该联络线切除或者该联络线故障，对网络供电能力完全没有影响；
失去部分负荷：该条联络线故障时，将有其他联络线和主变对负荷进行供电，但由于变压器容量限制或者联络线容量限制，无法对故障联络线供电区域进行完全的供电恢复，只能恢复部分负荷；
失去全部负荷：该条联络对于负荷点至关重要，一旦失去该条联络线，对供电能力产生重大影响，导致局部完全失负荷。
针对第三种完全失负荷，以及第二种失去较多符合可定义为区域内配电网络联络线的薄弱环节。
本发明中，所述步骤(4)是通过下述方式实现的：
对于步骤(2)获得的变压器薄弱环节和步骤(3)获得的联络线薄弱环节，进行重要度排序：
首先列出失去联络线后失去全部负荷的薄弱联络线；
其次列出ΔTi>0处于危险工况的变压器；
最后列出失去联络线后失去部分负荷的薄弱联络线。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
现有薄弱环节识别从定性的角度，依照经验判断配电网薄弱环节，具有较大主观性；其次按照一定流程逐一排查人力物力财力消耗巨大，工作效率低下；整体更换设备其中包含工况良好的设备，较大调整配电网网络结构增加的不必要的投资。
本发明从定量的角度对配电网薄弱环节进行识别，凭借变压器容量，联络线传输容量限制，配电网网络结构拓扑连接关系对配电网变压器及联络线薄弱环节进行准确判断，对故障的发生以及后果有准确的预判，有利于缩短实际配电网维护时间、用户停电时间，从而提高配电网可靠性指标。
附图说明
图1是本发明设计流程图
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和具体执行方法进行描述。
如图1所示，一种配电网的薄弱环节识别方法，其具体流程包括：步骤1、建立配电网拓扑模型。
依照配电网实际连接关系图形成配电网拓扑图，并生成主变压器容量矩阵、联络线连接关系矩阵、联络线容量矩阵。
步骤2、利用配电网已有信息计算配电网电能供应能力，并且与实际运行工况进行比照，排查薄弱环节。
对含有多个互联变电站的配电网区域，列出其最大电能供应能力目标函数；该目标函数需考虑联络关系约束、负荷转移约束和变压器容量约束；在可行域内求解最大电能供应能力与实际工况比较评估风险大小。
步骤3、对配电网拓扑进行遍历，排查所有薄弱环节。
遍历配电网区域所有站间联络线，针对每一条联络线，考虑当第i条联络线发生故障且无法恢复时，第i条联络线供应电能区域能否恢复原有全部供电能力；若不能恢复原有全部供电能力，考虑第i条联络线故障时需要切除负荷的大小及比例。
步骤4、对所有可能的薄弱环节综合判定，形成薄弱环节集合。
本发明中，所述步骤(1)是通过下述方式实现的：
根据配电网的拓扑，将区域内各变电站各主变作为对应节点，形成描述网络结构的联络线连接关系矩阵L，其维数即区域内所有变电站所有变压器，当节点i与节点j之间存在联络关系时，对应的元素Lij、Lji为1，其余元素为0。
生成主变压器容量矩阵R，其中，Ri表示第i台主变的额定容量大小。
生成联络线容量矩阵TL(Transmission Limit)，其中，TLij、TLji为变压器i与变压器j之间联络的极限容量。
本发明中，所述步骤(2)是通过下述方式实现的：
2-1.求解以下的约束优化问题:
目标函数：最大电能供应能力MPSC(The maximum power supply capacity)
max MPSC＝∑RiTi
故障时转出方负荷转供等式约束：
RiTi＝∑Li,jBi,j
该等式表达了当变压器i故障时，将变压器i原先承担的负荷转由其他主变供电；其中Bi,j代表变压器i故障向变压器j转移负荷的大小。
故障时接收方变压器容量约束：
Bi,j+RjTj≤Rj
负荷转移约束：
Bi,j≤Ci,j
主变负载率约束：
Tmin≤Ts≤Tmax
Tmin、Tmax分别是负载率下限和上限，负载率最小为0，最大为1。也可以增加相应约束，缩小可行范围。Ts向量代表了满足N-1约束下的最大负载率，即N-1意义下安全的最大安全负载率。
求解以上问题，即可获得满足N-1安全约束下的最大电能供应能力MPSC，但实际运行中考虑经济性因素可能并没有严格按照N-1安全约束。
2-2.在可行域内求解最大电能供应能力与实际工况比较评估风险大小，设实际测得负载率向量为T：
ΔT＝T-Ts
ΔT称为负载率比照向量，若ΔTi>0，则代表变压器i处于危险运行工况，此时一旦变压器i故障，其原先承担的负荷量无法由其他变压器转供，变压器i则处于区域配电网的薄弱环节；若ΔTi<0，则代表变压器i安全运行，其绝对值代表安全阈度，越大越安全。
本发明中，所述步骤(3)是通过下述方式实现的：
在区域内依次切除每一条联络线，研究负荷供应能力的变化，存在以下三种情况：
可恢复原有全部负荷：也就是说即便该联络线切除或者该联络线故障，对网络供电能力完全没有影响；
失去部分负荷：该条联络线故障时，将有其他联络线和主变对负荷进行供电，但由于变压器容量限制或者联络线容量限制，无法对故障联络线供电区域进行完全的供电恢复，只能恢复部分负荷；
失去全部负荷：该条联络对于负荷点至关重要，一旦失去该条联络线，对供电能力产生重大影响，导致局部完全失负荷。
针对第三种完全失负荷，以及第二种失去较多符合可定义为区域内配电网络联络线的薄弱环节。
本发明中，所述步骤(4)是通过下述方式实现的：
对于步骤(2)获得的变压器薄弱环节和步骤(3)获得的联络线薄弱环节，进行重要度排序：
首先列出失去联络线后失去全部负荷的薄弱联络线；
其次列出ΔTi>0处于危险工况的变压器；
最后列出失去联络线后失去部分负荷的薄弱联络线。
Claims (1)
1.一种配电网的薄弱环节识别方法，其特征在于包括如下步骤：
步骤1、建立配电网拓扑模型；
依照配电网实际连接关系图形成配电网拓扑图，并生成主变压器容量矩阵、联络线连接关系矩阵、联络线容量矩阵；
步骤2、利用配电网已有信息计算配电网电能供应能力，并且与实际运行工况进行比照，排查薄弱环节；
对含有多个互联变电站的配电网区域，列出其最大电能供应能力目标函数；该目标函数需考虑联络关系约束、负荷转移约束和变压器容量约束；在可行域内求解最大电能供应能力与实际工况比较评估风险大小；
步骤3、对配电网拓扑进行遍历，排查所有薄弱环节；
遍历配电网区域所有站间联络线，针对每一条联络线，考虑当第i条联络线发生故障且无法恢复时，第i条联络线供应电能区域能否恢复原有全部供电能力；若不能恢复原有全部供电能力，考虑第i条联络线故障时需要切除负荷的大小及比例；
步骤4、对所有可能的薄弱环节综合判定，形成薄弱环节集合；
步骤(1)是通过下述方式实现的：
根据配电网的拓扑，将区域内各变电站各主变作为对应节点，形成描述网络结构的联络线连接关系矩阵L，其维数即区域内所有变电站所有变压器，当节点i与节点j之间存在联络关系时，对应的元素Lij、Lji为1，其余元素为0；
生成主变压器容量矩阵R，其中，Ri表示第i台主变的额定容量大小；
生成联络线容量矩阵TL，其中，TLij、TLji为变压器i与变压器j之间联络的极限容量；
步骤(2)是通过下述方式实现的：
2-1.求解以下的约束优化问题:
目标函数：最大电能供应能力MPSC
max MPSC＝∑RiTi
故障时转出方负荷转供等式约束：
RiTi＝∑Li,jBi,j
该等式表达了当变压器i故障时，将变压器i原先承担的负荷转由其他主变供电；其中Bi,j代表变压器i故障向变压器j转移负荷的大小；
故障时接收方变压器容量约束：
Bi,j+RjTj≤Rj
负荷转移约束：
Bi,j≤Ci,j
主变负载率约束：
Tmin≤Ts≤Tmax
Tmin、Tmax分别是负载率下限和上限，负载率最小为0，最大为1；Ti、Tj分别表示变压器i和变压器j的负载率；Ci,j指代从变压器i到变压器j转移负荷的限定阈值；Ts向量代表了满足N-1约束下的最大负载率，即N-1意义下安全的最大安全负载率；
求解以上问题，即可获得满足N-1安全约束下的最大电能供应能力MPSC，但实际运行中考虑经济性因素可能并没有严格按照N-1安全约束；
2-2.在可行域内求解最大电能供应能力与实际工况比较评估风险大小，设实际测得负载率向量为T：
ΔT＝T-Ts
ΔT称为负载率比照向量，若ΔTi>0，则代表变压器i处于危险运行工况，此时一旦变压器i故障，其原先承担的负荷量无法由其他变压器转供，变压器i则处于区域配电网的薄弱环节；若ΔTi<0，则代表变压器i安全运行，其绝对值代表安全阈度，越大越安全；
步骤(3)是通过下述方式实现的：
在区域内依次切除每一条联络线，研究负荷供应能力的变化，存在以下三种情况：
可恢复原有全部负荷：也就是说即便该联络线切除或者该联络线故障，对网络供电能力完全没有影响；
失去部分负荷：该条联络线故障时，将有其他联络线和主变对负荷进行供电，但由于变压器容量限制或者联络线容量限制，无法对故障联络线供电区域进行完全的供电恢复，只能恢复部分负荷；
失去全部负荷：该条联络对于负荷点至关重要，一旦失去该条联络线，对供电能力产生重大影响，导致局部完全失负荷；
针对第三种完全失负荷，以及第二种失去较多负荷可定义为区域内配电网络联络线的薄弱环节；
步骤(4)是通过下述方式实现的：
对于步骤(2)获得的变压器薄弱环节和步骤(3)获得的联络线薄弱环节，进行重要度排序：
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Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110137939B (zh) * | 2019-03-27 | 2022-12-20 | 国网浙江省电力有限公司绍兴供电公司 | 一种变电站全停负荷转供方法 |
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| CN119154281B (zh) * | 2024-11-11 | 2025-05-20 | 广东电网有限责任公司梅州供电局 | 配电网薄弱环节的监控方法、系统、设备及存储介质 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101752870A (zh) * | 2010-01-29 | 2010-06-23 | 天津大学 | 中压配电网可用供电能力分析方法 |
| CN105389629A (zh) * | 2015-11-10 | 2016-03-09 | 国网四川省电力公司经济技术研究院 | 一种结合电网结构脆弱性的电网规划方法 |
| US9564945B1 (en) * | 2015-11-13 | 2017-02-07 | International Business Machines Corporation | Method and apparatus to determine electric power network anomalies using a coordinated information exchange among smart meters |
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Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101752870A (zh) * | 2010-01-29 | 2010-06-23 | 天津大学 | 中压配电网可用供电能力分析方法 |
| CN105389629A (zh) * | 2015-11-10 | 2016-03-09 | 国网四川省电力公司经济技术研究院 | 一种结合电网结构脆弱性的电网规划方法 |
| US9564945B1 (en) * | 2015-11-13 | 2017-02-07 | International Business Machines Corporation | Method and apparatus to determine electric power network anomalies using a coordinated information exchange among smart meters |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| Stealthy False Data Injection Attacks against State Estimation in Power Systems: Switching Network Topologies;Shaocheng Wang，Wei Ren;《2014 American Control Conference》;20140606;1572-1577 * |
| 电网多维度运行风险评估系统开发与应用;汤伟，郭创新;《现代电力》;20150831;第32卷(第4期);49-55 * |
| 配电网负荷转供辅助决策系统开发与应用;施鹏佳;《电力系统及其自动化学报》;20170531;第29卷(第5期);1-6 * |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
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