[发明专利]一种评估中压配电网合环操作安全性的方法

说明书

本发明公开一种评估中压配电网合环操作安全性的方法，包含：获取合环网络的拓扑结构、设备参数以及实时运行数据，对高压配电网进行状态估计，得到合环馈线首端10kV母线的电压幅值与相角；选取合环馈线上各负荷点的有功、无功负荷与馈线首端的有功、无功功率之比作为输入变量，基于历史负荷数据计算输入变量的各阶半不变量；进行确定性潮流和合环电流计算；计算合环电流的各阶半不变量；求取合环电流的累积概率分布；计算各合环电流的越限概率，评估合环操作的安全性。本发明可定量评估中压配电网合环操作的安全性；解决实际中馈线各负荷点实时负荷数据无法获取的问题；还解决传统数值方法在求取半不变量时需已知输入变量的概率分布函数的问题。

技术领域

本发明涉及电力系统安全稳定运行领域，特别涉及一种评估中压配电网合环操作安全性的方法。

背景技术

中压配电网采用闭环设计、开环运行的供电模式。正常情况下，联络开关打开，配电网呈辐射结构运行；设备检修或事故处理时，可通过联络开关的合环操作实现不停电转移负荷。中压配电网的合环操作可能会在合环网络内产生较大的合环电流，引起线路电流保护动作或某些电气设备过载，导致更大范围的停电事故。因此，运行人员在合环操作前需要对其安全性进行评估。

目前尚没有系统的中压配电网合环操作安全性评估方法，在实际产中工作人员通常根据经验认为以下情况的合环操作是安全的：

(1)合环前联络开关两侧断口所在馈线的10kV母线电压幅值差小于10％；

(2)合环前联络开关两侧馈线负荷相差较小，且总负荷不大于任一馈线的传输容量上限；

因此，为保证安全性，中压配电网的合环倒负荷操作大多在负荷较轻的夜间进行。

然而，这种基于生产经验的评估方法缺乏相应理论支撑。理论分析表明，合环电流的大小受联络开关断口两侧的电压幅值差与相角差影响较大。因此，仅根据合环点两侧10kV母线的电压幅值差进行合环操作的安全性评估是缺乏科学依据的。此外，通过比较合环馈线总负荷与线路传输容量上限的方法将导致合环安全性评估结果较为保守，其对最终合环决策制定的参考价值有限。

目前有相关研究提出通过对合环稳态电流与暂态冲击电流的计算来进行合环安全性评估。但由于现有配电网量测装置配置范围有限，无法获取配电网中10kV母线的电压相角信息以及联络开关断口两侧的电压幅值与相角差，此外计算合环电流所需的馈线上各负荷点实时负荷数据也无法获取，导致这些研究的实用性受到限制。

发明内容

本发明的目的是提供一种评估中压配电网合环操作安全性的方法，针对配电网中各母线的电压相角数据无法获取的问题，采用对高压配电网进行状态估计的方法以得出母线相角信息。针对合环电流计算所需的馈线负荷点实时负荷数据无法获取的问题，首先基于历史负荷数据分析各负荷点负荷值的概率分布特性，再基于概率潮流理论，采用半步变量法求取合环电流的累积分布曲线，最后通过求取合环电流越限概率以对合环操作的安全性进行评估。

为了达到上述目的，本发明公开了一种评估中压配电网合环操作安全性的方法，该方法将合环馈线上的负荷点负荷视为随机变量，基于概率潮流理论求取合环稳态电流与暂态冲击电流的越限概率并对合环操作的安全性进行评估，包含以下步骤：

S1、获取合环网络的拓扑结构、设备参数以及合环前实时运行数据，对高压配电网进行状态估计，得到两条合环馈线首端10kV母线的电压幅值与相角；

S2、选取合环馈线上各负荷点的有功负荷与馈线首端的有功功率之比以及合环馈线上各负荷点的无功负荷与馈线首端的无功功率之比作为输入变量，基于各负荷点的历史负荷数据，计算各输入变量在合环时刻所在的季节和时段内的各阶半不变量；

S3、在基准运行点处进行确定性潮流计算和合环电流计算，得到合环网络系统状态变量基准值、合环电流基准值以及转换矩阵；