[發明專利]對中壓配電網進行安全合環操作的判定方法

有效

• 申請號: 201810568103.6
• 申請日: 2018-06-05
• 公開（公告）號: CN108711850B
• 公開（公告）日: 2022-01-25
• 發明（設計）人: 馮楠;周自強;張焰;馮煜堯;崔勇;楊永華;朱齊
• 申請（專利權）人: 國網上海市電力公司;上海交通大學
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00
• 代理公司: 上海信好專利代理事務所(普通合伙) 31249
• 代理人: 朱成之

1.一種對中壓配電網進行安全合環操作的判定方法，其特征在于，包含以下步驟：計算合環后饋線首端的合環穩態電流有效值，判斷合環穩態電流有效值的上限是否大于饋線最大容許載流量，若否，則允許進行合環操作，若是，則繼續判斷合環后兩側饋線首端最大穩態電流有效值的越限概率是否小于5％，若是，則允許進行合環操作，若否，則不允許進行合環操作；

所述的判斷合環穩態電流有效值的上限是否大于饋線最大容許載流量的方法包含以下步驟：

1、采用加權最小二乘準則進行高壓配電網的狀態估計，得到兩條合環饋線首端10kV母線的電壓幅值與相角；

2、計算合環穩態環流有效值的范圍；

合環穩態環流表示為：

其中，為聯絡開關斷口兩側電壓差，和分別為聯絡開關斷口兩側的電壓相量，Z_Σ為合環網絡總阻抗；

以合環饋線首端10kV母線節點為參考節點，將饋線總負荷分別視為集中在線路首端與末端，進行兩次確定性潮流計算與合環穩態環流計算，得到合環穩態環流有效值I_c的范圍；

3、計算最大穩態電流有效值；

設為合環前饋線首端的穩態電流，其有效值為I，則合環后饋線首端穩態電流有效值I'滿足：

合環后饋線首端的最大穩態電流有效值為I+I_c；

4、將最大穩態電流有效值I+I_c與饋線最大容許載流量I_max作比較，若最大穩態電流有效值小于饋線最大容許載流量，則判斷為允許合環，若最大穩態電流有效值大于或等于饋線最大容許載流量，則繼續判斷合環后兩側饋線首端最大穩態電流有效值的越限概率是否小于5％。

2.如權利要求1所述的對中壓配電網進行安全合環操作的判定方法，其特征在于，所述的判斷合環后兩側饋線首端最大穩態電流有效值的越限概率是否小于5％的方法包含以下步驟：

1、基于歷史負荷數據求取各輸入變量在合環時刻所在的季節和時段下的各階半不變量；

選取各負荷點的有功負荷、無功負荷與線路首端的有功功率、無功功率之比作為輸入變量k_P，構建用于求取輸入變量k_P的各階半不變量的樣本集S，將樣本集S按季節和時段分為若干子樣本集，通過對某個子樣本集的分析，求取輸入變量k_P在合環時刻所在的季節和時段內的各階半不變量；

若合環時刻對應的子樣本集中有N個離散歷史數據，表示為{k_P1,k_P2,k_P3,…,k_PN}；

計算其各階原點矩α_v：

由半不變量與原點矩的關系，計算其各階半不變量γ_v：

其中，為從v個元素中取j個元素的不同組合數；

2、根據合環網絡的拓撲信息、設備參數、以及合環前電網實時運行數據，在基準運行點處進行合環電流計算，得到合環電流期望值以及轉換矩陣；

設K為概率潮流計算的輸入變量，表示各節點的有功、無功與線路首端的有功、無功之比，W表示系統中各節點的注入功率，則W＝AK，其中A為由兩饋線首端有功和無功組成的對角矩陣，X＝[θ₁,V₁,θ₂,V₂,…,θ_n,V_n]^T為系統狀態變量；

系統潮流方程表示為：

W＝f(X) (5)

設I₁和I₂分別為合環前兩側饋線首端的初始電流有效值，則由式(1)及式(2)，合環后兩側饋線首端可能出現的最大穩態電流有效值I_1t和I_2t分別表示為：

I_1t＝I₁+I_c＝g₁(X) (6)

I_2t＝I₂+I_c＝g₂(X) (7)

設變量Z＝[I_1t,I_2t]^T為合環電流變量，則合環電流方程表示為如下矩陣形式：

Z＝g(X) (8)

輸入變量K為隨機變量，表示為K₀+ΔK，其中K₀為隨機變量K的期望值，是系統基準運行點；

同理，系統狀態變量X表示為X₀+ΔX，各節點注入功率W表示為W₀+ΔW，合環電流變量Z表示為Z₀+ΔZ；

將系統潮流方程和合環電流方程進行泰勒級數展開并略去高次項，得到ΔZ與ΔK之間的線性關系：

其中，

在基準運行點K₀處，W₀＝AK₀，按式(5)進行確定性潮流計算，得到系統狀態變量X₀以及雅克比矩陣J₀；然后在X₀處按式(8)進行合環電流計算，得到合環電流變量Z₀以及系數矩陣G₀；最后得到轉換矩陣T₀；

3、基于概率潮流理論求取合環電流變量的各階半不變量；

其中，ΔZ^(v)是合環電流變量的v階半不變量，ΔK^(v)表示輸入變量的v階半不變量，表示T₀中各元素的v次冪構成的系數矩陣；

4、計算合環后兩側饋線首端的最大穩態電流有效值的累積概率分布函數和越限概率；

根據合環電流變量的各階半不變量，采用Cornish-Fisher級數求取合環電流的累積概率分布：

設某合環電流變量Z的累積分布函數為F(z)，標準正態分布函數為Φ(z)，F(z)和Φ(z)的α分位數分別表示為z(α)和即z(α)＝F^-1(α)，則z(α)和滿足如下關系：

其中，g_v為合環電流變量Z的v階規格化半不變量，即若隨機變量Z的v階半不變量為γ_v，標準差為σ，則

由式(11)可由合環電流的各階半不變量求得其累積概率分布函數；

合環電流變量Z包括合環后兩側饋線首端的最大穩態電流有效值I_1t和I_2t，設I_1t和I_2t的累積分布函數分別為F₁(x)、F₂(x)，以合環點兩側饋線最大容許載流量I_max,1和I_max,2作為參考值，則I_1t和I_2t的越限概率P₁和P₂分別為：

P₁＝P(I_1t≥I_max,1)＝1-F₁(I_max,1) (12)

P₂＝P(I_2t≥I_max,2)＝1-F₂(I_max,2) (13)

5、根據越限概率P₁和P₂的值進行第二次合環判斷，若P₁和P₂均小于5％，則判斷為允許合環，否則判斷為不允許合環，整個決策過程結束。