一种低压输电系统网络重构的方法

摘要

本发明提供一种低压输电系统网络重构的方法，包括：步骤S1，从调度中心的能量管理系统中获取输电系统的电网模型和数据断面；步骤S2，计算电网模型中各个节点的网损灵敏度，节点的网损灵敏度为节点有功出力的增加与系统总有功损耗增加的比例关系；步骤S3，根据节点的网损灵敏度计算任意一个低压变电站切换供电点后的网损变化，筛选出能够使网损减小的供电点切换重构策略，得到低压输电系统的重构方案；步骤S4，对重构方案进行安全校验，判断有新增的设备越限时对重构方案进行调整。本发明提供的一种低压输电系统网络重构的方法基于网损灵敏度，根据网损灵敏度筛选出能够使网损减少的供电点切换重构策略。

主权项

一种低压输电系统网络重构的方法，其特征在于，所述方法包括：步骤S1，从调度中心的能量管理系统中获取输电系统的电网模型和数据断面；步骤S2，计算所述电网模型中各个节点的网损灵敏度，所述节点的网损灵敏度为节点有功出力的增加与所述输电系统总有功损耗增加的比例关系；步骤S3，根据所述节点的网损灵敏度计算任意一个低压变电站切换供电点后的网损变化，筛选出能够使网损减少的供电点切换重构策略，得到所述低压输电系统的重构方案；步骤S4，对所述重构方案进行安全校验，判断有新增的设备越限时对所述重构方案进行调整；所述步骤S1中，从所述调度中心的能量管理系统中获取的是实时或研究方式下所述输电系统的电网模型及数据断面，包括设备参数、设备运行方式和量测的数据；所述步骤S2中计算所述电网模型中任意节点k的网损灵敏度S_k的方法包括：步骤S201，根据电网模型及运行方式列出潮流计算公式的矩阵形式：$\left[\begin{array}{c}{\mathrm{\Delta P}}_1\\ {\mathrm{\Delta P}}_2\\ .\\ .\\ .\\ {\mathrm{\Delta P}}_N\\ {\mathrm{\Delta Q}}_1\\ {\mathrm{\Delta Q}}_2\\ .\\ .\\ .\\ {\mathrm{\Delta Q}}_N\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cccccccc}\frac{\partial P_1}{\partial {\theta }_1}& \frac{\partial P_1}{\partial {\theta }_2}& \mathrm{...}& \frac{\partial P_1}{\partial {\theta }_N}& \frac{\partial P_1}{\partial V_1}& \frac{\partial P_1}{\partial V_2}& \mathrm{...}& \frac{\partial P_1}{\partial V_N}\\ .& .& .& .& .& .& .& .\\ .& .& .& .& .& .& .& .\\ .& .& .& .& .& .& .& .\\ \frac{\partial P_N}{\partial {\theta }_1}& \frac{\partial P_N}{\partial {\theta }_2}& \mathrm{...}& \frac{\partial P_N}{\partial {\theta }_N}& \frac{\partial P_N}{\partial V_1}& \frac{\partial P_N}{\partial V_2}& \mathrm{...}& \frac{\partial P_N}{\partial V_N}\\ \frac{\partial Q_1}{\partial {\theta }_1}& \frac{\partial Q_1}{\partial {\theta }_2}& \mathrm{...}& \frac{\partial Q_1}{\partial {\theta }_N}& \frac{\partial Q_1}{\partial V_1}& \frac{\partial Q_1}{\partial V_2}& \mathrm{...}& \frac{\partial Q_1}{\partial V_N}\\ .& .& .& .& .& .& .& .\\ .& .& .& .& .& .& .& .\\ .& .& .& .& .& .& .& .\\ \frac{\partial Q_N}{\partial {\theta }_1}& \frac{\partial Q_N}{\partial {\theta }_2}& \mathrm{...}& \frac{\partial Q_N}{\partial {\theta }_N}& \frac{\partial Q_N}{\partial V_1}& \frac{\partial Q_N}{\partial V_2}& \mathrm{...}& \frac{\partial Q_N}{\partial V_N}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}{\mathrm{\Delta \theta }}_1\\ {\mathrm{\Delta \theta }}_2\\ .\\ .\\ .\\ {\mathrm{\Delta \theta }}_N\\ {\mathrm{\Delta V}}_1\\ {\mathrm{\Delta V}}_2\\ .\\ .\\ .\\ {\mathrm{\Delta V}}_N\end{array}\right]=J\left[\begin{array}{c}{\mathrm{\Delta \theta }}_1\\ {\mathrm{\Delta \theta }}_2\\ .\\ .\\ .\\ {\mathrm{\Delta \theta }}_N\\ {\mathrm{\Delta V}}_1\\ {\mathrm{\Delta V}}_2\\ .\\ .\\ .\\ {\mathrm{\Delta V}}_N\end{array}\right]$式中，V₁‑V_N和θ₁‑θ_N分别为各节点电压幅值和相角，P₁‑P_N和Q₁‑Q_N分别为各节点有功、无功注入，ΔV₁‑ΔV_N为各节点电压幅值的变化量，Δθ₁‑Δθ_N为各节点相角的变化量，ΔP₁‑ΔP_N为各节点有功注入变化量，ΔQ₁‑ΔQ_N为各节点无功注入变化量，J为系数矩阵简记形式，对矩阵J求逆变换得到：$\left[\begin{array}{c}{\mathrm{\Delta \theta }}_1\\ {\mathrm{\Delta \theta }}_2\\ .\\ .\\ .\\ {\mathrm{\Delta \theta }}_N\\ {\mathrm{\Delta V}}_1\\ {\mathrm{\Delta V}}_2\\ .\\ .\\ .\\ {\mathrm{\Delta V}}_N\end{array}\right]=J^{-1}\left[\begin{array}{c}{\mathrm{\Delta P}}_1\\ {\mathrm{\Delta P}}_2\\ .\\ .\\ .\\ {\mathrm{\Delta P}}_N\\ {\mathrm{\Delta Q}}_1\\ {\mathrm{\Delta Q}}_2\\ .\\ .\\ .\\ {\mathrm{\Delta Q}}_N\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cccccccc}\frac{\partial {\theta }_1}{\partial P_1}& \frac{\partial {\theta }_1}{\partial P_2}& \mathrm{...}& \frac{\partial {\theta }_1}{\partial P_N}& \frac{\partial {\theta }_1}{\partial Q_1}& \frac{\partial {\theta }_1}{\partial Q_2}& \mathrm{...}& \frac{\partial {\theta }_1}{\partial Q_N}\\ .& .& .& .& .& .& .& .\\ .& .& .& .& .& .& .& .\\ .& .& .& .& .& .& .& .\\ \frac{\partial {\theta }_N}{\partial P_1}& \frac{\partial {\theta }_N}{\partial P_2}& \mathrm{...}& \frac{\partial {\theta }_N}{\partial P_N}& \frac{\partial {\theta }_N}{\partial Q_1}& \frac{\partial {\theta }_N}{\partial Q_2}& \mathrm{...}& \frac{\partial {\theta }_N}{\partial Q_N}\\ \frac{\partial V_1}{\partial P_1}& \frac{\partial V_1}{\partial P_2}& \mathrm{...}& \frac{\partial V_1}{\partial P_N}& \frac{\partial V_1}{\partial Q_1}& \frac{\partial V_1}{\partial Q_2}& \mathrm{...}& \frac{\partial V_1}{\partial Q_N}\\ .& .& .& .& .& .& .& .\\ .& .& .& .& .& .& .& .\\ .& .& .& .& .& .& .& .\\ \frac{\partial V_N}{\partial P_1}& \frac{\partial V_N}{\partial P_2}& \mathrm{...}& \frac{\partial V_N}{\partial P_N}& \frac{\partial V_N}{\partial Q_1}& \frac{\partial V_N}{\partial Q_2}& \mathrm{...}& \frac{\partial V_N}{\partial Q_N}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{\mathrm{\Delta P}}_1\\ {\mathrm{\Delta P}}_2\\ .\\ .\\ .\\ {\mathrm{\Delta P}}_N\\ {\mathrm{\Delta Q}}_1\\ {\mathrm{\Delta Q}}_2\\ .\\ .\\ .\\ {\mathrm{\Delta Q}}_N\end{array}\right]$J^‑1矩阵反应了所述输电系统中节点电压幅值、相角受所述输电系统中各节点注入功率变化的影响程度，矩阵中的每个元素即为对应节点上的电压幅值、相角变化量与各节点注入功率变化量的数值比例关系，根据矩阵J^‑1的内容得到和分别表示当节点k上增加1单位的有功注入时，节点t上电压幅值、相角的变化量；步骤S202，根据基础电路理论，所述输电系统网络有功总损耗计算公式为：$p_L=\underset{i=1}{\overset{N}{\Sigma }}\underset{j=1}{\overset{N}{\Sigma }}{G}_{ij}{V}_i{V}_j{\mathrm{cos\theta }}_{ij}$式中，P_L为所述输电系统总网损，N为所述输电系统总节点数，G_ij为节点i、j之间的互导纳的实部，V_i、V_j为节点i和j的电压幅值，θ_ij为网络中节点i、j之间的相角差，θ_i为节点i的相角；由所述网络有功总损耗计算公式，求得所述输电系统总网损受任意一节点t电压幅值和相角变化的影响:和步骤S203，根据所述步骤S201和步骤S202计算得到的和求得所述输电系统网损对所述输电系统中任意一节点k的有功注入灵敏度为：$S_k=\frac{\partial P_L}{\partial P_k}=\underset{t=1}{\overset{N}{\Sigma }}(\frac{\partial P_L}{\partial {\theta }_t}\frac{\partial {\theta }_t}{\partial P_k}+\frac{\partial P_L}{\partial V_t}\frac{\partial V_t}{\partial P_k});$所述步骤S3中根据所述节点的网损灵敏度计算任意一个低压变电站将供电方式从A点供电切换为从B点供电，网损变化ΔLoss_AB大小为：ΔLoss_AB＝(S_B‑S_A)P_d+P_LB；其中，S_B为节点B的有功注入灵敏度，S_A为节点A的有功注入灵敏度，P_d为所述低压变电站有功总负荷，P_LB为所述节点B至低压受电站之间输电线路上的有功损耗并且：$P_{LB}=\frac{{P_d}^2+{Q_d}^2}{{U_B}^2}{R}_B;$其中，Q_d为电压受电站无功总负荷，U_B为节点B电压幅值，R_B为该低压变电站至节点B之间线路的电阻；所述步骤S3中筛选出能够使网损减少的供电点切换的重构策略后，筛选出降低所述输电系统网损的方案，排除掉实际无法操作的重构策略后得到所述低压输电系统的重构方案；所述实际无法操作的重构策略包括转供电跨500kV大区和合环点相位差过大。