本發(fā)明屬于配電網(wǎng)重構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于路徑描述的配電網(wǎng)N-1安全校驗(yàn)方法。

背景技術(shù)：

配電網(wǎng)作為聯(lián)系發(fā)、輸電系統(tǒng)和終端用戶的重要紐帶，直接面向電能用戶，對(duì)保證供電安全有重要意義。近年來，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，用電負(fù)荷不斷增加，網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜性不斷提高，增加了配電網(wǎng)運(yùn)行的不確定性。同時(shí)，考慮到用戶對(duì)供電可靠性與電能質(zhì)量的要求不斷提高，配電網(wǎng)可靠性研究受到了廣泛關(guān)注。配電網(wǎng)N-1是衡量可靠性的重要指標(biāo)，要求任意一個(gè)元件故障時(shí)，可快速隔離故障并通過有效饋線聯(lián)絡(luò)實(shí)現(xiàn)負(fù)荷轉(zhuǎn)供，保障用戶的連續(xù)供電。

因配電網(wǎng)規(guī)模龐大，動(dòng)作開關(guān)眾多，聯(lián)絡(luò)方式復(fù)雜多變，負(fù)荷轉(zhuǎn)供分析較為困難。目前負(fù)荷轉(zhuǎn)供算法大致有啟發(fā)式搜索算法、隨機(jī)優(yōu)化算法、專家系統(tǒng)法和混合算法等四類。但是，啟發(fā)式算法解的質(zhì)量依賴于網(wǎng)絡(luò)初始狀態(tài)，隨著配電網(wǎng)聯(lián)絡(luò)復(fù)雜度的提高，設(shè)計(jì)合理的啟發(fā)式規(guī)則較為困難；隨機(jī)優(yōu)化算法計(jì)算時(shí)間較長(zhǎng)，實(shí)時(shí)性差；專家系統(tǒng)法所用知識(shí)庫(kù)的建立和集成耗時(shí)較長(zhǎng)，且難以涵蓋所有故障情況。為此，有必要提出適用范圍較廣，求解速度較快的新算法進(jìn)行配電網(wǎng)N-1安全校驗(yàn)分析。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)背景技術(shù)中的問題，本發(fā)明提出一種基于路徑描述的配電網(wǎng)N-1安全校驗(yàn)方法，全面考慮饋線聯(lián)絡(luò)和分段情況，將故障發(fā)生后，負(fù)荷轉(zhuǎn)供方案分析轉(zhuǎn)化為0-1線性規(guī)劃模型的求解問題。該方法適用范圍廣，求解速度快，為配電網(wǎng)N-1安全校驗(yàn)提供科學(xué)合理的分析方法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出如下技術(shù)方案：

一種基于路徑描述的配電網(wǎng)N-1安全校驗(yàn)方法，所述方法包括如下步驟：

(S1)數(shù)據(jù)采集；

(S2)劃分饋線分區(qū)；

(S3)路徑描述配電網(wǎng)拓?fù)洌?/p>

(S4)構(gòu)建配電網(wǎng)N-1安全校驗(yàn)0-1線性規(guī)劃模型；

(S5)分析N-1安全校驗(yàn)結(jié)果確定負(fù)荷轉(zhuǎn)供方案。

進(jìn)一步地，在所述步驟(S1)中，所述數(shù)據(jù)包括配電網(wǎng)各用戶負(fù)荷數(shù)據(jù)、配電網(wǎng)拓?fù)洹?/p>

進(jìn)一步地，在所述步驟(S2)中，將饋線組以自動(dòng)隔離裝置和聯(lián)絡(luò)開關(guān)等開關(guān)裝置為邊界劃分為多個(gè)饋線分區(qū)；合并分區(qū)內(nèi)所有負(fù)荷，簡(jiǎn)化饋線分區(qū)為負(fù)荷節(jié)點(diǎn)。

進(jìn)一步地，在所述步驟(S3)中，利用深度優(yōu)先搜索方法搜索待校驗(yàn)配電網(wǎng)絡(luò)所有負(fù)荷節(jié)點(diǎn)的供電路徑，利用所有負(fù)荷節(jié)點(diǎn)及其供電路徑的集合描述配電網(wǎng)拓?fù)洹?/p>

進(jìn)一步地，在所述步驟(S4)中，所述模型的優(yōu)化目標(biāo)為：負(fù)荷專供方案中需要改變運(yùn)行狀態(tài)的開關(guān)裝置數(shù)最少，即基于動(dòng)作開關(guān)數(shù)最優(yōu)。

進(jìn)一步地，在所述步驟(S4)中，所述模型的約束條件包括：負(fù)荷轉(zhuǎn)供后配電網(wǎng)輻射狀拓?fù)浼s束，電源容量約束，饋線容量約束。

進(jìn)一步地，所述步驟(S5)的具體過程是：通過分支定界法求解所述0-1線性規(guī)劃模型；若無解，則待校驗(yàn)元件不滿足N-1安全準(zhǔn)則；若有解，則該元件可通過N-1安全校驗(yàn)，可根據(jù)解得的路徑狀態(tài)確定各動(dòng)作開關(guān)所在支路的通斷狀態(tài)，得到負(fù)荷轉(zhuǎn)供方案；

經(jīng)模型求解，如果待校驗(yàn)配電網(wǎng)絡(luò)中所有元件均滿足N-1安全準(zhǔn)則，則說明該饋線組可通過N-1安全校驗(yàn)。

本發(fā)明的有益效果在于：

通過構(gòu)建配電網(wǎng)N-1安全校驗(yàn)?zāi)Ｐ?，全面考慮饋線聯(lián)絡(luò)和分段情況，將故障發(fā)生后，負(fù)荷轉(zhuǎn)供方案分析轉(zhuǎn)化為0-1線性規(guī)劃模型的求解問題。該方法綜合考慮配電網(wǎng)饋線聯(lián)絡(luò)情況，可全面考慮各種情況，適用范圍廣，并且求解速度快，可為配電網(wǎng)N-1安全校驗(yàn)提供科學(xué)合理的分析方案。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的基于路徑描述的配電網(wǎng)N-1安全校驗(yàn)分析方法的流程圖；

圖2為本發(fā)明的實(shí)施例簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例進(jìn)一步闡明本發(fā)明，而這些實(shí)施例僅用于解釋說明本發(fā)明，而不用于限制本發(fā)明的保護(hù)范圍，本發(fā)明的保護(hù)范圍仍以權(quán)利要求為準(zhǔn)，本領(lǐng)域技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的各種等同形式的修改均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

圖1為本發(fā)明的基于路徑描述的配電網(wǎng)N-1安全校驗(yàn)分析方法的流程圖，如圖1所示，一種基于路徑描述的配電網(wǎng)N-1安全校驗(yàn)分析方法的具體步驟為：

(1)數(shù)據(jù)采集

包括配電網(wǎng)各用戶負(fù)荷數(shù)據(jù)，配電網(wǎng)拓?fù)涞取?/p>

(2)劃分饋線分區(qū)

將饋線組以自動(dòng)隔離裝置和聯(lián)絡(luò)開關(guān)等開關(guān)裝置為邊界劃分為多個(gè)饋線分區(qū)。合并分區(qū)內(nèi)所有負(fù)荷，簡(jiǎn)化饋線分區(qū)為負(fù)荷節(jié)點(diǎn)。

(3)路徑描述配電網(wǎng)拓?fù)?/p>

利用深度優(yōu)先搜索方法搜索待校驗(yàn)配電網(wǎng)絡(luò)所有負(fù)荷節(jié)點(diǎn)的供電路徑，利用所有負(fù)荷節(jié)點(diǎn)及其供電路徑的集合描述配電網(wǎng)拓?fù)洹?/p>

(4)構(gòu)建配電網(wǎng)N-1安全校驗(yàn)0-1線性規(guī)劃模型

假設(shè)配電網(wǎng)任一元件故障，構(gòu)建N-1安全校驗(yàn)?zāi)Ｐ汀?/p>

該模型的優(yōu)化目標(biāo)為：負(fù)荷專供方案中需要改變運(yùn)行狀態(tài)的開關(guān)裝置數(shù)最少，即基于動(dòng)作開關(guān)數(shù)最優(yōu)。

該模型的約束條件包括：負(fù)荷轉(zhuǎn)供后配電網(wǎng)輻射狀拓?fù)浼s束，電源容量約束，饋線容量約束。

(5)分析N-1安全校驗(yàn)結(jié)果確定負(fù)荷轉(zhuǎn)供方案

通過分支定界法求解上述0-1線性規(guī)劃模型。若無解，則待校驗(yàn)元件不滿足N-1安全準(zhǔn)則；若有解，則該元件可通過N-1安全校驗(yàn)，可根據(jù)解得的路徑狀態(tài)確定各動(dòng)作開關(guān)所在支路的通斷狀態(tài)，得到負(fù)荷轉(zhuǎn)供方案。經(jīng)模型求解，如果待校驗(yàn)配電網(wǎng)絡(luò)中所有元件均滿足N-1安全準(zhǔn)則，則說明該饋線組可通過N-1安全校驗(yàn)。

實(shí)施例：

本實(shí)施例以一個(gè)實(shí)際10kV配電網(wǎng)中的一個(gè)區(qū)域-四聯(lián)絡(luò)饋線組網(wǎng)絡(luò)為例。該配電網(wǎng)有4條饋線，4臺(tái)主變變壓器，14個(gè)動(dòng)作開關(guān)裝置，其中包括3個(gè)聯(lián)絡(luò)開關(guān)，11個(gè)分段開關(guān)。

(1)數(shù)據(jù)采集

采集待校驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)中各用戶負(fù)荷數(shù)據(jù)，提取其全年最大值作為校驗(yàn)條件；獲取數(shù)據(jù)格式的配電網(wǎng)拓?fù)洹?/p>

(2)劃分饋線分區(qū)

表1實(shí)施例饋線分區(qū)視在容量

根據(jù)自動(dòng)開關(guān)和手動(dòng)開關(guān)裝置的位置，將饋線組網(wǎng)絡(luò)以開關(guān)裝置為邊界劃分饋線分區(qū)，合并饋線分區(qū)內(nèi)的負(fù)荷，將之視為負(fù)荷節(jié)點(diǎn)。同時(shí)，得到簡(jiǎn)化后的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D。

表1給出了饋線分區(qū)劃分結(jié)果，圖2為簡(jiǎn)化后的四聯(lián)絡(luò)饋線組拓?fù)鋱D。

(3)路徑描述配電網(wǎng)拓?fù)?/p>

用負(fù)荷節(jié)點(diǎn)的供電路徑描述配電網(wǎng)拓?fù)?。路徑搜索采用深度?yōu)先搜索算法。經(jīng)路徑搜索，可得到用于描述實(shí)施例網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞娜?4條路徑。其中，由電源S1-S4供電的路徑均分別有11條。

(4)構(gòu)建配電網(wǎng)N-1安全校驗(yàn)0-1線性規(guī)劃模型

因饋線組元件眾多，饋線出口故障是所有故障中最嚴(yán)重的故障，故本實(shí)施例僅針對(duì)饋線出口故障進(jìn)行饋線N-1安全校驗(yàn)。

定義每個(gè)路徑狀態(tài)為一個(gè)二進(jìn)制變量，若路徑導(dǎo)通，則狀態(tài)量為1；否則，狀態(tài)量為0。依次假設(shè)饋線A-D出口故障，構(gòu)建N-1安全校驗(yàn)?zāi)Ｐ汀?/p>

所述模型的優(yōu)化目標(biāo)如下：

負(fù)荷專供方案中需要改變運(yùn)行狀態(tài)的開關(guān)裝置數(shù)最少。開關(guān)裝置的動(dòng)作與否可以用其所在支路的通斷狀態(tài)描述，支路通斷狀態(tài)可以用含路徑狀態(tài)表達(dá)式表示。識(shí)別實(shí)施例饋線組網(wǎng)絡(luò)中的分段開關(guān)和聯(lián)絡(luò)開關(guān)，得到用路徑狀態(tài)得到目標(biāo)函數(shù)的表達(dá)式。

所述模型的約束條件如下：

1.負(fù)荷轉(zhuǎn)供后配電網(wǎng)輻射狀拓?fù)浼s束：①對(duì)于任意一個(gè)負(fù)荷節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的路徑集合，有且僅有一條是連通的。即，同一負(fù)荷節(jié)點(diǎn)所有可能的供電路徑狀態(tài)變量之和為1。②若一條路徑為通路，那么包括在該路徑內(nèi)的任意路徑也是通路。即，若一條路徑的狀態(tài)變量的值為1，那么包括在該路徑內(nèi)的任意路徑的狀態(tài)變量的值也是1。

2.電源容量約束：由某一電源供電的所有負(fù)荷的視在功率之和應(yīng)小于電源容量。

3.饋線容量約束：每一條供電線路均不能過載。

(5)分析N-1安全校驗(yàn)結(jié)果確定負(fù)荷轉(zhuǎn)供方案

用分支定界法求解上述構(gòu)建的0-1線性規(guī)劃模型。經(jīng)計(jì)算，實(shí)施例網(wǎng)絡(luò)可通過N-1安全校驗(yàn)，饋線A-D出口故障時(shí)，負(fù)荷轉(zhuǎn)供方案如表2所示。

表2實(shí)施例四聯(lián)絡(luò)饋線組N-1轉(zhuǎn)供方案