基于接線模式規(guī)則的大規(guī)模配電網(wǎng)n-1快速校驗方法
【專利摘要】一種基于接線模式規(guī)則的配電網(wǎng)N-1安全性校驗方法。其包括對配網(wǎng)進行預(yù)處理、接線模式自動識別、進入逐項N-1校驗、配網(wǎng)預(yù)想事故分析、確定故障影響范圍、確定恢復(fù)供電方案集合、將恢復(fù)供電方案集合進行排序、校核恢復(fù)供電方案、選取出最佳恢復(fù)供電方案的S10階段、安全校驗綜合評價等步驟。本發(fā)明在最近幾年出現(xiàn)的配電網(wǎng)接線模式自動識別與分析的基礎(chǔ)上，提出了一種基于接線模式規(guī)則的配網(wǎng)N-1快速校驗方法。該方法不僅可以對配電網(wǎng)進行快速N-1校驗，也可以進行負荷站N-1安全性綜合評價。
【專利說明】基于接線模式規(guī)則的大規(guī)模配電網(wǎng)N-1快速校驗方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于配電系統(tǒng)規(guī)劃中電網(wǎng)供電安全及靜態(tài)安全分析領(lǐng)域，特別是涉及一種 基于接線模式規(guī)則的大規(guī)模配電網(wǎng)N-1快速校驗方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 城市電網(wǎng)規(guī)劃的主要任務(wù)是確定規(guī)劃區(qū)內(nèi)何時何地新建或改建何種電力設(shè)施及 其運行方式，使得未來滿足負荷發(fā)展與各種電網(wǎng)技術(shù)要求。供電安全是電網(wǎng)規(guī)劃中的一個 主要方面，它包括電網(wǎng)不發(fā)生大面積停電的能力和發(fā)生停電后能夠解決的能力，并涉及到 電網(wǎng)當(dāng)前和發(fā)生預(yù)想事故兩種狀態(tài)。因此需要對配電網(wǎng)發(fā)生預(yù)想事故后能否保持以及在多 大程度上持續(xù)供電的能力進行量化評估即N-1安全性校驗。通過校驗結(jié)果，可以分析電網(wǎng) 抗大面積停電能力強弱。
[0003] 在過去相當(dāng)長的一段時間里，對配電網(wǎng)供電安全性分析關(guān)注較少。因此能夠用于 大規(guī)模配電網(wǎng)規(guī)劃安全性校驗方法和實現(xiàn)手段目前還很少有報道；目前進行配電網(wǎng)安全性 分析時，提出了應(yīng)基于k(n_l+l)準則，和根據(jù)配電網(wǎng)閉環(huán)設(shè)計。開環(huán)運行的特點，提出了較 為完整的配網(wǎng)安全性指標(biāo)，但沒有給出可行的配電網(wǎng)安全性校驗方法。
[0004] 目前配電網(wǎng)安全性校驗常用的方法有(-)通過支路模擬開斷后，電力系統(tǒng)規(guī)劃人員 手動確定電網(wǎng)故障后的運行方式，調(diào)用潮流程序進行潮流計算，根據(jù)潮流結(jié)果校核是否通 過N-1校驗，但是該方法只能對關(guān)鍵元件進行N-1校驗，若對全網(wǎng)進行N-1校驗時工作量 巨大；(：=)對需要校驗饋線相聯(lián)絡(luò)的饋線容量做代數(shù)計算，若備用容量大于需轉(zhuǎn)供容量時，則 N-1校驗通過。這種方法雖然計算速度快，但是由于沒有考慮轉(zhuǎn)供后是否符合線路過載和電 壓越限的要求。曰拓撲分析方法即電力系統(tǒng)預(yù)想事故元件模擬停運后，對停電區(qū)域采用拓 撲搜索方法尋找新的供電通路，并校驗這些恢復(fù)供電方案的備用容量是否滿足當(dāng)前負荷。 若滿足時，則通過N-1校驗，然而這種方法會有可能出現(xiàn)不可行方案，需根據(jù)調(diào)度運行規(guī)則 進一步剔除。
[0005] 由于配電網(wǎng)接線模式與N-1后開關(guān)操作有密切聯(lián)系，若已知接線模式分析結(jié)果能 大大提高N-1分析的效率，并有效剔除不可行方案。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為了解決上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種基于接線模式規(guī)則的大規(guī)模配電 網(wǎng)N-1快速校驗方法。
[0007] 為了達到上述目的，本發(fā)明提供的基于接線模式規(guī)則的大規(guī)模配電網(wǎng)N-1快速校 驗方法包括按順序?qū)?zhí)行的如下步驟：
[0008] 步驟1、對配網(wǎng)進行預(yù)處理的S01階段：對配網(wǎng)進行一系列的預(yù)處理，包括拓撲校 驗、潮流計算；通過預(yù)處理之后，將得到配網(wǎng)運行的熟數(shù)據(jù)信息；
[0009] 步驟2、接線模式自動識別的S02階段：通過對配網(wǎng)網(wǎng)架進行接線模式自動識別， 分析出配網(wǎng)網(wǎng)架的接線模式，并比對接線模式分析規(guī)則庫中相對應(yīng)的典型接線模式，通過 典型接線模式，找出所分析的配網(wǎng)網(wǎng)架中相應(yīng)元件發(fā)生預(yù)想事故時的恢復(fù)供電方案；
[0010] 步驟3、進入逐項N-1校驗的S03階段：根據(jù)配網(wǎng)預(yù)想事故分析，確定電網(wǎng)發(fā)生N-1 的元件集合，其中N-1元件包括線路、母線、主變和變電站，需要針對元件逐一進行校驗，故 需進行N-1次校驗；本步驟在第一次執(zhí)行時會初始化校驗指針，而在后續(xù)的重復(fù)執(zhí)行中依 次更新校驗指針；
[0011] 步驟4、配網(wǎng)預(yù)想事故分析的S04階段：針對校驗指針?biāo)付ǖ脑线M行校 驗，首先進行配網(wǎng)元件預(yù)想事故分析，應(yīng)用S01階段的分析結(jié)果，找出該元件的拓撲連接關(guān) 系、開關(guān)數(shù)量、有無聯(lián)絡(luò)出線、所帶負荷大小及相應(yīng)容量，并對比該元件所屬接線模式，啟發(fā) 出與之相對應(yīng)的典型接線模式，為S05階段確定故障影響范圍提供支撐；
[0012] 步驟5、確定故障影響范圍的S05階段：根據(jù)S04階段的分析結(jié)果，確定當(dāng)前N-1校 驗元件發(fā)生故障時的影響范圍及停電范圍；
[0013] 步驟6、確定恢復(fù)供電方案集合的S06階段：應(yīng)用接線模式分析結(jié)果，確定該N-1 校驗元件所在接線模式，推理機自動根據(jù)接線模式規(guī)則庫中的開關(guān)操作方案，運用啟發(fā)式 規(guī)則，確定恢復(fù)供電方案集合；
[0014] 步驟7、將恢復(fù)供電方案集合進行排序的S07階段：將上述恢復(fù)供電方案集合進行 排序，為S08階段校驗恢復(fù)供電方案好與壞提供支撐；
[0015] 步驟8、校核恢復(fù)供電方案的S08階段：根據(jù)下發(fā)的校核指標(biāo)校核上述恢復(fù)供電方 案，并計算出停電區(qū)域和負荷損失；
[0016] 步驟9、確定故障后校驗是否通過的S09階段：根據(jù)線路最大負載率為100%，電 壓偏移范圍為-3%?+7%，主變最大轉(zhuǎn)供能力為100%這些硬性指標(biāo)來判斷和校核分析結(jié) 果，以確定該預(yù)想事故元件故障后該N-1校驗是否通過，若通過進入下一步S10階段；否則 輸出N-1校驗結(jié)果；
[0017] 步驟10、選取出最佳恢復(fù)供電方案的S10階段：選取出最佳恢復(fù)供電方案；
[0018] 步驟11、判斷校驗是否完成的S11階段：根據(jù)當(dāng)前校驗指針是否為最末項，判斷 N-1校驗是否全部完成；如果判斷結(jié)果為"是"，則校驗完成，進入下一步S12階段；否則下一 步重新進入S03階段，繼續(xù)下一個校驗循環(huán)；
[0019] 步驟12、安全校驗綜合評價的S12階段：根據(jù)配電網(wǎng)N-1校驗結(jié)果，分析對負荷站 造成的影響，找出全網(wǎng)安全性最差和最高的變電站，并確定出全網(wǎng)中的薄弱環(huán)節(jié)，最終給出 負荷站N-1安全校驗綜合評價，配網(wǎng)全自動N-1校驗至此結(jié)束。
[0020] 在S01階段中，所述的熟數(shù)據(jù)為包括出線的聯(lián)絡(luò)開關(guān)數(shù)量、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)及線型和負 載情況在內(nèi)的配網(wǎng)正常運行所需的基本信息。
[0021] 在S08階段中，所述的校核指標(biāo)包括：元件是否過負荷、電壓是否越限以及失電比 例；其中失電比例計算包含兩種不同情況：①停電負荷所占比例，為因無恢復(fù)供電方案而 造成停電的負荷與該元件所帶總負荷之比；②過載負荷所占比例，為因恢復(fù)供電方案無法 全部轉(zhuǎn)供的負荷與該元件所帶總負荷之比。
[0022] 本發(fā)明在最近幾年出現(xiàn)的配電網(wǎng)接線模式自動識別與分析的基礎(chǔ)上，提出了一種 基于接線模式規(guī)則的配網(wǎng)N-1快速校驗方法。該方法不僅可以對配電網(wǎng)進行快速N-1校驗， 也可以進行負荷站N-1安全性綜合評價。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023] 圖1為本發(fā)明提供的基于接線模式規(guī)則的大規(guī)模配電網(wǎng)N-1快速校驗方法的流程 圖。
[0024] 圖2為不同電源不同母線三T接線圖。
[0025] 圖3為恢復(fù)供電方案確定的基本原理圖。
[0026] 圖4為算例網(wǎng)絡(luò)圖。

【具體實施方式】
[0027] 下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明提供的基于接線模式規(guī)則的大規(guī)模配電網(wǎng) N-1快速校驗方法進行詳細說明。
[0028] 本發(fā)明的目的：
[0029] 從面向城市配電網(wǎng)規(guī)劃角度出發(fā)，提出一種基于接線模式規(guī)則的配電網(wǎng)規(guī)劃N-1 快速校驗方法。該方法運用啟發(fā)式規(guī)則可以快速確定元件故障后的恢復(fù)供電方案。首先進 行拓撲分析和接線模式識別，建立配電網(wǎng)接線模式規(guī)則分析庫，基于接線模式規(guī)則庫的開 關(guān)操作準則，確定恢復(fù)供電方案。然后根據(jù)校核指標(biāo)進行配電網(wǎng)N-1安全性校驗，其校驗結(jié) 果有合格、存在失電、存在過負荷和電壓越限。最后進行負荷站安全性綜合評價，找出全網(wǎng) 中薄弱環(huán)節(jié)。
[0030] 技術(shù)方案：
[0031] 1.接線模式識別與分析
[0032] 對配電網(wǎng)典型接線模式進行分析，將其結(jié)構(gòu)特征作為識別條件，并根據(jù)配網(wǎng)典型 接線模式結(jié)構(gòu)特征比較明確且易于確定的特點建立規(guī)則庫，采用特征匹配的方法來識別配 電網(wǎng)的典型接線模式。配電網(wǎng)接線模式的特征表達式為：
[0033] Ch = (s, m, j, n, z, g, h, f, e) (1)
[0034] 式中：s表示待識別接線模式組內(nèi)電源數(shù);m表示待識別接線模式組內(nèi)母線數(shù)；j 表示待識別接線模式組網(wǎng)架饋線接線方式情況；η表示待識別接線模式組網(wǎng)架饋線接線方 式為Τ接線或者π接線時，Τ接線或者π接線的個數(shù)；ζ表示待識別接線模式組接線方式 為直供的情況；g表示待識別的接線模式組為直供接線時，直供接線的個數(shù)；h表示待識別 接線模式組負荷站內(nèi)是否有站內(nèi)聯(lián)絡(luò)線；f表示待識別接線模式組內(nèi)是否有發(fā)電機電源；e 表示待識別接線模式組內(nèi)是否有附加電源。
[0035] 根據(jù)接線模式識別結(jié)果，對每條饋線分析后可以得知其主供電源、輔供電源及是 否有備用等詳細結(jié)果信息。現(xiàn)以高壓配網(wǎng)三T接線（圖2所示）為例進行說明。其每條饋 線分析結(jié)果如表1所示。
[0036] 表1三T接線的接線模式分析結(jié)果
[0037]

【權(quán)利要求】
1. 一種基于接線模式規(guī)則的配電網(wǎng)N-1安全性校驗方法，其特征在于：其包括按順序 將執(zhí)行的如下步驟： 步驟1、對配網(wǎng)進行預(yù)處理的SOI階段：對配網(wǎng)進行一系列的預(yù)處理，包括拓撲校驗、潮 流計算；通過預(yù)處理之后，將得到配網(wǎng)運行的熟數(shù)據(jù)信息； 步驟2、接線模式自動識別的S02階段：通過對配網(wǎng)網(wǎng)架進行接線模式自動識別，分析 出配網(wǎng)網(wǎng)架的接線模式，并比對接線模式分析規(guī)則庫中相對應(yīng)的典型接線模式，通過典型 接線模式，找出所分析的配網(wǎng)網(wǎng)架中相應(yīng)元件發(fā)生預(yù)想事故時的恢復(fù)供電方案； 步驟3、進入逐項N-1校驗的S03階段：根據(jù)配網(wǎng)預(yù)想事故分析，確定電網(wǎng)發(fā)生N-1的 元件集合，其中N-1元件包括線路、母線、主變和變電站，需要針對元件逐一進行校驗，故需 進行N-1次校驗；本步驟在第一次執(zhí)行時會初始化校驗指針，而在后續(xù)的重復(fù)執(zhí)行中依次 更新校驗指針； 步驟4、配網(wǎng)預(yù)想事故分析的S04階段：針對校驗指針?biāo)付ǖ脑线M行校驗，首 先進行配網(wǎng)元件預(yù)想事故分析，應(yīng)用S01階段的分析結(jié)果，找出該元件的拓撲連接關(guān)系、開 關(guān)數(shù)量、有無聯(lián)絡(luò)出線、所帶負荷大小及相應(yīng)容量，并對比該元件所屬接線模式，啟發(fā)出與 之相對應(yīng)的典型接線模式，為S05階段確定故障影響范圍提供支撐； 步驟5、確定故障影響范圍的S05階段：根據(jù)S04階段的分析結(jié)果，確定當(dāng)前N-1校驗 元件發(fā)生故障時的影響范圍及停電范圍； 步驟6、確定恢復(fù)供電方案集合的S06階段：應(yīng)用接線模式分析結(jié)果，確定該N-1校驗 元件所在接線模式，推理機自動根據(jù)接線模式規(guī)則庫中的開關(guān)操作方案，運用啟發(fā)式規(guī)則， 確定恢復(fù)供電方案集合； 步驟7、將恢復(fù)供電方案集合進行排序的S07階段：將上述恢復(fù)供電方案集合進行排 序，為S08階段校驗恢復(fù)供電方案好與壞提供支撐； 步驟8、校核恢復(fù)供電方案的S08階段：根據(jù)下發(fā)的校核指標(biāo)校核上述恢復(fù)供電方案， 并計算出停電區(qū)域和負荷損失； 步驟9、確定故障后校驗是否通過的S09階段：根據(jù)線路最大負載率為100%，電壓偏 移范圍為-3%?+7%，主變最大轉(zhuǎn)供能力為100%這些硬性指標(biāo)來判斷和校核分析結(jié)果， 以確定該預(yù)想事故元件故障后該N-1校驗是否通過，若通過進入下一步S10階段；否則輸出 N-1校驗結(jié)果； 步驟10、選取出最佳恢復(fù)供電方案的S10階段：選取出最佳恢復(fù)供電方案； 步驟11、判斷校驗是否完成的S11階段：根據(jù)當(dāng)前校驗指針是否為最末項，判斷N-1校 驗是否全部完成；如果判斷結(jié)果為"是"，則校驗完成，進入下一步S12階段；否則下一步重 新進入S03階段，繼續(xù)下一個校驗循環(huán)； 步驟12、安全校驗綜合評價的S12階段：根據(jù)配電網(wǎng)N-1校驗結(jié)果，分析對負荷站造成 的影響，找出全網(wǎng)安全性最差和最高的變電站，并確定出全網(wǎng)中的薄弱環(huán)節(jié)，最終給出負荷 站N-1安全校驗綜合評價，配網(wǎng)全自動N-1校驗至此結(jié)束。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于接線模式規(guī)則的配電網(wǎng)N-1安全性校驗方法，其特征在 于：在S01階段中，所述的熟數(shù)據(jù)為包括出線的聯(lián)絡(luò)開關(guān)數(shù)量、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)及線型和負載情況 在內(nèi)的配網(wǎng)正常運行所需的基本信息。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于接線模式規(guī)則的配電網(wǎng)N-1安全性校驗方法，其特征在 于：在SOS階段中，所述的校核指標(biāo)包括：元件是否過負荷、電壓是否越限以及失電比例；其 中失電比例計算包含兩種不同情況：①停電負荷所占比例，為因無恢復(fù)供電方案而造成停 電的負荷與該元件所帶總負荷之比；②過載負荷所占比例，為因恢復(fù)供電方案無法全部轉(zhuǎn) 供的負荷與該元件所帶總負荷之比。
【文檔編號】G06Q50/06GK104091289SQ201410300677
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年6月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月27日
【發(fā)明者】王博, 肖峻, 于樹剛, 程法慶, 皮曦楠, 金熙 申請人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)天津市電力公司