基于安全距离与工作点位移配电网N-1安全性评价方法

摘要

本发明涉及配电网安全距离评价技术领域，为实现对给定配电网，仅仅根据安全距离和工作点位移量就可得到新工作点的N‑1安全性评价结果。本发明采用的技术方案是，基于安全距离与工作点位移配电网N‑1安全性评价方法，步骤如下：(1)得到安全域的安全边界(2)得到几何安全距离和馈线安全距离；(3)基于安全距离与工作点位移量的安全性评价方法：第一步：基于GSD与工作点位移量的快速安全性评价方法：第二步：基于FSD与工作点位移量的精确安全性评价方法：1)、几何安全距离计算方法2)馈线安全距离计算方法。本发明主要应用于配电网安全距离评价场合。

主权项

一种基于安全距离与工作点位移的配电网N‑1安全性评价方法，其特征是，步骤如下：(1)得到安全域的安全边界配电网的安全域写成如下通式：$DSSR=\left\{\begin{array}{c}{F}_1\le \min ({\mathrm{RF}}_m-F_m,R_i-\underset{F_j\in T_i}{\Sigma }{F}_j-\underset{F_k\in T_j,F_k\ne F_1}{\Sigma }{F}_k)\\ F_2\le \min ({\mathrm{RF}}_m-F_m,R_i-\underset{F_j\in T_i}{\Sigma }{F}_j-\underset{F_k\in T_j,F_k\ne F_2}{\Sigma }{F}_k)\\ \mathrm{...}\\ F_n\le \min ({\mathrm{RF}}_m-F_m,R_i-\underset{F_j\in T_i}{\Sigma }{F}_j-\underset{F_k\in T_j,F_k\ne F_n}{\Sigma }{F}_k)\end{array}\right.---\left(1\right)$式(1)中，DSSR为安全域，在单联络情况下，Fn表示该单联络馈线上的总负荷；在多联络联络情况下，Fn表示可以转带给站外线路的馈线段负荷；Fm表示与Fn有联络关系的馈线或馈线段负荷；Fj表示与Fm接在同一主变的其他馈线的负荷；Fk表示故障后与Fn接在同一主变的其他馈线的负荷；RFm表示馈线m的最大传输容量；Ri表示主变Ti的额定容量；n组安全约束不等式形成安全域空间，每一组不等式中既包括一个馈线容量约束，也包括一个主变容量约束，当两个约束的等号分别成立时，形成安全边界，通过式(1)得到的安全边界表达式为：$\begin{array}{c}{\mathrm{RF}}_m-F_m-F_1=0\\ R_i-\underset{F_j\in T_i}{\Sigma }{F}_j-\underset{F_k\in T_j,F_k\ne F_n}{\Sigma }{F}_k-F_1=0\\ {\mathrm{RF}}_m-F_m-F_2=0\\ R_i-\underset{F_j\in T_i}{\Sigma }{F}_j-\underset{F_k\in T_j,F_k\ne F_n}{\Sigma }{F}_k-F_2=0\\ \mathrm{...}\\ {\mathrm{RF}}_m-F_m-F_n=0\\ R_i-\underset{F_j\in T_i}{\Sigma }{F}_j-\underset{F_k\in T_j,F_k\ne F_n}{\Sigma }{F}_k-F_n=0\end{array}---\left(2\right)$简记为：$R-\underset{x=1}{\overset{n}{\Sigma }}{a}_x{F}_x=0$式中a_x表示某个转带单元对馈线或馈线段负荷供电的百分比，称为负荷系数，当a_x＝1时，表示配电网中不含柔性直流装置；当存在0<a_x<1时，表示配电网中含柔性直流装置；(2)得到几何安全距离和馈线安全距离；(3)基于安全距离与工作点位移量的安全性评价方法：第一步：基于GSD与工作点位移量的快速安全性评价方法：首先用基于GSD的安全评价方法对配电网进行快速安全性评价：GSD给出了工作点位移时，单个或多个负荷变化的的绝对安全裕量，当有如下N个馈线或馈线段负荷F_i,F_j,F_k...变化时，以F_i为例，F_i的绝对安全裕量的计算方法为：$\begin{array}{c}g\left(F_i\right)=\min (\frac{{\mathrm{GD}}^1{x}^1}{y^1},\frac{{\mathrm{GD}}^2{x}^2}{y^2},\mathrm{...},\frac{{\mathrm{GD}}^s{x}^s}{y^s})\\ x^s=n_s{E}_N{e}_i\\ y^s=\sqrt{n_s{E}_N{n_s}^T}\end{array}---\left(5\right)$式(5)中，g(F_i)表示馈线或馈线段负荷F_i的绝对安全裕量；s表示所有包含F_i变量的安全边界；n_s表示安全边界s远离零点的法向量形成的行矩阵；GD^s表示工作点到安全边界s的几何安全距离；E_N表示N行N列的矩阵，并且在N个负荷F_i,F_j,F_k...对应的斜对角上的e_ii,e_jj,e_kk为1，其余位为0；e_i为表示与负荷F_i对应的单位向量；x^s和y^s分别为中间变量；当有N(N≥0)个馈线或馈线段负荷变化时，N负荷需要都满足式(6)，则新的工作点就一定能满足全网N‑1安全，式中，△F_i可以为负值；△F_i≤g(F_i)                    (6)由于GSD的绝对安全裕量可以提前计算，根据得到的绝对安全裕量与工作点位移量比较得出安全性结论；在不能得出配电网安全的时候，应该按照第二步进行精确判断：第二步：基于FSD与工作点位移量的精确安全性评价方法：FSD给出了单个负荷变化的精确安全裕量，根据FSD和工作点位移量能够为新工作点的安全性提供判断依据：当存在n(n≥1)个负荷变化时，将n个负荷的FSD的列矩阵记为S，称为馈线安全距离矩阵；n个负荷的变化量的列矩阵记为△F，称为负荷变化矩阵；将n个负荷对应的约束边界m的法向量提取出来，并将向量仅保留n个负荷对应的位，形成一个n行n列的矩阵，记为M，称为法向量矩阵，O为零矩阵，其各位都为0。当且仅当满足：S‑M△F≥O                    (7)则新的工作点满足全网N‑1安全。此处矩阵A≥O定义为对所有的i，j＝1，2，...，n，a_ij>0。上述不等式也说明，只要负荷变化时的M△F小于馈线安全距离矩阵S，就能保证新的工作点满足全网N‑1安全；S‑M△F实际上代表工作点位移后，变化负荷对应的新的馈线安全距离矩阵，记为S_新，当工作点位移后，当FSD都为非负值时，则新的工作点满足全网N‑1安全，从而验证了S‑M△F≥O是全网N‑1安全的充要条件。