一种基于安全距离的有源配电网安全分析方法技术

本发明专利技术公开了一种基于安全距离的有源配电网安全分析方法，包括以下步骤：构建有源配电网全象限安全域、取等号时的N‑0、N‑1安全约束组成的有源配电网安全边界；获取工作点从一个位置a运动到另一位置b的空间几何距离、以及系统状态的变化量；定义最短/最长安全距离、安全域最短/最长安全距离、垂向安全距离、轴向安全距离；计算最短几何安全距离、最长几何安全距离、最短和最长状态安全距离、安全域最短和最长安全距离、垂向安全距离、轴向安全距离、以及域轴向距离；基于安全距离进行安全性判断、安全程度分析、越界方向分析、正向与反向越界分析。本发明专利技术能够精确地给出当前工作点变化最危险方向和最安全的方向，以及这些方向上的裕度。

A safety analysis method for active distribution network based on safety distance

The invention discloses an active distribution network security analysis method based on the safe distance, including the following steps: building the active distribution network full quadrant security domain, taking the equal number of the N 0, the 1 security constraints of the active distribution network security boundary, obtaining the space geometric distance of the working point from one position a to the other position B. The shortest / longest safe distance, the shortest / longest safe distance, the vertical safety distance, the axial safety distance, the shortest geometric safety distance, the longest geometric safety distance, the shortest and the longest state safety distance, the shortest and the longest safe distance, the vertical safety distance, the vertical safety distance, the shortest / longest safe distance, the maximum safety distance, the shortest and the longest state safety distance, the shortest and the longest safe distance, the shortest and the longest safe distance, the vertical safety distance, the shortest and the longest safe distance, the safety distance and the vertical safety distance are calculated. A safe distance from the axis, the axial distance, and the axial distance of the domain; based on the safety distance, the security judgment, the security degree analysis, the cross boundary direction analysis, the forward and reverse cross boundary analysis are carried out. The invention can accurately give the most dangerous direction and the safest direction of the current working point change, and the margin in these directions.

【技术实现步骤摘要】
一种基于安全距离的有源配电网安全分析方法
本专利技术涉及智能配电网规划领域，尤其涉及一种基于安全距离的有源配电网安全分析方法。
技术介绍
配电网安全分析的传统方法是基于N-1仿真得到安全信息[1,2]。安全域描述了电网满足安全约束的运行范围[3]，基于安全域的安全性分析方法相对N-1仿真具有速度和信息方面的优势[4]。工作点(系统状态)到安全域边界的距离称为安全距离，安全距离对于电网运行具有重要意义[5,6]。安全距离的概念源于输电网，在输电网安全分析中，通过计算域中一个注入点与边界面的距离，从而给出系统的安全裕量[7]。配电网安全距离的研究历史很短[8]。参考文献[8]首次应用安全距离进行配电网安全分析。参考文献[9]提出了配电网安全距离的定义，将安全距离分为几何安全距离(GSD)与馈线安全距离(FSD)。GSD定义为工作点到某个有效安全边界的垂直距离，代表了多个负荷同时变化时的负荷裕度；FSD是工作点沿轴向到有效安全边界的距离大小，代表了仅单个负荷变化时的负荷裕度。基于参考文献[9]的安全距离定义能够实现对某个工作点的安全评价：安全距离为正，表示工作点位于安全域内，工作点安全，反之不安全。安全距离大小体现了安全裕度。此外，专利技术人在实现本专利技术的过程中，发现现有技术中至少存在以下缺点和不足：1、参考文献[9]针对传统配电网，不适用于含DG(分布式电源)的有源配电网；GSD和FSD是几何空间上的工作点位移，而工作点状态量变化并没有完整反映出来；2、参考文献[9]中GSD和FSD有时无法与边界相交，原因是其它安全边界或状态空间边界的遮挡；没有区分安全边界和状态空间边界，工作点可以穿越安全边界，但是不可能穿越状态空间边界。
技术实现思路
本专利技术提供了一种基于安全距离的有源配电网安全分析方法，本专利技术对于有源配电网提出了按方向和长短分类的安全距离概念体系及各类安全距离的计算方法，满足了实际应用中的多种需要，详见下文描述：一种基于安全距离的有源配电网安全分析方法，所述有源配电网安全分析方法包括以下步骤：构建有源配电网全象限安全域、取等号时的N-0、N-1安全约束组成的有源配电网安全边界；获取工作点从一个位置a运动到另一位置b的空间几何距离、以及系统状态的变化量；定义最短/最长安全距离、安全域最短/最长安全距离、垂向安全距离、轴向安全距离；计算最短几何安全距离、最长几何安全距离、最短和最长LSSD状态安全距离、安全域最短和最长安全距离、垂向安全距离、轴向安全距离、以及域轴向距离；基于安全距离进行安全性判断、安全程度分析、越界方向分析、正向与反向越界分析。所述有源配电网安全边界具体为：其中，PB是安全边界B上任意点；PLBj、PDGBk表示Bi或Ti下游节点的负荷功率和DG出力；R＝cBiorcTi；若安全边界B是正向潮流边界，则“±”取“+”，若为反向潮流边界则取“-”。其中，所述最短/最长安全距离具体为：最短几何安全距离：工作点P到某安全边界B的最短几何距离；最短状态安全距离：工作点P到某安全边界B的最短状态距离；最长安全距离，分为最长几何安全距离和最长状态安全距离。进一步地，所述安全域最短/最长安全距离具体为：安全域最短几何安全距离：工作点P到所有安全边界B的最短几何距离；安全域最短状态安全距离：工作点P到所有安全边界B的最短状态距离；相应的，也有域最长距离，分为域最长几何距离和域最长状态距离(对应域最安全方向)。具体实现时，所述垂向安全距离具体为：垂向几何安全距离：工作点P到斜线安全边界垂直方向的距离，代表了当斜线边界所含元件功率同时变化时支路的安全裕度；垂向几何安全距离对应的状态距离为垂向状态安全距离。进一步地，所述轴向几何安全距离：工作点P沿某个轴向到某安全边界B的距离，对应的状态距离为SSDA。进一步地，垂向越界定义为工作点P沿垂向至各斜线边界的越界方式；轴向越界定义为工作点P沿轴向至某安全边界B的越界方式；其它方向越界定义为工作点P沿非垂向和非轴向至安全边界B的越界方式。进一步地，正向越界定义为工作点P不满足正向潮流约束而越过正向潮流边界；反向越界定义为工作点P不满足反向潮流约束而越过反向潮流边界。其中，所述最短几何安全距离的计算如下：工作点P至安全边界B的SGSD计算公式如下：其中，ax和by是安全边界B表达式中PLx和PDGy的系数；PLx和PDGy分别为工作点P的负荷功率及DG出力；PLBx和PDGBy分别为安全边界B上点PB的负荷功率及DG出力。其中，最长几何安全距离的计算如下：最短和最长状态安全距离的计算如下：将式(7)中min函数改为max函数，即可得到最长状态安全距离的计算公式。其中，轴向安全距离的计算如下：工作点P沿PLi或PDGi轴向至安全边界B的GSDA求法如下：式中，系数ai或bi是边界表达式中PLi或PDGi的系数；其中，域轴向距离的计算如下：工作点P沿PLi或PDGi轴向SR-GSDA±的计算公式为：SR-GSDA±＝min[GSDA,1±,GSDA,2±,...GSDA,j±]。本专利技术提供的技术方案的有益效果是：1、本专利技术给出了有源配电网安全距离概念体系、以及以越界分析为核心的安全分析方法；2、本专利技术提出了基于状态安全距离排序的安全分析，能够精确地给出当前工作点(系统状态)变化最危险的方向和最安全的方向，以及这些方向上的裕度(即状态安全距离大小)；3、本专利技术具有重要的理论价值和实践应用价值，为智能配电网的规划提供一定的技术指导。附图说明图1为一种基于安全距离的有源配电网安全分析方法的流程图；图2为安全距离概念体系的示意图；图3为SR-GSDA求解步骤的示意图；图4为有源配电网的示例图；图5为P1至B2+越界的示意图；图6为P1至B4-越界的示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本专利技术实施方式作进一步地详细描述。针对上述问题，本专利技术实施例对安全距离进行了重定义，建立了较完整的安全距离概念体系，并在有源配电网全象限安全域(TotalQuadrantsSecurityRegion,TQSR)[10]模型基础上提出了各类安全距离的计算方法；最后提出了基于安全距离的以工作点越界分析为核心的有源配电网安全分析方法。实施例1一种基于安全距离的有源配电网安全分析方法，参见图1，该方法包括以下步骤：101：构建有源配电网全象限安全域、取等号时的N-0、N-1安全约束组成的有源配电网安全边界；102：获取工作点从一个位置a运动到另一位置b的空间几何距离、以及系统状态的变化量；103：定义最短/最长安全距离、安全域最短/最长安全距离、垂向安全距离、轴向安全距离；104：计算最短几何安全距离、最长几何安全距离、最短和最长状态安全距离、安全域最短和最长安全距离、垂向安全距离、轴向安全距离、以及域轴向距离；105：基于安全距离进行安全性判断、安全程度分析、越界方向分析、正向与反向越界分析。其中，步骤103中的最短/最长安全距离具体为：最短几何安全距离：工作点P到某安全边界B的最短几何距离；最短状态安全距离：工作点P到某安全边界B的最短状态距离；最长安全距离，分为最长几何安全距离和最长状态安全距离。进一步地，步骤103中的安全域最短/最长安全距离具体为：安全域最短几何本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于安全距离的有源配电网安全分析方法，其特征在于，所述有源配电网安全分析方法包括以下步骤：构建有源配电网全象限安全域、取等号时的N‑0、N‑1安全约束组成的有源配电网安全边界；获取工作点从一个位置a运动到另一位置b的空间几何距离、以及系统状态的变化量；定义最短/最长安全距离、安全域最短/最长安全距离、垂向安全距离、轴向安全距离；计算最短几何安全距离、最长几何安全距离、最短和最长状态安全距离、安全域最短和最长安全距离、垂向安全距离、轴向安全距离、以及域轴向距离；基于安全距离进行安全性判断、安全程度分析、越界方向分析、正向与反向越界分析。

【技术特征摘要】
1.一种基于安全距离的有源配电网安全分析方法，其特征在于，所述有源配电网安全分析方法包括以下步骤：构建有源配电网全象限安全域、取等号时的N-0、N-1安全约束组成的有源配电网安全边界；获取工作点从一个位置a运动到另一位置b的空间几何距离、以及系统状态的变化量；定义最短/最长安全距离、安全域最短/最长安全距离、垂向安全距离、轴向安全距离；计算最短几何安全距离、最长几何安全距离、最短和最长状态安全距离、安全域最短和最长安全距离、垂向安全距离、轴向安全距离、以及域轴向距离；基于安全距离进行安全性判断、安全程度分析、越界方向分析、正向与反向越界分析。2.根据权利要求1所述的一种基于安全距离的有源配电网安全分析方法，其特征在于，所述有源配电网安全边界具体为：其中，PB是安全边界B上任意点；PLBj、PDGBk表示Bi或Ti下游节点的负荷功率和DG出力；若安全边界B是正向潮流边界，则“±”取“+”，若为反向潮流边界则取“-”。3.根据权利要求1所述的一种基于安全距离的有源配电网安全分析方法，其特征在于，所述最短/最长安全距离具体为：最短几何安全距离：工作点P到某安全边界B的最短几何距离；最短状态安全距离：工作点P到某安全边界B的最短状态距离；最长安全距离，分为最长几何安全距离和最长状态安全距离。4.根据权利要求1所述的一种基于安全距离的有源配电网安全分析方法，其特征在于，所述安全域最短/最长安全距离具体为：安全域最短几何安全距离：工作点P到所有安全边界B的最短几何距离；安全域最短状态安全距离：工作点P到所有安全边界B的最短状态距离；相应的，也有域最长距离，分为域最长几何距离和域最长状态距离，对应域最安全方向。5.根据权利要求1所述的一种基于安全距离的有源配电网安全分析方法，其特征在于，所述垂向安全距离具体为：垂向几何安全距离：工作点P到斜线安全边界垂直方向的距离，代表了当...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖峻，林启思，左磊，周欢，唐亮，孙辰军，王卓然，
申请(专利权)人：天津大学，国网河北省电力有限公司，
类型：发明
国别省市：天津,12