[发明专利]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

1.一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：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：简记为：式中ax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ax＝1时，表示配电网中不含柔性直流装置；当存在0＜ax＜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：首先用基于几何安全距离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Fi,Fj,Fk...变化时，以Fi为例，Fi的绝对安全裕量的计算方法为：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，ΔFi可以为负值；ΔFi≤g(Fi)  (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：馈线安全距离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ΔF，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‑MΔF≥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，aij>0，上述不等式也说明，只要负荷变化时的MΔF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‑MΔF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‑MΔF≥O是全网N‑1安全的充要条件；得到几何安全距离和馈线安全距离具体步骤是，1)、几何安全距离计算方法工作点到安全边界的几何安全距离GSD(Geometric Security Distance)的计算方法为：定义故障后，与转带负荷位于同一供电元件的馈线或馈线段负荷构成的单元为转带单元，式(3)中，0＜a_x≤1，表示负荷系数，R表示转带单元内主变或馈线元件容量大小，F_x表示转带单元内的馈线或馈线段负荷，表示转带单元内主变或馈线元件R的剩余容量，n表示转带单元内馈线或馈线段负荷个数；2)馈线安全距离计算方法工作点延Fi方向到DSSR边界的馈线安全距离FSD(Feeder Security Distance)的计算方法为：式(4)中，R_i表示转带单元i内主变或馈线元件容量大小，n表示转带单元内馈线或馈线段负荷的个数，GSD_x.Fi表示工作点到某一包含F_i负荷分量的安全边界的几何安全距离，表示高维空间中，工作点延F_x的轴向到安全边界的距离，FSD_x表示工作点延F_x到DSSR边界的距离，记为d_m，起到限制作用的安全边界记为m，称为约束边界；由此得工作点延各个轴向到DSSR边界的FSD，及FSD对应的约束边界,Π表示安全边界表达式中含有负荷F_i的安全边界的个数,mΠ表示全边界表达式中含有负荷F_i的安全边界。