CN112260282A - 一种考虑合环电流约束的主动配电网转供优化方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电力技术领域，尤其涉及一种考虑合环电流约束的主动配电网转供优化方法，包括：以线路开关的总动作次数最少为目标建立第一目标函数，基于第一目标函数，以有功功率平衡约束、变电站转供容量约束以及线路载流量及辐射型网络约束为约束条件建立配电网转供优化模型，以DG辅助调节出力偏差最小为目标建立第二目标函数，基于第二目标函数，在计及合环稳态和暂态电流约束条件下建立合环约束校验及DG出力调节优化模型；通过合环约束校验及DG出力调节优化模型对配电网转供优化模型求解得到的转供方案的合环电流约束进行校验和调整。本发明提出的模型同时考虑了配电网常规运行约束和合环稳态、暂态电流约束，提高配电网供电可靠性。

Description

一种考虑合环电流约束的主动配电网转供优化方法

技术领域

本发明涉及电力技术领域，尤其涉及一种考虑合环电流约束的主动配电网转供优化方法。

背景技术

我国配电网主要采用闭环设计、开环运行的方式。在迎峰度夏(冬)期间，大量空调、热泵负荷的增长导致部分变电站出现重载、过载，为减小系统的停电风险，调度部门常采用合环操作进行负荷转供，但合环后的环网运行会产生环流，并且合环瞬间的冲击电流可能会使保护误动。分布式电源(distributed generation，DG)接入后形成主动配电网改变了原有的辐射型结构，DG出力的灵活调节性能可显著提高配电网的供电可靠性。为此，在合环前可利用DG的主动出力调整，改善配电网的潮流分布，使合环过程尽量满足合环电流约束，以实现安全、经济的负荷转供，缓解配电网发展和负荷需求不协调的供需矛盾。

配电网合环可实现负荷的不停电转供，提高负荷供电的可靠性。针对合环电流特征参量，已经有了以下研究：基于最佳频率进行配电网合环冲击电流计算；提出合环稳态电流有效值不超过馈线最大容许载流量的简化合环判据，并指出在30°相角差情况下不允许合环；采用快速合解环操作和断路器组顺序控制应对配电网30°相角差不停电转供问题。

在合环优化方面有以下研究：考虑合环操作成本进行配电网扩展规划，以线损最小为目标，建立考虑合环前后线路电压、功率约束的配电网重构模型；也有采用环网潮流控制器、背靠背变流器的快速控制能力消除合环产生的冲击电流和隔离循环电流。

但前述研究均未将DG主动调整性能用于配电网合环控制，没有充分挖掘DG接入配电网后缓解负荷过载和提高合环自由度的潜力。

主动配电网中DG在优化负荷分配和提高供电可靠性的同时，也增加了负荷转供过程的操作复杂性。针对含DG配电网的负荷转供有以下研究：基于分布式电源和新型储能系统时变特性分析，提出面向主动配电网的转供能力指标体系；也有为缓解高渗透率DG接入对配电网保护的影响提出了改进合环方案；以提高转供能力和供电可靠性为目标，建立了主动配电网转供优化模型；此外，还有引入交直流互联装置以提升配电网负荷转供能力和可再生能源消纳水平，或者引入主变上层油温约束，建立受端电网的转供优化模型。

但现有研究均未在中压配电网负荷转供中引入合环电流约束，无法判断转供方案是否具有不停电操作可实施性。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出一种考虑合环电流约束的主动配电网转供优化方法。

一种考虑合环电流约束的主动配电网转供优化方法，包括：

在配电网方式调整时，以线路开关的总动作次数最少为目标建立第一目标函数：

式中：S_j为优化后10kV线路开关j的状态，0表示开关是断开状态，1表示开关是运行状态；S_j ⁰为优化前10kV线路开关j的状态；N_s表示总的10kV配电线路开关个数；n表示第n个110kV转带站；M_n表示所有110kV转带站集合；P_n表示第n个转带站主变下网有功功率；

表示第n个110kV转带站的主变总容量；

基于第一目标函数，以有功功率平衡约束、变电站转供容量约束以及线路载流量及辐射型网络约束为约束条件建立配电网转供优化模型；

在配电网方式调整时，以DG辅助调节出力偏差最小为目标建立第二目标函数：

式中：N_F10为10kV馈线条数，N_Gu为第u条馈线所含DG个数；

为优化后第v个分布式电源有功出力；

为优化前第v个分布式电源有功出力

基于第二目标函数，在计及合环稳态和暂态电流约束条件下建立合环约束校验及DG出力调节优化模型；

通过合环约束校验及DG出力调节优化模型对配电网转供优化模型求解得到的转供方案的合环电流约束进行校验和调整。

优选的，配电网转供后的线路开关状态须满足10kV电网的有功功率平衡约束，即：

P_G,n-L_s,nS＝0，

式中：P_G,n为第n个110kV主变下网有功，L_s,n为与第n个110kV站和10kV开关存在拓扑关系的负荷系数行向量，S为开关状态列相量。

优选的，所述变电站转供容量约束包括：

配电网负荷转供需保证出现超载问题的110kV站主变负荷小于预定的限值，即：

式中：m为第m个110kV转供站；W_m为接入第m个转供站的所有10kV馈线集合；L_s,mj为与第m个转供站和第j条10kV馈线开关存在拓扑关系的负荷系数行向量，S_j为开关状态列向量；

为第m个110kV转供站的主变总容量；

转供后增加部分负荷的110kV转带站主变不超载，即满足：

式中：W_n为接入第n个转带站的所有10kV馈线集合；L_s,nj为与第n个转带站和第j条10kV馈线开关存在拓扑关系的负荷系数行向量，S_j为开关状态列向量；

为第n个110kV转带站的主变总容量。

优选的，所述线路载流量及辐射型网络约束包括：

负荷转供后所有参与调节10kV馈线负荷应小于其馈线最大容许传输有功即：

式中：

为馈线允许的最大传输有功功率；

10kV馈线开关状态需满足：

式中：Ω_i为10kV配电网中第i个双电源接线拓扑单元，N_u为该接线单元内开关个数。

优选的，所述合环稳态电流约束条件包括：

含DG配电馈线合环功率分点的主动调整判据为：

α(P₂-P_w2)-βθ₁P₂-δP_c<γ(P₃-P_w3)-λθ₂P₃，

其中，

式中：P₂、P₃、P_w2、P_w3、P_c分别为功率

的有功分量，θ₁P₂＝Q₂、θ₂P₃＝Q₃分别为

的无功分量，∑R＝R₁₂+R₂₃+R₃₄，∑X＝X₁₂+X₂₃+X₃₄。

DG的出力还需满足如下约束：

式中：

与

分别表示DG1的有功出力下限与上限；

与

分别表示DG2的有功出力下限与上限；

合环后的稳态电流约束为：

式中：S_i为10kV线路注入视在功率，U_i、I_i分别为10kV母线线电压和线电流，I_si为开关B1和B3的过流II段保护整定值。

优选的，所述合环暂态电流约束条件包括：

式中：I_m为合环稳态电流幅值；K_P为冲击常数；I_MA为过流I段整定值。

优选的，所述合环暂态电流约束条件包括：

若发生三相短路，还需校验站内10kV开关是否满足开断短路电流的能力，即满足如下约束：

式中：S_dk为系统三相短路容量；U_k为系统10kV母线电压幅值；Z_k为合环后发生三相短路系统的等值阻抗；I_kA为站内10kV开关的短路电流遮断值。

本发明的有益效果：本发明提出的模型同时考虑了配电网常规运行约束和合环稳态、暂态电流约束，可确保在无用户停电的情况下实现负荷转供，提高配电网供电可靠性。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明一实施例中含DG的10kV配电馈线合环结构示意图；

图2是本发明一实施例中10kV配电网结构示意图；

图3是本发明一实施例中配电网转供方案的示意图；

图4是本发明一实施例中转供后220kV/110kV站主变的负载情况的示意图；

图5是本发明一实施例中配电网合环转供线路的示意图；

图6是本发明一实施例中合环稳态电流校验结果的示意图；

图7是本发明一实施例中开关开断电流校验结果的示意图；

图8是本发明一实施例中基于DG调节的合环稳态电流校验结果的示意图；

图9是本发明一实施例中10kV配电网转供方案图的示意图。

具体实施方式

以下结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

针对主动配电网不停电转供的问题，本发明首先分析含DG配电馈线功率分点主动调整条件，提出合环电流稳态和暂态约束条件；然后在其基础上，建立考虑合环电流约束的配电网转供优化模型，以线路开关的总动作次数最少为目标；然后建立合环约束校验及DG出力调节优化模型，在计及合环稳态和暂态电流约束条件下，使DG辅助调节出力偏差最小。

图1为含DG的10kV配电馈线合环结构示意图。图中B1、B2和B3分别为10kV线路F1上110kV站A的站内开关、10kV线路F1和F2之间的联络开关、10kV线路F2上110kV站B的站内开关，它们均处于运行状态。10kV线路F1注入功率为

节点2的负荷为

DG1的注入功率为

10kV线路F2注入功率为

节点3的负荷为

DG2的注入功率为

Z₁₂、Z₂₃和Z₃₄分别为各节点之间的支路阻抗。

图中合环后稳态电流包含循环功率引起的环流和负荷电流。其中循环功率仅与电源的端电压以及系统阻抗有关，循环功率无法直接调节，而负荷功率可在合环前利用DG调节的方式，改善两条馈线的负荷分布，使合环电流约束得到满足。由环网功率分布

和

分别表示为：

式中：U_N为变电站母线额定电压，

为A站和B站间电压相量差，∑Z^*＝(Z₁₂+Z₂₃+Z₃₄)^*，上式右边第二项为两端电压差产生的循环功率，其流动方向取决于

为便于后文分析，将循环功率用

表示。

设10kV线路F1容量及其首端开关B1的过流整定值均较F2和B3更大，F1和F2进行合环后的功率分点在节点2处，此时由于流过开关B3的电流包含F2的负荷电流、部分F1的负荷电流和循环电流，将大于其过流保护整定值，则线路F1和F2合环会导致保护误动。此时可利用配电网内DG1和DG2进行合环前的功率调节，使功率分点从节点2变为节点3，减小流过开关B3的电流，从而实现安全的合环操作。

若线路F1和F2合环后的功率分点在节点3处，考虑到实际运行中线路F1、F2注入的有功远大于无功，则

与

满足如下关系：

式中：

表示对复功率

取实部。进一步将式(2)代入式(3)，将功率、阻抗表示为实部与虚部之和的形式。同时为便于分析，使用节点负荷有功分量表示无功；对上式进行整理，可得到含DG配电馈线合环功率分点的主动调整判据为：

α(P₂-P_w2)-βθ₁P₂-δP_c<γ(P₃-P_w3)-λθ₂P₃ (4)

其中，

式中：P₂、P₃、P_w2、P_w3、P_c分别为功率

的有功分量，θ₁P₂＝Q₂、θ₂P₃＝Q₃分别为

的无功分量，∑R＝R₁₂+R₂₃+R₃₄，∑X＝X₁₂+X₂₃+X₃₄。

配电网负荷密度较大区域的中短线和末端供电线路一般只投入过负荷告警以及过流I、II段电流保护，此时II段电流保护按最大负荷电流整定，III段保护与零序保护均处于退出状态。保护配置中通常将过流I、II段保护方向闭锁，即出现DG向上级电网返送功率时，若电流过大仍会导致其过流I、II段保护动作。因此，配电网中DG主动参与调节时，需考虑其不会向上级电网反送功率。为此，DG的出力还需满足如下约束：

式中：

与

分别表示DG1和DG2的有功出力下限与上限。

实际配电网中过流I段保护整定值一般远大于过流II段，同时10kV配电馈线允许短时过负荷运行，即使产生较大的合环电流，仅触发过负荷告警信号，不会引起保护动作。为此当合环稳态电流小于过流II段保护整定值时，将不会引起保护误动。由此可得合环后的稳态电流约束为：

式中：S_i为10kV线路注入视在功率，U_i、I_i分别为10kV母线线电压和线电流，I_si为开关B1和B3的过流II段保护整定值。为估计合环后配电馈线的节点电压，引入简化的潮流方程计算节点电压：

式中：G、B为系统电导和电纳矩阵，B’为不含并联支路的修正电纳矩阵，P、Q为节点有功和无功功率，V、θ为电压幅值和相位。将式(4)的合环功率分点主动调整判据与式(6)-(8)的DG出力和合环后电流约束综合，即为合环稳态电流约束条件。

配电馈线合环时产生的暂态电流包含周期分量和非周期分量，其中合环电流非周期分量的衰减时间一般小于过流II段保护的延时整定值，即合环后的暂态过程仅对过流I段保护产生影响。在合环后约半个周期，合环电流将出现最大瞬时值，对应的冲击电流有效值I_M可表示为：

式中：I_m为合环稳态电流幅值，可通过合环后潮流计算获取；T_a为合环电流非周期分量的衰减时间常数，具体表示为T_a＝L/R，其中L和R分别为合环点的等值电感和电阻。由于合环冲击电流暂态分量的衰减时间未达到过流II段的动作时限，只需满足最大合环电流小于过流I段保护整定值，即可保证合环过程不引起保护误动。故合环暂态电流约束为：

式中：K_P为冲击常数；I_MA为过流I段整定值。实际配电网中10kV馈线上联络开关的开断能力，通常小于110kV站内10kV开关^[28,29]。正常情况下10kV配电馈线的合环和解环操作均在1～3min内完成，其合环时间较短，合环期间发生短路故障的概率较低。由于站内10kV开关开断能力最强，并且配置了电流速断保护。因此，即使在极端情况下发生三相短路，只需校验站内10kV开关是否满足开断短路电流的能力，即满足如下约束：

式中：S_dk为系统三相短路容量；U_k为系统10kV母线电压幅值；Z_k为合环后发生三相短路系统的等值阻抗，即故障母线向系统侧的戴维南等值阻抗；I_kA为站内10kV开关的短路电流遮断值。

在迎峰度夏(冬)期间，城市电网负荷急剧增长将使110kV主变上层油温迅速上升，并可能出现满载或超载的情况。此时，电力调度中心会采用合环操作调整相应110kV站所供10kV线路负荷至其他110kV站，以抑制主变上层油温增长，消除主变超载的问题。为此，本发明建立考虑合环电流约束的主动配电网转供优化模型，由于10kV配电网采用无功就地补偿，为简化分析仅考虑系统的有功功率分配，同时变电站不考虑全站分裂运行的方式。

在10kV配电网方式调整时，以10kV线路开关的总动作次数最少为目标，尽可能减少改变和恢复电网运行方式的远方操作次数。其目标函数为：

式中：S_j为优化后10kV线路开关j的状态，0表示开关是断开状态，1表示开关是运行状态；S_j ⁰为优化前10kV线路开关j的状态；N_s表示总的10kV配电线路开关个数。实际配电网中10kV线路同时含有联络开关和分段开关，满足功率转供需求的前提下，可能存在多个转供方案。为确保转供方案唯一性，引入110kV转带站(即接收转供负荷的变电站)主变利用效率最高，作为式(12)的惩罚条件，修正后的第一目标函数为：

式中：n表示第n个110kV转带站；M_n表示所有110kV转带站集合；P_n表示第n个转带站主变下网有功功率；

表示第n个110kV转带站的主变总容量。

有功功率平衡约束包括：

配电网转供后的线路开关状态须满足10kV电网的有功平衡约束即为：

P_G,n-L_s,nS＝0 (15)

式中：P_G,n为第n个110kV主变下网有功，L_s,n为与第n个110kV站和10kV开关存在拓扑关系的负荷系数行向量^[19]，S为开关状态列相量。图1中110kV站A和站B与开关B1、B2和B3的负荷系数向量为：

变电站转供容量约束包括：

配电网负荷转供需保证出现超载问题的110kV站主变负荷小于预定的限值即：

式中：m为第m个110kV转供站；W_m为接入第m个转供站的所有10kV馈线集合；L_s,mj为与第m个转供站和第j条10kV馈线开关存在拓扑关系的负荷系数行向量，S_j为开关状态列向量；

为第m个110kV转供站的主变总容量。

同时转供后，增加部分负荷的110kV转带站主变也不应该超载即满足：

式中：W_n为接入第n个转带站的所有10kV馈线集合；L_s,nj为与第n个转带站和第j条10kV馈线开关存在拓扑关系的负荷系数行向量，S_j为开关状态列向量；

为第n个110kV转带站的主变总容量。

线路载流量及辐射型网络约束包括：

负荷转供后所有参与调节10kV馈线负荷应小于其馈线最大容许传输有功即：

式中：

为馈线允许的最大传输有功功率。此外，110kV及以下电网不允许长时间合环运行，配电网转供优化中需满足10kV配电网结构的辐射型约束。为此，10kV馈线开关状态需满足：

式中：Ω_i为10kV配电网中第i个双电源接线拓扑单元，N_u为该接线单元内开关个数。

采用合环电流约束校验及DG出力调节优化模型，对配电网转供优化模型求解得到的转供方案的合环电流约束进行校验和调整。设配电网转供优化模型求解出的转供方案开关状态为S^*，原有配电网开关状态为S⁰。若某一开关在转供前后状态值之差非零，则表示该开关需要参与合环负荷转供。而DG出力调节是为保证短时合环操作的安全，为此主动调节后的DG出力应尽可能接近其当前有功出力。以存在合环操作的线路DG出力为优化变量，第二目标函数为各条10kV馈线所含DG出力变化量之合最小即：

式中：N_F10为10kV馈线条数，N_Gu为第u条馈线所含DG个数；

为优化后第v个分布式电源有功出力；

为优化前第v个分布式电源有功出力。将式(21)目标函数与第1节中式(4)、(6)-(8)、(11)、(12)的合环电流约束和式(9)的潮流方程约束整合，由此得到合环电流约束校验及DG出力调节优化模型为：

由于配电网转供优化模型属于整数二次规划问题，采用CPLEX工具箱进行求解，得到负荷转供方案。但在采取合环操作进行负荷转供前，需要校验合环暂稳态电流是否满足约束，故将转供方案代入合环约束校验及DG出力调节优化模型进行计算。该模型通过调节DG有功出力，改变流过合环开关的电流大小，使得合环线路上所有开关均满足其过流保护整定值。而在合环约束校验及DG出力调节优化模型中冲击电流约束需要进行合环后的潮流计算，本发明采用式(9)的简化潮流约束，估计合环后配电馈线的节点电压。此外，合环后稳态环流一般不超过短路电流的1/4，则合环暂态电流约束式(11)通常满足；忽略合环暂态电流约束，式(22)可简化为二次规划问题，采用CPLEX工具直接求解。若得到最优解，表示该转供方案可行。否则需返回配电网转供优化模型求解其他转供方案，并且对不满足合环电流约束的线路联络开关、站内开关集合Φ，加入开关动作方案限制约束如下：

式中：S_j为集合Φ中任一开关状态，S_j ⁰表示优化前集合Φ中开关状态。

本发明提出了一种考虑合环电流约束的主动配电网转供优化策略。当变电站主变出现容量过载时，本发明提出的模型可给出满足合环电流约束的负荷最优转供方案，保障对用户供电的连续性。主要效果如下：

1)在合环操作中引入分布式电源主动调整作用，通过改变分布式电源出力改善合环前线路潮流分布，使合环过程不会引起保护误动，提高合环操作成功率。

2)本发明提出的模型同时考虑了配电网常规运行约束和合环稳态、暂态电流约束，可确保在无用户停电的情况下实现负荷转供，提高配电网供电可靠性。

3)对于电网升级改造困难的城市负荷密集区，合环操作为缓解负荷供需不平衡矛盾提供了解决思路。本发明提出的策略，对电网的规划设计和运行方式调整具有一定的参考价值。

在一实施例中，在MATLAB R2012a上对某实际10kV配电网进行转供测试，如图2所示。该配电网共有4座110kV站，分别为华阳站、骑龙站、动力站和麓湖站；1个220kV应龙站，其与动力站有10kV线路联络关系；此外，图2(a)为上级电网接线示意图，其中4个110kV站均由220kV长顺站供电。图2(b)为实际配电网案例接线示意图，该配电网共有19条10kV线路，分别是华阳站的H1～H6、骑龙站的Q1～Q4、麓湖站的L1～L3和动力站的D1～D5和应龙站的Y1。配网中包括联络开关和分段开关在内共有33个开关，分别以S1～S33表示。其中，实心方框表示开关处于运行状态，空心方框表示开关处于冷备用状态。

所有电源点通过10kV馈线合环后，其系统等值阻抗如表1所示，并且所有站内开关遮断容量I_kA均为25kA。其中，动力站与应龙站的10kV线路合环跨多个电压等级，为此相应的10kV线路D4与Y1的合环等值阻抗最小，其余情况的合环等值阻抗均较大。各条10kV馈线过流I、II段整定值和分布式天然气发电机组G1～G8参数均见表1。

图2中10kV线路负荷采用箭头表示，其归算的负荷取自2017年7月23日11:30的配电网DTU采集值。下面给出各110kV站和220kV应龙站主变在该时间点下的负载情况，以及各个站的10kV母线电压具体见表2。各条线路功率因数都在0.94～0.96左右，这里为简化计算均取为0.95。

表1系统合环参数

表2变电站运行工况

由表2可知华阳站2台主变已超载约16.4MW，骑龙站接近满载，动力站出现重载。考虑到系统运行安全性，需要从华阳站紧急转移16.4MW负荷到其他变电站，以尽快消除华阳站的超载问题。依据本发明提出模型得到如图3所示的转供方案，图中未进行方式调整的部分未给出。

从调度角度考虑，华阳站超载的16.4MW负荷应尽可能优先转供给轻载的麓湖站，其次转供给重载的动力站，这与图3的转供方案相符。图4给出了转供后各变电站的主变负载情况。图中经过转供后，华阳站主变承载的负荷为97.2MW，小于其主变容量100MW，超载问题得到解决，其余站未出现新的超载问题。并且该转供方案以开关动作10次的操作成本，实现了负荷高峰期的转供优化。

根据图3的合环方案，如果开关S1、S14、S21、S22、S24、S25、S30和S31通过10kV合环电流约束的校验，则经合环操作后可将原配电网调整至图5的转供运行方式。

这5种合环方式的稳态电流计算值如图6所示。其中，I_a和I_b分别表示第1条、第2条合环线路的CT二次侧稳态电流。以D2与H4合环为例，I_a为馈线D2站内开关CT二次侧电流；I_b为馈线H4站内开关CT二次侧电流。可以看出，10kV线路H3和H4合环后稳态合环电流大于其过流II段二次侧定值8A，将引起华阳站线路H3和H4开关的过流II段保护动作，造成合环转供失败。对于L2与Q3合环、H2与L2合环而言，合环稳态电流均小于站内过流II段整定值。图7给出了站内开关开断电流的校验结果，虚线为站内开关遮断容量。除D4与Y1间进行合环不满足站内开关的遮断容量限制外，其余合环方式均满足开关开断电流约束。按照图3的转供方案，D4与Y1合环不满足合环开断电流约束，D2与H4合环、L1与H3合环不满足稳态电流约束。

由于图6中10kV线路D2和H4、L1和H3合环失败，通过改变分布式电源G1和G6、G7的出力可对合环前的负荷分布进行调整。图8给出了这2条合环线路，采取DG调节后的合环稳态电流校验结果。对比图6和图8可知，DG参与调节前D2与H4合环后的功率分点在开关S31和S32之间；而当DG参与调节后，功率分点转移至开关S32至S22之间。此时，10kV线路H4站内开关CT二次电流从DG参与调节前的9.5A减少至7.8A，低于过流II段定值，不会再引起过流保护误动。同理，调节后的10kV线路L1与H3合环也不会使保护误动。这表明通过DG有功出力调节可以改变功率分点，从而改变流过站内开关的电流大小，使其满足合环稳态电流约束，避免引起过流保护误动。

对于10kV馈线D4与Y1合环无法满足开关开断电流约束的情况，根据本发明提出的模型的开关动作方案限制约束，将开关S30和S1均固定为1(保持运行状态)，可得到图9所示的替代D4与Y1合环失败的转供方案。图中110kV动力站和麓湖站均由220kV长顺站供电，其合环后等值阻抗较大，合环暂态和稳态电流约束均能满足。最后，通过10kV馈线D2与H4、L1与H3、L2与Q3、H2与L2、D5与L3合环来实现最终转供方案，该方案满足所有合环电流约束，具备合环方式调整的条件。

本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (8)

1.一种考虑合环电流约束的主动配电网转供优化方法，其特征在于，包括：

在配电网方式调整时，以线路开关的总动作次数最少为目标建立第一目标函数：

式中：S_j为优化后10kV线路开关j的状态，0表示开关是断开状态，1表示开关是运行状态；S_j ⁰为优化前10kV线路开关j的状态；N_s表示总的10kV配电线路开关个数；n表示第n个110kV转带站；M_n表示所有110kV转带站集合；P_n表示第n个转带站主变下网有功功率；

表示第n个110kV转带站的主变总容量；

基于第一目标函数，以有功功率平衡约束、变电站转供容量约束以及线路载流量及辐射型网络约束为约束条件建立配电网转供优化模型；

在配电网方式调整时，以DG辅助调节出力偏差最小为目标建立第二目标函数：

式中：N_F10为10kV馈线条数，N_Gu为第u条馈线所含DG个数；

为优化后第v个分布式电源有功出力；

为优化前第v个分布式电源有功出力

基于第二目标函数，在计及合环稳态和暂态电流约束条件下建立合环约束校验及DG出力调节优化模型；

通过合环约束校验及DG出力调节优化模型对配电网转供优化模型求解得到的转供方案的合环电流约束进行校验和调整。

2.根据权利要求1所述的一种考虑合环电流约束的主动配电网转供优化方法，其特征在于，配电网转供后的线路开关状态须满足10kV电网的有功功率平衡约束，即：

P_G,n-L_s,nS＝0，

式中：P_G,n为第n个110kV主变下网有功，L_s,n为与第n个110kV站和10kV开关存在拓扑关系的负荷系数行向量，S为开关状态列相量。

3.根据权利要求1所述的一种考虑合环电流约束的主动配电网转供优化方法，其特征在于，所述变电站转供容量约束包括：

配电网负荷转供需保证出现超载问题的110kV站主变负荷小于预定的限值，即：

式中：m为第m个110kV转供站；W_m为接入第m个转供站的所有10kV馈线集合；L_s,mj为与第m个转供站和第j条10kV馈线开关存在拓扑关系的负荷系数行向量，S_j为开关状态列向量；

为第m个110kV转供站的主变总容量；

转供后增加部分负荷的110kV转带站主变不超载，即满足：

式中：W_n为接入第n个转带站的所有10kV馈线集合；L_s,nj为与第n个转带站和第j条10kV馈线开关存在拓扑关系的负荷系数行向量，S_j为开关状态列向量；

为第n个110kV转带站的主变总容量。

4.根据权利要求1所述的一种考虑合环电流约束的主动配电网转供优化方法，其特征在于，所述线路载流量及辐射型网络约束包括：

负荷转供后所有参与调节10kV馈线负荷应小于其馈线最大容许传输有功即：

式中：

为馈线允许的最大传输有功功率；

10kV馈线开关状态需满足：

式中：Ω_i为10kV配电网中第i个双电源接线拓扑单元，N_u为该接线单元内开关个数。

5.根据权利要求1所述的一种考虑合环电流约束的主动配电网转供优化方法，其特征在于，所述合环稳态电流约束条件包括：

含DG配电馈线合环功率分点的主动调整判据为：

α(P₂-P_w2)-βθ₁P₂-δP_c<γ(P₃-P_w3)-λθ₂P₃，

其中，

式中：P₂、P₃、P_w2、P_w3、P_c分别为功率

的有功分量，θ₁P₂＝Q₂、θ₂P₃＝Q₃分别为

的无功分量，∑R＝R₁₂+R₂₃+R₃₄，∑X＝X₁₂+X₂₃+X₃₄。

DG的出力还需满足如下约束：

式中：

与

分别表示DG1的有功出力下限与上限；

与

分别表示DG2的有功出力下限与上限；

合环后的稳态电流约束为：

式中：S_i为10kV线路注入视在功率，U_i、I_i分别为10kV母线线电压和线电流，I_si为开关B1和B3的过流II段保护整定值。

6.根据权利要求1所述的一种考虑合环电流约束的主动配电网转供优化方法，其特征在于，所述合环暂态电流约束条件包括：

式中：I_m为合环稳态电流幅值；K_P为冲击常数；I_MA为过流I段整定值。

7.根据权利要求6所述的一种考虑合环电流约束的主动配电网转供优化方法，其特征在于，所述合环暂态电流约束条件包括：

若发生三相短路，还需校验站内10kV开关是否满足开断短路电流的能力，即满足如下约束：

式中：S_dk为系统三相短路容量；U_k为系统10kV母线电压幅值；Z_k为合环后发生三相短路系统的等值阻抗；I_kA为站内10kV开关的短路电流遮断值。

8.根据权利要求1所述的一种考虑合环电流约束的主动配电网转供优化方法，其特征在于，

若合环约束校验及DG出力调节优化模型求解得到最优解，则实行该转供方案，否则需返回配电网转供优化模型求解其他转供方案，并且对不满足合环电流约束的线路联络开关、站内开关集合Φ，加入开关动作方案限制约束如下：

式中：S_j为集合Φ中任一开关状态，S_j ⁰表示优化前集合Φ中开关状态。

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