專利名稱：：一種計及“n-1”準則的配電系統(tǒng)供電能力評估方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于配電系統(tǒng)領(lǐng)域，涉及一種計及"N-1"準則的配電系統(tǒng)供電能力評估方法。
背景技術(shù)：
：城市配電系統(tǒng)是城市現(xiàn)代化建設(shè)的重要基礎(chǔ)設(shè)施和必要的能源供應(yīng)系統(tǒng)。長期以來，我國許多城市的電網(wǎng)存在著供電能力不足、網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)移能力不確定、電網(wǎng)設(shè)備利用率不高、負載不均衡、損耗大等諸多問題。隨著電力需求的不斷增加，電網(wǎng)也需要不斷的擴展。為了適應(yīng)經(jīng)濟的快速發(fā)展和用電負荷的不斷攀升，使配網(wǎng)建設(shè)與主網(wǎng)發(fā)展相適應(yīng)，避免重復(fù)建設(shè)和投資，需要根據(jù)負荷特性及其增長規(guī)律，做好配電系統(tǒng)的優(yōu)化規(guī)劃工作，以消除安全隱患，改善運行效率，提高配電系統(tǒng)的供電能力，在保證電網(wǎng)安全、可靠運行的前提下滿足用戶需求，為國家安全、經(jīng)濟發(fā)展與社會穩(wěn)定提供可靠保障。配電系統(tǒng)的主要職能是將輸電系統(tǒng)傳輸來的電能高效、可靠的分配給電力用戶，這種分配能力也可稱之為配電能力或供電能力(本文通稱為供電能力)。配電系統(tǒng)的運行有其自身需要滿足的規(guī)律，如果違背了上述規(guī)律，例如超出供電能力運行，將造成短路、斷路、損壞配電裝置等事故，甚至引起嚴重后果。此外，為了保證配電系統(tǒng)一定的冗余度，使其在故障條件下仍能供電，《城市電力網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計導(dǎo)則》還規(guī)定了配電系統(tǒng)需滿足的安全準則"N-1"準則，即:(1)高壓變電站中失去任何一回進線或一臺降壓變壓器時，不損失負荷；(2)高壓配電網(wǎng)中一條架空線，或一條電纜，或變電站中一臺降壓變壓器發(fā)生故障停運時a.在正常情況下，不損失負荷；b.在計劃停運情況下，又發(fā)生故障停運時，允許部分停電，但應(yīng)在規(guī)定時間內(nèi)恢復(fù)供電；(3)中壓配電網(wǎng)中一條架空線，或一條電纜，或變電站中一臺降壓變電器發(fā)生故障停運時a.在正常情況下，除故障段外不停電，并不得發(fā)生電壓過低和設(shè)備不允許的過負荷；b.在計劃停運情況下，又發(fā)生故障停運時，允許部分停電，但應(yīng)在規(guī)定時間內(nèi)恢復(fù)供電。(4)低壓配電網(wǎng)中，當一臺變壓器或低壓線路發(fā)生故障時，允許部分停電，待故障修復(fù)后恢復(fù)供電。因此，為了使配電系統(tǒng)安全可靠地運行，需要在配電網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，結(jié)合運行約束，對供電能力進行合理評估，以在電網(wǎng)運行過程中進行相應(yīng)控制，避免出現(xiàn)超出供電能力運行的不安全狀況。配電系統(tǒng)的供電能力評估，已成為當前城市電網(wǎng)精細化評估與規(guī)劃工作的關(guān)鍵一環(huán)，對于優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、指導(dǎo)城市電網(wǎng)的規(guī)劃和運行，具有巨大的經(jīng)濟效益和社會效益。配電系統(tǒng)供電能力評價方法概括起來主要有容載比法、嘗試法、最大負荷倍數(shù)法、網(wǎng)絡(luò)最大流法等。電網(wǎng)容載比是反映電網(wǎng)供電能力的宏觀指標，是變電容量與對應(yīng)負荷的比值。電網(wǎng)容載比的控制值與電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、負荷發(fā)展等密切相關(guān)。容載比控制過高，電網(wǎng)建設(shè)早期投資增大，不滿足運行經(jīng)濟性要求；容載比控制過低，電網(wǎng)適應(yīng)性差，不滿足安全性要求。容載比法采用評價網(wǎng)絡(luò)宏觀供電能力的容載比指標來考察網(wǎng)絡(luò)供電能力，實際上是以網(wǎng)絡(luò)的變電能力來評價網(wǎng)絡(luò)供電能力。該方法比較適合于相對高速發(fā)展中的電網(wǎng)，此時由于客戶供電需求量的快速增加和地區(qū)發(fā)展間的不平衡，主要強調(diào)電網(wǎng)變電容量的相對富裕，要求電網(wǎng)發(fā)展保證有一定的超前性和冗余度，即電網(wǎng)容載比應(yīng)該維持在相對狡高水平。當網(wǎng)絡(luò)發(fā)輸電能力不足時，該方法評價結(jié)果的準確性較差。嘗試法是通過給定某系統(tǒng)負荷，并按照一定的負荷分配系數(shù)將負荷分配到各個負荷點，再對其進行潮流計算，如果沒有支路發(fā)生功率越線，則增加系統(tǒng)負荷，進行潮流計算，直到增加很小的負荷就會導(dǎo)致支路發(fā)生功率越限為止。該方法評價結(jié)果的準確性取決于負荷分配系數(shù)的合理性，且計算過程比較繁瑣。現(xiàn)有的研究基本基于此方法進行。最大負荷倍數(shù)法以網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)有負荷為基礎(chǔ)，通過計算網(wǎng)絡(luò)所能達到的最大負荷倍數(shù)來評價網(wǎng)絡(luò)供電能力。但該方法的評價結(jié)果很大程度上受到網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)有負荷分布狀況的影響。網(wǎng)絡(luò)最大流法首先將供電網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)化為等效網(wǎng)絡(luò)，即系統(tǒng)狀態(tài)流程圖，再根據(jù)支路的容量約束和等效網(wǎng)絡(luò)的最小割集容量來確定網(wǎng)絡(luò)的最大供電能力。該方法適用于求解局部網(wǎng)絡(luò)的最大供電能力?，F(xiàn)有的供電能力分析方法一般比較繁瑣，在網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜情況下不一定得到準確的結(jié)果，不能快速找出網(wǎng)絡(luò)的瓶頸設(shè)備；且沒有考慮城市電網(wǎng)供電安全的"N-1"準則要求。針對傳統(tǒng)基于輸電網(wǎng)輸電能力定義的供電能力評估方法的不足，本文提出了一種計及"N-1"準則的配電系統(tǒng)供電能力評估方法
發(fā)明內(nèi)容.本發(fā)明提出了一種計及"N-1"準則的配電系統(tǒng)供電能力評估方法，這種方法以主變聯(lián)絡(luò)為出發(fā)點，考慮聯(lián)絡(luò)線路的極限傳輸容量和站內(nèi)優(yōu)先轉(zhuǎn)帶這兩種因素，能夠直觀給出配電網(wǎng)的供電能力、主變負載率等，是一種快捷實用的配電網(wǎng)供電能力解析評估方法。本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案一種計及"N-1"準則的配電系統(tǒng)供電能力評估方法，該方法包括下列步驟(1)采集配電系統(tǒng)數(shù)據(jù)確定評估的研究區(qū)域，采集該區(qū)域內(nèi)實際網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)信息、主變?nèi)萘亢途€路的極限傳輸容量信息；(2)網(wǎng)絡(luò)拓撲簡化對實際網(wǎng)絡(luò)進行網(wǎng)絡(luò)拓撲簡化，得到簡化后主變之間的聯(lián)絡(luò)關(guān)系及其聯(lián)絡(luò)線路的極限傳輸容量；(3)主變互聯(lián)關(guān)系分析基于簡化后主變之間的聯(lián)絡(luò)關(guān)系，得到一系列有聯(lián)絡(luò)關(guān)系的主變組成的聯(lián)絡(luò)單元，形成主變聯(lián)絡(luò)關(guān)系矩陣I/^及主變聯(lián)絡(luò)關(guān)系修正矩陣丄'/w;(4)聯(lián)絡(luò)單元"N-1"分析對各聯(lián)絡(luò)單元逐一進行"N-1"分析，得到聯(lián)絡(luò)單元中的各臺主變在滿足"N-1"準則條件下所能達到的最大平均負載率，進而形成聯(lián)絡(luò)單元主變最大平均負載率矩陣r/,^及聯(lián)絡(luò)單元主變最大平均負載率修正矩陣r'/M;(5)主變最大允許負載率分析根據(jù)聯(lián)絡(luò)單元主變最大平均負載率修正矩陣7\^，計算各臺主變在滿足其所屬所有聯(lián)絡(luò)單元"N-1"準則要求下的最大負載率，形成主變最大允許負載率向量7V"(6)系統(tǒng)最大供電能力分析由主變最大允許負載率向量7V-i和主變?nèi)萘?，得到配電系統(tǒng)的最大供電能力S^。，上述歩驟(3)中形成主變聯(lián)絡(luò)關(guān)系矩陣￡,74及主變聯(lián)絡(luò)關(guān)系修正矩陣1//^的方法如下(3.1)形成主變聯(lián)絡(luò)關(guān)系矩陣Zfo^分析研究區(qū)域內(nèi)各主變間的聯(lián)絡(luò)關(guān)系，形成主變聯(lián)絡(luò)關(guān)系矩陣^w，<formula>formulaseeoriginaldocumentpage8</formula>式中"表示研究區(qū)域內(nèi)的變電站總座數(shù)，A^V2,…,W"分別表示第1,2,...,w座變電站的主變臺數(shù)，A^-M，.」k表示截止到第/j座變電站最后一臺主變的主變編號，JV^A^l=M+A^2+...+W，SM表示第p座變電站的主變與第《座變電站的主變之間的聯(lián)絡(luò)關(guān)系分塊矩陣，當p-《時，表示不同變電站的主變之間的聯(lián)絡(luò)關(guān)系，當;=9時，表示相同變電站站內(nèi)主變之間的聯(lián)絡(luò)關(guān)系，；7=1,2,3，...，",《=1,2,3，...,"Z^表示站內(nèi)主變聯(lián)絡(luò)關(guān)系分塊矩陣，丄=表示站間±變聯(lián)絡(luò)關(guān)系分塊矩陣；(3.2)修正主變聯(lián)絡(luò)關(guān)系矩陣Z/^，形成主變聯(lián)絡(luò)關(guān)系修正矩陣考慮站內(nèi)短時允許過載系數(shù)h按式ZU對主變聯(lián)絡(luò)關(guān)系矩陣丄/w進行修正，式中/表示單位陣；短時允許過載系數(shù)々表示變電站中一臺主變故障時站內(nèi)其他主變短時允許過載的倍數(shù)，按照調(diào)度操作規(guī)程，一般取值不超過1.3，本文中取1.3。主變聯(lián)絡(luò)關(guān)系矩陣i;^顯示了配電網(wǎng)中主變的聯(lián)絡(luò)情況，可直觀得出系統(tǒng)中聯(lián)絡(luò)最薄弱的聯(lián)絡(luò)單元，得到各臺主變最缺乏的聯(lián)絡(luò)方向，從而為網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化改造提供依據(jù)。上述步驟(4)中基于聯(lián)絡(luò)單元"N-1"分析求取聯(lián)絡(luò)單元主變最大平均負載率矩陣T^t及聯(lián)絡(luò)單元主變最大平均負載率修正矩陣7\A的方法如下(4.1)形成主變?nèi)萘烤仃嚰皉及主變?nèi)萘啃拚仃嚰癡:主變?nèi)萘烤仃囈弧?式中i^表示第；臺主變的容量，/=1,2,3,...,iVs;按式及一="z^+/}&對主變?nèi)萘窟M行修正，得到主變?nèi)萘啃辤f.矩陣及<formula>formulaseeoriginaldocumentpage9</formula>式中i^表示在第z'臺主變發(fā)生故障時，參與分攤故障負荷的第y臺主變的容量，規(guī)定/=/時，《，=《；(4.2)形成理想狀態(tài)下不考慮聯(lián)絡(luò)線路的極限傳輸容量時的聯(lián)絡(luò)單元最大平均負載率矩陣7<formula>formulaseeoriginaldocumentpage10</formula>式中t^表示為滿足"n-1"準則，第/個聯(lián)絡(luò)單元中的第/臺主變所能達到的最大負載率;當兩主變間不存在聯(lián)絡(luò)關(guān)系時，即二廣0時，7\產(chǎn)0，當兩主變間存在聯(lián)絡(luò)關(guān)系時，即A,,#0<formula>formulaseeoriginaldocumentpage10</formula>時，t^根據(jù)式t;,<formula>formulaseeoriginaldocumentpage10</formula>求取;(4.3)形成負荷轉(zhuǎn)移需求矩陣/>:<formula>formulaseeoriginaldocumentpage10</formula>式中7)^表示第/臺主變發(fā)生故障時需向與之聯(lián)絡(luò)的第j'臺主變轉(zhuǎn)移的負荷大小，其中化,,=0表示主變自身在發(fā)生故障時失掉負荷，自身不能轉(zhuǎn)供自身負荷，矩陣中各元素按式<formula>formulaseeoriginaldocumentpage10</formula>,計算，其中表示滿足"n-1"準則下第/臺主變的正常條件下所能供出的最《<formula>formulaseeoriginaldocumentpage10</formula>大負荷值，發(fā)生故障時需要由聯(lián)絡(luò)單元中其余主變來分攤，<formula>formulaseeoriginaldocumentpage11</formula>;及表示在第/個聯(lián)絡(luò)單元中<formula>formulaseeoriginaldocumentpage11</formula>除第；臺主變外的各主變?nèi)萘恐停?lt;formula>formulaseeoriginaldocumentpage11</formula>,表示z聯(lián)絡(luò)單元中所有主變?nèi)萘恐停?lt;formula>formulaseeoriginaldocumentpage11</formula>表示"n-i"發(fā)生時第y臺主變需要承擔(dān)第/臺主變負荷的比例；(4.4)根據(jù)主變聯(lián)絡(luò)關(guān)系矩陣二M和主變間聯(lián)絡(luò)線路的極限傳輸容量，形成聯(lián)絡(luò)容量約束矩陣<formula>formulaseeoriginaldocumentpage11</formula>式中a、表示第/臺主變與第y臺主變之間的聯(lián)絡(luò)線路的極限傳輸容量，代表第/臺主變發(fā)生故障時/通過第/臺主變與第/臺主變之間的聯(lián)絡(luò)線路，第J'臺主變可接受的極限負荷大?。?4.5)修正負荷轉(zhuǎn)移需求矩陣7>，形成負荷轉(zhuǎn)移修正矩陣7>':按式7>',,;二min(7V;"A}對負荷轉(zhuǎn)移需求矩陣7V進行修正，形成<formula>formulaseeoriginaldocumentpage11</formula>在負荷轉(zhuǎn)移過程中，負荷轉(zhuǎn)移的大小不能超過聯(lián)絡(luò)線路的極限傳輸容量這個極限，因此，在7V',j值的選取過程中，要考慮到聯(lián)絡(luò)線路的極限傳輸容量這一因素，按照主變間聯(lián)絡(luò)線路的極限傳輸容量與負荷轉(zhuǎn)移需求的較小值選??；(4.6)修正聯(lián)絡(luò)單元主變最大平均負載率矩陣r,w，形成聯(lián)絡(luò)單元主變最大平均負載率修正矩陣r城<formula>formulaseeoriginaldocumentpage11</formula>修正聯(lián)絡(luò)單元主變最大負載率矩陣r,w，形成<formula>formulaseeoriginaldocumentpage12</formula>式中r》表示第y臺主變在第；個聯(lián)絡(luò)單元中為滿足聯(lián)絡(luò)單元"N-r'所能達到的最大負載率；當?shù)?臺主變與第乂臺主變沒有聯(lián)絡(luò)關(guān)系時，r',廣o，表示兩主變之間聯(lián)絡(luò)容量為0，N-l情況下無法參與轉(zhuǎn)帶第/臺主變的轉(zhuǎn)移負荷；當?shù)?臺主變與第y臺主變存在聯(lián)絡(luò)關(guān)系時，根據(jù)第/臺主變的聯(lián)絡(luò)情況考慮第/臺主變發(fā)生故障時能夠轉(zhuǎn)帶的負荷得到r聯(lián)絡(luò)單元最大平均負載率矩陣r;^表明了各聯(lián)絡(luò)單元中主變的最大負載率，從這個矩陣中可以觀直觀得出系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)瓶頸所在，從而找出影響配電網(wǎng)供電能力的主要因素，為配電網(wǎng)的規(guī)劃與改造提供依據(jù)。上述歩驟(5)中求取主變最大允許負載率向量TVi的方法如下定義主變最大允許負載率向量TV."按式？}=min{r',j}求取主變最大允許負載率向量7Vi各元素，形成主變最大允許負載率向量7Vi，產(chǎn)1,2,3,..，z;表示第/臺主變與不同聯(lián)絡(luò)單元的其它主變聯(lián)絡(luò)時允許達到的最大運行負載率，按照聯(lián)絡(luò)單元最大負載率矩陣各列中負載率的最小值選取。上述步驟(6)中求取系統(tǒng)最大供電能力Sw4的方法如下式中/=1，2,3,...，7VS。本發(fā)明具有突出的有益效果本發(fā)明突破傳統(tǒng)基于潮流、迭代尋優(yōu)的缺陷，考慮實際線路的極限傳輸容量約束和變電站站內(nèi)優(yōu)先轉(zhuǎn)帶因素，基于"N-1"準則和主變互聯(lián)關(guān)系一次性計算給出配電系統(tǒng)的最大供電能力，計算同時可找到網(wǎng)絡(luò)瓶頸，可為配電系統(tǒng)優(yōu)化與規(guī)劃提供參考依據(jù)。圖l:本發(fā)明的"一種計及'N-1'準則的配電系統(tǒng)供電能力評估方法"整體實施流程圖；圖2:算例網(wǎng)絡(luò)的主變互聯(lián)關(guān)系示意具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明做詳細說明。本發(fā)明提出了一種計及"N-1"準則的配電系統(tǒng)供電能力評估方法，并將對網(wǎng)絡(luò)供電能力有影響的線路極限傳輸容量約束和站內(nèi)優(yōu)先轉(zhuǎn)帶這兩個因素考慮在內(nèi)，其實施流程圖如圖l所示，現(xiàn)以圖2所示的算例網(wǎng)絡(luò)為例說明第一步采集配電系統(tǒng)數(shù)據(jù)確定評估的研究區(qū)域，采集該區(qū)域內(nèi)實際網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)信息、主變?nèi)萘亢途€路的極限傳輸容量信息；算例網(wǎng)絡(luò)的變電站基本情況如下表所示表1變電站情況一覽表<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>第二步網(wǎng)絡(luò)拓撲簡化對實際網(wǎng)絡(luò)進行網(wǎng)絡(luò)拓撲簡化，得到簡化后主變之間的聯(lián)絡(luò)關(guān)系及其聯(lián)絡(luò)線路的極限傳輸容量；算例網(wǎng)絡(luò)的主變聯(lián)絡(luò)情況如下表所示表2主變聯(lián)絡(luò)情況一覽表<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>第三步主變互聯(lián)關(guān)系分析基于簡化后主變之間的聯(lián)絡(luò)關(guān)系，得到一系列有嫉絡(luò)關(guān)系的主變組成的聯(lián)絡(luò)單元，形成主變聯(lián)絡(luò)關(guān)系矩陣1/,M及主變聯(lián)絡(luò)關(guān)系修正矩陣(a)形成主變聯(lián)絡(luò)關(guān)系矩陣丄/,w將圖2中赤山一號主變、赤山二號主變、天都一號主變、天都二號主變、武鞍一號主變、武鞍二號主變分別編號為1、2、3、4、5、6，由圖中聯(lián)絡(luò)關(guān)系得到主變聯(lián)絡(luò)關(guān)系矩陣Ito4:<formula>formulaseeoriginaldocumentpage14</formula>以式(1)1/^矩陣第2行為例說明，2號主變只與1、3、5號主變存在聯(lián)絡(luò)關(guān)系，與4，6號主變不存在聯(lián)絡(luò)關(guān)系，所以在主變聯(lián)絡(luò)關(guān)系矩陣中丄2,i,丄2,3,丄2,5為1，其余為0。由第2行非零元素個數(shù)為4可知，在這一組聯(lián)絡(luò)單元之中有四臺主變，即l、2、3、5號主變，將這四臺主變?yōu)橐唤M，稱為一個聯(lián)絡(luò)單元；(b)修正主變聯(lián)絡(luò)關(guān)系矩陣Z,w，形成主變聯(lián)絡(luò)關(guān)系修正矩陣考慮站內(nèi)過載系數(shù)/t(^1.3)，對主變聯(lián)絡(luò)關(guān)系矩陣￡/^進行修正<formula>formulaseeoriginaldocumentpage14</formula>第四步聯(lián)絡(luò)單元"N-1"分析對各聯(lián)絡(luò)單元逐一進行"N-1"分析，得到聯(lián)絡(luò)單元中的各臺主變在滿足"N-1"準則條件下所能達到的最大平均負載率，進而形成聯(lián)絡(luò)單元主變最大平均負載率矩陣7}^及聯(lián)絡(luò)單元主變最大平均負載率修正矩陣r'/^;(a)根據(jù)主變聯(lián)絡(luò)關(guān)系矩陣/:/M和配電網(wǎng)中各主變?nèi)萘啃纬芍髯內(nèi)萘烤仃嚰?"及主變?nèi)萘啃拚仃嚰?:r，「2020(3)202031.31.尺11.3《1.311ii1.31111111.3111.312020202031.531.(4)202626202031.520202631.531.5262031.531.520202031.54120204131.5一式(4)為修正后的各主變?nèi)萘浚缘?行為例說明，第2行表示以2號主變?yōu)橹行牡穆?lián)絡(luò)單元，鑒于主變發(fā)生故障時，站內(nèi)主變優(yōu)先轉(zhuǎn)帶和允許短時過載的事實，1號主變的容量為實際容量乘以過載系數(shù)，為26個容量單位，其他主變?nèi)萘咳詾樽陨砣萘俊?b)形成理想狀態(tài)下不考慮聯(lián)絡(luò)線路的極限傳輸容量時的聯(lián)絡(luò)單元最大負載率矩陣根據(jù)主變?nèi)萘啃拚仃?，對每行所代表的?lián)絡(luò)單元進行"N-1"分析，=7l，I7:,0.5650.5650.7950.7950.8450.7627;7;1,6乙7;6,60,7950.7950.8450.8450.8450.8450.8160.8160.8160.8160.7620.7620.7620.7620.720.720.720.72(5)根據(jù)"N-1"準則求取r;^的各元素，以第2行為例說明，T2j表示以2號主變?yōu)橹行牡穆?lián)絡(luò)單元正常條件下最大允許負載率，對2號主變進行"N-1"分析，2號主變故障后，考慮該聯(lián)絡(luò)單元中與2號主變同屬一個變電站的1號主變按1.3倍系數(shù)過載運行其余3號、4號主變滿載運行，即有1=26+20+31.5:0.79520+20+20+31.(c)形成負荷轉(zhuǎn)移需求矩陣7>:考慮主變?nèi)萘啃拚仃嚰癡對角元素所代表的主變發(fā)生故障時，其負荷由非對角元所代表的主變按容量分攤，得到負荷轉(zhuǎn)移需求矩陣7>7V:<formula>formulaseeoriginaldocumentpage16</formula>(6)以第2行為例，當2號主變發(fā)生故障時，第2個聯(lián)絡(luò)單元中與2號主變有聯(lián)絡(luò)關(guān)系的1，3，5號主變分別承擔(dān)5.3，4.1，6.46個單位的轉(zhuǎn)移負荷，且1，3，5號主變承擔(dān)的轉(zhuǎn)移負荷之和與2號主變可帶的最大負荷值相等，表示為算式20x0.795=5.3+4.1+6.46。(d)根據(jù)主變聯(lián)絡(luò)關(guān)系矩陣Z/^和主變間聯(lián)絡(luò)線路的極限傳輸容量，形成聯(lián)絡(luò)容量約束矩陣.及丄根據(jù)表1和主變聯(lián)絡(luò)關(guān)系矩陣可得聯(lián)絡(luò)容量約束矩陣如下<formula>formulaseeoriginaldocumentpage16</formula>(7)矩陣中元素表示主變間聯(lián)絡(luò)線路的極限傳輸容量，以矩陣第2行為例，W、=20表示1，2號主變間聯(lián)絡(luò)容量為20個容量單位，A"=13，i^:14分別表示2號主變與3，5號主變間聯(lián)絡(luò)線路的極限傳輸容量分別為13和14個容量單位。(e)修正負荷轉(zhuǎn)移需求矩陣1>，形成負荷轉(zhuǎn)移修正矩陣7>':綜合式(6)、(7)，選取負荷轉(zhuǎn)移需求矩陣和聯(lián)絡(luò)容量約束矩陣相應(yīng)位置的較小值，可得0min{53，20}min{l1.3,20}0min{3.1，13}min{4.76,14}min{4.1，13}0min{4.78，20}min{4.76，5}min{5.6,5}min{4.03,20}0min{4.76，5}min{5.6,5}min{6.46,14}min{4.88，5}min{5.80,5}0min{l1.47,31.5}min{4.88,5}min{5.80,5}min{9.75,31.5}0011.35.304.16.463.104.034.884.884.780554.764.764.7609.755511.470(8)(f)修正聯(lián)絡(luò)單元主變最大平均負載率矩陣rfei，形成聯(lián)絡(luò)單元主變最大平均負載率修正矩陣"緣考慮負荷轉(zhuǎn)移修正矩陣r/，對聯(lián)絡(luò)單元最大平均負載率矩陣r,M進行修正，修正結(jié)果如下所示.0.5650.565_0.7950.7950.7950.7950.8450.8450.8450.8450.845Wr=M0.8160.7390.8410.8410.7620.7620.7620.7620.7620.750.750.7200.682_第五步主變最大允許負載率分析根據(jù)聯(lián)絡(luò)單元主變最大平均負載率修正矩陣r'/m/b計算各臺主變在滿足其所屬所有聯(lián)絡(luò)單元"N-l"準則要求下的最大負載率，形成主變最大允許負載率向量IVi;在式(9)所示的T)w矩陣中，其各列元素表示同一臺變在不同聯(lián)絡(luò)單元中的負載率。以第2列為例，2號主變與1號主變形成一組聯(lián)絡(luò)關(guān)系，對應(yīng)于第1行，由于這組聯(lián)絡(luò)關(guān)系中僅有兩臺變，考慮過載系數(shù)h1.3，相當于二號主變?nèi)萘繑U大為原來的1.3倍。為滿足N-l，要求各臺主變的負載率為0.565，所以7\2=0.565。另外，2號主變與1號主變、3號主變、5號主變也形成了一組聯(lián)絡(luò)關(guān)系，對應(yīng)于7)^矩陣的第2行，這組聯(lián)絡(luò)關(guān)系中的4臺主變，為滿足N-1，各臺主變負載率為0.795，即7\2=0.795，類似可以分析出r3,2=0.845，r5,2=0.762。為了保證第2臺主變在各種組合聯(lián)絡(luò)情況下都滿足N-1，需要確定其實際負載率為0.565。于是據(jù)式(9)，得到主變的最大允許負載率列向量7Vn=[56.5%56.5%75%73.9%72%68.2%](10)第六步系統(tǒng)最大供電能力分析由主變最大允許負載率向量rAM和主變?nèi)萘?，得到配電系統(tǒng)的最大供電能力5Vj。據(jù)式(10)，算例網(wǎng)絡(luò)的最大供電能力為=20x56.5%+20x56.5%+20x75%+20x73.9%+31.5x72%+31.5x68.2%=96.54MKJ(11)而該系統(tǒng)的電源規(guī)模為&腦=20x4+31.5x2=則各主變的平均負載率為■WW143=67.51%1/,m、r,^矩陣含有一些非常重要的信息，包括系統(tǒng)主變間的聯(lián)絡(luò)薄弱點和聯(lián)絡(luò)瓶頸。以式(i)給出的&w為例，可直觀得出系統(tǒng)中聯(lián)絡(luò)最薄弱的聯(lián)絡(luò)單元，即各臺主變最缺乏的聯(lián)絡(luò)方向，第i行o元素最多，表明以i號主變?yōu)橹行牡穆?lián)絡(luò)單元聯(lián)絡(luò)情況最薄弱，很明顯，它缺乏與第3、4、5、6號主變的聯(lián)絡(luò)，在網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化改造中需要予以重點關(guān)注。以式(9)給出的T/M為例，可知第2號變在不同聯(lián)絡(luò)組合下有不同的負載率要求，其中1號變與2號變的聯(lián)絡(luò)組合(第1行)使第2號變負載率為0.565，是2號變在各種聯(lián)絡(luò)組合中的最小負載率，這說明由于l號變?nèi)萘刻?，限制?號變負載率的提三高。綜上，以圖2給出的算例為例，詳細說明了計及"N-1"準則的配電系統(tǒng)供電能力評估方法，該方法考慮線路極限傳輸容量約束和站內(nèi)過載系數(shù)基于主變互聯(lián)關(guān)系，不僅能明確給出配電系統(tǒng)的最大供電能力、站內(nèi)供電能力、網(wǎng)絡(luò)供電轉(zhuǎn)移能力等，而且明確的評判出電網(wǎng)的最大供電能力和供負荷潛力，并快速找出網(wǎng)絡(luò)的瓶頸設(shè)備，明確評判電網(wǎng)滿足負荷的能力，很好的為城市電網(wǎng)的優(yōu)化和規(guī)劃工作提供有效的實際建議。權(quán)利要求1.一種計及“N-1”準則的配電系統(tǒng)供電能力評估方法，其特征在于該方法包括下列步驟(1)采集配電系統(tǒng)數(shù)據(jù)確定評估的研究區(qū)域，采集該區(qū)域內(nèi)實際網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)信息、主變?nèi)萘亢途€路的極限傳輸容量信息，所述實際網(wǎng)絡(luò)中包括所述主變壓器即主變以及所述線路；(2)網(wǎng)絡(luò)拓撲簡化對實際網(wǎng)絡(luò)進行網(wǎng)絡(luò)拓撲簡化，得到簡化后主變之間的聯(lián)絡(luò)關(guān)系及其聯(lián)絡(luò)線路的極限傳輸容量；(3)主變互聯(lián)關(guān)系分析基于簡化后主變之間的聯(lián)絡(luò)關(guān)系，得到一系列有聯(lián)絡(luò)關(guān)系的主變組成的聯(lián)絡(luò)單元，形成主變聯(lián)絡(luò)關(guān)系矩陣Llink及主變聯(lián)絡(luò)關(guān)系修正矩陣L′link；(4)聯(lián)絡(luò)單元“N-1”分析對各聯(lián)絡(luò)單元逐一進行“N-1”分析，得到聯(lián)絡(luò)單元中的各臺主變在滿足“N-1”準則條件下所能達到的最大平均負載率，進而形成聯(lián)絡(luò)單元主變最大平均負載率矩陣Tlink及聯(lián)絡(luò)單元主變最大平均負載率修正矩陣T′link；(5)主變最大允許負載率分析根據(jù)聯(lián)絡(luò)單元主變最大平均負載率修正矩陣T′link，計算各臺主變在滿足其所屬所有聯(lián)絡(luò)單元“N-1”準則要求下的最大負載率，形成主變最大允許負載率向量TN-1；(6)系統(tǒng)最大供電能力分析由主變最大允許負載率向量TN-1和主變?nèi)萘?，得到配電系統(tǒng)的最大供電能力SN-1。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是，步驟(3)中形成主變聯(lián)絡(luò)關(guān)系矩陣1/M及主變聯(lián)絡(luò)關(guān)系修正矩陣的方法包括下列子步驟(3.1)形成主變聯(lián)絡(luò)關(guān)系矩陣l滅<formula>formulaseeoriginaldocumentpage2</formula>，式中4,表示第/臺主變與第/臺主變之間的聯(lián)絡(luò)關(guān)系，/=——A^表示研究區(qū)域內(nèi)的主變總臺數(shù)；存在聯(lián)絡(luò)關(guān)系時取~=1，否則"廣0;規(guī)定主變與自身之間存在聯(lián)絡(luò)關(guān)系，即取A,尸1;i^A矩陣是一個對稱矩陣，矩陣的第/行或第/列表示系統(tǒng)中與第/臺主變具有聯(lián)絡(luò)關(guān)系的一組主變，即以第/臺主變?yōu)橹行牡穆?lián)絡(luò)單元；按站內(nèi)聯(lián)絡(luò)和站間聯(lián)絡(luò)的不同，對^,"t矩陣進行分塊<formula>formulaseeoriginaldocumentpage3</formula>式中"表示研究區(qū)域內(nèi)的變電站總座數(shù)，7^1,^2,...，^1分別表示第1,2，...，w座變電站的主變臺數(shù)，Afe=^乂表示截止到第p座變電站最后一臺主變的主變編號，A^=Afe-M+A^+H.+W",S^表示第p座變電站的主變與第《座變電站的主變之間的聯(lián)絡(luò)關(guān)系分塊矩陣，當p-g時，表示不同變電站的主變之間的聯(lián)絡(luò)關(guān)系，當/7=9時，表示相同變電站站內(nèi)主變之間的聯(lián)絡(luò)關(guān)系，p=l，2，3，...，"，《=1，2，3，...，"；Z:表示站內(nèi)主變聯(lián)絡(luò)關(guān)系分塊矩陣，Z=表示站間主變聯(lián)絡(luò)關(guān)系分塊矩陣；(3.2)修正主變聯(lián)絡(luò)關(guān)系矩陣丄,w，形成主變聯(lián)絡(luò)關(guān)系修正矩陣丄',^:考慮站內(nèi)短時允許過載系數(shù)t按式i'"^=(4;A-/)A:+4^+/對主變聯(lián)絡(luò)關(guān)系矩陣丄^進行修正，式中/表示單位陣。3.根據(jù)權(quán)利要求1一2任一項所述的方法，其特征是，歩驟(4)中基于聯(lián)絡(luò)單元"N-1"分析求取聯(lián)絡(luò)單元主變最大平均負載率矩陣7}^及聯(lián)絡(luò)單元主變最大平均負載率修正矩陣T^^的方法包括下列子步驟(4.1)形成主變?nèi)萘烤仃嚰?"及主變?nèi)萘啃拚仃嚰?r:定義主變?nèi)萘烤仃?lt;formula>formulaseeoriginaldocumentpage4</formula>式中凡表示第!臺主變的容量，/=1,2,3，..，~;按式及W/^A/)"1^+/}&對主變?nèi)萘烤仃嚰皉進行修正，得到主變?nèi)輏修正矩陣及'r，<formula>formulaseeoriginaldocumentpage4</formula>式中《,表示在第/臺主變發(fā)生故障時，參與分攤負荷的第y臺主變的容量，規(guī)定/=/時，(4.2)形成不考慮聯(lián)絡(luò)線路的極限傳輸容量時的聯(lián)絡(luò)單元最大平均負載率矩陣<formula>formulaseeoriginaldocumentpage4</formula>式中7V表示為滿足"N-1"準則,率；當Z,廣0時，7^-0，當丄"^0時，第/個聯(lián)絡(luò)單元中的第_/臺主變所能達到的最大負載(4.3)形成負荷轉(zhuǎn)移需求矩陣7>:<formula>formulaseeoriginaldocumentpage4</formula>式中r^表示第/臺主變發(fā)生故障時需向與之聯(lián)絡(luò)的第j臺主變轉(zhuǎn)移的負荷大'<formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula>(4.4)根據(jù)主變聯(lián)絡(luò)關(guān)系矩陣L/威和主變間聯(lián)絡(luò)線路的極限傳輸容量，形成聯(lián)絡(luò)容量約束<formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula>式中A力表示第/臺主變與第/臺主變之間聯(lián)絡(luò)線路的極限傳輸容量，代表第/臺主變發(fā)生故障時，通過第/臺主變與第/臺主變之間的聯(lián)絡(luò)線路，第y臺主變可接受的極限負荷大?。?4.5)修正負荷轉(zhuǎn)移需求矩陣7>，形成負荷轉(zhuǎn)移修正矩陣7>':按式7>'"=111111{7>^，;^}對負荷轉(zhuǎn)移需求矩陣7V進行修正；(4.6)修正聯(lián)絡(luò)單元主變最大平均負載率矩陣7>,4，形成聯(lián)絡(luò)單元主變最大平均負載率修正矩陣<formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula>其中<formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula>4.根據(jù)權(quán)利要求1一3任一項所述的方法，其特征是，歩驟(5)中求取主變最大允許負載率向量I^的方法<formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula>其中<formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula>。5.權(quán)利要求l一4任一項所述方法在配電系統(tǒng)規(guī)劃或配電系統(tǒng)運行中的應(yīng)用。全文摘要本發(fā)明屬于配電系統(tǒng)領(lǐng)域，涉及一種計及“N-1”準則的配電系統(tǒng)供電能力評估方法。步驟如下(1)采集配電系統(tǒng)數(shù)據(jù)；(2)配電網(wǎng)絡(luò)拓撲簡化，得到聯(lián)絡(luò)信息；(3)主變互聯(lián)關(guān)系分析，形成主變聯(lián)絡(luò)關(guān)系矩陣；(4)聯(lián)絡(luò)單元“N-1”分析；(5)綜合(4)分析結(jié)果，得到主變最大允許負載率；(6)基于(5)分析結(jié)果求取系統(tǒng)最大供電能力。本發(fā)明突破傳統(tǒng)基于潮流、迭代尋優(yōu)的缺陷，考慮實際線路容量約束和變電站站內(nèi)優(yōu)先轉(zhuǎn)帶因素，基于“N-1”準則和主變互聯(lián)關(guān)系一次性計算給出配電系統(tǒng)的最大供電能力，計算同時可找到網(wǎng)絡(luò)瓶頸，可為配電系統(tǒng)優(yōu)化與規(guī)劃提供參考依據(jù)。文檔編號H02J3/00GK101431238SQ20081015131公開日2009年5月13日申請日期2008年9月12日優(yōu)先權(quán)日2008年9月12日發(fā)明者碩姚,王成山,羅鳳章,峻肖,葛少云申請人:天津天大求實電力新技術(shù)股份有限公司