一种基于TSC的馈线可接入容量计算方法及位置调整方法与流程

本发明涉及电力系统，具体涉及一种基于tsc的馈线可接入容量计算方法及位置调整方法。

背景技术：

我国经济发展迅速，用电量也在逐年上升，配电网经常需要接入新负荷来满足负荷变化的需要，在配电网电源点不足且要满足n-1安全的前提下，根据配电网的最大供电能力(totalsupplycapability，tsc)，挖掘配电网的供电潜力是非常重要的。

配电网由变电站供出的馈线一般分成若干段，在馈线末端与其它馈线实现手拉手的联络。挖掘配电网的供电潜力就是分析配电网变电站间隔、馈线、馈线分段各个环节的最大供电能力，进而与现有负荷大小比较得到可接入容量。所以，可接入容量是在考虑设备额定容量的情况下，满足n-1准则时各馈线和主变还可以接入的容量。在实际配电网的业扩工作中，随时都会接入新的负荷，需要事先判断是否具有足够的剩余容量以支撑新负荷的接入。但实际情况是目前并没有对配电网各级可用容量的有效测算手段，规划技术原则中只有关于配电变压器装接容量上限的推荐值，因此实践中都是依靠人为的经验判断，可能导致有的馈线接入负荷过多，给电网运行造成一定的安全隐患；有的馈线则接入负荷过少，宝贵的电网资源得不到充分利用。

tsc正逐渐成为评价配电网的一个重要指标，其含义是指当配电网所有馈线n-1校验和变电站主变n-1校验均满足时，该配电网所能带的最大总负荷。n-1校验时，需要考虑主变间和馈线间的负荷转带、网络中主变以及馈线间的联络关系、主变和馈线的容量、主变过载系数等配电网的实际运行约束。论文《基于馈线互联关系的配电网最大供电能力模型》，出版源为《电力系统自动化》,2011,35(24):47-52；充分考虑主变互联和馈线互联，建立了严格的计算tsc的线性规划数学模型，并能够求得最优解，也成为了现如今最接近配电网实际情况的tsc求解方法。

除配电网总体tsc外，tsc模型和计算还能给出达到tsc时各主变、馈线段上的负荷分布情况，通过进一步设定负荷均衡目标函数，还可以得到tsc下最均衡的负荷分布。

科学进行配电网可接入容量测算是业扩工作的迫切需要，对下一步制定电网规划、电网改造计划也是第一手的宝贵资料。本文应用tsc理论研究了这一实际问题，并提出了一种基于tsc的馈线段可接入容量计算方法。

技术实现要素：

本发明旨在提供一种基于tsc的馈线段可接入容量计算方法，以解决现有技术方案中的只能依靠经验判断馈线接入用户容量的问题。

为了实现所述目的，本发明一种基于tsc的馈线可接入容量计算方法，包括如下步骤，

步骤1：获取各馈线段的现有负荷；

步骤2：根据tsc模型计算得到tsc值；

步骤3：根据馈线模型计算得到各馈线的理论负荷；根据理论负荷和现有负荷计算各馈线上的可接入负荷；

馈线模型以可接入负荷为非负值的馈线数最多作为目标函数，以tsc模型的条件函数结合配电网所带负荷为最大供电值作为条件函数；

其中，馈线上的可接入负荷为馈线的理论负荷与对应现有负荷的差值；

步骤4：判断各馈线段上的可接入负荷是否均为非负，如果判断结果为是，则将馈线段上的可接入负荷作为对应馈线段的可接入容量；如果判断结果为否，则调整分段开关或联络开关的位置，调整分段开关或联络开关的位置，根据分段开关或联络开关的调整更新馈线上的可接入负荷，判断更新后的可接入负荷是否均为非负，如果判断结果为是，将更新后的可接入负荷作为对应馈线的可接入容量。

优选的，所述调整分段开关或联络开关的位置的方法为：一个馈线段偶内，联络开关或分段开关由可接入负荷为正的馈线段移向可接入负荷为负的馈线段。

优选的，调整分段开关或联络开关的位置时，满足如下条件：

其中δf表示移动分段开关或联络开关的位置所引起的馈线段偶内的负荷变化量；表示馈线段偶内可接入容量为正一侧的可接入负荷；表示馈线段偶内可接入容量为负一侧的可接入负荷。

优选的，调整分段开关或联络开关的位置时，如果有多个位置满足条件则通过公式计算每个位置的权值，选择权值最大的位置作为调整分段开关或联络开关的位置。

优选的，判断更新后的可接入负荷是否均为非负时，如果判断结果为否，则:调整分段开关或联络开关的位置，根据分段开关或联络开关的调整再次更新馈线段上的可接入负荷，并判断再次更新后的可接入负荷是否均为非负，如果判断结果为是，将再次更新后的可接入负荷作为对应馈线段的可接入容量。

优选的，判断再次更新后的可接入负荷是否均为非负时，如果判断结果为否，则结束。

优选的，步骤2中的tsc模型为：

s.t.

trfmn+fn≤rfn

tsc为最大供电值，fi为主变i所带负荷，fm为馈线m的负荷；trfmn为馈线m发生n-1故障时转带给馈线n的负荷量；trtij为主变i发生n-1故障时转带给主变j的负荷量；fm∈ti表示馈线m出自主变i的对应母线；fn∈tj表示馈线n出自主变j的对应母线；rfn为馈线n的额定容量；fn为馈线n的负荷；rj为主变j的额定容量；ld为某个重载区负荷的下限；z为重载区所有主变集合。

作为本发明的另一方面，本发明还设计了一种用于馈线可接入容量计算方法的位置调整方法，用于调整分段开关或联络开关的位置，在一个馈线段偶内，联络开关或分段开关由可接入负荷为正的馈线段移向可接入负荷为负的馈线段。

优选的，调整分段开关或联络开关的位置时，满足如下条件：

其中δf表示移动分段开关或联络开关的位置所引起的馈线段偶内的负荷变化量；表示馈线段偶内可接入容量为正一侧的可接入负荷；表示馈线段偶内可接入容量为负一侧的可接入负荷。

优选的，调整分段开关或联络开关的位置时，如果有多个位置满足条件则通过公式计算每个位置的权值，选择权值最大的位置作为调整分段开关或联络开关的位置。

通过实施本发明可以取得以下有益技术效果：可以通过本方法计算馈线接入容量，根据本方法计算的馈线容量进行接入，可以使得馈线不会因为接入负荷过多而产生安全隐患，不会因为接入符合过少而使得电网资源得不到充分利用。

附图说明

图1为本发明的流程图；

图2为本发明中联络开关变化前的电缆单环网图；

图3为本发明中联络开关变化后的电缆单环网图；

图4为本发明一种优选方案的流程图。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员的理解，下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明：

如图1所示，本发明一种基于tsc的馈线可接入容量计算方法，包括如下步骤，

步骤1：获取各馈线的现有负荷；

步骤2：根据tsc模型计算得到最大供电值(即tsc值)；

步骤3：根据馈线模型计算得到各馈线的理论负荷；根据理论负荷和现有负荷计算各馈线上的可接入负荷；

在这里，馈线模型以可接入负荷为非负值的馈线数最多作为目标函数，以tsc模型的条件函数结合配电网所带负荷为最大供电值作为条件函数；

其中，馈线上的可接入负荷为馈线的理论负荷与对应现有负荷的差值；

步骤4：判断各馈线上的可接入负荷是否均为非负，如果判断结果为是，则将馈线上的可接入负荷作为对应馈线的可接入容量。

根据计算得出的馈线的可接入容量，进行馈线接入，使得馈线不会因为接入负荷过多而产生安全隐患，馈线不会因为接入符合过少而使得电网资源得不到充分利用。

步骤2中，tsc模型可以采用背景技术中所述的《基于馈线互联关系的配电网最大供电能力模型》中的tsc模型。

城市配电网线路长度往往较短，电压降较小，且可通过无功补偿设备进一步调节，因此电压约束可在tsc模型中忽略；同时，tsc模型中的馈线出口负荷已经包含了网损。综合上述分析，tsc模型对电压、无功功率等因素可简化处理，简化后的tsc模型如下：

其中，tsc为最大供电值，fi为主变i所带负荷，fm为馈线m的负荷；trfmn为馈线m发生n-1故障时转带给馈线n的负荷量；trtij为主变i发生n-1故障时转带给主变j的负荷量；fm∈ti表示馈线m出自主变i的对应母线；fn∈tj表示馈线n出自主变j的对应母线；rfn为馈线n的额定容量；fn为馈线n的负荷；rj为主变j的额定容量；ld为某个重载区负荷的下限；z为重载区所有主变集合；表示任意m,n，表示任意i,j。

式(1)中：

为目标函数，表示tsc为所有主变负荷之和的最大值。

为馈线负荷分段等式约束，表示馈线m可能分为多段,其中每一段可转带给不同的馈线,所有转带出去的负荷之和等于该馈线的负荷。

为主变—馈线负荷转带等式约束,表示主变i发生n-1故障时转带给主变j的负荷是通过与两台主变相连馈线间的负荷转带完成的。

trfmn+fn≤rfn为馈线n-1约束,表示馈线m发生n-1故障后,其负荷通过馈线联络转带给其他馈线,负荷转带后其他馈线不能过载。

为主变n-1约束,表示主变j接受故障主变i转移负荷后的长时间运行的负荷不超过其额定容量；

为区域负载约束,含义是若某个区域负载很大,如有多个重载区,该区域内的主变负载之和大于给定负载ld,则增加不等式,而在非重载区则无不等式约束,该约束会影响tsc时负荷的分布甚至tsc的大小。

本发明中馈线模型的目标函数为:可接入负荷为非负值的馈线数最多；

本发明中馈线模型以tsc模型的条件函数结合配电网所带负荷为最大供电值作为条件函数，具体为：

上式中，tsc为根据tsc模型计算得出的最大供电值，

如图4所示，步骤4中，判断各馈线上的可接入负荷是否均为非负时，如果判断结果为否，则：调整分段开关或联络开关的位置，根据分段开关或联络开关的调整更新馈线上的可接入负荷(分段开关或联络开关的调整调整后的现有负荷会发生变化，但理论负荷不发生变化，也就是可接入负荷只需加减对应现有负荷的变化量即可得出，是本领域技术人员应当知晓如果根据分段开关或联络开关的调整更新馈线上的可接入负荷，此处不进行详细说明)，判断更新后的可接入负荷是否均为非负，如果判断结果为是，将更新后的可接入负荷作为对应馈线的可接入容量。

此处对调整开关位置的具体方法和馈线段偶(dualfeedersections，dfs)做解释。从一个分段开关或者联络开关两侧出发，沿着相反方向，总可以搜索到其余分段开关、联络开关或馈线开关，则这两个开关之间的两个馈线为一个馈线段偶。以图2电缆单环网为例，内有环网柜1和环网柜2，联络开关为环网柜2内的b，馈线开关为a、c，则两段馈线ba和bc即为一对馈线段偶，馈线段偶中ba段的负荷包括f0、f1、f2，bc段的负荷包括f3、f4、f5。

本文中馈线可以为开关(分段开关或联络开关或馈线开关)与相邻开关(分段开关或联络开关或馈线开关)之间的馈线段。

以图2和图3为例，假设ba馈线的可接入容量为正、bc馈线的可接入容量为负，由可接入负荷的计算方法fm′表示馈线m上的现有负荷，fm^tsc为馈线m上的理论负荷，说明ba馈线内实际负荷fm′小于tsc时的理论负荷bc馈线内实际负荷fm′大于tsc时的理论负荷在配电网中，可以通过调节联络开关来改变馈线段偶内的馈线的实际负荷fm′分布，显然，此时若将bc的实际负荷fm′转移一部分到ba，此时bc的fm′减少，ba的fm′增加，有可能既充分利用ba的可接入负荷，也使得bc的可接入负荷从负值变为正值，所以联络开关b应该向c移动，操作过程对比图2和图3，此时联络开关由b变到b'。此时馈线段偶中b'a段的负荷包括f0、f1、f2、f3，b'c段的负荷包括f4、f5。上述联络开关移动的方向和大小，需满足如下条件：

1)方向：在一个馈线段偶内，联络开关或分段开关由可接入容量为正的馈线移向可接入容量为负的馈线；

2)大小：联络开关或分段开关的调整后，引起的负荷变化量应满足：

其中δf表示移动分段开关或联络开关的位置所引起的馈线段偶内的负荷变化量；表示馈线段偶内可接入容量为正一侧的可接入负荷；表示馈线段偶内可接入容量为负一侧的可接入负荷。

馈线段偶的实质是给出了负荷调整的最小单元，可接入容量能够直接导致馈线段偶内的负荷调整，也即指导联络开关或分段开关位置的移动，其移动的依据为式(2)，这样通过开关的移动，能够使得配电网拥有最大的可接入容量，并且各馈线的可接入容量都为非负值。

需要指出的是：1)某个负荷所在的馈线段偶可能不止一个，本文对馈线段偶的选取办法可以是优先选择包含联络开关的馈线段偶；2)有些馈线段偶是否可以实际操作，要考虑实际配电网的现实情况，实际工程可能不能满足调整开关位置的需要，主要原因有：①、通过分段开关或者联络开关调节负荷是离散的，可能始终不满足上述负荷变化量不等式；②、配电网自动化程度未完全覆盖，调节分段开关或者联络开关费时费力等。

作为一种优选方案，调整分段开关或联络开关的位置时，如果有多个位置满足条件则通过公式计算每个位置的权值，选择权值最大的位置作为调整分段开关或联络开关的位置。

由于一个馈线段偶内，判断更新后的可接入负荷是否均为非负时，如果判断结果为否，则:调整分段开关或联络开关的位置，根据分段开关或联络开关的调整再次更新馈线段上的可接入负荷，并判断再次更新后的可接入负荷是否均为非负，如果判断结果为是，将再次更新后的可接入负荷作为对应馈线段的可接入容量。判断再次更新后的可接入负荷是否均为非负时，如果判断结果为否，则结束。

本发明公开了一种用于馈线可接入容量计算方法的位置调整方法，在此对该位置调整方法单独说明，本发明的位置调整方法用于调整分段开关或联络开关的位置，在一个馈线段偶内，联络开关或分段开关由可接入负荷为正的馈线段移向可接入负荷为负的馈线段。

调整分段开关或联络开关的位置时，满足如下条件：

其中δf表示移动分段开关或联络开关的位置所引起的馈线段偶内的负荷变化量；表示馈线段偶内可接入容量为正一侧的可接入负荷；表示馈线段偶内可接入容量为负一侧的可接入负荷。

根据本方法实现分段开关或联络开关的位置，使其可以配合用于馈线可接入容量计算方法，馈线可接入容量可以更加合理化。

作为一种优选方案，当调整分段开关或联络开关的位置时，如果有多个位置满足条件则通过公式计算每个位置的权值，选择权值最大的位置作为调整分段开关或联络开关的位置。

以上所述仅为本发明的具体实施例，但本发明的技术特征并不局限于此，任何本领域的技术人员在本发明的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本发明的专利范围之中。