一種配電網層間供電能力匹配度評價方法與流程
本發明涉及一種配電網層間供電能力匹配度評價方法。
背景技術：
作為電力系統中最基礎的組成部分，配電網的正常工作關系到整個系統的運行。同樣作為與用戶相連接的最前沿，其安全、經濟、可靠的運行直接影響到人民生活水平的提高，其次對于一個城市或地區經濟的發展也起到了決定性的作用。因此安全、可靠、經濟是配電網的核心。
隨著我國電網不斷建設升級以及負荷水平的不斷提高，電力系統面臨著嚴峻的挑戰。在這樣的前提條件下，配電網需要更高的標準來滿足日益增長的負荷，所以供電能力成為評價配電網建設水平的一個新指標，而且在我國很多配電網的建設中得到了應用，并在近年來得到了一定的進展。目前，如何提高配電網供電能力已經成為亟待解決的問題之一。
為了極大的提高配電網的運行水平和更有效的挖掘配電網的供電能力，必須對配電網有一個全面合理的評估，以求一個符合我國實際情況的評估方法。科學的對配電網供電能力進行準確的評估，可以清楚的反應出配電網的運行狀態，并在配電網的升級建設工作中提供強有力的依據，找到最有效的改進措施，挖掘配電網的潛在能力。目前對于配電網經濟可靠性方面研究較多，外對配電網供電能力方面研究較少。
在配電網目前的建設和發展中，很多問題還缺乏理論依據的支撐和指導，而關于供電能力方面目前還存在供電能力計算不精確、配網中容載比過高、配網建設不精確等問題。而其中，配電網供電能力的計算是評估配網的基礎，在此基礎上應該找到合理的評價配電網供電能力的方法，才能更全面評價整體配電網。
目前已有關于配電網最大供電能力方面的研究，一般是基于單一電壓等級配電網，即僅僅研究單側配電網在滿足n-1安全準則與一系列實際約束下所能提供的最大供電量。在這種研究方法中對最大供電能力的各種計算，實際上忽視了上級配電網的制約，已經默認了上級配電網的供電能力為無限大，這在實際的工程項目中是有缺陷的。在實際的電網運行中，一般情況下上級配電網是制約下級配電網運行的，而且下級配電網的運行必須服從上級配電網?？傮w來說，僅僅研究配電網中某個電壓等級區域最大供電能力忽視了其整體性，是片面的，不能滿足實際工程的需求，因此本發明在研究下級配電網最大供電能力的時候還將對上級配電網進行充分考慮，探究考慮配電系統層間的相互約束。
技術實現要素：
為實現上述目的，本發明的技術方案是：一種配電網層間供電能力匹配度評價方法，包括以下步驟，
（1）根據已知配電網確定不同電壓等級；
（2）針對不考慮上級配電網限制的下級配電網與考慮上級配電網限制的下級配電網，分別計算其最大供電能力；
（3）計算單個變電站中其不同電壓側配電網間最大供電能力匹配度。
進一步的，所述步驟（2）中，最大供電能力的計算方法如下：
將整個配電網分成不同電壓等級下的配電網，確定配電網中主變和饋線的容量，以及饋線間的聯絡關系；
建立供電能力模型，分別計算單個電壓等級的最大供電能力
最大供電能力數學模型的約束條件為：
其中：
式(1)為饋線所帶負荷等式約束，表示單條饋線出現故障進行n-1時其所帶負荷可分別轉帶到其他不同的饋線；
式(2)為主變與饋線間負荷等式約束，表示在配電網中，所有饋線所帶負荷之和即為所有主變所帶負荷之和；
式(3)為主變與饋線轉帶等式約束。表示當主變發生故障進行n-1(配電網中所有n個元件中任一獨立元件發生故障而被切除后，此配電網還會正常運行)時，其轉帶的負荷即為與此主變相連饋線上所帶的所有負荷；
式(4)為低壓側饋線n-1約束，表示單條饋線發生故障后將其所帶負荷轉帶到其他饋線時，接收負荷的饋線不可過載；
式(5)為高壓側輸電線n-1約束，表示單條輸電線發生故障后將其所帶負荷轉帶到其他輸電線時，接收負荷的輸電線不可過載；
式(6)為主變n-1約束，表示單臺主變發生故障后將其所帶負荷轉帶到其他主變時，接收負荷的主變不可過載；
配電網最大供電能力目標函數為：
其中，tsc表示配電網最大供電能力，目標函數表示tsc為當前配電網中所有主變負荷之和的最大值；
在計算單個電壓等級的最大供電能力
進一步的，所述步驟（3）中配電網層間供電能力匹配度（interlayersupplycapabilitymatchingdegree，ismd）的計算方法如下：
其中，ismd表示配電網層間供電能力匹配度；
本發明結合最大供電能力，運用配電網層間供電能力匹配度這一新的指標以及常規的線性規劃算法，提出一種配電網層間供電能力匹配度的評價方法，從而更好更全面的反映不同電壓等級配電網對配電網整體的影響，能夠較為直觀的反映出上下兩級配電網的匹配程度，使計算結果更具有實際參考價值，并且能夠深入研究不同結構的上下級配電網的具體匹配狀況，為網絡的優化改造提供更有價值的信息。
附圖說明
圖1為本發明流程圖；
圖2為本發明實施例中配電網示意圖；
圖3為本發明實施例中主變供電能力對比圖。
具體實施方式
下面結合附圖以及具體實施例，對本發明的技術方案進行具體說明。
如圖1所示，一種配電網層間供電能力匹配度評價方法，包括以下步驟，
（1）根據已知配電網確定不同電壓等級；
（2）針對不考慮上級配電網限制的下級配電網與考慮上級配電網限制的下級配電網，分別計算其最大供電能力；
（3）計算單個變電站中其不同電壓側配電網間最大供電能力匹配度。
在步驟（2）中，最大供電能力的計算方法如下：
將整個配電網分成不同電壓等級下的配電網，確定配電網中主變和饋線的容量，以及饋線間的聯絡關系；
建立供電能力模型，分別計算單個電壓等級的最大供電能力
最大供電能力數學模型的約束條件為：
其中：
式(1)為饋線所帶負荷等式約束，表示單條饋線出現故障進行n-1時其所帶負荷可分別轉帶到其他不同的饋線；
式(2)為主變與饋線間負荷等式約束，表示在配電網中，所有饋線所帶負荷之和即為所有主變所帶負荷之和；
式(3)為主變與饋線轉帶等式約束，表示當主變發生故障進行n-1時，其轉帶的負荷即為與此主變相連饋線上所帶的所有負荷；
式(4)為低壓側饋線n-1約束，表示單條饋線發生故障后將其所帶負荷轉帶到其他饋線時，接收負荷的饋線不可過載；
式(5)為高壓側輸電線n-1約束，表示單條輸電線發生故障后將其所帶負荷轉帶到其他輸電線時，接收負荷的輸電線不可過載；
式(6)為主變n-1約束，表示單臺主變發生故障后將其所帶負荷轉帶到其他主變時，接收負荷的主變不可過載；
配電網最大供電能力目標函數為：
其中，tsc表示配電網最大供電能力，目標函數表示tsc為當前配電網中所有主變負荷之和的最大值；
在計算單個電壓等級的最大供電能力
上述模型進行變形后采用線性規劃軟件（如lingo）來求解即可得到tsc。
在步驟（3）中配電網層間供電能力匹配度（interlayersupplycapabilitymatchingdegree，ismd）的計算方法如下：
其中，ismd表示配電網層間供電能力匹配度；
下面將通過具體實施例對所提的配電網層間供電能力匹配度評價方法進行分析。典型供電模式a+—1由110kv與10kv兩個電壓等級構成。110kv側采用雙回鏈式接線，由2座220千伏變電站作為電源，中間“π”接入2座110千伏變電站，線路數量少，結構簡單。而10kv側包含了變電站出線雙環網接線、三電源開關站接線以及開關站出線雙環網接線三種結構，如圖2所示福建省典型供電模式a+—1的簡化算例圖，該配電網總共有4條輸電線路，2條聯絡線，2座變電站，8個變壓器，56條饋線。本實施例由110kv與10kv兩個電壓等級構成，110kv側輸電線路容量為116mva，10kv側變電站所出饋線的容量為11.4mva，開關站所出饋線的容量為9.5mva。
該電網圖由110kv與10kv側兩個電壓等級構成，110kv側為雙回鏈式結構，10kv由簡化的四種結構組合而成：1.變電站出線雙環網（饋線1與饋線14、饋線4與饋線11組成一個雙環網環；饋線2與饋線16、饋線6與饋線12組成一個雙環網）。2.兩供一備開關站接線（饋線3、饋線9、饋線7組成一個兩供一備連線；饋線10、饋線8、饋線15組成一個兩供一備連線）。3.開關站出線雙環網（饋線17與饋線24、饋線19與饋線22組成一個雙環網；饋線18與饋線23、饋線20與饋線21組成一個雙環網）。4.重要負荷供電（饋線5、饋線13）。下面的研究將基于此圖展開。
由于線路過于復雜，圖中并沒有把采用變電站出線雙環網結構的所有線路全部畫完，主變所連饋線的編號以及未畫出的線路的連接情況將由表1與表2列出。
目前已有的關于配電網最大供電能力的研究，是基于單一電壓等級供電區域，即研究圖2中的10kv供電區域在滿足n-1安全準則與一系列實際運行約束條件下所能提供的最大負荷。在該研究模式下，經計算，該供電區域的最大供電能力為210.46mw，8個主變所帶的負荷值如表3所示。
僅研究單一電壓等級最大供電能力的方法是存在缺陷的，在充分考慮了上級配電網對于下級配電網的限制后，計算可得該供電區域的最大供電能力為199.43mw，8個主變所帶的負荷值如表4所示。
已知10kv電壓側的現有負荷為180mw，根據以上數據可以得出以下計算：
其中:
可見，考慮了上級配電網的限制之后，下級配電網每個主變的供電能力發生了一定程度的變化，其總體的供電裕度也大大減小，從而說明，高電壓側的供電能力制約著低電壓側的供電能力，進一步說明多電壓等級是考慮配電網最大供電能力必不可少的重要影響。而在上下級配電網的匹配方面，ismd=0.95，并不是十分的接近1，可知，上下級配電網供電能力的匹配程度并不是特別高，所以要加強電網建設，優化網絡結構，提高上下級配電網的匹配程度。
以上對本發明的目的、技術方案和優點進行了詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
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