一种基于有源配电网规划动态负荷裕度的分析方法技术

本发明专利技术公开了一种基于有源配电网规划动态负荷裕度的分析方法，包括以下步骤：S1，以负载均衡为目标建立网络重构模型，根据网络重构模型计算结果对配电网进行网络重构；S2，在配电网网络重构的基础上，以配电网供电负荷最大为目标，建立可开放容量评估模型；S3，利用前推回代法和广义梯度法对可开放容量评估模型进行迭代求解，得到高精度的可开放容量评估计算结果；S4，利用可开放容量评估计算结果进行配电网调整，以达到最优运行状态。本发明专利技术对有源配电网规划进行研究，建立可开放容量评估模型，有利于提高有源配电网的用电可靠性，为用户用电规划和升级改造提供数据分析基础。户用电规划和升级改造提供数据分析基础。户用电规划和升级改造提供数据分析基础。

【技术实现步骤摘要】
一种基于有源配电网规划动态负荷裕度的分析方法


[0001]本专利技术涉及负荷裕度分析
，尤其是一种基于有源配电网规划动态负荷裕度的分析方法。

技术介绍

[0002]配电网作为电力用户的交互网络，其运行状态直接影响用户的电能供应情况，配电网供电能力的评估对于优化电网结构、指导配电网规划和建设具有重要意义。配电系统供电能力及裕度是评价网络性能的重要指标之一，可以衡量网络的最大负荷承载能力。在配电网精细化规划要求下，进行配电网供电匹配性分析有利于发现网络薄弱环节，针对性提高电网性能，以指导配电网规划和节约网络建设成本。
[0003]目前虽然对于最大供电能力分析模型进行研究，但未充分考虑分布式电源与多元化负荷同时接入配电网后的系统性最大动态负荷裕度研究；目前负荷裕度分析为降低求解难度，对离散优化问题进行简化，采用线性功率代替潮流方程和无功电压，但以上处理方式存在模型过度简化和无法有效处理多联络馈线的缺陷，无法保证结果可靠性和最优性，无法高效分析负荷裕度。
[0004]在中国专利文献上公开的“一种配电网转供电分析方法及其系统”，其公开号为CN109888778A。提供一种配电网转供电校验分析方法及其系统，所述包括如下步骤：步骤S1、获取配电网网架结构信息，根据预设配电网结构分层原则对配电网结构进行划分，具体将配电网网架结构划分为主干层、分支层和用户层；其中，所述主干层包括由变电站或开关站馈出、承担主要电能传输与分配功能的10kV架空或电缆线路的部分以及具备联络功能的线路段部分；所述分支层包括除主干层以外由10kV主干线引出的10kV线路部分；所述用户层包括直接为用户供电的配变部分；步骤S2、对所述步骤S1划分得到的主干层、分支层和用户层分别进行转供电校验分析。但是公开号为CN109888778A的中国专利的分析过程简单，且并未提出具体的算法。

技术实现思路

[0005]本专利技术解决了目前的负荷裕度分析方法在多馈线复杂配电网络中求解中容易出现最优性差的问题，提出一种基于有源配电网规划动态负荷裕度的分析方法，本专利技术对有源配电网规划进行研究，建立可开放容量评估模型，有利于提高有源配电网的用电可靠性，为用户用电规划和升级改造提供数据分析基础。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种基于有源配电网规划动态负荷裕度的分析方法，包括以下步骤：S1，以负载均衡为目标建立网络重构模型，根据网络重构模型计算结果对配电网进行网络重构；S2，在配电网网络重构的基础上，以配电网供电负荷最大为目标，建立可开放容量评估模型；
S3，利用前推回代法和广义梯度法对可开放容量评估模型进行迭代求解，得到高精度的可开放容量评估计算结果；S4，利用可开放容量评估计算结果进行配电网调整，以达到最优运行状态。
[0007]本专利技术中，首先，对有源配电网进行网络重构能够达到优化负荷分布和均衡负载的目标，在此基础上评估可开放容量；可开放容量是在满足有源配电网安全运行前提下的最大负荷接入容量；可开放容量计算过程中同时考虑主变和馈线N
‑
1故障，并建立可开关容量评估模型；利用前推回代法计算配电网潮流，随后利用广义梯度法对可开放容量评估模型进行求解，得到最终的可开放容量评估计算结果以及各馈线上TSC允许负荷，充分解决最优性差、无法高效分析负荷裕度的问题。
[0008]作为优选，所述步骤S1包括以下步骤：S11，建立网络重构模型，具体为构建负荷均衡目标函数，表示为：其中，I
i
表示支路电流，i和s分别表示馈线的序号和总数，f表示所有支路集合的负载率；表示电流均值；S12，建立网络重构模型的约束条件；S13，由网络重构模型计算结果，调节分段和联络开关的闭合和断开操作，对故障节点进行隔离。
[0009]本专利技术中，首先建立网络重构模型，利用网络重构模型使配电网负荷动态分配至电气设备上，减少总线损，改善运行的能效水平。
[0010]作为优选，所述步骤S2包括以下步骤：S21，以配电网供电负荷最大为目标，建立可开放容量评估模型的目标函数，目标函数具体为：其中，C
max
表示供电负荷最大；χ
i
表示馈线负荷；S22，可开放容量评估模型满足潮流约束、电压约束和容量约束。
[0011]本专利技术中，在规划和运行阶段，可开放容量的评估结果能够为用户报装接电和升级改造提供数据分析依据；本专利技术中构建的可开放容量评估模型，使容量优化计算更好地适应多联络开关的应用场景。
[0012]作为优选，所述步骤S3包括以下步骤：S31，对节点频率和电压进行初始化，选择一个下垂节点为电压参考节点；回代过程中，根据已知电压节点计算支路电流，支路电流表示为：其中，q1和q2分别表示实际有功和无功输出，n表示线路长度，h1和h2分别表示有功和无功功率参考值；在负载和参考节点中，对复功率电流值进行累加，将负荷转移到合适的时段，从母线注入支路电流并进行回代计算；
S32，前推过程利用支路阻抗和电流计算馈线到节点的电压，引入减速因子，前推过程的电压更新公式表示为：其中，λ表示减速因子，u0表示参考节点电压，R表示关联矩阵，表示支路阻抗的对角矩阵；R的元素值为0时，表示支路和节点无关联，馈线总负荷不发生改变；R的元素值为
±
1时，支路和节点有关联，支路方向离开或指向参考节点；S33，在约束条件下，利用广义梯度法对可开放容量评估模型进行求解。
[0013]本专利技术中，对于可开放容量评估模型的迭代求解，本专利技术中的可开放容量评估模型是有迭代的非线性规划模型；首先利用前推回代法计算配电网潮流，然后用广义梯度法对可开放容量评估模型进行求解；广义梯度法对约束条件下的任何搜索方向均具有很好的适应性，当约束条件也具有非线性特征时，计算约束边界值来保持可行解精确有效。
[0014]作为优选，所述网络重构模型的约束条件包括电流约束和变电站容量约束；所述电流约束表示为：其中，I1表示所属变电站的电流；I2表示负荷电流；所述变电站容量约束具体为：节点所属变电站的电流不超过变压器电流阈值。
[0015]本专利技术中，对于网络重构模型在满足上述约束条件后，才能计算出准确的结果。
[0016]作为优选，所述潮流约束具体为：配电网所有支路的关联矩阵和复电流矢量之积与注入矢量相等；所述电压约束具体为：电压有效值不超过预设值的上下限，电压偏移量不超过最大允许值。
[0017]本专利技术中，对于可开放容量评估模型的约束条件，其包括有潮流约束以及电压约束，具体的，潮流约束中，所有支路的关联矩阵乘以复电流矢量等于注入矢量。
[0018]作为优选，所述容量约束包括馈线约束和主变约束；所述馈线约束表示为：α
i,j
+β
i,j
+γ
i,j
≤w其中，i,j为馈线序号，α
i,j
表示馈线i出口处发生N
‑
1故障后转带至馈线j的负荷；β
i,j
表示负荷转带损耗；γ...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于有源配电网规划动态负荷裕度的分析方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，以负载均衡为目标建立网络重构模型，根据网络重构模型计算结果对配电网进行网络重构；S2，在配电网网络重构的基础上，以配电网供电负荷最大为目标，建立可开放容量评估模型；S3，利用前推回代法和广义梯度法对可开放容量评估模型进行迭代求解，得到高精度的可开放容量评估计算结果；S4，利用可开放容量评估计算结果进行配电网调整，以达到最优运行状态。2.根据权利要求1所述的一种基于有源配电网规划动态负荷裕度的分析方法，其特征在于，所述步骤S1包括以下步骤：S11，建立网络重构模型，具体为构建负荷均衡目标函数，表示为：其中，I
i
表示支路电流，i和s分别表示馈线的序号和总数，f表示所有支路集合的负载率；表示电流均值；S12，建立网络重构模型的约束条件；S13，由网络重构模型计算结果，调节分段和联络开关的闭合和断开操作，对故障节点进行隔离。3.根据权利要求2所述的一种基于有源配电网规划动态负荷裕度的分析方法，其特征在于，所述步骤S2包括以下步骤：S21，以配电网供电负荷最大为目标，建立可开放容量评估模型的目标函数，目标函数具体为：其中，C
max
表示供电负荷最大；χ
i
表示馈线负荷；S22，可开放容量评估模型满足潮流约束、电压约束和容量约束。4.根据权利要求3所述的一种基于有源配电网规划动态负荷裕度的分析方法，其特征在于，所述步骤S3包括以下步骤：S31，对节点频率和电压进行初始化，选择一个下垂节点为电压参考节点；回代过程中，根据已知电压节点计算支路电流，支路电流表示为：其中，q1和q2分别表示实际有功和无功输出，n表示线路长度，h1和h2分别表示有功和无功功率参考值；在负载和参考节点中，对复功率电流值进行累加，将负荷转移到合适的时段，从母线注入支路电流并进行回代计算；S32，前推过程利用支路阻抗和电流计算馈线到节点的电压，引入减速因子，前推过程的电压更新公式表示为：
其中，λ表示减速因子，u0表示参考节点电压，R表示关联矩阵，表示支路阻抗的对角矩阵；R的元素值为0时，表示支路和节点无关联，馈线总负荷不发生改变；R的元素值为
±
1时，支...

【专利技术属性】
技术研发人员：张笑弟，钱啸，陈鼎，汤东升，高博，潘弘，高强，孙飞飞，车远宏，戴元安，胡晟，马继明，张冲标，
申请(专利权)人：国网浙江省电力有限公司嘉兴供电公司国网浙江省电力有限公司嘉善县供电公司杭州阳斯信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：