本發(fā)明涉及配電網(wǎng)領(lǐng)域，尤其涉及一種配電網(wǎng)安全邊界數(shù)量快速確定方法，通過該方法，無需仿真或列寫安全邊界方程，只需觀察配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)就能夠得到安全邊界的數(shù)量。

背景技術(shù)：

配電系統(tǒng)直接面向用戶，其安全性日益受到重視。智能電網(wǎng)將徹底變革配電系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)配電系統(tǒng)的充分信息化和自動化，為配電系統(tǒng)的安全高效運(yùn)行提供全新的基礎(chǔ)條件。

《城市電力網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)導(dǎo)則》規(guī)定了N-1安全準(zhǔn)則，并依此為依據(jù)進(jìn)行配電網(wǎng)的規(guī)劃、建設(shè)和運(yùn)行。傳統(tǒng)的配電網(wǎng)N-1安全性分析方法是對逐個(gè)元件假想故障并對故障后的安全性進(jìn)行分析^[1-2]，計(jì)算量大、速度慢，適合在離線分析中使用，并不能滿足實(shí)時(shí)在線運(yùn)行的要求。

近年來，安全域法^[3]在配電網(wǎng)逐步推廣，該方法提供系統(tǒng)運(yùn)行點(diǎn)和安全邊界相對位置，從而獲得各種必要信息，大大減少了計(jì)算量。其中，安全邊界的確定需要逐個(gè)列寫邊界方程或者仿真^[4]，過程比較繁瑣。

參考文獻(xiàn)：

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[2]Hayashi Y，Matsuki J.Loss minimum configuration of distribution system considering N-1security of dispersed generators[J].IEEE Trans on Power System，2004，19(1)：636-642

[3]肖峻，谷文卓，王成山.面向智能配電系統(tǒng)的安全域模型[J].電力系統(tǒng)自動化，2013，37(8)：14-19

[4]肖峻，王成山，余貽鑫，谷文卓.一種基于配電系統(tǒng)安全域的評價(jià)方法.ZL 201110283824.0

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種配電網(wǎng)安全邊界數(shù)量快速確定方法，本發(fā)明對給定配電網(wǎng)，僅僅根據(jù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)就可得到選定觀測饋線對應(yīng)的安全邊界的數(shù)量，詳見下文描述：

一種配電網(wǎng)安全邊界數(shù)量快速確定方法，所述方法包括以下步驟：

選定觀測饋線，判斷其聯(lián)絡(luò)關(guān)系；找出每回觀測饋線的額外元件；

根據(jù)饋線聯(lián)絡(luò)關(guān)系，選擇對應(yīng)的斜/直線邊界數(shù)量計(jì)算公式確定邊界數(shù)量。

所述選定觀測饋線，判斷其聯(lián)絡(luò)關(guān)系的步驟具體為：

根據(jù)饋線出口故障和主變故障類型，獲取完整安全邊界；配電網(wǎng)完整安全邊界的二維投影由斜線和直線邊界構(gòu)成；

獲取7種饋線聯(lián)絡(luò)關(guān)系對應(yīng)的斜/直線邊界數(shù)量；根據(jù)所選觀測饋線在配電網(wǎng)中供電方式的異同，分觀測饋線來自同一主變、以及觀測饋線來自不同主變兩種情況進(jìn)行討論。

所述7種饋線聯(lián)絡(luò)關(guān)系分別為：

觀測饋線來自同一主變：包括同近同遠(yuǎn)和同近異遠(yuǎn)2種饋線聯(lián)絡(luò)關(guān)系；

觀測饋線來自不同主變：包括單聯(lián)絡(luò)、互為近遠(yuǎn)、近遠(yuǎn)單相連、異近同遠(yuǎn)和異近異遠(yuǎn)5種饋線聯(lián)絡(luò)關(guān)系。

所述根據(jù)饋線聯(lián)絡(luò)關(guān)系，選擇對應(yīng)的斜/直線邊界數(shù)量計(jì)算公式確定邊界數(shù)量的步驟具體為：

根據(jù)對應(yīng)的斜/直線邊界數(shù)量計(jì)算公式計(jì)算邊界數(shù)量，即：

1)觀測饋線來自同一主變，斜線邊界數(shù)量

①對于同近同遠(yuǎn)，2回對端饋線或1臺遠(yuǎn)端主變故障，均對應(yīng)1臺近端主變?yōu)橄拗圃?臺近端主變故障，對應(yīng)1臺遠(yuǎn)端主變?yōu)橄拗圃?，?條固有斜線；

②對于同近異遠(yuǎn)，2回對端饋線或2臺遠(yuǎn)端主變故障，均對應(yīng)1臺近端主變?yōu)橄拗圃?條固有斜線；

2)觀測饋線來自同一主變，直線邊界數(shù)量

①對于同近同遠(yuǎn)關(guān)系，2回觀測饋線故障，分別對應(yīng)1回對端饋線或1臺遠(yuǎn)端主變?yōu)橄拗圃?臺近端主變故障，對應(yīng)2回對端饋線為限制元件；2回對端饋線故障，分別對應(yīng)1回觀測饋線為限制元件；1臺遠(yuǎn)端主變故障，對應(yīng)2回觀測饋線為限制元件，共10條固有直線；

②對于同近異遠(yuǎn)關(guān)系，2回觀測饋線故障，分別對應(yīng)1回對端饋線或1臺遠(yuǎn)端主變?yōu)橄拗圃?臺近端主變故障，對應(yīng)2回對端饋線或2臺遠(yuǎn)端主變?yōu)橄拗圃?回對端饋線故障，分別對應(yīng)1回觀測饋線為限制元件；2臺遠(yuǎn)端主變故障，分別對應(yīng)1回觀測饋線為限制元件，共12條固有直線；

3)觀測饋線來自不同主變，斜線邊界數(shù)量

①對于單聯(lián)絡(luò)，2回觀測饋線故障，分別對應(yīng)1回對端饋線和1臺遠(yuǎn)端主變?yōu)橄拗圃?臺近端主變故障，分別對應(yīng)1回對端饋線和1臺遠(yuǎn)端主變?yōu)橄拗圃?，?條固有斜線；

②對于互為近遠(yuǎn)，2回觀測饋線或2臺近端主變故障，分別對應(yīng)1臺遠(yuǎn)端主變?yōu)橄拗圃?，?條固有斜線；

③對于近遠(yuǎn)單相連，1回觀測饋線或其近端主變故障，對應(yīng)1臺遠(yuǎn)端主變?yōu)橄拗圃?，?條固有斜線；

④對于異近同遠(yuǎn)和異近異遠(yuǎn)，斜線數(shù)為0；

4)觀測饋線來自不同主變，直線邊界數(shù)量

①對于單聯(lián)絡(luò)，固有元件故障均產(chǎn)生斜線約束，直線數(shù)常量部分為0；

②對于互為近遠(yuǎn)，2回觀測饋線或2臺近端主變故障，分別對應(yīng)2回對端饋線為限制元件；2回對端饋線故障，分別對應(yīng)2回觀測饋線或2臺近端主變?yōu)橄拗圃?臺遠(yuǎn)端主變故障，分別對應(yīng)2回觀測饋線為限制元件，共10條固有直線；

③對于近遠(yuǎn)單相連，2回觀測饋線或2臺近端主變故障，分別對應(yīng)2回對端饋線為限制元件；觀測饋線F_ob1及其近端主變T_c^ob1故障對應(yīng)遠(yuǎn)端主變T_t^ob1為限制元件；2回對端饋線故障，分別對應(yīng)2回觀測饋線或2臺近端主變?yōu)橄拗圃?臺遠(yuǎn)端主變故障，分別對應(yīng)2回觀測饋線或2臺近端主變?yōu)橄拗圃?4條固有直線；

④對于異近同遠(yuǎn)，2回觀測饋線或2臺近端主變故障，分別對應(yīng)2回對端饋線或1臺遠(yuǎn)端主變?yōu)橄拗圃?回對端饋線或1臺遠(yuǎn)端主變故障，分別對應(yīng)2回觀測饋線或2臺近端主變?yōu)橄拗圃?，?6條固有直線；

⑤對于異近同遠(yuǎn)，2回觀測饋線或2臺近端主變故障，分別對應(yīng)2回對端饋線或2臺遠(yuǎn)端主變?yōu)橄拗圃?回對端饋線或2臺遠(yuǎn)端主變故障，分別對應(yīng)2回觀測饋線或2臺近端主變?yōu)橄拗圃?，?6條固有直線。

本發(fā)明提供的技術(shù)方案的有益效果是：本發(fā)明通過進(jìn)一步地研究配電網(wǎng)安全邊界的產(chǎn)生機(jī)理，提出了一種根據(jù)配電網(wǎng)中饋線聯(lián)絡(luò)關(guān)系得到安全邊界數(shù)量的方法。本方法不需要安全域仿真或列寫安全邊界方程，只需通過觀察配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)并結(jié)合邊界數(shù)量計(jì)算公式就能夠快速確定安全邊界的數(shù)量。

附圖說明

圖1為算例示意圖；

圖2為饋線及主變關(guān)系示意圖；

圖3為饋線聯(lián)絡(luò)關(guān)系的示意圖，標(biāo)注符號的饋線為觀測饋線；

其中，圖(a)為單聯(lián)絡(luò)關(guān)系示意圖；圖(b)為同進(jìn)同遠(yuǎn)關(guān)系示意圖；圖(c)為同近異遠(yuǎn)關(guān)系示意圖；圖(d)為互為近遠(yuǎn)關(guān)系示意圖；圖(e)為近遠(yuǎn)單相連關(guān)系示意圖；圖(f)為異近同遠(yuǎn)關(guān)系示意圖；圖(g1)和(g2)為異近異遠(yuǎn)關(guān)系示意圖。

圖4為一種配電網(wǎng)安全邊界數(shù)量快速確定方法的流程圖；

圖5為典型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖與對應(yīng)的安全邊界二維視圖，加粗的饋線為觀測饋線。

其中，圖(a)為單聯(lián)絡(luò)對應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖；圖(b)為單聯(lián)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)對應(yīng)的安全邊界二維視圖；圖(c)為同近同遠(yuǎn)對應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖；圖(d)為同近同遠(yuǎn)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)對應(yīng)的安全邊界二維視圖；圖(e)為同近異遠(yuǎn)對應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖；圖(f)為同近異遠(yuǎn)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)對應(yīng)的安全邊界二維視圖；圖(g)為互為近遠(yuǎn)對應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖；圖(h)為互為近遠(yuǎn)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)對應(yīng)的安全邊界二維視圖；圖(i)為近遠(yuǎn)單相連對應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖；圖(j)為近遠(yuǎn)單相連網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)對應(yīng)的安全邊界二維視圖；圖(k)為異近同遠(yuǎn)對應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖；圖(l)為異近同遠(yuǎn)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)對應(yīng)的安全邊界二維視圖；圖(m)為異近異遠(yuǎn)對應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖；圖(n)為異近異遠(yuǎn)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)對應(yīng)的安全邊界二維視圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面對本發(fā)明實(shí)施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。

配電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)決定其安全域，因此首先對饋線的聯(lián)絡(luò)關(guān)系進(jìn)行分類和定義。以圖2為例說明。

在DSSR的二維視圖中，橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)選定了兩個(gè)饋線負(fù)荷(或饋線段負(fù)荷)，這兩回饋線(或饋線段)稱為觀測饋線。

依據(jù)觀測饋線的聯(lián)絡(luò)關(guān)系，給出以下定義：

定義1 近端主變T_c：正常狀態(tài)下觀測饋線的供電主變。

定義2 遠(yuǎn)端主變T_t：經(jīng)觀測饋線與近端主變相連的主變。

定義3 毗連主變T_a：經(jīng)非觀測饋線與近端主變相連的主變。

定義4 對端饋線F_t：與觀測饋線直接相連的饋線，也是觀測饋線失電后，其負(fù)荷轉(zhuǎn)帶到的饋線。

定義5 互為近遠(yuǎn)饋線F_tsct：除對端饋線外其近、遠(yuǎn)端主變與觀測饋線近、遠(yuǎn)端主變相互對調(diào)的饋線。

定義6 毗連饋線F_a：毗連主變所出饋線中所帶負(fù)荷可轉(zhuǎn)帶到近端主變的饋線。

定義7 固有元件C_Inh：維持觀測饋線所在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)完整性必要的固有元件，包括近端主變、對端饋線和遠(yuǎn)端主變。

定義8 額外元件C_Add：除固有元件外但故障后仍會對觀測饋線負(fù)荷產(chǎn)生影響的額外元件，包括互為近遠(yuǎn)饋線、毗連主變和毗連饋線。

定義9 故障元件C_F：在配電網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí)，發(fā)生故障或者檢修退出運(yùn)行的元件。

定義10 限制元件C_L：N-1后負(fù)荷轉(zhuǎn)移路徑上有容量限制作用的元件。

用圖2舉例說明上述定義，當(dāng)觀測饋線分別是F21、F22時(shí)對應(yīng)的相關(guān)元件如表1所示。

表1饋線相關(guān)元件說明

對于某1回觀測饋線，只能有1臺近端主變、1臺遠(yuǎn)端主變和1回對端饋線，可能不存在或者存在多臺毗連主變、多回互為近遠(yuǎn)饋線和毗連饋線。

固有元件數(shù)量隨觀測饋線的選定而確定，額外元件數(shù)量不確定，與配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)有關(guān)。

圖2中N-1事件Case1中，故障元件為T1，對于饋線段負(fù)荷F₂₁，限制元件為F9或T4。1個(gè)故障元件可以對應(yīng)多個(gè)限制元件，不同的故障元件也可以對應(yīng)1個(gè)限制元件。

定義11 拓?fù)渚嚯x：指能夠使2個(gè)元件間產(chǎn)生電氣聯(lián)系的最少母線和聯(lián)絡(luò)開關(guān)數(shù)。

定義12 N-1聯(lián)系：指N-1后能夠產(chǎn)生電氣連接的饋線聯(lián)絡(luò)關(guān)系。

定義13 N-2聯(lián)系：指N-1后不能而N-2后才能夠產(chǎn)生電氣連接的饋線聯(lián)絡(luò)關(guān)系。

定義14 無聯(lián)系：指除N-1/N-2聯(lián)系外的其他饋線聯(lián)絡(luò)關(guān)系。

根據(jù)觀測饋線拓?fù)渚嚯x以及故障后負(fù)荷轉(zhuǎn)帶路徑的不同，將觀測饋線間的聯(lián)絡(luò)關(guān)系細(xì)分為7種。饋線聯(lián)絡(luò)關(guān)系分類如表2所示，示意圖如圖3所示。圖3中，標(biāo)注符號的饋線為觀測饋線。

表2饋線聯(lián)絡(luò)關(guān)系分類

表2第2列為饋線聯(lián)絡(luò)關(guān)系分類的名稱；第3列為饋線聯(lián)絡(luò)關(guān)系對應(yīng)的拓?fù)渚嚯x，其中B代表母線，T代表聯(lián)絡(luò)開關(guān)；第4列為觀測饋線的固有元件間關(guān)系。

7種分類名稱的含義如下：

1)單聯(lián)絡(luò)：兩觀測饋線通過聯(lián)絡(luò)開關(guān)連接，互為對端饋線。

2)同近同遠(yuǎn)：兩觀測饋線具有相同的近端主變、相同的遠(yuǎn)端主變。

3)同近異遠(yuǎn)：兩觀測饋線具有相同的近端主變、不同的遠(yuǎn)端主變。

4)互為近遠(yuǎn)：某一觀測饋線的近端、遠(yuǎn)端主變互為另一觀測饋線的遠(yuǎn)端、近端主變。

5)近遠(yuǎn)單相連：僅一觀測饋線的近端(或遠(yuǎn)端)主變?yōu)榱硪挥^測饋線的遠(yuǎn)端(或近端)主變。

6)異近同遠(yuǎn)：兩觀測饋線具有不同的近端主變、相同的遠(yuǎn)端主變。

7)異近異遠(yuǎn)：兩觀測饋線分別具有不同的近端主變、不同的遠(yuǎn)端主變。

定義15 安全邊界B：滿足N-1準(zhǔn)則的某一元件(主變、饋線)安全約束對應(yīng)的超平面。

定義16 固有邊界B_Inh/額外邊界B_Add：固有元件故障后產(chǎn)生的安全約束對應(yīng)固有邊界，額外元件故障后產(chǎn)生的安全約束對應(yīng)額外邊界。

定義17 斜線邊界B_d/直線邊界B_s：安全邊界在二維負(fù)荷空間中的投影，斜率為-1的為斜線邊界，與坐標(biāo)軸垂直的為直線邊界。

定義18 完整安全邊界CB_DSSR：指所有N-1安全約束對應(yīng)的完整邊界集合。

定義19 最終安全邊界FB_DSSR：指給定工作點(diǎn)后，完整安全邊界取最小交集后得到的封閉邊界。

實(shí)施例1

參見圖4，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種配電網(wǎng)安全邊界數(shù)量快速確定方法，該方法包括以下步驟：

101：選定觀測饋線，判斷其聯(lián)絡(luò)關(guān)系；

102：找出每回觀測饋線的額外元件；

103：根據(jù)饋線聯(lián)絡(luò)關(guān)系，選擇對應(yīng)的斜/直線邊界數(shù)量計(jì)算公式確定邊界數(shù)量。

綜上所述，本發(fā)明實(shí)施例通過上述步驟101-步驟103實(shí)現(xiàn)了不需要安全域仿真或列寫安全邊界方程，只需通過觀察配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)并結(jié)合邊界數(shù)量計(jì)算公式就能夠快速確定安全邊界的數(shù)量。

實(shí)施例2

下面結(jié)合具體的計(jì)算公式、表1-4、以及附圖1-圖5對實(shí)施例1中的方案進(jìn)行進(jìn)一步地介紹，詳見下文描述：

201：獲取完整安全邊界；

本發(fā)明實(shí)施例研究配電網(wǎng)的完整安全邊界，元件故障類型為饋線出口故障和主變故障。對于含m臺主變、n回饋線的配電網(wǎng)，其完整安全邊界可表示為

式(1)中，表示故障引起容量約束對應(yīng)的邊界；i、j為元件序號；為故障元件；為限制元件；CB_DSSR為完整的安全邊界集合。

邊界數(shù)量等于集合CB_DSSR中元素的個(gè)數(shù)，即

其中，配電網(wǎng)完整安全邊界的二維投影由斜線和直線邊界構(gòu)成。

202：獲取7種饋線聯(lián)絡(luò)關(guān)系對應(yīng)的斜/直線邊界數(shù)量；

根據(jù)所選觀測饋線在配電網(wǎng)中供電方式的異同，分兩種情況進(jìn)行討論。

情況1：觀測饋線來自同一主變；包括同近同遠(yuǎn)和同近異遠(yuǎn)2種饋線聯(lián)絡(luò)關(guān)系。

1)斜線邊界數(shù)量

同一主變供電情況下斜線邊界可寫為：2種饋線聯(lián)絡(luò)關(guān)系對應(yīng)斜線集合取并，即

其中，

其中，B_d為斜線邊界集合；SCST表示同近同遠(yuǎn)的饋線聯(lián)絡(luò)關(guān)系；SCDT表示同近異遠(yuǎn)的饋線聯(lián)絡(luò)關(guān)系；為觀測饋線ob1的近端主變；為觀測饋線ob2的近端主變；C_Add代表額外元件；F_t為對端饋線；T_t為遠(yuǎn)端主變；T_c為近端主變；為同近同遠(yuǎn)的斜線邊界集合；為同近異遠(yuǎn)的斜線邊界集合；為同一主變供電情況下斜線邊界集合。

式(3)中，表示觀測饋線的近端主變相同。

式(4)表示同近同遠(yuǎn)的饋線聯(lián)絡(luò)關(guān)系對應(yīng)的斜線邊界：

(a)額外元件或?qū)Χ损伨€或遠(yuǎn)端主變故障后，負(fù)荷轉(zhuǎn)移到近端主變，觀測饋線負(fù)荷之和受到近端主變限制，產(chǎn)生斜線約束；

(b)近端主變故障后，觀測饋線負(fù)荷同時(shí)轉(zhuǎn)移到遠(yuǎn)端主變，負(fù)荷之和受到遠(yuǎn)端主變限制，產(chǎn)生斜線約束。

式(5)表示同近異遠(yuǎn)關(guān)系對應(yīng)的斜線邊界：額外元件或?qū)Χ损伨€或遠(yuǎn)端主變故障后負(fù)荷轉(zhuǎn)移到近端主變，觀測饋線負(fù)荷之和受到近端主變限制，產(chǎn)生斜線約束。

同一主變供電情況下斜線數(shù)為：

其中，為斜線數(shù)；F_ob1表示觀測饋線ob1；F_ob2為觀測饋線ob2；為同一主變供電情況下的斜線數(shù)；為同一主變供電情況下的斜線邊界集合。

式(6)中F_ob1&F_ob2＝SCST表示觀測饋線聯(lián)絡(luò)關(guān)系為同近同遠(yuǎn)，下同。

由式(6)知同一主變供電情況下斜線數(shù)由常量和變量兩部分組成。變量部分等于|C_Add|，是因?yàn)樾纬尚本€邊界的故障元件中額外元件對應(yīng)限制元件均為近端主變，故斜線數(shù)變量等于額外元件數(shù)。

常量部分存在，是因?yàn)樾纬尚本€邊界的故障元件中包括固有元件，對應(yīng)的限制元件也為固有元件，觀測饋線選定后，固有元件也隨之確定，因此同一主變供電情況下斜線邊界數(shù)量包含常量：

①對于同近同遠(yuǎn)，2回對端饋線或1臺遠(yuǎn)端主變故障，均對應(yīng)1臺近端主變?yōu)橄拗圃?臺近端主變故障，對應(yīng)1臺遠(yuǎn)端主變?yōu)橄拗圃?，?條固有斜線。

②對于同近異遠(yuǎn)，2回對端饋線或2臺遠(yuǎn)端主變故障，均對應(yīng)1臺近端主變?yōu)橄拗圃?條固有斜線。

2)直線邊界數(shù)量

同一主變供電情況下直線邊界可寫為2種饋線聯(lián)絡(luò)關(guān)系對應(yīng)直線集合取并，即

其中，

其中，B_s為直線邊界集合；為同近同遠(yuǎn)的直線邊界集合；為同近異遠(yuǎn)的直線邊界集合；為同一主變供電情況下的直線邊界集合；F_ob表示觀測饋線；為故障元件；為限制元件；i,j,m,n,o,p為元件序號。

式(8)表示同近同遠(yuǎn)關(guān)系對應(yīng)的直線邊界：

(a)觀測饋線故障后負(fù)荷轉(zhuǎn)移到遠(yuǎn)端主變，限制元件為對端饋線或遠(yuǎn)端主變時(shí)，產(chǎn)生直線約束；

(b)近端主變故障后負(fù)荷轉(zhuǎn)移到遠(yuǎn)端主變，限制元件為對端饋線時(shí)，產(chǎn)生直線約束；

(c)對端饋線或遠(yuǎn)端主變故障后負(fù)荷轉(zhuǎn)移到近端主變，限制元件為觀測饋線本身時(shí)，產(chǎn)生直線約束。

式(9)表示同近異遠(yuǎn)關(guān)系對應(yīng)的直線邊界：

(a)觀測饋線或近端主變故障后，負(fù)荷轉(zhuǎn)移到遠(yuǎn)端主變，限制元件為對端饋線或遠(yuǎn)端主變時(shí)，產(chǎn)生直線約束；

(b)對端饋線或遠(yuǎn)端主變故障后，負(fù)荷轉(zhuǎn)移到近端主變，限制元件為觀測饋線本身時(shí)，產(chǎn)生直線約束。

同一主變供電情況下直線數(shù)為

其中，為同一主變供電情況下直線數(shù)。

由式(10)知同一主變供電情況下直線數(shù)量為常量，是因?yàn)樾纬芍本€邊界的故障元件和限制元件均為固有元件。具體如下：

①對于同近同遠(yuǎn)關(guān)系，2回觀測饋線故障，分別對應(yīng)1回對端饋線或1臺遠(yuǎn)端主變?yōu)橄拗圃?臺近端主變故障，對應(yīng)2回對端饋線為限制元件；2回對端饋線故障，分別對應(yīng)1回觀測饋線為限制元件；1臺遠(yuǎn)端主變故障，對應(yīng)2回觀測饋線為限制元件，共10條固有直線。

②對于同近異遠(yuǎn)關(guān)系，2回觀測饋線故障，分別對應(yīng)1回對端饋線或1臺遠(yuǎn)端主變?yōu)橄拗圃?臺近端主變故障，對應(yīng)2回對端饋線或2臺遠(yuǎn)端主變?yōu)橄拗圃?回對端饋線故障，分別對應(yīng)1回觀測饋線為限制元件；2臺遠(yuǎn)端主變故障，分別對應(yīng)1回觀測饋線為限制元件，共12條固有直線。

情況2：觀測饋線來自不同主變：包括單聯(lián)絡(luò)、互為近遠(yuǎn)、近遠(yuǎn)單相連、異近同遠(yuǎn)和異近異遠(yuǎn)5種饋線聯(lián)絡(luò)關(guān)系。

1)斜線邊界數(shù)量

不同主變供電情況下斜線邊界可寫為5種聯(lián)絡(luò)關(guān)系對應(yīng)斜線集合取并，即

其中，

其中，為不同主變供電情況下斜線邊界集合；為單聯(lián)絡(luò)的斜線邊界集合；為互為近遠(yuǎn)的斜線邊界集合；為近遠(yuǎn)單相連的斜線邊界集合；為異近同遠(yuǎn)的斜線邊界集合；為異近異遠(yuǎn)的斜線邊界集合；為觀測饋線ob1的遠(yuǎn)端主變；HIH表示單聯(lián)絡(luò)的饋線聯(lián)絡(luò)關(guān)系；TSCT為互為近遠(yuǎn)的饋線聯(lián)絡(luò)關(guān)系；OSCT為近遠(yuǎn)單相連的饋線聯(lián)絡(luò)關(guān)系；DCST為異近同遠(yuǎn)的饋線聯(lián)絡(luò)關(guān)系；DCDT為異近異遠(yuǎn)的饋線聯(lián)絡(luò)關(guān)系。

式(11)中，表示觀測饋線的近端主變相異；

式(12)表示單聯(lián)絡(luò)關(guān)系對應(yīng)的斜線邊界：

(a)觀測饋線或其近端主變故障后負(fù)荷轉(zhuǎn)移到遠(yuǎn)端主變，遠(yuǎn)端主變或?qū)Χ损伨€作為限制元件，產(chǎn)生斜線約束；

(b)對端饋線或遠(yuǎn)端主變故障后負(fù)荷轉(zhuǎn)移到近端主變，近端主變或觀測饋線自身作為限制元件，產(chǎn)生斜線約束；

式(13)表示互為近遠(yuǎn)關(guān)系對應(yīng)的斜線邊界：

(a)觀測饋線或其近端主變故障后負(fù)荷轉(zhuǎn)移到遠(yuǎn)端主變，遠(yuǎn)端主變作為限制元件，產(chǎn)生斜線約束；

(b)遠(yuǎn)端主變故障后負(fù)荷轉(zhuǎn)移到近端主變，近端主變作為限制元件，產(chǎn)生斜線約束；

式(14)表示近遠(yuǎn)單相連關(guān)系對應(yīng)的斜線邊界：

假定觀測饋線F_ob1的遠(yuǎn)端主變?yōu)镕_ob2的近端主變，當(dāng)F_ob1或其近端主變故障后，負(fù)荷轉(zhuǎn)移到遠(yuǎn)端主變，遠(yuǎn)端主變同時(shí)也是F_ob2的近端主變，作為限制元件，產(chǎn)生斜線約束；

式(15)(16)表示異近同遠(yuǎn)和異近異遠(yuǎn)關(guān)系對應(yīng)斜線邊界不存在，因?yàn)镹-1后觀測饋線不會產(chǎn)生電氣聯(lián)系，故不會產(chǎn)生斜線約束。

不同主變供電情況下斜線數(shù)為：

其中，為不同主變供電情況下斜線數(shù)。

由式(17)知不同主變供電情況下斜線數(shù)為常量，是因?yàn)樾纬尚本€邊界的故障元件和限制元件均為固有元件。具體如下：

①對于單聯(lián)絡(luò)，2回觀測饋線故障，分別對應(yīng)1回對端饋線和1臺遠(yuǎn)端主變?yōu)橄拗圃?臺近端主變故障，分別對應(yīng)1回對端饋線和1臺遠(yuǎn)端主變?yōu)橄拗圃?，?條固有斜線。

②對于互為近遠(yuǎn)，2回觀測饋線或2臺近端主變故障，分別對應(yīng)1臺遠(yuǎn)端主變?yōu)橄拗圃?，?條固有斜線。

③對于近遠(yuǎn)單相連，1回觀測饋線或其近端主變故障，對應(yīng)1臺遠(yuǎn)端主變?yōu)橄拗圃?，?條固有斜線。

④對于異近同遠(yuǎn)和異近異遠(yuǎn)，斜線數(shù)為0。

2)直線邊界數(shù)量

不同主變供電情況下直線邊界可寫為5種饋線聯(lián)絡(luò)關(guān)系對應(yīng)直線集合取并，即

其中，

其中，為不同主變供電情況下直線邊界集合；為單聯(lián)絡(luò)的直線邊界集合；為互為近遠(yuǎn)的直線邊界集合；為近遠(yuǎn)單相連的直線邊界集合；為異近同遠(yuǎn)的直線邊界集合；為異近異遠(yuǎn)的直線邊界集合；為限制元件；為故障元件；v、u為元件序號；T_t^ob1為觀測饋線ob1的遠(yuǎn)端主變。

式(19)表示單聯(lián)絡(luò)關(guān)系對應(yīng)的直線邊界，額外元件故障后負(fù)荷轉(zhuǎn)移到近端主變，觀測饋線負(fù)荷受到近端主變限制，產(chǎn)生直線約束；

式(20)表示互為近遠(yuǎn)關(guān)系對應(yīng)的直線邊界：

(a)額外元件故障后負(fù)荷轉(zhuǎn)移到近端主變，觀測饋線負(fù)荷受到近端主變限制，產(chǎn)生直線約束；

(b)觀測饋線或其近端主變故障后負(fù)荷轉(zhuǎn)移到遠(yuǎn)端主變，對端饋線作為限制元件，產(chǎn)生直線約束；

(c)對端饋線故障后負(fù)荷轉(zhuǎn)移到近端主變，觀測饋線或近端主變作為限制元件，產(chǎn)生直線約束；

(d)遠(yuǎn)端主變故障后負(fù)荷轉(zhuǎn)移到近端主變，觀測饋線作為限制元件，產(chǎn)生直線約束；

式(21)表示近遠(yuǎn)單相連關(guān)系對應(yīng)的直線邊界，假定觀測饋線F_ob1的遠(yuǎn)端主變?yōu)镕_ob2的近端主變：

(a)額外元件故障后負(fù)荷轉(zhuǎn)移到近端主變，觀測饋線負(fù)荷受到近端主變限制，產(chǎn)生直線約束；

(b)觀測饋線或其近端主變故障后負(fù)荷轉(zhuǎn)移到遠(yuǎn)端主變，對端饋線作為限制元件，產(chǎn)生直線約束，其中F_ob1及其近端主變故障，F(xiàn)_ob1的遠(yuǎn)端主變作為限制元件也產(chǎn)生直線約束；

(c)對端饋線或遠(yuǎn)端主變故障后負(fù)荷轉(zhuǎn)移到近端主變，觀測饋線或近端主變作為限制元件，產(chǎn)生直線約束；

式(22)表示異近同遠(yuǎn)關(guān)系對應(yīng)的直線邊界：

(a)額外元件故障后負(fù)荷轉(zhuǎn)移到近端主變，觀測饋線負(fù)荷受到近端主變限制，產(chǎn)生直線約束；

(b)觀測饋線或近端主變故障后負(fù)荷轉(zhuǎn)移到遠(yuǎn)端主變，對端饋線或遠(yuǎn)端主變作為限制元件，產(chǎn)生直線約束；

(c)對端饋線或遠(yuǎn)端主變故障后負(fù)荷轉(zhuǎn)移到近端主變，觀測饋線或近端主變作為限制元件，產(chǎn)生直線約束；

式(23)表示異近異遠(yuǎn)關(guān)系對應(yīng)的直線邊界：

(a)額外元件故障后負(fù)荷轉(zhuǎn)移到近端主變，觀測饋線負(fù)荷受到近端主變限制，產(chǎn)生直線約束；

(b)觀測饋線或近端主變故障后負(fù)荷轉(zhuǎn)移到遠(yuǎn)端主變，對端饋線或遠(yuǎn)端主變作為限制元件，產(chǎn)生直線約束；

(c)對端饋線或遠(yuǎn)端主變故障后負(fù)荷轉(zhuǎn)移到近端主變，觀測饋線或近端主變作為限制元件，產(chǎn)生直線約束。

不同主變供電情況下直線數(shù)為

其中，為不同主變供電情況下的直線數(shù)。

由式(24)知不同主變供電情況下直線數(shù)由常量和變量兩部分組成。變量部分等于|C_Add|，是因?yàn)樾纬芍本€邊界的故障元件中額外元件對應(yīng)限制元件均為近端主變，故直線數(shù)變量等于額外元件數(shù)。

常量部分存在，是因?yàn)樾纬芍本€邊界的故障元件中包括固有元件，對應(yīng)的限制元件也為固有元件，具體如下：

①對于單聯(lián)絡(luò)，固有元件故障均產(chǎn)生斜線約束，直線數(shù)常量部分為0。

②對于互為近遠(yuǎn)，2回觀測饋線或2臺近端主變故障，分別對應(yīng)2回對端饋線為限制元件；2回對端饋線故障，分別對應(yīng)2回觀測饋線或2臺近端主變?yōu)橄拗圃?臺遠(yuǎn)端主變故障，分別對應(yīng)2回觀測饋線為限制元件，共10條固有直線。

③對于近遠(yuǎn)單相連，2回觀測饋線或2臺近端主變故障，分別對應(yīng)2回對端饋線為限制元件；觀測饋線F_ob1及其近端主變故障對應(yīng)遠(yuǎn)端主變T_t^ob1為限制元件；2回對端饋線故障，分別對應(yīng)2回觀測饋線或2臺近端主變?yōu)橄拗圃?臺遠(yuǎn)端主變故障，分別對應(yīng)2回觀測饋線或2臺近端主變?yōu)橄拗圃?，?4條固有直線。

④對于異近同遠(yuǎn)，2回觀測饋線或2臺近端主變故障，分別對應(yīng)2回對端饋線或1臺遠(yuǎn)端主變?yōu)橄拗圃?回對端饋線或1臺遠(yuǎn)端主變故障，分別對應(yīng)2回觀測饋線或2臺近端主變?yōu)橄拗圃?，?6條固有直線。

⑤對于異近同遠(yuǎn)，2回觀測饋線或2臺近端主變故障，分別對應(yīng)2回對端饋線或2臺遠(yuǎn)端主變?yōu)橄拗圃?回對端饋線或2臺遠(yuǎn)端主變故障，分別對應(yīng)2回觀測饋線或2臺近端主變?yōu)橄拗圃?，?6條固有直線。

203：得到7類典型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與完整安全邊界二維視圖的對應(yīng)表。

其中，斜/直邊界與網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的對應(yīng)關(guān)系如表3所示。

表3安全邊界與網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的對應(yīng)關(guān)系表

綜上所述，本發(fā)明實(shí)施例通過上述步驟201-步驟203實(shí)現(xiàn)了不需要安全域仿真或列寫安全邊界方程，只需通過觀察配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)并結(jié)合邊界數(shù)量計(jì)算公式就能夠快速確定安全邊界的數(shù)量。

實(shí)施例3

下面結(jié)合具體的算例對實(shí)施例1和2中的方案進(jìn)行可行性驗(yàn)證，詳見下文描述：

算例電網(wǎng)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)如圖1所示，共有2座35kV變電站，4臺主變，20回10kV饋線，22個(gè)饋線或饋線段負(fù)荷，饋線均選用JKLYJ-185，其允許容量為12MVA。變電站主變數(shù)據(jù)見表4。

表4主變基本信息

本發(fā)明實(shí)施步驟

1)選定觀測饋線，判斷其聯(lián)絡(luò)關(guān)系

例如，選擇饋線F8、F9進(jìn)行觀測，其饋線聯(lián)絡(luò)關(guān)系為同近同遠(yuǎn)。

2)找出觀測饋線的額外元件

饋線F8的額外元件包括：互為近遠(yuǎn)饋線F3，毗連饋線F12、F17、F20，毗連主變T3、T4；

饋線F9的額外元件包括：互為近遠(yuǎn)饋線F3，毗連饋線F12、F17、F20，毗連主變T3、T4；

共6個(gè)。

3)確定邊界數(shù)量

斜線：饋線F8、F9聯(lián)絡(luò)關(guān)系為同近同遠(yuǎn)，滿足同一主變供電的斜線產(chǎn)生條件。由式(6)，斜線數(shù)＝額外元件數(shù)+4，因此斜線數(shù)為10。

直線：饋線F8、F9聯(lián)絡(luò)關(guān)系為同近同遠(yuǎn)，滿足同一主變供電的直線產(chǎn)生條件。由式(10)得直線數(shù)為10。

4)列寫安全邊界表達(dá)式檢驗(yàn)

將與饋線F8、F9所帶負(fù)荷相關(guān)的安全約束整理，得到(F₈,F₉)相關(guān)的安全邊界表達(dá)式如下：

式(25)中斜線邊界10個(gè)，直線邊界10個(gè)(部分邊界重疊)，與按本方法所得結(jié)果相同。

綜上所述，本發(fā)明實(shí)施例實(shí)現(xiàn)了不需要安全域仿真或列寫安全邊界方程，只需通過觀察配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)并結(jié)合邊界數(shù)量計(jì)算公式就能夠快速確定安全邊界的數(shù)量。

本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解附圖只是一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的示意圖，上述本發(fā)明實(shí)施例序號僅僅為了描述，不代表實(shí)施例的優(yōu)劣。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)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(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。