本發(fā)明涉及配電系統(tǒng)安全運行和評價領域，特別涉及一種基于饋線互聯(lián)關系的配電系統(tǒng)安全域邊界計算方法。

背景技術：
隨著智能配電網的發(fā)展，配電自動化會不斷得到普及，快速轉供能力將成為未來配電網運行的一個新邊界條件[1]，配電網在自動化程度上將與輸電網更接近。使得安全域方法用在配電網安全評估，提高其安全和效率，成為可能。近年來，配電系統(tǒng)安全域的研究已經取得了一系列成果，提出了配電系統(tǒng)安全域(DistributionSystemSecurityRegion，簡稱DSSR)的概念和初步的模型[2,3]，配電系統(tǒng)安全域的含義為配電網在運行中，使系統(tǒng)所有主變滿足N-1準則的工作點的集合。在此基礎上，提出了基于DSSR的快速安全性評價方法及其預防控制性措施[4]。將安全域方法應用到配電系統(tǒng)能將現(xiàn)有的配電故障快速恢復上升到實時安全監(jiān)控，可大大提高配電系統(tǒng)的安全運行水平。但是現(xiàn)有的配電網安全域模型及邊界計算方法均基于變電站主變間的互聯(lián)關系，簡化了饋線間的詳細拓撲聯(lián)絡關系，存在如下問題：1）現(xiàn)有方法計算所得的安全邊界不能完全與N-1逐點仿真結果一致，導致安全域偏大，配電系統(tǒng)安全性評價結果不準確；2）基于變電站主變間的互聯(lián)關系模型僅考慮了主變N-1故障，不能保證所有饋線全部通過N-1安全性校驗，導致配電系統(tǒng)安全性預防和控制不夠全面和精確。

技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明提供了一種基于饋線互聯(lián)關系的配電系統(tǒng)安全域邊界計算方法，本發(fā)明提高了安全域邊界計算的準確性，進而提高了配電系統(tǒng)安全性，詳見下文描述：一種基于饋線互聯(lián)關系的配電系統(tǒng)安全域邊界計算方法，所述方法包括以下步驟：根據主變N-1和饋線N-1約束條件建立基于饋線互聯(lián)關系的配電系統(tǒng)安全域模型；根據配電系統(tǒng)安全域模型計算配電系統(tǒng)安全域邊界；通過配電系統(tǒng)安全域邊界評價配電系統(tǒng)的安全性。所述配電系統(tǒng)安全域模型ΩDSSR具體為：Pi表示第i號主變所帶的負荷，i表示主變編號；Fm表示第m號饋線所帶的負荷，m表示饋線編號；trfmn表示饋線m發(fā)生N-1故障時轉帶給饋線n的負荷，n表示饋線編號；trtij表示主變i發(fā)生N-1故障時轉帶給主變j的負荷量；Fn表示第n號饋線所帶的負荷，RFn表示饋線n的容量；Ri表示主變Ti的額定容量；Rj表示主變Tj的額定容量;Pj表示第j號主變所帶的負荷，j表示主變編號；Ti表示第i個主變，Tj表示第j個主變；Fm∈Ti表示饋線m出自主變Ti的對應母線；式(2)為饋線負荷等式，若饋線m為多分段多聯(lián)絡，饋線出口負荷等于各饋線段負荷之和；式(3)為饋線N-1約束，表示饋線m發(fā)生N-1故障后，負荷轉帶后其它饋線不能過載；式(4)為主變N-1時的饋線負荷轉帶等式約束，表示主變i發(fā)生N-1故障時轉帶給主變j的負荷是通過與兩臺主變相連饋線間的負荷轉帶完成的；式(5)為主變-饋線負荷等式約束，表示主變i所帶的負荷等于其所出饋線負荷之和；式(6)主變N-1時的主變容量約束，表示主變j接受故障主變i轉移負荷后的長時間運行負荷不超過其額定容量。所述配電系統(tǒng)安全域邊界具體為：(1)不等式左邊的Ft表示第t個饋線負荷。(2)不等式右邊的RFm-∑Fm為線路N-1約束條件，其中，∑Fm為與饋線t有聯(lián)絡關系的饋線負荷之和；(3)不等式右邊的為主變N-1約束條件；為除Fi外主變Tj轉帶到主變Ti的饋線負荷之和，k表示饋線負荷編號。本發(fā)明提供的技術方案的有益效果是：本方法對現(xiàn)有安全域邊界計算方法進一步精確化，可以描述出饋線間分段、聯(lián)絡的詳細拓撲關系，能同時反映主變和饋線間的互聯(lián)關系，并且同時計及主變N-1和饋線N-1故障，使得計算結果更豐富，包括主變、饋線出口以及饋線段的負荷，能夠適用于單聯(lián)絡和多聯(lián)絡復雜配電網。本方法為更精確的配電網安全高效運行提供了理論支撐，從而使配電系統(tǒng)的在線實時安全監(jiān)視、防御與控制方面變得更全面、精確，為進一步將線路和主變負載率水平提高到精確的N-1安全極限提供了前提條件。在未來智能電網背景下本方法具有巨大的應用前景。附圖說明圖1為一種基于饋線互聯(lián)關系的配電系統(tǒng)安全域邊界計算方法的流程圖；圖2為算例電網的網架結構的示意圖。具體實施方式為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合附圖對本發(fā)明實施方式作進一步地詳細描述。為了提高安全域邊界計算的準確性，進而提高配電系統(tǒng)安全性，本發(fā)明實施例提供了一種基于饋線互聯(lián)關系的配電系統(tǒng)安全域邊界計算方法，參見圖1，針對上述不足，本方法提出了更精確的配電系統(tǒng)安全域邊界計算方法，建立了更為精確的安全域模型。相對于現(xiàn)有方法，本方法描述了饋線間分段、聯(lián)絡的詳細拓撲關系，能同時反映主變和饋線間的互聯(lián)關系，并且同時計及主變N-1和饋線N-1故障。在此基礎上，將本方法應用在配電網安全性評價中，詳見下文描述：101：根據主變N-1和饋線N-1約束條件建立基于饋線互聯(lián)關系的配電系統(tǒng)安全域模型；其中，配電系統(tǒng)安全域定義為在配電網主變N-1和饋線N-1的約束下，配電網能夠安全運行的所有工作點的集合。工作點用饋線負荷所組成的一個s維向量來表示，如下：Wf=(F1,F2…Ft…Fs)T(1)上式中，Wf表示基于饋線負荷的工作點向量；Ft表示饋線負荷，對于單聯(lián)絡和多分段多聯(lián)絡的接線，F(xiàn)t定義有所不同，t表示饋線負荷的編號，其說明如下：(1)對于單聯(lián)絡線路，饋線負荷只能轉帶到一條聯(lián)絡線路上，F(xiàn)t則表示饋線出口負荷，即Fm。(2)對于多分段多聯(lián)絡線路，F(xiàn)t并不是饋線出口負荷。因為饋線負荷可以轉帶到多條聯(lián)絡線路上，本方法以每一個可轉帶到聯(lián)絡線路的負荷單元作為Wf的分量，即Ft是由分段開關和聯(lián)絡開關隔開的一個饋線段上的負荷。在主變N-1和線路N-1的共同約束下，配電系統(tǒng)安全域模型可表示為：上式中，Pi表示第i號主變所帶的負荷，i表示主變編號；Fm表示第m號饋線所帶的負荷，m表示饋線編號；trfmn表示饋線m發(fā)生N-1故障時轉帶給饋線n的負荷，n表示饋線編號；trtij表示主變i發(fā)生N-1故障時轉帶給主變j的負荷量；Fn表示第n號饋線所帶的負荷，RFn表示饋線n的容量；Ri表示主變Ti的額定容量；Rj表示主變Tj的額定容量;Pj表示第j號主變所帶的負荷，j表示主變編號；Ti表示第i個主變，Tj表示第j個主變；Fm∈Ti表示饋線m出自主變Ti的對應母線；式(2)為饋線負荷等式，若饋線m為多分段多聯(lián)絡，其中每個饋線段負荷可轉帶給不同的饋線，饋線出口負荷等于各饋線段負荷之和，即對屬于饋線m的饋線段負荷trfmn進行求和，例如：饋線m包括兩個饋線段負荷，即trfm1和trfm2，F(xiàn)m等于trfm1與trfm2之和。式(3)為饋線N-1約束，表示饋線m發(fā)生N-1故障后，每個饋線段負荷通過饋線聯(lián)絡轉帶給其他饋線（例如：饋線n），負荷轉帶后其它饋線（饋線n）不能過載，即不能超過饋線n的容量RFn；式(4)為主變N-1時的饋線負荷轉帶等式約束，表示主變i發(fā)生N-1故障時轉帶給主變j的負荷是通過與兩臺主變相連饋線間的負荷轉帶完成的；式(5)為主變-饋線負荷等式約束，表示主變i所帶的負荷等于其所出饋線負荷之和；式(6)主變N-1時的主變容量約束，表示主變j接受故障主變i轉移負荷后的長時間運行負荷不超過其額定容量。102：根據配電系統(tǒng)安全域模型計算配電系統(tǒng)安全域邊界。利用配電系統(tǒng)安全域模型中式（3）的饋線N-1約束不等式以及式（6）的主變N-1約束不等式，并結合式（2）、式（4）和式（5）的等式約束，將饋線負荷單獨放在不等式左側，并對右側進行變形整理，得到每一個饋線負荷的不等式約束，從而得到安全域邊界表達式BDSSR為：其中，BDSSR的每一個不等式為安全域的一個邊界表達式，以第t個不等式為例說明其含義：(1)不等式左邊的Ft表示第t個饋線負荷。(2)不等式右邊的RFm-∑Fm為線路N-1約束條件。其中，∑Fm為與饋線t有聯(lián)絡關系的饋線負荷之和，且Fm為主變Ti所出饋線，RFm為饋線m的容量。當饋線t發(fā)生線路N-1故障時，F(xiàn)t轉帶到饋線m不應發(fā)生線路過載，即Ft必須小于等于RFm-∑Fm。(3)不等式右邊的為主變N-1約束條件。其中Ri為主變Ti的額定容量，為主變Ti所帶饋線負荷之和，為除Fi外主變Tj轉帶到主變Ti的饋線負荷之和，k表示饋線負荷編號。當主變Tj發(fā)生N-1故障后，不應引起主變Ti過載，即Fi必須小于等于(4)因為Fi小于等于RFm-∑Fm且小于等于，所以Fi小于等于二者的最小值?？梢?，配電系統(tǒng)的安全邊界可由s個饋線負荷空間的不等式組成，每一個不等式表示一個安全邊界，其安全域是由s個饋線負荷的超平面所圍成的。如果配電網網架結構和開關狀態(tài)確定，則該安全邊界的表達式也是唯一確定的。103：通過配電系統(tǒng)安全域邊界評價配電系統(tǒng)的安全性。由工作點所在安全域中的位置，可以知道配電網的安全或不安全的程度。定義工作點到安全邊界距離Di。如下：可見，距離Di實質是工作點距離安全邊界的負荷值，單位為MVA。當Di均為正時，表明工作點在安全邊界內部，Di為工作點到各個邊界的負荷裕量，為了達到高效運行，可以增加工作點負荷值；當Di不全為正時，表明工作點在安全邊界外部，為負值的Di為工作點超出該邊界的負荷值，可以通過減少工作點負荷值，使系統(tǒng)能夠安全運行。下面以具體的算例來驗證本方法提供的一種基于饋線互聯(lián)關系的配電系統(tǒng)安全域邊界計算方法的可行性，詳見下文描述：配電網算例基本情況算例電網的網架結構如圖1所示：共4座110kV變電站和75回10kV饋線，其中單聯(lián)絡饋線54回，多分段多聯(lián)絡饋線21回，總變電容量為412MVA。本算例的變電站主變數(shù)據見表1，每條聯(lián)絡線路的容量RF取8.92MVA。表1變電站主變數(shù)據注：容量匹配比例=饋線總容量/主變容量計算安全域邊界該算例中，有7個饋線段負荷可單獨轉帶，加上其他75個饋線負荷，其工作點向量的維數(shù)為82，F(xiàn)1，F(xiàn)2，F(xiàn)3，……F80，F(xiàn)81，F(xiàn)82為饋線負荷，邊界表達式有82個。R1，R2，R3，……R8為主變額定容量，計算安全邊界表達式，見式（9-1）至（9-5）。由式（9-1）到（9-5）組成的安全邊界表達式可見，該算例的安全邊界可由82個不等式表示，每一個不等式為一個安全域邊界表達式，將每一個不等式依此記為B1-B82。安全性評價下面給出本算例的幾個工作點并對其進行安全性評價：1）安全工作點給定工作點Wf1，見表2，利用式(8)，求得該工作點在安全域中的位置，見表3。表2工作點Wf1的負荷值饋線編號1234567891011負荷1.4351.4351.4351.4351.4351.6401.6401.4351.4351.5801.580饋線編號1213141516171819202122負荷1.5801.5801.5801.4951.4951.5801.5801.7301.7301.5501.550饋線編號2324252627282930313233負荷1.5501.7301.7301.7301.7301.3951.3951.6101.6101.3951.395饋線編號3435363738394041424344負荷1.3951.3952.9052.9052.9051.4351.4351.9701.9701.9702.230饋線編號4546474849505152535455負荷2.2302.2302.2302.8152.8152.8452.8452.9602.9602.6652.665饋線編號5657585960616263646566負荷1.7901.7902.5602.5602.4702.4702.2302.2302.2302.2302.230饋線編號6768697071727374757677負荷2.2302.2302.2301.3951.3951.3951.3951.3951.3950.8200.820饋線編號7879808182負荷0.8050.8051.6451.6451.645表3工作點Wf1到各邊界的距離邊界編號B1B2B3B4B5B6B7B8B9B10B11Di4.5764.5764.5766.0446.0445.2815.5355.2815.5355.8997.482邊界編號B12B13B14B15B16B17B18B19B20B21B22Di4.4825.8995.3635.3635.3634.4604.4605.6047.3377.3375.604邊界編號B23B24B25B26B27B28B29B30B31B32B33Di4.4604.4604.4604.7164.7165.7905.7905.7905.7905.2676.715邊界編號B34B35B36B37B38B39B40B41B42B43B44Di5.2676.7156.1256.1256.1256.1256.2235.7196.2235.7196.223邊界編號B45B46B47B48B49B50B51B52B53B54B55Di5.7196.0446.0445.3635.3635.3634.4604.4604.4604.4604.460邊界編號B56B57B58B59B60B61B62B63B64B65B66Di4.4604.4604.4604.4604.4604.4604.4604.4604.4604.7144.714邊界編號B67B68B69B70B71B72B73B74B75B76B77Di4.7164.7164.4604.4604.4604.4604.4604.4604.4604.4605.908邊界編號B78B79B80B81B82Di5.9086.1256.1256.1256.125由表3可看出，工作點Wf1距離所有邊界的距離均為正值，配電網在該工作點下運行是安全的，并且距離安全邊界有一定的裕度。2）不安全工作點給定工作點Wf2，見表4，利用式(8)，求得該工作點在安全域中的位置，見表5。表4工作點Wf2的負荷值饋線編號1234567891011負荷3.1573.1573.1573.1573.1573.6083.6083.1573.1573.4763.476饋線編號1213141516171819202122負荷3.4763.4763.4763.2893.2893.4763.4763.8063.8063.413.41饋線編號2324252627282930313233負荷3.413.8063.8063.8063.8063.0693.0693.5423.5423.0693.069饋線編號3435363738394041424344負荷3.0693.0696.3916.3916.3913.1573.1574.3344.3344.3344.906饋線編號4546474849505152535455負荷4.9064.9064.9066.1936.1936.2596.2596.5126.5125.8635.863饋線編號5657585960616263646566負荷3.9383.9385.6325.6325.4345.4344.9064.9064.9064.9064.906饋線編號6768697071727374757677負荷4.9064.9064.9063.0693.0693.0693.0693.0693.0691.8041.804饋線編號7879808182負荷1.7711.7713.6193.6193.619表5工作點Wf2到各邊界的距離邊界編號B1B2B3B4B5B6B7B8B9B10B11Di-1.162-1.162-1.162-1.162-1.162-0.0991.472-0.0991.4722.2752.275邊界編號B12B13B14B15B16B17B18B19B20B21B22Di2.2752.2751.0951.0951.095-3.084-3.084-0.092-0.0921.4031.403邊界編號B23B24B25B26B27B28B29B30B31B32B33Di-0.892-0.892-0.892-0.328-0.3282.0332.0330.7230.723-0.0404.069邊界編號B34B35B36B37B38B39B40B41B42B43B44Di-0.0404.0692.7702.7702.7702.770-4.000-4.000-4.000-4.000-4.000邊界編號B45B46B47B48B49B50B51B52B53B54B55Di-4.000-4.000-4.000-4.000-4.000-4.000-6.300-6.300-0.892-0.892-1.766邊界編號B56B57B58B59B60B61B62B63B64B65B66Di-1.766-0.892-0.892-4.000-4.000-0.892-0.892-4.384-4.384-0.649-0.649邊界編號B67B68B69B70B71B72B73B74B75B76B77Di-4.000-4.000-0.892-0.892-0.892-0.892-6.300-6.300-6.300-6.300-4.000邊界編號B78B79B80B81B82Di-4.000-4.000-4.000-4.000-4.000由表5可以看出，此工作點Wf2是不安全的，因為它到61個安全邊界的距離為負值，該工作點已經超出了21個安全邊界以外，以B1為例，D1為-1.162，該工作點超出安全邊界B1的負荷為1.162MVA。3）臨界工作點給定工作點Wf3，見表6，利用式(8)，求得該工作點在安全域中的位置，見表7。表6工作點Wf3的負荷值饋線編號1234567891011負荷2.872.872.872.872.873.283.282.872.873.163.16饋線編號1213141516171819202122負荷3.163.163.162.992.993.163.163.463.463.13.1饋線編號2324252627282930313233負荷3.13.463.463.463.462.792.793.223.222.792.79饋線編號3435363738394041424344負荷2.792.795.815.815.812.872.873.943.943.944.46饋線編號4546474849505152535455負荷4.464.464.465.635.635.695.695.925.925.335.33饋線編號5657585960616263646566負荷3.583.585.125.124.944.944.464.464.464.464.46饋線編號6768697071727374757677負荷4.464.464.462.792.792.792.792.792.791.641.64饋線編號7879808182負荷1.611.613.293.293.29表7工作點Wf3到各邊界的距離邊界編號B1B2B3B4B5B6B7B8B9B10B11Di0.2320.2320.2323.1683.1681.6412.1491.6412.1492.8782.878邊界編號B12B13B14B15B16B17B18B19B20B21B22Di2.8782.8781.8061.8061.8060.0000.0002.2882.2882.2882.288邊界編號B23B24B25B26B27B28B29B30B31B32B33Di0.0000.0000.0000.5120.5122.6592.6592.6592.6591.6144.510邊界編號B34B35B36B37B38B39B40B41B42B43B44Di1.6144.5103.3293.3293.3293.3290.0000.0000.0000.0000.000邊界編號B45B46B47B48B49B50B51B52B53B54B55Di0.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.000邊界編號B56B57B58B59B60B61B62B63B64B65B66Di0.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.5070.507邊界編號B67B68B69B70B71B72B73B74B75B76B77Di0.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.000邊界編號B78B79B80B81B82Di0.0000.0000.0000.0000.000由表7可看出，工作點Wf3到所有邊界的距離中有46個為0，該工作點恰好位于安全域邊界上，配電網在該工作點下恰好運行在安全與不安全的臨界狀態(tài)。本領域技術人員可以理解附圖只是一個優(yōu)選實施例的示意圖，上述本發(fā)明實施例序號僅僅為了描述，不代表實施例的優(yōu)劣。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。