[发明专利]对中压配电网进行安全合环操作的判定方法

权利要求书

1.一种对中压配电网进行安全合环操作的判定方法，其特征在于，包含以下步骤：计算合环后馈线首端的合环稳态电流有效值，判断合环稳态电流有效值的上限是否大于馈线最大容许载流量，若否，则允许进行合环操作，若是，则继续判断合环后两侧馈线首端最大稳态电流有效值的越限概率是否小于5％，若是，则允许进行合环操作，若否，则不允许进行合环操作；

所述的判断合环稳态电流有效值的上限是否大于馈线最大容许载流量的方法包含以下步骤：

1、采用加权最小二乘准则进行高压配电网的状态估计，得到两条合环馈线首端10kV母线的电压幅值与相角；

2、计算合环稳态环流有效值的范围；

合环稳态环流表示为：

其中，为联络开关断口两侧电压差，和分别为联络开关断口两侧的电压相量，Z_Σ为合环网络总阻抗；

以合环馈线首端10kV母线节点为参考节点，将馈线总负荷分别视为集中在线路首端与末端，进行两次确定性潮流计算与合环稳态环流计算，得到合环稳态环流有效值I_c的范围；

3、计算最大稳态电流有效值；

设为合环前馈线首端的稳态电流，其有效值为I，则合环后馈线首端稳态电流有效值I'满足：

合环后馈线首端的最大稳态电流有效值为I+I_c；

4、将最大稳态电流有效值I+I_c与馈线最大容许载流量I_max作比较，若最大稳态电流有效值小于馈线最大容许载流量，则判断为允许合环，若最大稳态电流有效值大于或等于馈线最大容许载流量，则继续判断合环后两侧馈线首端最大稳态电流有效值的越限概率是否小于5％。

2.如权利要求1所述的对中压配电网进行安全合环操作的判定方法，其特征在于，所述的判断合环后两侧馈线首端最大稳态电流有效值的越限概率是否小于5％的方法包含以下步骤：

1、基于历史负荷数据求取各输入变量在合环时刻所在的季节和时段下的各阶半不变量；

选取各负荷点的有功负荷、无功负荷与线路首端的有功功率、无功功率之比作为输入变量k_P，构建用于求取输入变量k_P的各阶半不变量的样本集S，将样本集S按季节和时段分为若干子样本集，通过对某个子样本集的分析，求取输入变量k_P在合环时刻所在的季节和时段内的各阶半不变量；

若合环时刻对应的子样本集中有N个离散历史数据，表示为{k_P1,k_P2,k_P3,…,k_PN}；

计算其各阶原点矩α_v：

由半不变量与原点矩的关系，计算其各阶半不变量γ_v：

其中，为从v个元素中取j个元素的不同组合数；

2、根据合环网络的拓扑信息、设备参数、以及合环前电网实时运行数据，在基准运行点处进行合环电流计算，得到合环电流期望值以及转换矩阵；

设K为概率潮流计算的输入变量，表示各节点的有功、无功与线路首端的有功、无功之比，W表示系统中各节点的注入功率，则W＝AK，其中A为由两馈线首端有功和无功组成的对角矩阵，X＝[θ₁,V₁,θ₂,V₂,…,θ_n,V_n]^T为系统状态变量；

系统潮流方程表示为：

W＝f(X) (5)

设I₁和I₂分别为合环前两侧馈线首端的初始电流有效值，则由式(1)及式(2)，合环后两侧馈线首端可能出现的最大稳态电流有效值I_1t和I_2t分别表示为：

I_1t＝I₁+I_c＝g₁(X) (6)

I_2t＝I₂+I_c＝g₂(X) (7)

设变量Z＝[I_1t,I_2t]^T为合环电流变量，则合环电流方程表示为如下矩阵形式：

Z＝g(X) (8)

输入变量K为随机变量，表示为K₀+ΔK，其中K₀为随机变量K的期望值，是系统基准运行点；

同理，系统状态变量X表示为X₀+ΔX，各节点注入功率W表示为W₀+ΔW，合环电流变量Z表示为Z₀+ΔZ；

将系统潮流方程和合环电流方程进行泰勒级数展开并略去高次项，得到ΔZ与ΔK之间的线性关系：

其中，

在基准运行点K₀处，W₀＝AK₀，按式(5)进行确定性潮流计算，得到系统状态变量X₀以及雅克比矩阵J₀；然后在X₀处按式(8)进行合环电流计算，得到合环电流变量Z₀以及系数矩阵G₀；最后得到转换矩阵T₀；

3、基于概率潮流理论求取合环电流变量的各阶半不变量；

其中，ΔZ^(v)是合环电流变量的v阶半不变量，ΔK^(v)表示输入变量的v阶半不变量，表示T₀中各元素的v次幂构成的系数矩阵；

4、计算合环后两侧馈线首端的最大稳态电流有效值的累积概率分布函数和越限概率；

根据合环电流变量的各阶半不变量，采用Cornish-Fisher级数求取合环电流的累积概率分布：

设某合环电流变量Z的累积分布函数为F(z)，标准正态分布函数为Φ(z)，F(z)和Φ(z)的α分位数分别表示为z(α)和即z(α)＝F^-1(α)，则z(α)和满足如下关系：

其中，g_v为合环电流变量Z的v阶规格化半不变量，即若随机变量Z的v阶半不变量为γ_v，标准差为σ，则

由式(11)可由合环电流的各阶半不变量求得其累积概率分布函数；

合环电流变量Z包括合环后两侧馈线首端的最大稳态电流有效值I_1t和I_2t，设I_1t和I_2t的累积分布函数分别为F₁(x)、F₂(x)，以合环点两侧馈线最大容许载流量I_max,1和I_max,2作为参考值，则I_1t和I_2t的越限概率P₁和P₂分别为：

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、根据越限概率P₁和P₂的值进行第二次合环判断，若P₁和P₂均小于5％，则判断为允许合环，否则判断为不允许合环，整个决策过程结束。