本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)，具體涉及一種基于tsc的饋線可接入容量計算方法及位置調(diào)整方法。

背景技術(shù)：

我國經(jīng)濟發(fā)展迅速，用電量也在逐年上升，配電網(wǎng)經(jīng)常需要接入新負荷來滿足負荷變化的需要，在配電網(wǎng)電源點不足且要滿足n-1安全的前提下，根據(jù)配電網(wǎng)的最大供電能力(totalsupplycapability，tsc)，挖掘配電網(wǎng)的供電潛力是非常重要的。

配電網(wǎng)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(xiàn)手拉手的聯(lián)絡(luò)。挖掘配電網(wǎng)的供電潛力就是分析配電網(wǎng)變電站間隔、饋線、饋線分段各個環(huán)節(jié)的最大供電能力，進而與現(xiàn)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(shè)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(wǎng)的業(yè)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余容量以支撐新負荷的接入。但實際情況是目前并沒有對配電網(wǎng)各級可用容量的有效測算手段，規(guī)劃技術(shù)原則中只有關(guān)于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(jīng)驗判斷，可能導(dǎo)致有的饋線接入負荷過多，給電網(wǎng)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(wǎng)資源得不到充分利用。

tsc正逐漸成為評價配電網(wǎng)的一個重要指標，其含義是指當配電網(wǎng)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(wǎng)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(zhuǎn)帶、網(wǎng)絡(luò)中主變以及饋線間的聯(lián)絡(luò)關(guān)系、主變和饋線的容量、主變過載系數(shù)等配電網(wǎng)的實際運行約束。論文《基于饋線互聯(lián)關(guān)系的配電網(wǎng)最大供電能力模型》，出版源為《電力系統(tǒng)自動化》,2011,35(24):47-52；充分考慮主變互聯(lián)和饋線互聯(lián)，建立了嚴格的計算tsc的線性規(guī)劃數(shù)學模型，并能夠求得最優(yōu)解，也成為了現(xiàn)如今最接近配電網(wǎng)實際情況的tsc求解方法。

除配電網(wǎng)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(shè)定負荷均衡目標函數(shù)，還可以得到tsc下最均衡的負荷分布。

科學進行配電網(wǎng)可接入容量測算是業(yè)擴工作的迫切需要，對下一步制定電網(wǎng)規(guī)劃、電網(wǎng)改造計劃也是第一手的寶貴資料。本文應(yīng)用tsc理論研究了這一實際問題，并提出了一種基于tsc的饋線段可接入容量計算方法。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在提供一種基于tsc的饋線段可接入容量計算方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)方案中的只能依靠經(jīng)驗判斷饋線接入用戶容量的問題。

為了實現(xiàn)所述目的，本發(fā)明一種基于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(xiàn)有負荷；

步驟2：根據(jù)tsc模型計算得到tsc值；

步驟3：根據(jù)饋線模型計算得到各饋線的理論負荷；根據(jù)理論負荷和現(xiàn)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(shù)最多作為目標函數(shù)，以tsc模型的條件函數(shù)結(jié)合配電網(wǎng)所帶負荷為最大供電值作為條件函數(shù)；

其中，饋線上的可接入負荷為饋線的理論負荷與對應(yīng)現(xiàn)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(jié)果為是，則將饋線段上的可接入負荷作為對應(yīng)饋線段的可接入容量；如果判斷結(jié)果為否，則調(diào)整分段開關(guān)或聯(lián)絡(luò)開關(guān)的位置，調(diào)整分段開關(guān)或聯(lián)絡(luò)開關(guān)的位置，根據(jù)分段開關(guān)或聯(lián)絡(luò)開關(guān)的調(diào)整更新饋線上的可接入負荷，判斷更新后的可接入負荷是否均為非負，如果判斷結(jié)果為是，將更新后的可接入負荷作為對應(yīng)饋線的可接入容量。

優(yōu)選的，所述調(diào)整分段開關(guān)或聯(lián)絡(luò)開關(guān)的位置的方法為：一個饋線段偶內(nèi)，聯(lián)絡(luò)開關(guān)或分段開關(guān)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(yōu)選的，調(diào)整分段開關(guān)或聯(lián)絡(luò)開關(guān)的位置時，滿足如下條件：

其中δf表示移動分段開關(guān)或聯(lián)絡(luò)開關(guān)的位置所引起的饋線段偶內(nèi)的負荷變化量；表示饋線段偶內(nèi)可接入容量為正一側(cè)的可接入負荷；表示饋線段偶內(nèi)可接入容量為負一側(cè)的可接入負荷。

優(yōu)選的，調(diào)整分段開關(guān)或聯(lián)絡(luò)開關(guān)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(quán)值，選擇權(quán)值最大的位置作為調(diào)整分段開關(guān)或聯(lián)絡(luò)開關(guān)的位置。

優(yōu)選的，判斷更新后的可接入負荷是否均為非負時，如果判斷結(jié)果為否，則:調(diào)整分段開關(guān)或聯(lián)絡(luò)開關(guān)的位置，根據(jù)分段開關(guān)或聯(lián)絡(luò)開關(guān)的調(diào)整再次更新饋線段上的可接入負荷，并判斷再次更新后的可接入負荷是否均為非負，如果判斷結(jié)果為是，將再次更新后的可接入負荷作為對應(yīng)饋線段的可接入容量。

優(yōu)選的，判斷再次更新后的可接入負荷是否均為非負時，如果判斷結(jié)果為否，則結(jié)束。

優(yōu)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(fā)生n-1故障時轉(zhuǎn)帶給饋線n的負荷量；trtij為主變i發(fā)生n-1故障時轉(zhuǎn)帶給主變j的負荷量；fm∈ti表示饋線m出自主變i的對應(yīng)母線；fn∈tj表示饋線n出自主變j的對應(yīng)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(qū)負荷的下限；z為重載區(qū)所有主變集合。

作為本發(fā)明的另一方面，本發(fā)明還設(shè)計了一種用于饋線可接入容量計算方法的位置調(diào)整方法，用于調(diào)整分段開關(guān)或聯(lián)絡(luò)開關(guān)的位置，在一個饋線段偶內(nèi)，聯(lián)絡(luò)開關(guān)或分段開關(guān)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(yōu)選的，調(diào)整分段開關(guān)或聯(lián)絡(luò)開關(guān)的位置時，滿足如下條件：

其中δf表示移動分段開關(guān)或聯(lián)絡(luò)開關(guān)的位置所引起的饋線段偶內(nèi)的負荷變化量；表示饋線段偶內(nèi)可接入容量為正一側(cè)的可接入負荷；表示饋線段偶內(nèi)可接入容量為負一側(cè)的可接入負荷。

優(yōu)選的，調(diào)整分段開關(guān)或聯(lián)絡(luò)開關(guān)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(quán)值，選擇權(quán)值最大的位置作為調(diào)整分段開關(guān)或聯(lián)絡(luò)開關(guān)的位置。

通過實施本發(fā)明可以取得以下有益技術(shù)效果：可以通過本方法計算饋線接入容量，根據(jù)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(chǎn)生安全隱患，不會因為接入符合過少而使得電網(wǎng)資源得不到充分利用。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的流程圖；

圖2為本發(fā)明中聯(lián)絡(luò)開關(guān)變化前的電纜單環(huán)網(wǎng)圖；

圖3為本發(fā)明中聯(lián)絡(luò)開關(guān)變化后的電纜單環(huán)網(wǎng)圖；

圖4為本發(fā)明一種優(yōu)選方案的流程圖。

具體實施方式

為了便于本領(lǐng)域技術(shù)人員的理解，下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進一步的說明：

如圖1所示，本發(fā)明一種基于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(xiàn)有負荷；

步驟2：根據(jù)tsc模型計算得到最大供電值(即tsc值)；

步驟3：根據(jù)饋線模型計算得到各饋線的理論負荷；根據(jù)理論負荷和現(xiàn)有負荷計算各饋線上的可接入負荷；

在這里，饋線模型以可接入負荷為非負值的饋線數(shù)最多作為目標函數(shù)，以tsc模型的條件函數(shù)結(jié)合配電網(wǎng)所帶負荷為最大供電值作為條件函數(shù)；

其中，饋線上的可接入負荷為饋線的理論負荷與對應(yīng)現(xiàn)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(jié)果為是，則將饋線上的可接入負荷作為對應(yīng)饋線的可接入容量。

根據(jù)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(chǎn)生安全隱患，饋線不會因為接入符合過少而使得電網(wǎng)資源得不到充分利用。

步驟2中，tsc模型可以采用背景技術(shù)中所述的《基于饋線互聯(lián)關(guān)系的配電網(wǎng)最大供電能力模型》中的tsc模型。

城市配電網(wǎng)線路長度往往較短，電壓降較小，且可通過無功補償設(shè)備進一步調(diào)節(jié)，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(jīng)包含了網(wǎng)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，簡化后的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(fā)生n-1故障時轉(zhuǎn)帶給饋線n的負荷量；trtij為主變i發(fā)生n-1故障時轉(zhuǎn)帶給主變j的負荷量；fm∈ti表示饋線m出自主變i的對應(yīng)母線；fn∈tj表示饋線n出自主變j的對應(yīng)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(qū)負荷的下限；z為重載區(qū)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(shù)，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(zhuǎn)帶給不同的饋線,所有轉(zhuǎn)帶出去的負荷之和等于該饋線的負荷。

為主變—饋線負荷轉(zhuǎn)帶等式約束,表示主變i發(fā)生n-1故障時轉(zhuǎn)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(zhuǎn)帶完成的。

trfmn+fn≤rfn為饋線n-1約束,表示饋線m發(fā)生n-1故障后,其負荷通過饋線聯(lián)絡(luò)轉(zhuǎn)帶給其他饋線,負荷轉(zhuǎn)帶后其他饋線不能過載。

為主變n-1約束,表示主變j接受故障主變i轉(zhuǎn)移負荷后的長時間運行的負荷不超過其額定容量；

為區(qū)域負載約束,含義是若某個區(qū)域負載很大,如有多個重載區(qū),該區(qū)域內(nèi)的主變負載之和大于給定負載ld,則增加不等式,而在非重載區(qū)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(fā)明中饋線模型的目標函數(shù)為:可接入負荷為非負值的饋線數(shù)最多；

本發(fā)明中饋線模型以tsc模型的條件函數(shù)結(jié)合配電網(wǎng)所帶負荷為最大供電值作為條件函數(shù)，具體為：

上式中，tsc為根據(jù)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(jié)果為否，則：調(diào)整分段開關(guān)或聯(lián)絡(luò)開關(guān)的位置，根據(jù)分段開關(guān)或聯(lián)絡(luò)開關(guān)的調(diào)整更新饋線上的可接入負荷(分段開關(guān)或聯(lián)絡(luò)開關(guān)的調(diào)整調(diào)整后的現(xiàn)有負荷會發(fā)生變化，但理論負荷不發(fā)生變化，也就是可接入負荷只需加減對應(yīng)現(xiàn)有負荷的變化量即可得出，是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當知曉如果根據(jù)分段開關(guān)或聯(lián)絡(luò)開關(guān)的調(diào)整更新饋線上的可接入負荷，此處不進行詳細說明)，判斷更新后的可接入負荷是否均為非負，如果判斷結(jié)果為是，將更新后的可接入負荷作為對應(yīng)饋線的可接入容量。

此處對調(diào)整開關(guān)位置的具體方法和饋線段偶(dualfeedersections，dfs)做解釋。從一個分段開關(guān)或者聯(lián)絡(luò)開關(guān)兩側(cè)出發(fā)，沿著相反方向，總可以搜索到其余分段開關(guān)、聯(lián)絡(luò)開關(guān)或饋線開關(guān)，則這兩個開關(guān)之間的兩個饋線為一個饋線段偶。以圖2電纜單環(huán)網(wǎng)為例，內(nèi)有環(huán)網(wǎng)柜1和環(huán)網(wǎng)柜2，聯(lián)絡(luò)開關(guān)為環(huán)網(wǎng)柜2內(nèi)的b，饋線開關(guān)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(guān)(分段開關(guān)或聯(lián)絡(luò)開關(guān)或饋線開關(guān))與相鄰開關(guān)(分段開關(guān)或聯(lián)絡(luò)開關(guān)或饋線開關(guān))之間的饋線段。

以圖2和圖3為例，假設(shè)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(xiàn)有負荷，fm^tsc為饋線m上的理論負荷，說明ba饋線內(nèi)實際負荷fm′小于tsc時的理論負荷bc饋線內(nèi)實際負荷fm′大于tsc時的理論負荷在配電網(wǎng)中，可以通過調(diào)節(jié)聯(lián)絡(luò)開關(guān)來改變饋線段偶內(nèi)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(zhuǎn)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?yōu)檎?，所以?lián)絡(luò)開關(guān)b應(yīng)該向c移動，操作過程對比圖2和圖3，此時聯(lián)絡(luò)開關(guān)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(lián)絡(luò)開關(guān)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(nèi)，聯(lián)絡(luò)開關(guān)或分段開關(guān)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(lián)絡(luò)開關(guān)或分段開關(guān)的調(diào)整后，引起的負荷變化量應(yīng)滿足：

其中δf表示移動分段開關(guān)或聯(lián)絡(luò)開關(guān)的位置所引起的饋線段偶內(nèi)的負荷變化量；表示饋線段偶內(nèi)可接入容量為正一側(cè)的可接入負荷；表示饋線段偶內(nèi)可接入容量為負一側(cè)的可接入負荷。

饋線段偶的實質(zhì)是給出了負荷調(diào)整的最小單元，可接入容量能夠直接導(dǎo)致饋線段偶內(nèi)的負荷調(diào)整，也即指導(dǎo)聯(lián)絡(luò)開關(guān)或分段開關(guān)位置的移動，其移動的依據(jù)為式(2)，這樣通過開關(guān)的移動，能夠使得配電網(wǎng)擁有最大的可接入容量，并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(yōu)先選擇包含聯(lián)絡(luò)開關(guān)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(wǎng)的現(xiàn)實情況，實際工程可能不能滿足調(diào)整開關(guān)位置的需要，主要原因有：①、通過分段開關(guān)或者聯(lián)絡(luò)開關(guān)調(diào)節(jié)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(wǎng)自動化程度未完全覆蓋，調(diào)節(jié)分段開關(guān)或者聯(lián)絡(luò)開關(guān)費時費力等。

作為一種優(yōu)選方案，調(diào)整分段開關(guān)或聯(lián)絡(luò)開關(guān)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(quán)值，選擇權(quán)值最大的位置作為調(diào)整分段開關(guān)或聯(lián)絡(luò)開關(guān)的位置。

由于一個饋線段偶內(nèi)，判斷更新后的可接入負荷是否均為非負時，如果判斷結(jié)果為否，則:調(diào)整分段開關(guān)或聯(lián)絡(luò)開關(guān)的位置，根據(jù)分段開關(guān)或聯(lián)絡(luò)開關(guān)的調(diào)整再次更新饋線段上的可接入負荷，并判斷再次更新后的可接入負荷是否均為非負，如果判斷結(jié)果為是，將再次更新后的可接入負荷作為對應(yīng)饋線段的可接入容量。判斷再次更新后的可接入負荷是否均為非負時，如果判斷結(jié)果為否，則結(jié)束。

本發(fā)明公開了一種用于饋線可接入容量計算方法的位置調(diào)整方法，在此對該位置調(diào)整方法單獨說明，本發(fā)明的位置調(diào)整方法用于調(diào)整分段開關(guān)或聯(lián)絡(luò)開關(guān)的位置，在一個饋線段偶內(nèi)，聯(lián)絡(luò)開關(guān)或分段開關(guān)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(diào)整分段開關(guān)或聯(lián)絡(luò)開關(guān)的位置時，滿足如下條件：

其中δf表示移動分段開關(guān)或聯(lián)絡(luò)開關(guān)的位置所引起的饋線段偶內(nèi)的負荷變化量；表示饋線段偶內(nèi)可接入容量為正一側(cè)的可接入負荷；表示饋線段偶內(nèi)可接入容量為負一側(cè)的可接入負荷。

根據(jù)本方法實現(xiàn)分段開關(guān)或聯(lián)絡(luò)開關(guān)的位置，使其可以配合用于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(yōu)選方案，當調(diào)整分段開關(guān)或聯(lián)絡(luò)開關(guān)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(quán)值，選擇權(quán)值最大的位置作為調(diào)整分段開關(guān)或聯(lián)絡(luò)開關(guān)的位置。

以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例，但本發(fā)明的技術(shù)特征并不局限于此，任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明的領(lǐng)域內(nèi)，所作的變化或修飾皆涵蓋在本發(fā)明的專利范圍之中。