一种基于供电路径搜索的配电网静态电压安全域计算方法与流程

本发明属于电力系统分析领域。
背景技术：
：安全域是一种与“逐点法”方法完全不同的方法学，它从系统安全稳定运行的整体视角出发，是保障系统满足各种安全约束的所有运行点的集合。节点功率注入空间上的安全域是由系统的拓扑结构决定的，不随运行状态的变化而变化，因此，可以离线计算，在线应用。一旦计算出安全域的边界，电力系统的安全稳定校核就变得十分简便：仅需判断当前运行状态所对应的节点功率注入向量是否位于域内即可。同时，安全域可以提供系统的安全裕度和最优控制方向等丰富的信息，辅助电力系统运行人员的决策。大量研究表明，在工程关心的范围内，安全域的边界可以用若干个超平面近似，这一描述方式使得可在电力系统优化模型中显式的考虑各种安全约束，同时，可显著降低电力系统概率安全评估的计算量。过去的几十年间，国内外学者已经在输电网安全域的计算方法、边界性质分析与应用等方面开展了广泛的探索，取得了一系列创新性的成果。近年来，安全域方法学在配电网中的应用得到了越来越多的关注。配电网静态电压安全域(staticvoltagesecurityregion,svsr)是定义在节点有功和无功注入空间上，使得系统中各节点电压幅值满足上下限约束的运行点的集合。已有研究给出了svsr实用边界的超平面方程，即在给定配电网络拓扑的前提下，svsr的边界可用若干个线性不等式表述。同时，已有研究成功将svsr方法应用于配电网的无功电压优化问题。配电网正常运行或故障情况下，通常会进行网络重构，因此，配电网的拓扑结构是不断变化的。如何在配电网拓扑发生变化时，快速构建svsr的边界具有重要意义。与输电网不同，配电网的拓扑是辐射状的，因此，对于一个给定的配电网，存在如下特性：(1)任意两个节点间具有唯一的一条联通路径，任意节点到配电网根节点间的联通路径就是该节点的供电路径。(2)节点i的有功功率注入和无功功率注入对节点j的电压幅值产生影响的前提是，节点i和节点j的供电路径存在交集。配电网拓扑结构的上述特性，是开发配电网svsr快速计算方法的重要依据。技术实现要素：为了解决上述技术问题，本发明一种基于供电路径搜索的配电网静态电压安全域计算方法，包括以下步骤：步骤一、根据配电网各支路开关的状态，确定配电网的拓扑结构，包括配电网中所有节点的集合θb、所有支路的集合θl、各节点的类型γi和各支路的状态χij、电阻和电抗；确定各节点电压的最大限值vim、最小限值vim和根节点电压v0；γi表示节点i的类型，若节点i为根节点，则γi＝1；若节点i不是根节点，则γi＝0；χij表示支路ij的状态，其中i和j分别表示该支路的起始节点和终止节点编号，若节点i和节点j之间存在一条支路，并且该支路的开关闭合，则χij＝1，否则χij＝0。步骤二、根据步骤一确定的配电网拓扑，构建配电网的等效节点导纳矩阵和等效节点注入矩阵计算配电网的等效节点相角矩阵具体步骤如下：步骤2-1)、根据式(1)构建等效节点导纳矩阵式(1)中，表示等效节点导纳矩阵的第i行第j列元素，π(i)表示所有与节点i间存在支路相连的节点的集合；步骤2-2)：根据式(2)构建等效节点注入矩阵式(2)中，表示等效节点注入矩阵的第i行第j列元素；步骤2-3)：根据式(3)计算等效节点相角矩阵式(3)中，表示的逆矩阵；步骤三、根据步骤二等效节点相角矩阵，确定的计算确定各节点的供电路径向量ηi；表示节点i的供电路径中支路l的状态，若表示支路l属于节点i的供电路径，则否则，则为节点i的供电路径向量；根据式(4)计算各节点的供电路径向量；式(4)中，m和n分别为支路l的起始节点和终止节点编号；表示矩阵的第m行第i列元素；表示矩阵的第n行第i列元素；步骤四、根据各节点的供电路径向量和各节点的电压限值，计算各节点电压上限和下限约束对应的静态电压安全域的边界系数；具体步骤如下：步骤4-1)：根据式(5)计算节点i的电压上限约束相关的静态电压安全域边界系数；式(5)中，和分别表示计算节点i的电压上限约束相关的静态电压安全域边界中节点j的有功注入和无功注入对应的系数；vim表示节点i的电压上限；步骤4-2)：根据式(6)计算节点i的电压下限约束相关的静态电压安全域边界系数；式(6)中和分别表示计算节点i的电压下限约束相关的静态电压安全域边界中节点j的有功注入和无功注入对应的系数；表示节点i的电压下限；步骤4-3)：节点i电压约束对应的静态安全域如式(7)所示；式(7)中，pj和qj分别表示节点j的有功功率注入和无功功率注入。与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明所提出的一种基于供电路径搜索的配电网静态电压安全域计算方法根据配电网的辐射状拓扑结构特性，通过搜索各节点的供电路径，实现svsr边界系数的快速计算，该方法适用于多馈线供电系统。附图说明图1是本发明实施例的3馈线16节点接线图。具体实施方式以下部分结合3馈线16节点配电网，介绍本发明的具体实施方式。3馈线16节点配电网的接线如图1所示。其中，节点1，节点2和节点3为根节点，图中实现表示支路开关闭合，虚线表示支路开关断开。针对图1所示的实施例采用本发明基于供电路径搜索的配电网静态电压安全域计算，包括以下步骤：步骤一、该配电网的节点集合θb＝{1,2,…，16}，各节点的类型、节点电压的最大限值和最小限值如表1所示，根节点1、2、3的电压设为1.05。支路集合为θl＝{1,2,…，16}，各支路的起始节点、终止节点和状态如表2所示。表1节点的类型、节点电压的最大限值和最小限值节点编号节点类型γi节点电压的最大限值vim节点电压的最大限值vim111.050.95211.050.95311.050.95401.050.95501.050.95601.050.95701.050.95801.050.95901.050.951001.050.951101.050.951201.050.951301.050.951401.050.951501.050.951601.050.95表2各支路的起始节点、终止节点和状态步骤二、根据步骤一确定的配电网拓扑，构建配电网的等效节点导纳矩阵如表3所示；构建等效节点注入矩阵如表4所示；计算配电网的等效节点相角矩阵如表5所示。表3配电网的等效节点导纳矩阵表4等效节点注入矩阵表5配电网的等效节点相角矩阵步骤三、根据步骤二等效节点相角矩阵，确定的计算确定各节点的供电路径向量ηi，如表6所示。表6确定各节点的供电路径向量ηi步骤四、根据各节点的供电路径向量和各节点的电压限值，计算各节点电压上限和下限约束对应的静态电压安全域的边界系数，分别如表7、表8、表9和表10所示。需要说明的是，由于节点1、节点2、节点3为根节点，它们的电压是指定的，不受其他节点注入功率的影响，因此，它们对应的静态安全域边界系数均为0。表7各节点的电压上限约束相关的静态电压安全域边界系数表8各节点的电压上限约束相关的静态电压安全域边界系数表9各节点电压下限约束相关的静态电压安全域边界系数表10各节点电压下限约束相关的静态电压安全域边界系数尽管上面结合附图对本发明进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨的情况下，还可以做出很多变形，这些均属于本发明的保护之内。当前第1页12