一种配电网结构薄弱点识别方法与流程

1.本发明涉及配电网技术领域，尤其是一种配电网结构薄弱点识别方法。


背景技术：

2.为了提高供电可靠性，我国的配电网设计普遍采用闭环设计开环运行的思路，配电网容载比普遍较高(高于2.0)，但可靠性水平并不高，而国外一些城市配电网在较低容载比(低于1.6)下实现了较高的可靠性，其主要原因是配电网转供能力尚没有充分利用起来。
3.电网故障情况下的负荷恢复受转供电薄弱点制约，消除转供电薄弱点是提高故障恢复效率的重要手段，其前提是能够量化识别配电网转供力大小的薄弱点，并根据薄弱点影响因素进行针对性的改造。目前，配电网转供能力薄弱点主要基于定性识别，缺少定量评估转供电薄弱点识别技术，现有的配电网的容载比、负载率等指标只能反映单一设备的供电能力，无法有效反映故障情况下设备间的转供电能力大小，从而影响配电网故障情况下的负荷恢复。


技术实现要素：

4.本发明解决了现有技术缺少定量评估转供电薄弱点识别技术的问题，提出一种配电网结构薄弱点识别方法，能够对电网转供电薄弱点进行量化计算，为配电网规划、调控、电网改造提供依据与方法，提升故障恢复效率，减少停电范围，缩短停电时间。
5.为实现上述目的，提出以下技术方案：
6.一种配电网结构薄弱点识别方法，包括以下步骤：
7.s1，对主配网模型进行融合，构建跨电压等级的主配网扑模型；
8.变电站内的母线、主变、以及站外的出线通常分布于不同的系统，在计算前需要融合主配网模型。
9.s2，选择典型接线方式与负荷，以最大方式下的典型接线方式为基础，按馈线统计停电负荷；
10.s3，选择任一还没计算过的带负荷变电站作为计算起点；
11.s4，计算母线保安负荷，对无转供路径的停电负荷进行统计，在满足保护约束的条件下，选择最大复电保安负荷；
12.s5，计算单转供路径馈线恢复总负荷；
13.s6，计算多转供路径恢复总负荷；
14.s7，计算该变电站负荷一次恢复率；
15.s8，判断所有变电站是否计算完成，若否返回s3，若是进入s9；
16.s9，按负荷一次恢复率对变电站进行排序；
17.s10，将负荷一次恢复率阀值进行比较，定位薄弱点。
18.本发明能够量化识别影响配电网故障恢复的转供电薄弱点，电网调控指挥，电网改造提升提供量化决策依据，为配电网规划、调控、电网改造提供依据与方法，提升故障恢
复效率，减少停电范围，缩短停电时间。
19.作为优选，所述s1具体包括以下步骤：以dl/t 890.301
‑
2015标准为依据，在主配网模型中建立line模型，以主配网模型的energyconsumer作为耦合单元，建立主配网拓扑模型。
20.作为优选，所述s4中保安负荷满足以下约束：
[0021][0022]
li＝min(l
is
，l
it
，t
t
)
[0023]
其中，l
b
为母线b所对应的保安负荷，b为变电站的母线集合，l
r
为与母线b相连的无直接转供路径的停电负荷，l
i
为与母线b相连的某条可信保安供电路径所对应的负荷，max(l
i
)为母线b相连的可信保安供电路径所对应的负荷最大值，l
is
为第i个可信保安路径所对应的停电线路的供电裕量，l
it
为第i个可信保安路径所对应的转供线路的供电裕量，t
t
为转供侧主变供电裕量。
[0024]
作为优选，所述s5中单转供路径馈线恢复总负荷数学表达式如下：
[0025][0026]
其中，l
′
为所有单转供路径馈线的总负荷，i为每条单转供路径馈线，n1为单转供路径馈线数量，l
′
i
为单转供路径停电侧负荷，l
it
为单转供路径转供侧供电裕量，t
t
单转供路径转供侧主变供电裕量。
[0027]
作为优选，所述s6中多转供路径馈线恢复总负荷数学表达式如下：
[0028][0029]
其中，l
″
为所有多转供路径馈线恢复总负荷，m为可行的多转供路径馈线，n2为多转供路径数量，l
″
m
为多转供路径停电侧负荷，l
mt
为某种最大转供方案下的多路径转供侧负荷恢复量。
[0030]
作为优选，所述s7中计算该变电站负荷一次恢复率的公式为：
[0031][0032]
其中，p
s
为此变电站所对应的负荷一次恢复率，b为母线，nb为变电站母线数量，l
b
为某条b母线所对应的保安负荷，l
t
为此变电站停电馈线t，n为停电馈线数量。
[0033]
作为优选，所述s10具体包括以下步骤：
[0034]
对于恢复率小于100％且大于阀值的带负荷变电站进行定位与薄弱点分析；若负荷一次恢复率小于或等于80％，则认为带负荷变电站存在薄弱点。
[0035]
本发明的有益效果是：本发明能够量化识别影响配电网故障恢复的转供电薄弱点，电网调控指挥，电网改造提升提供量化决策依据，为配电网规划、调控、电网改造提供依据与方法，提升故障恢复效率，减少停电范围，缩短停电时间。
附图说明
[0036]
图1是实施例的方法流程图；
[0037]
图2是实施例某变电站接线示意图；
具体实施方式
[0038]
实施例：
[0039]
配电网故障时影响恢复速度与恢复负荷大小主要取决于故障区与非故障区之间的联络，故障区负荷分布、非故障区分布。为了能够以统一的标准与衡量故障时转供电薄弱点，取电网最大方式下的负荷分布为基准值，以典型接线为前提进行取值。
[0040]
由于电网设计时通常关注主设备的n
‑
1,如单台主变的停运、单条线路的停运，一般n
‑
1情况下的转供电能力均能够满足，变电站全停是一种极端情况下的严重故障，虽然发生概率小，但其后果比较严重，常常会造成局部失电，本质上是从n
‑
2角度来观察电网恢复供电的能力，具有典型性与现实性，因此，我们用变电站全停为代表，以负荷一次恢复率为量化指标，以其计算过程为关键步骤，可以有效识别出严重故障情况下出电网薄弱点。
[0041]
本实施例提出一种配电网结构薄弱点识别方法，参考图1具体包括以下步骤：
[0042]
s1，对主配网模型进行融合，构建跨电压等级的电网拓扑模型：
[0043]
变电站内的母线、主变、以及站外的出线通常分布于不同的系统，在计算前需要融合主配网模型，以dl/t 890.301—2015标准为依据，在配网模型中建立line模型，以主配网模型的energyconsumer作为耦合单元，建立主配网拓扑模型。
[0044]
s2，选择典型接线方式与负荷：
[0045]
以最大方式下的典型接线方式为基础，电网最大方式是指电网潮流、负荷最大情景下的负荷分布，当处于电网最大方式下，电网的承载能力最高，转供电能力最弱，电网最大方式能够有效暴露出薄弱点的分布，在实践中也具有指导意义。
[0046]
典型接线是指正常方式下的接线模式，包括各设备的运行状态。设备的运行状态指设备的运行、热备用、检修等相关状态。在电网最大方式下，以变电站全停为前提，可以有效发现电网极重故障情况下的薄弱点，对于实际也具有重要的意义。
[0047]
s3，选择某一尚没有计算过的带负荷变电站作为计算起点，带负荷变电站是指低压母线带负荷，一般指35kv/110kv变电站。
[0048]
s4，计算母线保安负荷：
[0049]
母线保安负荷是指当主变停运后，与其相联的母线下带的馈线由于缺少联络，而无法进行直接负荷转移，需要经过其它线路经母线转供的负荷值。
[0050]
如图2所示，变电站a全停，#1主变及低压i段母线失电，线路a3，a4失电，由于a3，a4无直接转供路径，失电时将无法直接转移负荷，需要经过由线路b1经过线路a1，对i段母线上电，此时母线所能提供的最大负荷为保安负荷。
[0051]
一般而言，保安负荷只能满足无联络线路的保安用电及停电变电站内直流负荷，保障直流系统二次供电能力，是一种特殊情况下的为了电网安全与特殊用户供电需求的临时方式。
[0052]
需要对无转供路径的停电负荷进行统计，在满足保护约束的条件下，选择最大复电保安负荷。
[0053]
保安负荷满足以下约束：
[0054][0055]
l
i
＝min(l
is
，l
it
，t
t
)
[0056]
其中，l
b
为母线b所对应的保安负荷，b为变电站的母线集合，l
r
为与母线b相连的无直接转供路径的停电负荷，l
i
为与母线b相连的某条可信保安供电路径所对应的负荷，max(l
i
)为母线b相连的可信保安供电路径所对应的负荷最大值，l
is
为第i个可信保安路径所对应的停电线路的供电裕量，l
it
为第i个可信保安路径所对应的转供线路的供电裕量，t
t
为转供侧主变供电裕量。
[0057]
可信保安供电路径是一种预定指定的专用提供保安负荷的供电路径，考虑到电网保护的许可，保安供电路径需要考虑到多种因素，对于一条母线而言，可信保安供电路径可能不止一条，需要选择供电裕量最大的一条来作为保安供电路径。以图2中的变电站a为例，i段母线失电后，可信保安供电路径既可以选择“线路a1
‑
线路b1”，也可以选择“线路a2
‑
线路b2”，亦可以选择“线路a2
‑
线路c2”，可信保安供电路径要满足特殊方式下的继电保护安全约束。
[0058]
s5，计算单转供路径馈线恢复总负荷，单转供路径是指当此线路停电后，只有一条转供路径的馈线。转供路径是指直接转供路径，不包含经停电母线转供的路径。
[0059]
单转供路径馈线恢复总负荷数学表达式如下：
[0060][0061]
其中，l
′
为所有单转供路径馈线的总负荷，i为每条单转供路径馈线，n1为单转供路径馈线数量，l
′
i
为单转供路径停电侧负荷，l
it
为单转供路径停电侧负荷电裕量，t
t
单转供路径转供侧主变供电裕量。供电裕量是指特定季节下的设备运行限额与设备负荷之间的差值；特定季节是指冬季与夏季，不同季度间的线路限额可能会有变化。以变电站a中接线为例，当变电站a全停时，和线路a1相连的线路只有b1，当线路a1失电时，只能经过线路b1恢复供电，线路a1为单转供路径。
[0062]
s6，计算多转供路径恢复总负荷：
[0063]
多转供路径是指线路停电时，可以由多条线路进行直接恢复供电的停电线路。多转供路径馈线恢复总负荷数学表达式如下：
[0064][0065]
其中，l
′
为所有多转供路径馈线恢复总负荷，m为可行的多转供路径馈线，n2为多转供路径数量，l
m
为多转供路径停电侧负荷，l
mt
为某种最大转供方案下的多路径转供侧负荷恢复量。
[0066]
多转供路径涉及路径选择问题，不同的供电路径恢复负荷的比例会有差异，这涉及到恢复路径本身的负荷、限额，以及供电主变的限额与负载率等。
[0067]
目前对最大转供方案的计算有较多的实施例，可以采用不同的实施例来计算转供路径能恢复的负荷，本实施例只是陈述一种可行的实施例，最大转供方案计算包括以下步骤：
[0068]
s601，把多转供路径加入到多转供路径集
[0069]
s602，对多转供路径集进行遍历，选取一条多转供路径，对其可信的转供路径按供电能力进行排序，选择最大的两条转供路径作为备选路径。
[0070]
s603，对多转供路径进行组合，为了减少组合数，以选择的多转供路径的两条备选路径与其它多转供路径的最大备选路径组合成方案进行方案计算。
[0071]
s604，对所有的方案按负荷恢复比例进行排序，选择最大负荷恢复比例作为最大转供方案。
[0072]
s7，计算该变电站负荷一次恢复率：
[0073][0074]
其中，p
s
为此变电站所对应的负荷一次恢复率，b为母线，nb为变电站母线数量，l
b
为某条b母线所对应的保安负荷，l
t
为此变电站停电馈线t，n为停电馈线数量。
[0075]
s8，判断所有变电站是否计算完成，若否返回s3，若是进入s9；
[0076]
s9，按负荷一次恢复率对变电站进行排序；
[0077]
s10，将负荷一次恢复率阀值进行比较，定位薄弱点。
[0078]
对于恢复率小于100％，大于指定阀值的变电站进行定位与薄弱点分析。阀值是预先设定的运行值，如可以阀值设为80％，即负荷一次恢复率小于80％，就认为是存在薄弱点。