CN108493924B - 配电网供电能力评估方法和系统、计算机存储介质及设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种配电网供电能力评估方法和系统、计算机存储介质及设备，涉及配电网供电技术领域，其中方法包括根据当前的配电网的电压安全约束构建配电网的最大供电能力评估的拓扑约束，获取配电网的运行潮流约束和单一故障安全约束，根据预设的最大供电能力评估函数、拓扑约束、运行潮流约束和单一故障安全约束对配电网的最大供电能力进行评估。上述方案在对配电网的最大供电能力进行评估时，无需建立多个模型和矩阵并进行多次计算，并且充分考虑了配电网多维度约束对其最大供电能力的影响，提高了配电网最大供电能力评估的准确度。

Description

配电网供电能力评估方法和系统、计算机存储介质及设备

技术领域

本发明涉及配电网供电技术领域，特别是涉及一种配电网供电能力评估方法和系统、计算机存储介质及设备。

背景技术

随着配电网自动化程度的推进，配电网在发生故障后能通过自动化设备迅速将受故障影响的负荷转移至联络线或其他变电站，这给配电网的供电能力挖掘提供了可能。配电网的拓扑结构的合理性、充裕性和灵活性可经由配电网的供电能力所反映，因此，对配电网供电能力进行评估可以对配电网拓扑结构的规划、运行和改造提供指导。

目前，配电网最大供电能力(Total Supply Capability，TSC)逐渐成为配电网供电能力评估的重要指标。然而，当前采用的配电网供电能力评估方法需要建立多个模型和矩阵并进行多次计算，评估过程复杂并且难以对配电网供电能力进行综合评估，该配电网供电能力评估方法的评估准确度低。

发明内容

基于此，有必要针对上述配电网供电能力评估方法存在准确度低的技术问题，提供一种配电网供电能力评估方法和系统、存储介质和设备。

一种配电网供电能力评估方法，所述方法包括：

根据当前的配电网的电压安全约束构建所述配电网的最大供电能力评估的拓扑约束；

获取所述配电网的运行潮流约束和单一故障安全约束；

根据预设的最大供电能力评估函数、所述拓扑约束、所述运行潮流约束和所述单一故障安全约束对所述配电网的最大供电能力进行评估。

一种配电网供电能力评估系统，所述系统包括：

构建模块，用于根据当前的配电网的电压安全约束构建所述配电网的最大供电能力评估的拓扑约束；

获取模块，用于获取所述配电网的运行潮流约束和单一故障安全约束；

评估模块，用于根据预设的最大供电能力评估函数、所述拓扑约束、所述运行潮流约束和所述单一故障安全约束对所述配电网的最大供电能力进行评估。

一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述的配电网供电能力评估方法。

一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现所述的配电网供电能力评估方法。

上述配电网供电能力评估方法和系统、计算机存储介质及设备，通过根据当前的配电网的电压安全约束构建其最大供电能力评估的拓扑约束，获取配电网的运行潮流约束和单一故障安全约束，进而根据预设的最大供电能力评估函数、拓扑约束、运行潮流约束和单一故障安全约束对配电网的最大供电能力进行评估，无需建立多个模型和矩阵并进行多次计算，并且充分考虑了配电网多维度约束对其最大供电能力的影响，提高了配电网最大供电能力评估的准确度。

附图说明

图1为一个实施例的配电网供电能力评估方法的应用环境图；

图2为一个实施例的配电网供电能力评估方法流程示意图；

图3为配电网带短分支馈线示意图；

图4为配电网等效短分支后的馈线示意图；

图5为配电网归并负荷节点后的馈线示意图；

图6为配电网的拓扑结构示意图；

图7为一个实施例的配电网馈线单一故障示意图；

图8为一个实施例的配电网变压器单一故障示意图；

图9为另一个实施例的配电网变压器单一故障示意图；

图10为另一个实施例的配电网供电能力评估方法流程示意图

图11为一个实施例的配电网供电能力评估系统结构示意图；

图12为一个实施例的计算机设备内部结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体的实施例及附图对本发明的技术方案进行详细的描述，以使其更加清楚。

如图1所示为一个实施例的配电网供电能力评估方法的应用环境图，该配电网供电能力评估可应用于进行供电能力评估的配电网中，配电网可包括不同数量的变电站、主变压器和馈线等，如图1所示配电网共有四座变电站、八台主变压器、七十五回馈线，其中各馈线间接线模式以单联络为主，存在少量的多联络，馈线上存在多条长短不一的分支、负荷节点和联络开关，馈线通过联络开关与其他馈线或备用电源相连接各馈线经联络开关进行分段，分为多个不同的供电区域，从而在发生故障时，能对馈线上的负荷进行转供。为了对配电网拓扑结构的规划、运行和改造提供指导，有必要对配电网供电能力进行评估。

如图2所示为一个实施例的配电网供电能力评估方法的流程示意图，该方法可包括：

步骤S201：根据当前的配电网的电压安全约束构建所述配电网的最大供电能力评估的拓扑约束；

步骤S202：获取所述配电网的运行潮流约束和单一故障安全约束；

步骤S203：根据预设的最大供电能力评估函数、所述拓扑约束、所述运行潮流约束和所述单一故障安全约束对所述配电网的最大供电能力进行评估。

其中，步骤S201可包括根据预设的分支区分方式确定当前的配电网的馈线上的短分支，将馈线上的短分支等效为负荷节点，并根据当前的配电网的馈线上的联络开关对馈线进行分段，对相同分段上的负荷节点进行归并，得到负荷节点归并后的配电网，进而根据此时的配电网的电压安全约束构建该配电网的最大供电能力评估的拓扑约束。其中可根据当前配电站的馈线上节点和分支的分布情况，预先设置馈线的分支区分方式，从而将长分支及短分支区分开来，具体的分支区分方式可根据实际配电网的情况而定。通过等效馈线上的短分支为负荷节点，进而将馈线上相同分段上的负荷节点进行归并，从而将配电网复杂的拓扑结构进行简化，以便高效建立及求解配电网的拓扑模型，从而构建相应拓扑约束，提高了配电网的最大供电能力评估的评估效率。

为了进一步简化配电网复杂的拓扑结构，步骤S201还可包括确定负荷节点归并后的配电网的馈线上的变压器节点和母线节点，将变压器节点和母线节点进行归并，从而根据变压器节点和母线节点归并后的配电网的电压安全约束构建配电网的最大供电能力评估的拓扑约束，通过对负荷节点归并后的配电网的馈线上的变压器节点和母线节点进行归并，将非凸非线性的配电网拓扑转化为可高速准确求解的混合整数线性规划模型，进一步提高了构建配电网最大供电能力评估的拓扑约束的高效性，提高评估效率，相比传统的配电网高维数非线性模型，简化后的拓扑模型考虑了单一故障时配电网重构的问题，成分挖掘配电网的最大供电能力，更快更准确确定配电网的最大供电能力。

为使简化配电网复杂的拓扑结构的过程更为清楚，参考如图3至图6所示示意图，其中如图3所示为配电网带短分支馈线示意图，该馈线的两端存在电源，包括301主电源和302备用电源，馈线上存在1-7共7个节点，并存在三个联络开关，其中303联络开关和304联络开关的状态为闭合，305联络开关为断开。馈线上的节点1和节点2处存在短分支，为简化配电网复杂的拓扑结构，将馈线上的短分支等效为负荷节点1和负荷节点2，经过等效之后的馈线如图4所示，该馈线上不存在任何短分支。配电网在发生故障时，需要通过联络开关对负荷进行转供，一般情况下，同一馈线分区上的负荷将作为同一负荷由同一备用电源转供，为此，可将同一馈线分区上的负荷进行归并。经过等效短分支后的负荷节点1-4和5-7分别处于不同的馈线分段，将负荷节点1-4和5-7分别归并，获取进一步简化的馈线如图5所示，其中负荷节点1-4归并为11，负荷节点5-7归并为12。一般地，配电网存在多条复杂的馈线，因此配电网的拓扑结构十分复杂，而通过上述短分支等效及负荷节点归并之后可有效简化配电网复杂的拓扑结构，进而获取配电网简化的拓扑结构如图6所示。进一步地，为提高简化拓扑结构的效果，还可对其中的变压器节点和母线节点进行归并，从而在对配电网进行拓扑建模，构建配电网的拓扑约束时，可高效建立并求解模型，获取配电网的拓扑约束，提高配电网供电能力评估方法的评估效率。

在对配电网的最大供电能力进行评估时，有必要对馈线支路的通断状态进行考虑。步骤S201还可包括根据生成树算法确定当前的配电网的馈线支路的通断状态的辐射状约束，进而在步骤S203对配电网最大供电能力进行评估时，可根据预设的最大供电能力评估函数、辐射状约束、运行潮流约束和单一故障安全约束对配电网的最大供电能力进行评估。其中，馈线支路的通断状态包括其各节点间是否存在联络线、是否存在联络开关和联络开关是否闭合。通过获取配电网的馈线支路的通断状态的辐射状约束，进而在进行配电网最大供电能力评估时，对该辐射状约束进行考虑，从而获取更精准的最大供电能力评估结果，提高了评估的准确度。

在一个实施例中，在对配电网复杂的拓扑结构进行简化之后，对配电网进行拓扑建模并确定各节点间的联络情况。通过混合整数的方法对配电网拓扑进行建模，即用整数0表示线路断开，1表示线路连通，采用01整数变量进行建模，表示各等效归并后节点间的联络情况为：

式中，T和F分别表示变压器和馈线的节点集合；link_mn为01整数变量，当link_mn为1时，表示节点m和节点n间存在联络线，否则为0。同时，节点间的联络情况还包括联络线上是否存在联络开关以及联络开关的闭合状态，因此，节点间的联络情况为：

式中，br_mn为联络线上的开关，当节点m和节点n间存在联络线时，br_mn≤1，否则br_mn为0；当节点m和节点n间存在联络线，且联络线上的开关闭合，则br_mn＝1，否则为0。

在步骤S203之前，可建立配电网的最大供电能力评估函数，即评估的目标函数。在一个实施例中，建立配电网的最大供电能力评估函数为：

式中，P_L为配电网在满足相关约束下的最大供电能力，P_Li为配电网在节点i满足相关约束的最大供电负荷。

在根据生成树算法确定当前的配电网的馈线支路的通断状态的辐射状约束之后，步骤S201还可包括根据馈线支路的通断状态和预设常数确定馈线上节点的有功功率和无功功率的分离约束，从而在对配电网最大供电能力进行评估时，根据预设的最大供电能力评估函数、辐射状约束、分离约束、运行潮流约束和单一故障安全约束对配电网进行评估，获取其最大供电能力。通过确定馈线支路的通断状态的辐射状约束和馈线上节点的有功和无功功率的分离约束，进而利用辐射状约束、分离约束、运行潮流约束和单一故障安全约束，根据预设的最大供电能力评估函数进行配电网的最大供电能力评估，从多维度约束考虑配电网的最大供电能力，提高了评估的准确度。

其中，为限制短路电流水平、简化继电保护配置和提高配电网运行控制效率，配电网以单主变为中心保持辐射状运行，基于生成树原理形成辐射状约束：

β_ij+β_ji≤1，(i,j)∈N (4)

式中，β_ij为01整数变量，表示支路的通断状态，β_ij＝1表示线路的功率从节点i流向节点j，否则β_ij＝0。

对配电网进行规划时配电网的网络拓扑结构存在不确定性，功率在连通支路中流动，因此根据馈线支路的通断状态和预设常数确定馈线上节点的有功功率和无功功率的分析约束，即基于分离模型形成约束：

-Mβ_ij≤P_ij≤Mβ_ij (6)

-Mβ_ij≤Q_ij≤Mβ_ij (7)

式中，预设常数M一般是数值很大的常数。P_ij为节点的有功功率，Q_ij为节点的无功功率。

其中，在配电网中，潮流仅能在线路上流通，因此，存在约束：

式中，当节点m和节点n间不存在线路时，link_ij为0，此时存在约束β_ij≤0和β_ji≤0。

在一个实施例中，为提高求解配电网规划模型的收敛性，采用Distflow模型获取配电网运行潮流约束，即支路流入功率等于流出功率与支路损耗之和、线路末端电压等于首端电压与线路压降之差：

式中，P_Gi和Q_Gi分别为节点i发出的有功功率和无功功率，r_ji为线路之间的电阻，x_ji为线路直接的电抗，P_Li为节点的有功功率，Q_Li为节点的无功功率，，U_j0为额定电压，P_ij和Q_ij分别为支路ij由节点i流向节点j的有功功率和无功功率；N表示网络节点集合，ψ_i为节点i的功率因数。

进一步简化潮流约束，可设(U_j－U_j0)≈0，据此可以得到U2j≈U2j0+2U_j0(U_j－U_j0)，潮流约束简化为：

以上化简避免强非凸项的计算，借此在误差许可的范围内提升计算速度并得到全局最优解。

其中，根据构建的拓扑约束中的分离约束即可确定节点的有功功率和无功功率相应的约束，同样在潮流约束中存在节点的有功功率和无功功率，因此步骤S203可包括将馈线上节点的有功功率和无功功率的分离约束代入运行潮流约束的方程，即运行潮流约束相应的方程，获取目标运行潮流约束，即其中节点的有功和无功功率的约束范围是确定的，进而根据预设的最大供电能力评估函数、辐射状约束、分离约束、目标运行潮流约束和单一故障安全约束对配电网的最大供电能力进行评估。通过根据确定的分离约束对运行潮流约束的方程进行代入，获取目标运行潮流约束，即提高潮流约束的准确度，从而在对配电网的最大供电能力评估时，既从多维度约束进行考虑，也从各个约束间的关联关系进行考虑，实现对配电网的最大供电能力的准确评估。

其中，配电网的单一故障安全约束包括馈线单一故障安全约束和变压器单一安全约束，因此对配电网的最大供电能力进行评估时，根据预设的最大供电能力评估函数、辐射状约束、分离约束、目标运行潮流约束、馈线单一故障安全约束和变压器单一安全约束对配电网的最大供电能力进行评估。

针对馈线的单一故障，该故障可发生在馈线上的任意位置，而在馈线发生单一故障时，需对故障进行隔离并将负荷转带到其他联络馈线上，但实际应用过程中，配电网规模庞大，难以对馈线进行全面单一故障分析，因此为了便于对大规模配电系统进行分析，对馈线进行单一故障分析仅考虑馈线最严重的单一故障，即馈线出口处发生的单一故障。馈线出线口发生故障时，其约束为：

式中，feeder即馈线，当馈线出口位于节点i和节点j处发生故障断开时，节点i和节点j间为潮流流过，即βfault ij和βfault ji都为0，故障时所有几点负荷需满足转供条件，即电压、辐射状和线路联络线的约束条件。同时，在馈线单一故障转供情况下仍应满足拓扑约束和潮流约束。

在一个实施例中，配电网的馈线发生单一故障，参考如图7所示的配电网馈线单一故障示意图，节点11连接至变压器701之间的馈线702出口处发生故障时，馈线702上的联络开关704断开，同时位于节点11和节点12之间的联络开关705闭合、位于节点12和节点51之间的联络开关706闭合、位于节点51与馈线703之间的联络开关707闭合，从而将节点11和12的负荷转带到馈线703上。

另外，在一个实施例中，针对配电网中变压器单一故障安全约束，在当变压器发生单一故障时，其约束为：

式中，PfaultT Gi和QfaultT Gi分别表示变压器i发生故障退出运行时，变压器的有功和无功都为0。此时各节点的负荷满足单一故障转供，全部由其他备用电源转供。

在一个实施例中，配电网的变压器发生单一故障，参考如图8所示的配电网变压器单一故障示意图，其中变压器801发生故障从而退出运行，通过闭合变压器801和变压器802之间的联络开关803，将馈线804和馈线805的负荷转带到变压器802上。

同样地，在另一个实施例中，配电网的变压器发生单一故障时，进行分段转带如图9所示，其中，在变压器901发生故障时，在通过闭合变压器901和变压器902之间的联络开关903转带馈线904和905时，断开904上的分段开关，即断开节点11和12之间的联络开关906，闭合节点12和节点51之间的联络开关907，此时904上的节点11负荷由变压器902转带，节点12负荷由节点51转带，从而实现904的分段转带。

为使本发明的技术方案更为清楚，提供如图10所示的配电网供电能力评估方法的流程图，该方法可包括：

步骤S1001：将配电网馈线上的短分支等效为负荷节点，将相同分段上的负荷节点进行归并，将变压器节点和母线节点进行归并；通过短分支等效及节点归并从而简化配电网复杂的拓扑结构，以便高效建模，获取拓扑约束；

步骤S1002：根据生成树算法确定馈线支路的通断状态的辐射状约束，根据馈线支路的通断状态和预设常数确定馈线上节点的有功和无功功率的分离约束；；

步骤S1003：将分离约束代入获取的配电网运行潮流约束的方程，获取目标运行潮流约束；采用Distflow潮流模型获取运行潮流约束，相比传统模型线性规划求解效果更好，求解难度低且求解速度快，提高由于出现辐射状拓扑的配电网模型的收敛性，配合分离模型可解决配电网单一故障时网络重构的问题，并通过分离约束确定节点有功和无功功率的约束范围，进而代入潮流约束方程，提高潮流约束的准确度，提高评估配电网最大供电能力的效果；

步骤S1004：获取配电网的馈线单一故障安全约束和变压器单一故障安全约束；

步骤S1005：根据预设的最大供电能力评估函数、辐射状约束、分离约束、目标运行潮流约束、馈线单一故障约束和变压器单一故障约束对配电网的最大供电能力进行评估。通过考虑多维度约束对配电网供电能力的影响，对其最大供电能力进行评估，准确度高。

在一个实施例中，在获取各个约束之后，根据预设的最大供电能力评估函数，采用优化建模对评估函数和约束条件进行整合，从而对配电网的最大供电能力进行评估，其中可运用混合整数规划求解软件进行求解。获取结果如下表

表1所示：

根据多维度约束条件对配电网供电能力进行评估，获取配电网最大供电能力的准确度高。

上述任意一个实施例的配电网供电能力评估方法，通过根据当前的配电网的电压安全约束构建其最大供电能力评估的拓扑约束，获取配电网的运行潮流约束和单一故障安全约束，进而根据预设的最大供电能力评估函数、拓扑约束、运行潮流约束和单一故障安全约束对配电网的最大供电能力进行评估，无需建立多个模型和矩阵并进行多次计算，充分考虑了配电网多维度约束对其最大供电能力的影响，提高了配电网最大供电能力评估的准确度。

针对目前配电网供电能力评估技术存在准确度低的问题，还有必要提供一种配电网供电能力评估系统，如图11所示，该系统包括：

构建模块1101，用于根据当前的配电网的电压安全约束构建所述配电网的最大供电能力评估的拓扑约束；

获取模块1102，用于获取所述配电网的运行潮流约束和单一故障安全约束；

评估模块1103，用于根据预设的最大供电能力评估函数、所述拓扑约束、所述运行潮流约束和所述单一故障安全约束对所述配电网的最大供电能力进行评估。

其中，构建模块1101可根据预设的分支区分方式确定当前的配电网的馈线上的短分支，将馈线上的短分支等效为负荷节点，并根据当前的配电网的馈线上的联络开关对馈线进行分段，对相同分段上的负荷节点进行归并，得到负荷节点归并后的配电网，进而根据此时的配电网的电压安全约束构建该配电网的最大供电能力评估的拓扑约束。其中构建模块1101可根据当前配电站的馈线上节点和分支的分布情况，预先设置馈线的分支区分方式，从而将长分支及短分支区分开来，具体的分支区分方式可根据实际配电网的情况而定。通过构建模块1101等效馈线上的短分支为负荷节点，进而将馈线上相同分段上的负荷节点进行归并，从而将配电网复杂的拓扑结构进行简化，以便高效建立及求解配电网的拓扑模型，从而构建相应拓扑约束，提高了配电网的最大供电能力评估的评估效率。

为了进一步简化配电网复杂的拓扑结构，构建模块1101还可确定负荷节点归并后的配电网的馈线上的变压器节点和母线节点，将变压器节点和母线节点进行归并，从而根据变压器节点和母线节点归并后的配电网的电压安全约束构建配电网的最大供电能力评估的拓扑约束，通过构建模块1101对负荷节点归并后的配电网的馈线上的变压器节点和母线节点进行归并，将非凸非线性的配电网拓扑转化为可高速准确求解的混合整数线性规划模型，进一步提高了构建配电网最大供电能力评估的拓扑约束的高效性，提高评估效率，相比传统的配电网高维数非线性模型，简化后的拓扑模型考虑了单一故障时配电网重构的问题，成分挖掘配电网的最大供电能力，更快更准确确定配电网的最大供电能力。

在对配电网的最大供电能力进行评估时，有必要对馈线支路的通断状态进行考虑。构建模块1101还可根据生成树算法确定当前的配电网的馈线支路的通断状态的辐射状约束，进而在对配电网最大供电能力进行评估时，评估模块1103可根据预设的最大供电能力评估函数、辐射状约束、运行潮流约束和单一故障安全约束对配电网的最大供电能力进行评估。其中，馈线支路的通断状态包括其各节点间是否存在联络线、是否存在联络开关和联络开关是否闭合。通过构建模块1101获取配电网的馈线支路的通断状态的辐射状约束，进而在进行配电网最大供电能力评估时，对该辐射状约束进行考虑，从而获取更精准的最大供电能力评估结果，提高了评估的准确度。

在一个实施例中，在对配电网复杂的拓扑结构进行简化之后，对配电网进行拓扑建模并确定各节点间的联络情况。通过混合整数的方法对配电网拓扑进行建模，即用整数0表示线路断开，1表示线路连通，采用01整数变量进行建模，表示各等效归并后节点间的联络情况如方程(1)所示，同时，节点间的联络情况还包括联络线上是否存在联络开关以及联络开关的闭合状态，因此，节点间的联络情况如方程(2)所示。

评估模块1103还可建立配电网的最大供电能力评估函数，即评估的目标函数。在一个实施例中，建立配电网的最大供电能力评估函数如方程(3)。

在根据生成树算法确定当前的配电网的馈线支路的通断状态的辐射状约束之后，构建模块1101还可根据馈线支路的通断状态和预设常数确定馈线上节点的有功功率和无功功率的分离约束，从而在对配电网最大供电能力进行评估时，根据预设的最大供电能力评估函数、辐射状约束、分离约束、运行潮流约束和单一故障安全约束对配电网进行评估，获取其最大供电能力。通过构建模块1101确定馈线支路的通断状态的辐射状约束和馈线上节点的有功和无功功率的分离约束，进而利用辐射状约束、分离约束、运行潮流约束和单一故障安全约束，根据预设的最大供电能力评估函数进行配电网的最大供电能力评估，从多维度约束考虑配电网的最大供电能力，提高了评估的准确度。

其中，为了限制短路电流水平、简化继电保护配置和提高配电网运行控制效率，配电网以单主变为中心保持辐射状运行，基于生成树原理形成辐射状约束如方程(4)和(5)所示。

对配电网进行规划时配电网的网络拓扑结构存在不确定性，功率在连通支路中流动，因此根据馈线支路的通断状态和预设常数确定馈线上节点的有功功率和无功功率的分析约束，即基于分离模型形成约束如方程(6)和(7)所示。其中，在配电网中，潮流仅能在线路上流通，因此，存在约束如方程(8)所示。

在一个实施例中，为提高求解配电网规划模型的收敛性，采用Distflow模型获取配电网运行潮流约束，即支路流入功率等于流出功率与支路损耗之和、线路末端电压等于首端电压与线路压降之差，如方程(9)、(10)、(11)和(12)所示。

进一步简化潮流约束，可设(U_j－U_j0)≈0，据此可以得到U2j≈U2j0+2U_j0(U_j－U_j0)，潮流约束简化如方程(13)、(14)和(15)所示，此处化简避免强非凸项的计算，借此在误差许可的范围内提升计算速度并得到全局最优解。

针对馈线的单一故障，该故障可发生在馈线上的任意位置，而在馈线发生单一故障时，需对故障进行隔离并将负荷转带到其他联络馈线上，但实际应用过程中，配电网规模庞大，难以对馈线进行全面单一故障分析，因此为了便于对大规模配电系统进行分析，对馈线进行单一故障分析仅考虑馈线最严重的单一故障，即馈线出口处发生的单一故障。馈线出线口发生故障时，其约束如方程(16)和(17)所示，故障时所有几点负荷需满足转供条件，即电压、辐射状和线路联络线的约束条件。同时，在馈线单一故障转供情况下仍应满足拓扑约束和潮流约束。

另外，在一个实施例中，针对配电网中变压器单一故障安全约束，在当变压器发生单一故障时，其约束如方程(18)和(19)所示，此时各节点的负荷满足单一故障转供，全部由其他备用电源转供。

上述任意一个实施例的配电网供电能力评估系统，通过构建模块1101根据当前的配电网的电压安全约束构建其最大供电能力评估的拓扑约束，利用获取模块1102获取配电网的运行潮流约束和单一故障安全约束，进而通过评估模块1103根据预设的最大供电能力评估函数、拓扑约束、运行潮流约束和单一故障安全约束对配电网的最大供电能力进行评估，无需建立多个模型和矩阵并进行多次计算，充分考虑了配电网多维度约束对其最大供电能力的影响，提高了配电网最大供电能力评估的准确度。

本发明的配电网供电能力评估系统与本发明的配电网供电能力评估方法一一对应，在上述配电网供电能力评估方法的实施例阐述的技术特征及其有益效果均适用于配电网供电能力评估系统的实施例中，特此声明。

在一个实施例中，提供了一种计算机设备，该计算机设备可以是终端，其内部结构图可以如图12所示。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器和网络接口。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现一种配电网供电能力评估方法。

本领域技术人员可以理解，图12中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。

在一个实施例中，提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，该处理器执行计算机程序时实现以下步骤：

根据当前的配电网的电压安全约束构建所述配电网的最大供电能力评估的拓扑约束；

获取所述配电网的运行潮流约束和单一故障安全约束；

根据预设的最大供电能力评估函数、所述拓扑约束、所述运行潮流约束和所述单一故障安全约束对所述配电网的最大供电能力进行评估。

其中，根据当前的配电网的电压安全约束构建所述配电网的最大供电能力评估的拓扑约束的步骤，还可包括根据预设的分支区分方式确定当前的配电网的馈线上的短分支，将馈线上的短分支等效为负荷节点，并根据当前的配电网的馈线上的联络开关对馈线进行分段，对相同分段上的负荷节点进行归并，得到负荷节点归并后的配电网，进而根据此时的配电网的电压安全约束构建该配电网的最大供电能力评估的拓扑约束。其中可根据当前配电站的馈线上节点和分支的分布情况，预先设置馈线的分支区分方式，从而将长分支及短分支区分开来，具体的分支区分方式可根据实际配电网的情况而定。通过等效馈线上的短分支为负荷节点，进而将馈线上相同分段上的负荷节点进行归并，从而将配电网复杂的拓扑结构进行简化，以便高效建立及求解配电网的拓扑模型，从而构建相应拓扑约束，提高了配电网的最大供电能力评估的评估效率。

为了进一步简化配电网复杂的拓扑结构，根据当前的配电网的电压安全约束构建所述配电网的最大供电能力评估的拓扑约束的步骤，还可包括确定负荷节点归并后的配电网的馈线上的变压器节点和母线节点，将变压器节点和母线节点进行归并，从而根据变压器节点和母线节点归并后的配电网的电压安全约束构建配电网的最大供电能力评估的拓扑约束，通过对负荷节点归并后的配电网的馈线上的变压器节点和母线节点进行归并，将非凸非线性的配电网拓扑转化为可高速准确求解的混合整数线性规划模型，进一步提高了构建配电网最大供电能力评估的拓扑约束的高效性，提高评估效率，相比传统的配电网高维数非线性模型，简化后的拓扑模型考虑了单一故障时配电网重构的问题，成分挖掘配电网的最大供电能力，更快更准确确定配电网的最大供电能力。

在对配电网的最大供电能力进行评估时，有必要对馈线支路的通断状态进行考虑。根据当前的配电网的电压安全约束构建所述配电网的最大供电能力评估的拓扑约束的步骤，还可包括根据生成树算法确定当前的配电网的馈线支路的通断状态的辐射状约束，进而在对配电网最大供电能力进行评估时，可根据预设的最大供电能力评估函数、辐射状约束、运行潮流约束和单一故障安全约束对配电网的最大供电能力进行评估。其中，馈线支路的通断状态包括其各节点间是否存在联络线、是否存在联络开关和联络开关是否闭合。通过获取配电网的馈线支路的通断状态的辐射状约束，进而在进行配电网最大供电能力评估时，对该辐射状约束进行考虑，从而获取更精准的最大供电能力评估结果，提高了评估的准确度。

在根据生成树算法确定当前的配电网的馈线支路的通断状态的辐射状约束之后，根据当前的配电网的电压安全约束构建所述配电网的最大供电能力评估的拓扑约束的步骤，还可根据馈线支路的通断状态和预设常数确定馈线上节点的有功功率和无功功率的分离约束，从而在对配电网最大供电能力进行评估时，根据预设的最大供电能力评估函数、辐射状约束、分离约束、运行潮流约束和单一故障安全约束对配电网进行评估，获取其最大供电能力。通过确定馈线支路的通断状态的辐射状约束和馈线上节点的有功和无功功率的分离约束，进而利用辐射状约束、分离约束、运行潮流约束和单一故障安全约束，根据预设的最大供电能力评估函数进行配电网的最大供电能力评估，从多维度约束考虑配电网的最大供电能力，提高了评估的准确度。

其中，根据构建的拓扑约束中的分离约束即可确定节点的有功功率和无功功率相应的约束，同样在潮流约束中存在节点的有功功率和无功功率，因此根据预设的最大供电能力评估函数、所述拓扑约束、所述运行潮流约束和所述单一故障安全约束对所述配电网的最大供电能力进行评估的步骤，可包括将馈线上节点的有功功率和无功功率的分离约束代入运行潮流约束的方程，获取目标运行潮流约束，即其中节点的有功和无功功率的约束范围是确定的，进而根据预设的最大供电能力评估函数、辐射状约束、分离约束、目标运行潮流约束和单一故障安全约束对配电网的最大供电能力进行评估。通过根据确定的分离约束对运行潮流约束的方程进行代入，获取目标运行潮流约束，即提高潮流约束的准确度，从而在对配电网的最大供电能力评估时，既从多维度约束进行考虑，也从各个约束间的关联关系进行考虑，实现对配电网的最大供电能力的准确评估。

其中，配电网的单一故障安全约束包括馈线单一故障安全约束和变压器单一安全约束，因此对配电网的最大供电能力进行评估时，根据预设的最大供电能力评估函数、辐射状约束、分离约束、目标运行潮流约束、馈线单一故障安全约束和变压器单一安全约束对配电网的最大供电能力进行评估。

在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：

根据当前的配电网的电压安全约束构建所述配电网的最大供电能力评估的拓扑约束；

获取所述配电网的运行潮流约束和单一故障安全约束；

根据预设的最大供电能力评估函数、所述拓扑约束、所述运行潮流约束和所述单一故障安全约束对所述配电网的最大供电能力进行评估。

其中，根据当前的配电网的电压安全约束构建所述配电网的最大供电能力评估的拓扑约束的步骤，还可包括根据预设的分支区分方式确定当前的配电网的馈线上的短分支，将馈线上的短分支等效为负荷节点，并根据当前的配电网的馈线上的联络开关对馈线进行分段，对相同分段上的负荷节点进行归并，得到负荷节点归并后的配电网，进而根据此时的配电网的电压安全约束构建该配电网的最大供电能力评估的拓扑约束。其中可根据当前配电站的馈线上节点和分支的分布情况，预先设置馈线的分支区分方式，从而将长分支及短分支区分开来，具体的分支区分方式可根据实际配电网的情况而定。通过等效馈线上的短分支为负荷节点，进而将馈线上相同分段上的负荷节点进行归并，从而将配电网复杂的拓扑结构进行简化，以便高效建立及求解配电网的拓扑模型，从而构建相应拓扑约束，提高了配电网的最大供电能力评估的评估效率。

为了进一步简化配电网复杂的拓扑结构，根据当前的配电网的电压安全约束构建所述配电网的最大供电能力评估的拓扑约束的步骤，还可包括确定负荷节点归并后的配电网的馈线上的变压器节点和母线节点，将变压器节点和母线节点进行归并，从而根据变压器节点和母线节点归并后的配电网的电压安全约束构建配电网的最大供电能力评估的拓扑约束，通过对负荷节点归并后的配电网的馈线上的变压器节点和母线节点进行归并，将非凸非线性的配电网拓扑转化为可高速准确求解的混合整数线性规划模型，进一步提高了构建配电网最大供电能力评估的拓扑约束的高效性，提高评估效率，相比传统的配电网高维数非线性模型，简化后的拓扑模型考虑了单一故障时配电网重构的问题，成分挖掘配电网的最大供电能力，更快更准确确定配电网的最大供电能力。

在对配电网的最大供电能力进行评估时，有必要对馈线支路的通断状态进行考虑。根据当前的配电网的电压安全约束构建所述配电网的最大供电能力评估的拓扑约束的步骤，还可包括根据生成树算法确定当前的配电网的馈线支路的通断状态的辐射状约束，进而在对配电网最大供电能力进行评估时，可根据预设的最大供电能力评估函数、辐射状约束、运行潮流约束和单一故障安全约束对配电网的最大供电能力进行评估。其中，馈线支路的通断状态包括其各节点间是否存在联络线、是否存在联络开关和联络开关是否闭合。通过获取配电网的馈线支路的通断状态的辐射状约束，进而在进行配电网最大供电能力评估时，对该辐射状约束进行考虑，从而获取更精准的最大供电能力评估结果，提高了评估的准确度。

在根据生成树算法确定当前的配电网的馈线支路的通断状态的辐射状约束之后，根据当前的配电网的电压安全约束构建所述配电网的最大供电能力评估的拓扑约束的步骤，还可根据馈线支路的通断状态和预设常数确定馈线上节点的有功功率和无功功率的分离约束，从而在对配电网最大供电能力进行评估时，根据预设的最大供电能力评估函数、辐射状约束、分离约束、运行潮流约束和单一故障安全约束对配电网进行评估，获取其最大供电能力。通过确定馈线支路的通断状态的辐射状约束和馈线上节点的有功和无功功率的分离约束，进而利用辐射状约束、分离约束、运行潮流约束和单一故障安全约束，根据预设的最大供电能力评估函数进行配电网的最大供电能力评估，从多维度约束考虑配电网的最大供电能力，提高了评估的准确度。

其中，根据构建的拓扑约束中的分离约束即可确定节点的有功功率和无功功率相应的约束，同样在潮流约束中存在节点的有功功率和无功功率，因此根据预设的最大供电能力评估函数、所述拓扑约束、所述运行潮流约束和所述单一故障安全约束对所述配电网的最大供电能力进行评估的步骤，可包括将馈线上节点的有功功率和无功功率的分离约束代入运行潮流约束的方程，获取目标运行潮流约束，即其中节点的有功和无功功率的约束范围是确定的，进而根据预设的最大供电能力评估函数、辐射状约束、分离约束、目标运行潮流约束和单一故障安全约束对配电网的最大供电能力进行评估。通过根据确定的分离约束对运行潮流约束的方程进行代入，获取目标运行潮流约束，即提高潮流约束的准确度，从而在对配电网的最大供电能力评估时，既从多维度约束进行考虑，也从各个约束间的关联关系进行考虑，实现对配电网的最大供电能力的准确评估。

其中，配电网的单一故障安全约束包括馈线单一故障安全约束和变压器单一安全约束，因此对配电网的最大供电能力进行评估时，根据预设的最大供电能力评估函数、辐射状约束、分离约束、目标运行潮流约束、馈线单一故障安全约束和变压器单一安全约束对配电网的最大供电能力进行评估。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明几种实施方式，其描述较为具体，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种配电网供电能力评估方法，其特征在于，所述方法包括：

根据当前的配电网的电压安全约束构建所述配电网的最大供电能力评估的拓扑约束；包括：根据预设的分支区分方式确定当前的配电网的馈线上的短分支，将所述馈线上的短分支等效为负荷节点；根据当前的配电网的馈线上的联络开关对所述馈线进行分段，对相同分段上的负荷节点进行归并；根据负荷节点归并后的配电网的电压安全约束构建所述配电网的最大供电能力评估的拓扑约束；

获取所述配电网的运行潮流约束和单一故障安全约束；

根据预设的最大供电能力评估函数、所述拓扑约束、所述运行潮流约束和所述单一故障安全约束对所述配电网的最大供电能力进行评估；

其中，所述根据负荷节点归并后的配电网的电压安全约束构建所述配电网的最大供电能力评估的拓扑约束的步骤包括：确定所述负荷节点归并后的配电网的馈线上的变压器节点和母线节点，将所述变压器节点和所述母线节点进行归并；根据变压器节点和母线节点归并后的配电网的电压安全约束构建所述配电网的最大供电能力评估的拓扑约束；其中，归并后的节点间的联络情况为

其中，T和F分别表示变压器和馈线的节点集合；link_mn为01整数变量，当link_mn为1时，表示节点m和节点n间存在联络线，否则为0；以及

其中，br_mn为联络线上的开关，当节点m和节点n间存在联络线时，br_mn≤1，否则br_mn为0；当节点m和节点n间存在联络线，且联络线上的开关闭合，则br_mn＝1，否则为0；所述根据当前的配电网的电压安全约束构建所述配电网的最大供电能力评估的拓扑约束的步骤包括：根据生成树算法确定当前的配电网的馈线支路的通断状态的辐射状约束；所述根据预设的最大供电能力评估函数、所述拓扑约束、所述运行潮流约束和所述单一故障安全约束对所述配电网的最大供电能力进行评估的步骤包括：根据预设的最大供电能力评估函数、所述辐射状约束、所述运行潮流约束和所述单一故障安全约束对所述配电网的最大供电能力进行评估；所述根据当前的配电网的电压安全约束构建所述配电网的最大供电能力评估的拓扑约束的步骤还包括：根据所述馈线支路的通断状态和预设常数确定所述馈线上节点的有功功率和无功功率的分离约束；所述根据预设的最大供电能力评估函数、所述拓扑约束、所述运行潮流约束和所述单一故障安全约束对所述配电网的最大供电能力进行评估的步骤包括：根据预设的最大供电能力评估函数、所述辐射状约束、所述分离约束、所述运行潮流约束和所述单一故障安全约束对所述配电网的最大供电能力进行评估；所述根据预设的最大供电能力评估函数、所述辐射状约束、所述分离约束、所述运行潮流约束和所述单一故障安全约束对所述配电网的最大供电能力进行评估的步骤包括：将所述馈线上节点的有功功率和无功功率的分离约束代入所述运行潮流约束的方程，获取目标运行潮流约束；根据预设的最大供电能力评估函数、所述辐射状约束、所述分离约束、所述目标运行潮流约束和所述单一故障安全约束对所述配电网的最大供电能力进行评估；其中，所述辐射状约束为

β_ij+β_ji≤1，(i,j)∈N

其中，β_ij为01整数变量，表示支路的通断状态，β_ij＝1表示线路的功率从节点i流向节点j，否则β_ij＝0；所述分离约束为

-Mβ_ij≤P_ij≤Mβ_ij

-Mβ_ij≤Q_ij≤Mβ_ij

其中，预设常数M一般是数值很大的常数；P_ij为节点的有功功率，Q_ij为节点的无功功率；所述运行潮流约束为

其中，当节点m和节点n间不存在线路时，link_ij为0，此时存在约束β_ij≤0和β_ji≤0。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据预设的最大供电能力评估函数、所述拓扑约束、所述运行潮流约束和所述单一故障安全约束对所述配电网的最大供电能力进行评估之前，还包括：建立配电网的最大供电能力评估函数。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述最大供电能力评估函数为

其中，P_L为配电网在满足相关约束下的最大供电能力，P_Li为配电网在节点i满足相关约束的最大供电负荷。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述运行潮流约束采用Distflow模型获取。

5.根据权利要求1所述的配电网供电能力评估方法，其特征在于，所述单一故障安全约束包括馈线单一故障安全约束和变压器单一故障安全约束。

6.一种配电网供电能力评估系统，其特征在于，所述系统包括：

构建模块，用于根据当前的配电网的电压安全约束构建所述配电网的最大供电能力评估的拓扑约束；还用于：根据预设的分支区分方式确定当前的配电网的馈线上的短分支，将所述馈线上的短分支等效为负荷节点；根据当前的配电网的馈线上的联络开关对所述馈线进行分段，对相同分段上的负荷节点进行归并；根据负荷节点归并后的配电网的电压安全约束构建所述配电网的最大供电能力评估的拓扑约束；

获取模块，用于获取所述配电网的运行潮流约束和单一故障安全约束；

评估模块，用于根据预设的最大供电能力评估函数、所述拓扑约束、所述运行潮流约束和所述单一故障安全约束对所述配电网的最大供电能力进行评估；

其中，所述根据负荷节点归并后的配电网的电压安全约束构建所述配电网的最大供电能力评估的拓扑约束的步骤包括：确定所述负荷节点归并后的配电网的馈线上的变压器节点和母线节点，将所述变压器节点和所述母线节点进行归并；根据变压器节点和母线节点归并后的配电网的电压安全约束构建所述配电网的最大供电能力评估的拓扑约束；其中，归并后的节点间的联络情况为

其中，T和F分别表示变压器和馈线的节点集合；link_mn为01整数变量，当link_mn为1时，表示节点m和节点n间存在联络线，否则为0；以及

其中，br_mn为联络线上的开关，当节点m和节点n间存在联络线时，br_mn≤1，否则br_mn为0；当节点m和节点n间存在联络线，且联络线上的开关闭合，则br_mn＝1，否则为0；所述根据当前的配电网的电压安全约束构建所述配电网的最大供电能力评估的拓扑约束的步骤包括：根据生成树算法确定当前的配电网的馈线支路的通断状态的辐射状约束；所述根据预设的最大供电能力评估函数、所述拓扑约束、所述运行潮流约束和所述单一故障安全约束对所述配电网的最大供电能力进行评估的步骤包括：根据预设的最大供电能力评估函数、所述辐射状约束、所述运行潮流约束和所述单一故障安全约束对所述配电网的最大供电能力进行评估；所述根据当前的配电网的电压安全约束构建所述配电网的最大供电能力评估的拓扑约束的步骤还包括：根据所述馈线支路的通断状态和预设常数确定所述馈线上节点的有功功率和无功功率的分离约束；所述根据预设的最大供电能力评估函数、所述拓扑约束、所述运行潮流约束和所述单一故障安全约束对所述配电网的最大供电能力进行评估的步骤包括：根据预设的最大供电能力评估函数、所述辐射状约束、所述分离约束、所述运行潮流约束和所述单一故障安全约束对所述配电网的最大供电能力进行评估；所述根据预设的最大供电能力评估函数、所述辐射状约束、所述分离约束、所述运行潮流约束和所述单一故障安全约束对所述配电网的最大供电能力进行评估的步骤包括：将所述馈线上节点的有功功率和无功功率的分离约束代入所述运行潮流约束的方程，获取目标运行潮流约束；根据预设的最大供电能力评估函数、所述辐射状约束、所述分离约束、所述目标运行潮流约束和所述单一故障安全约束对所述配电网的最大供电能力进行评估；其中，所述辐射状约束为

β_ij+β_ji≤1，(i,j)∈N

其中，β_ij为01整数变量，表示支路的通断状态，β_ij＝1表示线路的功率从节点i流向节点j，否则β_ij＝0；所述分离约束为

-Mβ_ij≤P_ij≤Mβ_ij

-Mβ_ij≤Q_ij≤Mβ_ij

其中，预设常数M一般是数值很大的常数；P_ij为节点的有功功率，Q_ij为节点的无功功率；所述运行潮流约束为

其中，当节点m和节点n间不存在线路时，link_ij为0，此时存在约束β_ij≤0和β_ji≤0。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述运行潮流约束采用Distflow模型获取。

8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述单一故障安全约束包括馈线单一故障安全约束和变压器单一故障安全约束。

9.一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至5任意一项所述的配电网供电能力评估方法。

10.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现权利要求1至5任意一项所述的配电网供电能力评估方法。

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