一種基於TSC的饋線可接入容量計算方法及位置調整方法與流程
2024-03-25 09:32:05
本發明涉及電力系統，具體涉及一種基於tsc的饋線可接入容量計算方法及位置調整方法。
背景技術：
我國經濟發展迅速，用電量也在逐年上升，配電網經常需要接入新負荷來滿足負荷變化的需要，在配電網電源點不足且要滿足n-1安全的前提下，根據配電網的最大供電能力(totalsupplycapability，tsc)，挖掘配電網的供電潛力是非常重要的。
配電網由變電站供出的饋線一般分成若干段，在饋線末端與其它饋線實現手拉手的聯絡。挖掘配電網的供電潛力就是分析配電網變電站間隔、饋線、饋線分段各個環節的最大供電能力，進而與現有負荷大小比較得到可接入容量。所以，可接入容量是在考慮設備額定容量的情況下，滿足n-1準則時各饋線和主變還可以接入的容量。在實際配電網的業擴工作中，隨時都會接入新的負荷，需要事先判斷是否具有足夠的剩餘容量以支撐新負荷的接入。但實際情況是目前並沒有對配電網各級可用容量的有效測算手段，規劃技術原則中只有關於配電變壓器裝接容量上限的推薦值，因此實踐中都是依靠人為的經驗判斷，可能導致有的饋線接入負荷過多，給電網運行造成一定的安全隱患；有的饋線則接入負荷過少，寶貴的電網資源得不到充分利用。
tsc正逐漸成為評價配電網的一個重要指標，其含義是指當配電網所有饋線n-1校驗和變電站主變n-1校驗均滿足時，該配電網所能帶的最大總負荷。n-1校驗時，需要考慮主變間和饋線間的負荷轉帶、網絡中主變以及饋線間的聯絡關係、主變和饋線的容量、主變過載係數等配電網的實際運行約束。論文《基於饋線互聯關係的配電網最大供電能力模型》，出版源為《電力系統自動化》,2011,35(24):47-52；充分考慮主變互聯和饋線互聯，建立了嚴格的計算tsc的線性規劃數學模型，並能夠求得最優解，也成為了現如今最接近配電網實際情況的tsc求解方法。
除配電網總體tsc外，tsc模型和計算還能給出達到tsc時各主變、饋線段上的負荷分布情況，通過進一步設定負荷均衡目標函數，還可以得到tsc下最均衡的負荷分布。
科學進行配電網可接入容量測算是業擴工作的迫切需要，對下一步制定電網規劃、電網改造計劃也是第一手的寶貴資料。本文應用tsc理論研究了這一實際問題，並提出了一種基於tsc的饋線段可接入容量計算方法。
技術實現要素：
本發明旨在提供一種基於tsc的饋線段可接入容量計算方法，以解決現有技術方案中的只能依靠經驗判斷饋線接入用戶容量的問題。
為了實現所述目的，本發明一種基於tsc的饋線可接入容量計算方法，包括如下步驟，
步驟1：獲取各饋線段的現有負荷；
步驟2：根據tsc模型計算得到tsc值；
步驟3：根據饋線模型計算得到各饋線的理論負荷；根據理論負荷和現有負荷計算各饋線上的可接入負荷；
饋線模型以可接入負荷為非負值的饋線數最多作為目標函數，以tsc模型的條件函數結合配電網所帶負荷為最大供電值作為條件函數；
其中，饋線上的可接入負荷為饋線的理論負荷與對應現有負荷的差值；
步驟4：判斷各饋線段上的可接入負荷是否均為非負，如果判斷結果為是，則將饋線段上的可接入負荷作為對應饋線段的可接入容量；如果判斷結果為否，則調整分段開關或聯絡開關的位置，調整分段開關或聯絡開關的位置，根據分段開關或聯絡開關的調整更新饋線上的可接入負荷，判斷更新後的可接入負荷是否均為非負，如果判斷結果為是，將更新後的可接入負荷作為對應饋線的可接入容量。
優選的，所述調整分段開關或聯絡開關的位置的方法為：一個饋線段偶內，聯絡開關或分段開關由可接入負荷為正的饋線段移向可接入負荷為負的饋線段。
優選的，調整分段開關或聯絡開關的位置時，滿足如下條件：
其中δf表示移動分段開關或聯絡開關的位置所引起的饋線段偶內的負荷變化量；表示饋線段偶內可接入容量為正一側的可接入負荷；表示饋線段偶內可接入容量為負一側的可接入負荷。
優選的，調整分段開關或聯絡開關的位置時，如果有多個位置滿足條件則通過公式計算每個位置的權值，選擇權值最大的位置作為調整分段開關或聯絡開關的位置。
優選的，判斷更新後的可接入負荷是否均為非負時，如果判斷結果為否，則:調整分段開關或聯絡開關的位置，根據分段開關或聯絡開關的調整再次更新饋線段上的可接入負荷，並判斷再次更新後的可接入負荷是否均為非負，如果判斷結果為是，將再次更新後的可接入負荷作為對應饋線段的可接入容量。
優選的，判斷再次更新後的可接入負荷是否均為非負時，如果判斷結果為否，則結束。
優選的，步驟2中的tsc模型為：
s.t.
trfmn+fn≤rfn
tsc為最大供電值，fi為主變i所帶負荷，fm為饋線m的負荷；trfmn為饋線m發生n-1故障時轉帶給饋線n的負荷量；trtij為主變i發生n-1故障時轉帶給主變j的負荷量；fm∈ti表示饋線m出自主變i的對應母線；fn∈tj表示饋線n出自主變j的對應母線；rfn為饋線n的額定容量；fn為饋線n的負荷；rj為主變j的額定容量；ld為某個重載區負荷的下限；z為重載區所有主變集合。
作為本發明的另一方面，本發明還設計了一種用於饋線可接入容量計算方法的位置調整方法，用於調整分段開關或聯絡開關的位置，在一個饋線段偶內，聯絡開關或分段開關由可接入負荷為正的饋線段移向可接入負荷為負的饋線段。
優選的，調整分段開關或聯絡開關的位置時，滿足如下條件：
其中δf表示移動分段開關或聯絡開關的位置所引起的饋線段偶內的負荷變化量；表示饋線段偶內可接入容量為正一側的可接入負荷；表示饋線段偶內可接入容量為負一側的可接入負荷。
優選的，調整分段開關或聯絡開關的位置時，如果有多個位置滿足條件則通過公式計算每個位置的權值，選擇權值最大的位置作為調整分段開關或聯絡開關的位置。
通過實施本發明可以取得以下有益技術效果：可以通過本方法計算饋線接入容量，根據本方法計算的饋線容量進行接入，可以使得饋線不會因為接入負荷過多而產生安全隱患，不會因為接入符合過少而使得電網資源得不到充分利用。
附圖說明
圖1為本發明的流程圖；
圖2為本發明中聯絡開關變化前的電纜單環網圖；
圖3為本發明中聯絡開關變化後的電纜單環網圖；
圖4為本發明一種優選方案的流程圖。
具體實施方式
為了便於本領域技術人員的理解，下面結合具體實施例對本發明作進一步的說明：
如圖1所示，本發明一種基於tsc的饋線可接入容量計算方法，包括如下步驟，
步驟1：獲取各饋線的現有負荷；
步驟2：根據tsc模型計算得到最大供電值(即tsc值)；
步驟3：根據饋線模型計算得到各饋線的理論負荷；根據理論負荷和現有負荷計算各饋線上的可接入負荷；
在這裡，饋線模型以可接入負荷為非負值的饋線數最多作為目標函數，以tsc模型的條件函數結合配電網所帶負荷為最大供電值作為條件函數；
其中，饋線上的可接入負荷為饋線的理論負荷與對應現有負荷的差值；
步驟4：判斷各饋線上的可接入負荷是否均為非負，如果判斷結果為是，則將饋線上的可接入負荷作為對應饋線的可接入容量。
根據計算得出的饋線的可接入容量，進行饋線接入，使得饋線不會因為接入負荷過多而產生安全隱患，饋線不會因為接入符合過少而使得電網資源得不到充分利用。
步驟2中，tsc模型可以採用背景技術中所述的《基於饋線互聯關係的配電網最大供電能力模型》中的tsc模型。
城市配電網線路長度往往較短，電壓降較小，且可通過無功補償設備進一步調節，因此電壓約束可在tsc模型中忽略；同時，tsc模型中的饋線出口負荷已經包含了網損。綜合上述分析，tsc模型對電壓、無功功率等因素可簡化處理，簡化後的tsc模型如下：
其中，tsc為最大供電值，fi為主變i所帶負荷，fm為饋線m的負荷；trfmn為饋線m發生n-1故障時轉帶給饋線n的負荷量；trtij為主變i發生n-1故障時轉帶給主變j的負荷量；fm∈ti表示饋線m出自主變i的對應母線；fn∈tj表示饋線n出自主變j的對應母線；rfn為饋線n的額定容量；fn為饋線n的負荷；rj為主變j的額定容量；ld為某個重載區負荷的下限；z為重載區所有主變集合；表示任意m,n，表示任意i,j。
式(1)中：
為目標函數，表示tsc為所有主變負荷之和的最大值。
為饋線負荷分段等式約束，表示饋線m可能分為多段,其中每一段可轉帶給不同的饋線,所有轉帶出去的負荷之和等於該饋線的負荷。
為主變—饋線負荷轉帶等式約束,表示主變i發生n-1故障時轉帶給主變j的負荷是通過與兩臺主變相連饋線間的負荷轉帶完成的。
trfmn+fn≤rfn為饋線n-1約束,表示饋線m發生n-1故障後,其負荷通過饋線聯絡轉帶給其他饋線,負荷轉帶後其他饋線不能過載。
為主變n-1約束,表示主變j接受故障主變i轉移負荷後的長時間運行的負荷不超過其額定容量；
為區域負載約束,含義是若某個區域負載很大,如有多個重載區,該區域內的主變負載之和大於給定負載ld,則增加不等式,而在非重載區則無不等式約束,該約束會影響tsc時負荷的分布甚至tsc的大小。
本發明中饋線模型的目標函數為:可接入負荷為非負值的饋線數最多；
本發明中饋線模型以tsc模型的條件函數結合配電網所帶負荷為最大供電值作為條件函數，具體為：
上式中，tsc為根據tsc模型計算得出的最大供電值，
如圖4所示，步驟4中，判斷各饋線上的可接入負荷是否均為非負時，如果判斷結果為否，則：調整分段開關或聯絡開關的位置，根據分段開關或聯絡開關的調整更新饋線上的可接入負荷(分段開關或聯絡開關的調整調整後的現有負荷會發生變化，但理論負荷不發生變化，也就是可接入負荷只需加減對應現有負荷的變化量即可得出，是本領域技術人員應當知曉如果根據分段開關或聯絡開關的調整更新饋線上的可接入負荷，此處不進行詳細說明)，判斷更新後的可接入負荷是否均為非負，如果判斷結果為是，將更新後的可接入負荷作為對應饋線的可接入容量。
此處對調整開關位置的具體方法和饋線段偶(dualfeedersections，dfs)做解釋。從一個分段開關或者聯絡開關兩側出發，沿著相反方向，總可以搜索到其餘分段開關、聯絡開關或饋線開關，則這兩個開關之間的兩個饋線為一個饋線段偶。以圖2電纜單環網為例，內有環網櫃1和環網櫃2，聯絡開關為環網櫃2內的b，饋線開關為a、c，則兩段饋線ba和bc即為一對饋線段偶，饋線段偶中ba段的負荷包括f0、f1、f2，bc段的負荷包括f3、f4、f5。
本文中饋線可以為開關(分段開關或聯絡開關或饋線開關)與相鄰開關(分段開關或聯絡開關或饋線開關)之間的饋線段。
以圖2和圖3為例，假設ba饋線的可接入容量為正、bc饋線的可接入容量為負，由可接入負荷的計算方法fm′表示饋線m上的現有負荷，fmtsc為饋線m上的理論負荷，說明ba饋線內實際負荷fm′小於tsc時的理論負荷bc饋線內實際負荷fm′大於tsc時的理論負荷在配電網中，可以通過調節聯絡開關來改變饋線段偶內的饋線的實際負荷fm′分布，顯然，此時若將bc的實際負荷fm′轉移一部分到ba，此時bc的fm′減少，ba的fm′增加，有可能既充分利用ba的可接入負荷，也使得bc的可接入負荷從負值變為正值，所以聯絡開關b應該向c移動，操作過程對比圖2和圖3，此時聯絡開關由b變到b'。此時饋線段偶中b'a段的負荷包括f0、f1、f2、f3，b'c段的負荷包括f4、f5。上述聯絡開關移動的方向和大小，需滿足如下條件：
1)方向：在一個饋線段偶內，聯絡開關或分段開關由可接入容量為正的饋線移向可接入容量為負的饋線；
2)大小：聯絡開關或分段開關的調整後，引起的負荷變化量應滿足：
其中δf表示移動分段開關或聯絡開關的位置所引起的饋線段偶內的負荷變化量；表示饋線段偶內可接入容量為正一側的可接入負荷；表示饋線段偶內可接入容量為負一側的可接入負荷。
饋線段偶的實質是給出了負荷調整的最小單元，可接入容量能夠直接導致饋線段偶內的負荷調整，也即指導聯絡開關或分段開關位置的移動，其移動的依據為式(2)，這樣通過開關的移動，能夠使得配電網擁有最大的可接入容量，並且各饋線的可接入容量都為非負值。
需要指出的是：1)某個負荷所在的饋線段偶可能不止一個，本文對饋線段偶的選取辦法可以是優先選擇包含聯絡開關的饋線段偶；2)有些饋線段偶是否可以實際操作，要考慮實際配電網的現實情況，實際工程可能不能滿足調整開關位置的需要，主要原因有：①、通過分段開關或者聯絡開關調節負荷是離散的，可能始終不滿足上述負荷變化量不等式；②、配電網自動化程度未完全覆蓋，調節分段開關或者聯絡開關費時費力等。
作為一種優選方案，調整分段開關或聯絡開關的位置時，如果有多個位置滿足條件則通過公式計算每個位置的權值，選擇權值最大的位置作為調整分段開關或聯絡開關的位置。
由於一個饋線段偶內，判斷更新後的可接入負荷是否均為非負時，如果判斷結果為否，則:調整分段開關或聯絡開關的位置，根據分段開關或聯絡開關的調整再次更新饋線段上的可接入負荷，並判斷再次更新後的可接入負荷是否均為非負，如果判斷結果為是，將再次更新後的可接入負荷作為對應饋線段的可接入容量。判斷再次更新後的可接入負荷是否均為非負時，如果判斷結果為否，則結束。
本發明公開了一種用於饋線可接入容量計算方法的位置調整方法，在此對該位置調整方法單獨說明，本發明的位置調整方法用於調整分段開關或聯絡開關的位置，在一個饋線段偶內，聯絡開關或分段開關由可接入負荷為正的饋線段移向可接入負荷為負的饋線段。
調整分段開關或聯絡開關的位置時，滿足如下條件：
其中δf表示移動分段開關或聯絡開關的位置所引起的饋線段偶內的負荷變化量；表示饋線段偶內可接入容量為正一側的可接入負荷；表示饋線段偶內可接入容量為負一側的可接入負荷。
根據本方法實現分段開關或聯絡開關的位置，使其可以配合用於饋線可接入容量計算方法，饋線可接入容量可以更加合理化。
作為一種優選方案，當調整分段開關或聯絡開關的位置時，如果有多個位置滿足條件則通過公式計算每個位置的權值，選擇權值最大的位置作為調整分段開關或聯絡開關的位置。
以上所述僅為本發明的具體實施例，但本發明的技術特徵並不局限於此，任何本領域的技術人員在本發明的領域內，所作的變化或修飾皆涵蓋在本發明的專利範圍之中。