多电压等级配电网备用电源自动投切装置自适应配置方法制造方法及图纸

一种多电压等级配电网备用电源自动投切装置自适应配置方法，其包含以下步骤：S1、在“N‑1”及“N‑2”原则下，针对变电站常用接线方式，在设备明备用和设备暗备用的两种运行方式下，分别确定设备故障导致备用电源自动投切装置动作后得到的网络拓扑关系；S2、根据新的网络拓扑关系，分别建立供电单元与联络开关的关联关系矩阵N、站内转供矩阵V和联络线的联络容量矩阵C；S3、构建基于负荷转供能力最大化为目标的备用电源自动投切装置的配置模型，辅以约束条件，得到备用电源自动投切装置的优化配置模型。本发明专利技术的优点是提高了“N‑1”及“N‑2”情况下电网转供能力，避免了潮流、电压越限，提高了系统的可靠性。

【技术实现步骤摘要】
多电压等级配电网备用电源自动投切装置自适应配置方法
本专利技术涉及配电电路领域，具体涉及一种多电压等级配电网备用电源自动投切装置自适应配置方法。
技术介绍
随着国家经济的发展和人民生活水平的提高，对供电可靠性的要求也越来越高。备用电源自动投切装置作为配电网供电可靠性的一道保障措施，在配电网安全运行中起着重要作用。目前，制定备用电源自动投切装置配置方案时还主要是依据经验分别在不同电压等级电网的分段或母联断路器处配置备用电源自动投切装置。若变电站高低压侧均配置备用电源自动投切装置则可能造成备用电源自动投切装置的冗余，而单独在高压或低压侧配置备用电源自动投切装置又各有局限性：单独在高压侧配置备用电源自动投切装置时若变压器发生故障，备用电源自动投切装置检测到母线失电，只能操作进线断路器、母联或分段断路器，实际并未在隔离变压器故障上起到作用；单独在低压电网配置备用电源自动投切装置时易出现“一变带全站”的情况，可能会发生变压器过载。仅凭经验配置容易出现由于备用电源自动投切装置配置不合理而引起变压器或(及)联络线过载，从而导致大面积停电事故。当前，备用电源自动投切装置的配置主要存在以下问题：(1)只考虑一个变电站接线的情况，而没有考虑联络线以及上下级配合，即只考虑局部，而没有考虑全局。(2)在高压侧、低压侧还是高低压均配置备用电源自动投切装置纯凭借经验，需要人工对配置方案作出判断，误差较大，标准不一，缺乏优化配置的方法。(3)未考虑故障后负荷转带的问题，忽略了可能出现的变压器、联络线过载的情况。(4)只考虑符合“N-1”单一故障原则的情况，未将符合“N-2”双重故障原则的情况纳入考虑范围。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种多电压等级配电网备用电源自动投切装置自适应配置方法。通过对不同接线形式下备用电源自动投切装置动作情况，明确“N-1”、“N-2”原则下备用电源自动投切装置动作对电网拓扑的改变，将最终拓扑作为潮流计算的电网结构。同时，建立负荷转供矩阵，并构建基于负荷转供能力的备用电源自动投切装置优化配置模型，最后采用遗传算法实现备用电源自动投切装置自适应配置。为了实现上述目的，提供一种可在多电压等级配电网中应用的备用电源自动投切装置自适应配置方法，其特点是，包含以下步骤：S1、在“N-1”及“N-2”原则下，针对变电站常用接线方式，在设备明备用和设备暗备用的两种运行方式下，分别确定设备故障导致备用电源自动投切装置动作后对电网拓扑的影响，从而得到新的网络拓扑关系；S2、根据新的网络拓扑关系，分别建立供电单元与联络开关的关联关系矩阵N、站内转供矩阵V和联络线的联络容量矩阵C；S3、构建基于负荷转供能力最大化为目标的备用电源自动投切装置的配置模型，辅以约束条件，得到备用电源自动投切装置的优化配置模型。上述的多电压等级配电网备用电源自动投切装置自适应配置方法，其中，在所述的步骤S3之后还包含：S4、根据待配置区域的实际网架数据，经过面向各数据样本的参数寻优和基于遗传算法的优化建模后，对区域内变电站的备用电源自动投切装置进行最优配置。上述的多电压等级配电网备用电源自动投切装置自适应配置方法，其中，所述的步骤S2包含以下步骤：S21、建立供电单元与联络开关的关联关系矩阵N：式中矩阵元素Ni,j表示第i个供电单元与第j个联络开关的关联关系(i＝1,2,…,NU∑,j＝1,2,…,NSΣ)，第i个供电单元失电会造成第j个联络开关闭合，则Ni,j＝1，否则Ni,j＝0；矩阵的第i行表征了第i个供电单元在变电站外的负荷转供路径；S22、建立站内转供矩阵V：根据备用电源自动投切装置的动作情况建立站内转供矩阵V：式中矩阵元素Vi,j表示第i个供电单元与第j个供电单元的关联关系(i＝1,2,…,NUΣ,j＝1,2,…,NUΣ)，第i个供电单元失电时备用电源自动投切装置动作使得部分负荷由造成第j个供电单元转带，则Vi,j＝1，否则Vi,j＝0；S23、建立联络容量矩阵C：负荷转供的同时要考虑联络线的容量，因此要建立联络容量矩阵C，以便于在模型中建立约束：式中矩阵元素Ci,j表示第i个供电单元在第j个联络开关的联络通路的极限联络容量(i＝1,2,…,NUΣ,j＝1,2,…,NS∑)。上述的多电压等级配电网备用电源自动投切装置自适应配置方法，其中，所述的步骤S3包含以下步骤：S31、建立模型目标函数：构建负荷转供能力优化模型时，目标函数为“N-1”或“N-2”原则下配电网的负荷转供能力最大；对于多电压等级配电网整体来说，其满足“N-1”或“N-2”原则的最大转供能力为：式中，P(Xt)为备用电源自动投切装置配置方案Xt配电系统的转供能力；ΔPij为第i个“N-1”或“N-2”故障中未故障供电单元j的负荷变化量；S32、对S31的结果设定约束条件得到备用电源自动投切装置的优化配置模型，所述约束条件包含：(6)电压约束；(7)潮流约束；(8)符合“N-1”或“N-2”原则的约束；(9)联络线容量约束；(10)主变容量约束。与现有技术相比，本专利技术所述的在多电压等级配电网中应用的备用电源自动投切装置自适应配置方法，针对配电网网架结构复杂的特点，通过对不同接线形式下备用电源自动投切装置动作情况，构建备用电源自动投切装置优化配置模型，最后采用遗传算法实现备用电源自动投切装置自适应配置。本专利技术不仅可避免根据经验配置备用电源自动投切装置易造成变压器、联络线过载的问题，而且还兼顾考虑了故障后的负荷转带以及“N-2”故障情况，提高“N-1”及“N-2”情况下电网转供能力，并改善系统的可靠性。附图说明图1是本专利技术的算法流程图。图2是一个实际网架结构图。图3是本专利技术建模的步骤示意图。具体实施方式以下结合附图，通过详细说明一个较佳的具体实施例，对本专利技术做进一步阐述。一种可在多电压等级配电网中应用的备用电源自动投切装置自适应配置方法，包含以下步骤：S1、在单一故障原则“N-1”及双重故障原则“N-2”原则下，确定备用电源自动投切装置动作后，网络拓扑的更新情况，得到新的网络拓扑。其中，还需区分设备明备用和暗备用的区别以及不同接线方式的区别。在单一故障原则“N-1”情况下，针对变电站常用接线方式，在设备明备用和设备暗备用的两种运行方式下，设备故障导致备用电源自动投切装置动作后对电网拓扑的影响如表1所示：表1不同接线方式中备用电源自动投切装置动作后拓扑比较在“N-2”情况下，包含两种情况：一种情况是一设备计划检修时另一设备故障；另一种情况是一设备故障且未修理好时另一设备故障。此时，备用电源自动投切装置的动作情况不同(是否投入分段或母联开关的情况不同)，但最终的电网拓扑相同。若故障属于不同变电站，则为“N-1”情况的线性叠加；若故障属于同一变电站，除了“N-1”情况的叠加之外，还要考虑重复节点的筛除。同时，由于不同电压等级的备用电源自动投切装置的动作需要配合，在拓扑更新时要考虑不同电压等级的备用电源自动投切装置动作顺序造成的影响。S2、根据新的网络拓扑关系，建立负荷转供矩阵。根据不同的负荷转供通道，分别建立供电单元与联络开关的关联关系矩阵N、站内转供矩阵V。考虑到联络线的容量限制，还要建立联络容量矩阵C。S21、变电站同一母线上的进线与变压器可视为一个供电单元，若某个供本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多电压等级配电网备用电源自动投切装置自适应配置方法，其特征在于，包含以下步骤：S1、在单一故障原则“N‑1”及双重故障原则“N‑2”下，针对变电站常用接线方式，在设备明备用和设备暗备用的两种运行方式下，分别确定设备故障导致备用电源自动投切装置动作后对电网拓扑的影响，从而得到新的网络拓扑关系；S2、根据新的网络拓扑关系，分别建立供电单元与联络开关的关联关系矩阵N、站内转供矩阵V和联络线的联络容量矩阵C；S3、构建基于负荷转供能力最大化为目标的备用电源自动投切装置的配置模型，辅以约束条件，得到备用电源自动投切装置的优化配置模型。

【技术特征摘要】
1.一种多电压等级配电网备用电源自动投切装置自适应配置方法，其特征在于，包含以下步骤：S1、在单一故障原则“N-1”及双重故障原则“N-2”下，针对变电站常用接线方式，在设备明备用和设备暗备用的两种运行方式下，分别确定设备故障导致备用电源自动投切装置动作后对电网拓扑的影响，从而得到新的网络拓扑关系；S2、根据新的网络拓扑关系，分别建立供电单元与联络开关的关联关系矩阵N、站内转供矩阵V和联络线的联络容量矩阵C；S3、构建基于负荷转供能力最大化为目标的备用电源自动投切装置的配置模型，辅以约束条件，得到备用电源自动投切装置的优化配置模型。2.如权利要求1所述的多电压等级配电网备用电源自动投切装置自适应配置方法，其特征在于，在所述的步骤S3之后还包含：S4、根据待配置区域的实际网架数据，经过面向各数据样本的参数寻优和基于遗传算法的优化建模后，对区域内变电站的备用电源自动投切装置进行最优配置。3.如权利要求1所述的多电压等级配电网备用电源自动投切装置自适应配置方法，其特征在于，所述的步骤S2包含以下步骤：S21、建立供电单元与联络开关的关联关系矩阵N：式中矩阵元素Ni,j表示第i个供电单元与第j个联络开关的关联关系(i＝1,2,…,NU∑,j＝1,2,…,NS∑)，第i个供电单元失电会造成第j个联络开关闭合，则Ni,j＝1，否则Ni,j＝0；矩阵的第i行表征了第i个供电单元在变电站外的负荷转供路径；S22、建立站内转供矩阵V：根据备用电源自动投切装置的动作情况建立站内转供矩阵V：式中矩阵元素Vi,j表示第i个供电单元与第j个供电单元的关联关系(i＝1,2,…,NU...

【专利技术属性】
技术研发人员：毛宇晗，张焰，杨增辉，苏运，
申请(专利权)人：上海交通大学，国网上海市电力公司，
类型：发明
国别省市：上海,31