用于开环电网负荷转供决策中的重过载校验方法与流程

本发明涉及电力系统技术领域，更具体地，涉及一种用于开环电网负荷转供决策中的重过载校验方法。

背景技术：

无论是高压配电网，还是中低压配电网，一般都运行在开环状态。开环电网在进行负荷转供时，路径分析很关键。并且在进行安全稳定校核时，现有的方法大多使用潮流收敛计算方法。

公开号为cn106849098b的中国专利文献，公开了一种电力系统的潮流计算方法，计算复杂度低，有利于提高电力系统潮流计算的效率。

但上述方案只提出了在全电压、全路径、全设备的辐射型电网广域拓扑模型中进行不涉及电压的功率叠加运算的思路，还没有提出这种潮流计算的任何一种具体应用场景。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于开环电网负荷转供决策中的重过载校验方法，能够在开环电网进行负荷转供时运用快速潮流叠加进行决策，能够筛选出满足条件的路径，达到设备隔离和负荷转供的双重目的。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

提供一种用于开环电网负荷转供决策中的重过载校验方法，包括以下步骤：

s1.根据电力系统中的设备对象的全局命名信息获取各站内设备的属性信息及连接信息，构建对应的供电树模型；

s2.获取电力系统中发生异动的设备作为焦点设备，然后获取该焦点设备所采用的备用路径，对与焦点设备、备用路径没有直接相关的设备将不进行重过载校核；

s3.在所述供电树模型中找到与所述焦点设备相对应的节点，并确定该节点下方的电网集合为目标集合，然后根据所述目标集合中各节点之间是否连通进行多个目标子集合的划分；

s4.判断各目标子集合内节点之间的父子关系在转供前后是否有发生变化，对于父子关系发生变化的目标子集合，执行步骤s5；对于父子关系没有发生变化的目标子集合内的节点及连接路径上的边所对应的设备，则不进行重过载校核；

s5.判断各目标子集合内节点之间的父子关系是否在转供前已经存在，若是，执行步骤s6，否则执行步骤s7；

s6.获取目标子集合内父子关系发生颠倒的节点，并对相应节点及连接路径上的边所对应的所有设备进行重过载校核，其余设备将不进行重过载校核；

s7.获取目标子集合内在转供后形成了直接父子关系的节点，并对父节点一侧从该父节点开始至共根节点路径上的所有对应的设备进行重过载校核；对于子节点一侧，判断从该子节点至其下方的所有节点之间的父子关系是否发生颠倒，对发生颠倒的节点及连接路径上的边所对应的所有设备进行重过载校核，其余设备将不进行重过载校核。

本发明为一种用于开环电网负荷转供决策中的重过载校验方法，负荷转供一般由设备异动所引发，即，转供后的状态指的是某设备发生了异动，例如设备检修、设备过载、设备跳闸等，设备异动会对一定范围内的电网产生影响。决策人员通过各种手段确定受影响的范围及其实时运行方式。运行方式主要包括实时路径和实时功率分布，因而转供分析也包括路径分析和功率分布分析。分析完成后要对新路径进行安全稳定校核，即重过载校核。通过重过载校核，筛选出满足条件的路径，能够达到设备隔离和负荷转供的双重目的。而重过载校核并不需要对全网进行计算，而只需要对受影响的范围进行计算，因此确定受影响的电网范围非常关键。

进一步地，在步骤s1中，在完成构建所述供电树模型后，对所述供电树模型进行化简。

进一步地，所述化简具体包括：将所述供电树模型中的过渡节点和孤节点进行省略。

进一步地，所述过渡节点表示仅与两条边连接的节点，所述孤节点表示不与任何一条边连接的节点。

进一步地，所述步骤s2具体包括以下步骤：

s21.获取电力系统中发生异动的设备作为焦点设备，以及获取所述焦点设备所采用的备用路径；

s22.在所述供电树模型中获取与该焦点设备对应的节点，以及获取与该备用路径对应的边，然后得到二者的共根节点；

s23.对不在所述共根节点与备用路径对应的边之间的直接路径上的所有对应设备将不进行重过载校核。

进一步地，在步骤s1至步骤s7中，所述重过载校核的方法为功率叠加法。

进一步地，所述功率叠加法具体包括以下步骤：

(i)按照功率流动方向，自电源侧向负电荷侧，对与所述供电树模型中的节点所对应的设备计算净输出功率或净输入功率，然后与额定输送功率进行比较，得到是否出现重过载；

(ii)按照功率传输方向，对与所述供电树模型中的边所对应的设备进行负荷叠加，然后与设备的允许容量进行比较，得到是否出现重过载。

进一步地，在步骤(i)中，所述供电树模型中的节点所对应的设备，表示电力系统中不可开合的设备。

进一步地，在步骤(ii)中，所述供电树模型中的边所对应的设备，表示电力系统中可开合的设备。

进一步地，在步骤s7之后，对重过载校核后的所有设备按照转供后沿转供路径上的各设备的实际负载率进行排序。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：将原来由调度员人工进行的重过载校核和排序过程，转由计算机按照步骤流程执行完成，能够大幅度提高电网调度员的工作效率，降低调度员劳动强度，实现配电网对设备异常的全自动适应。

附图说明

图1为本发明一种用于开环电网负荷转供决策中的重过载校验方法的流程图。

图2为本发明负荷转供决策流程图。

图3为本发明一种用于开环电网负荷转供决策中的重过载校验方法的举例说明图一。

图4为本发明一种用于开环电网负荷转供决策中的重过载校验方法的举例说明图二。

图5为本发明一种用于开环电网负荷转供决策中的重过载校验方法的举例说明图三。

图6为本发明一种用于开环电网负荷转供决策中的重过载校验方法的举例说明图四。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

实施例1

如图1至图6所示为本发明一种用于开环电网负荷转供决策中的重过载校验方法的第一实施例，包括以下步骤：

s1.根据电力系统中的设备对象的全局命名信息获取各站内设备的属性信息及连接信息，构建对应的供电树模型，然后对供电树模型进行化简；

其中，化简具体包括：将供电树模型中的过渡节点和孤节点进行省略。需要说明的是，在供电树模型中，包括四类节点：端节点、过渡节点、分配节点和孤节点。端节点表示仅与一条边连接的节点，过渡节点表示仅与两条边连接的节点，分配节点表示与三条及以上的边连接的节点，孤节点表示不与任何一条边连接的节点。由于过渡节点对确定重过载校核规则没有影响，而孤节点没有研究意义，因此将过渡节点以及孤节点进行省略。

s2.获取电力系统中发生异动的设备作为焦点设备，然后获取该焦点设备所采用的备用路径，对与焦点设备、备用路径没有直接相关的设备将不进行重过载校核。

步骤s2具体包括以下步骤：

s21.获取电力系统中发生异动的设备作为焦点设备，以及获取所述焦点设备所采用的备用路径；

s22.在所述供电树模型中获取与该焦点设备对应的节点，以及获取与该备用路径对应的边，然后得到二者的共根节点；需要说明的是，不同的备用路径与焦点节点的共根节点不同；

s23.对不在所述共根节点与备用路径对应的边之间的直接路径上的所有对应设备将不进行重过载校核。

s3.在所述供电树模型中找到与所述焦点设备相对应的节点，并确定该节点下方的电网集合为目标集合，然后根据所述目标集合中各节点之间是否连通进行多个目标子集合的划分。

步骤s3具体包括以下步骤：

s31.在所述供电树模型中找到与所述焦点设备相对应的节点，并确定该节点下方的电网集合为目标集合[q]，以及与目标集合[q]相连接的备用路径；

s32.根据所述目标集合中各节点之间是否连通进行多个目标子集合的划分，并将多个目标子集合标记为[q1]、[q2]、…[qn]；即，每个目标子集合中的节点是相互连通的，不同的目标子集合之间的节点互不连通。

s4.判断各目标子集合内节点之间的父子关系在转供前后是否有发生变化，对于父子关系发生变化的目标子集合，执行步骤s5；对于父子关系没有发生变化的目标子集合内的节点及连接路径上的边所对应的设备，则不进行重过载校核。

s5.判断各目标子集合内节点之间的父子关系是否在转供前已经存在，若是，执行步骤s6，否则执行步骤s7。

s6.获取目标子集合内父子关系发生颠倒的节点，并对相应节点及连接路径上的边所对应的所有设备进行重过载校核，其余设备将不进行重过载校核。

s7.获取目标子集合内在转供后形成了直接父子关系的节点，并对父节点一侧从该父节点开始至共根节点路径上的所有对应的设备进行重过载校核；对于子节点一侧，判断从该子节点至其下方的所有节点之间的父子关系是否发生颠倒，对发生颠倒的节点及连接路径上的边所对应的所有设备进行重过载校核，其余设备将不进行重过载校核。

如图2所示，负荷转供一般由设备异动所引发，例如设备检修、设备过载、设备跳闸等，因此这些设备可定义为焦点设备。焦点设备的异动对一定范围内的电网产生影响。决策人员通过各种手段确定受影响的范围及其实时运行方式。运行方式主要包括实时路径和实时功率分布，因而转供分析也包括路径分析和功率分布分析。分析完成后要对新路径进行安全稳定校核，即重过载校核。通过重过载校核，能够达到设备隔离和负荷转供的双重目的。开环配电网在负荷转供时，只要满足设备不重过载运行的要求，即为可接受的转供方案。因此只在极少数超长配网线路供电的路径方式下，才需要校验末端电压是否满足要求。在绝大多数情况下，负荷转供计算并不涉及电压计算。

如图3所示，当焦点设备为节点3，采用的备用路径为边(n)时，则其二者的共根节点为节点2。此时需要进行重过载校核的路径设备为供电树模型中边(3)、节点4、边(6)、节点7、边(n)上对应的设备。其他不在直接路径上的设备，由于输送功率不受影响，因此不需要进行重过载校核。若目标集合[q2]内的节点父子关系没有改变，或是转供后功率方向没有出现变化，那么目标集合[q2]便不在校核范围内。

如图4所示，当焦点设备为节点2，采用的备用路径为边(n)时，此时二者的共根节点为节点1。由于转供后目标集合[q1]内的节点3、节点5、节点9的父子关系出现颠倒，因此需要进行重过载校核。此路径上需要重过载校核的设备为供电树模型中边(n)、节点9、边(8)、节点(5)、边(4)、节点3上对应的设备。其中，父子关系发生颠倒包括有以下情况：

i)由最高级父节点变为最低级子节点；

ii)由最低级子节点变为最高级父节点；

iii)由非最高级父节点变为非最低级子节点；

iv)由非最低级子节点变为非最高级父节点。

在实际使用中，只有属于ii)、iii)、iv)情况的节点是需要进行重过载校核的。因此，节点3在三者的关系转换中，由最高级父节点变为最低级子节点，因此节点3既可以进行重过载校核，也可省略不进行重过载校核。

如图5所示，其中节点2为焦点设备，如果采用[q1]+[q2]→(p)(q)(n)/(4)的路径，则其需要进行重过载校核的设备范围为边(q)、节点9、边(8)；边(p)、节点4、边(6)、节点7、边(n)、节点6、边(5)上对应的设备。

在步骤s1至步骤s7中，重过载校核的方法为功率叠加法。

其中，功率叠加法具体包括以下步骤：

(i)按照功率流动方向，自电源侧向负电荷侧，对与供电树模型中的节点所对应的设备计算净输出功率或净输入功率，然后与额定输送功率进行比较，得到是否出现重过载；

其中，供电树模型中的节点所对应的设备，表示电力系统中不可开合的设备。

(ii)按照功率传输方向，对与供电树模型中的边所对应的设备进行负荷叠加，然后与设备的允许容量进行比较，得到否出现重过载；

其中，供电树模型中的边所对应的设备，表示电力系统中可开合的设备。

如图3所示，节点1、9、l10、11、l12、13、l14、15、l16为端节点，节点2、3、4、5、6、7、8为分配节点。

其中，只与一条边连接的端节点又可以分为根节点、叶节点、末节点三类：如图3中的节点1为根节点；叶节点表示自带负荷的节点，如图3中的节点l10、l12、l14、l16；末节点表示不带负荷的节点，如图3中的节点9、11、13、15。因此，在供电树模型内，按照功率流动方向，自电源侧向负荷侧，所包含的节点有：根节点、分配节点、过渡节点、末节点、叶节点。

需要说明的是，每个节点均代表主供电路径上的一台不可开合设备，且不分电压等级、不分设备属性。不可开合设备，指的是线路、母线、连线等。由于可以连接多条边，因此，重过载校核时需计算该设备的净输出或净输入功率。根据kcl定律，节点设备的净输出功率和净输入功率是相等的，因此，取任意一边均可。如图3所示，节点7的净输出为l12+l14，节点4的净输出为l12+l14+l16。如图4所示，节点9的净输出为l10+l12，节点5的净输出同样为l10+l12。将该点设备净输出功率与额定输送功率进行比较，即可判断是否出现重过载，从而判断转供路径是否可行。

通常情况下，节点设备的额定输送功率可根据其材料及横截面积进行取值，如母线、高压输电线路、短连线等设备。但也存在线路横截面积可能前后不一致的情况，如中低压配电线路，对于该种线路，在取该线路的额定输送功率时，应取负荷实际经过的线路路径进行取值。如图6所示，设节点7为一段中低压配电线路，其线径小于后线径，那么边(n)接于位置7时，不会造成节点7过载，但接于位置7’时，则有可能造成节点7过载。

实施例2

本实施例与实施例1类似，所不同之处在于，本实施例中，在步骤s7之后，还包括步骤s8：对重过载校核后的所有设备按照转供后沿转供路径上的各设备的实际负载率大小进行排序。其中，排序可按照升序或降序进行排列。需要说明的是，实际负载率为转供后该设备的实际负载与额定负载的比值。

如图5所示，节点2为焦点设备，设符合重过载要求的路径排序为：

1.[q1]→(q)；[q2]→(p)

2.[q1]+[q2]→(p)(q)(n)/(6)

3.[q1]+[q2]→(p)(q)(n)/(5)

4.[q1]+[q2]→(p)(q)(n)/(4)

5.[q1]+[q2]→(p)(q)(n)/(8)

各路径需重过载校核的设备及负载率结果为：

1.(q)、9、(8)、5、(4)；(p)。各设备最大负载率为80％，最小负载率20％。

2.(q)、9、(8)、5、(4)、3、(5)、6、(n)；(p)。各设备最大负载率为60％，最小负载率20％。

3.(q)、9、(8)、5、(4)；(p)、4、(6)、7、(n)。各设备最大负载率为60％，最小负载率30％。

4.(q)、9、(8)；(p)、4、(6)、7、(n)、6、(5)。各设备最大负载率为80％，最小负载率30％。

5.(q)；(p)、4、(6)、7、(n)、6、(5)。各设备最大负载率为50％，最小负载率30％。

则重过载校核排序结果为：5、3、2、4、1。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。