基于区间理论的配电网合环电流计算方法及应用.pdf

2 0 1 5 年第9 卷第2 期 2 0 1 5V 0 1 9N o 2 南方电网技术 S o U T H E R NP O W E RS Y S T E MT E C H N o L o G Y 系统分析与运行 S y s t e mA n a l y s i s & O p e r a t i o n 文章编号：1 6 7 4 - 0 6 2 9 ( 2 0 1 5 ) 0 2 - 0 0 9 5 - 0 6中图分类号：T M 7 1文献标志码：A D O I ：1 0 1 3 6 4 8 j c n k i i s s n l 6 7 4 - 0 6 2 9 2 0 1 5 0 2 0 1 6 基于区间理论的配电网合环电流计算方法及应用 黎洪光1 ，刘明明2 ，苏荣生1 ，黄淳烁2 ，冯欣桦1 ，朱建全2 ( 1 广州供电局有限公司，广州5 1 0 6 2 0 ；2 华南理工大学电力学院，广州5 1 0 6 4 0 ) 摘要：研究了配电网合环电流的不确定性计算方法，并在南沙配电网予以实际应用。首先，采用区间的方式表示配电 网在长期合环运行过程中电压和功率的变化范围，以描述电力状态的不确定性变化对合环电流的影响；其次，将区间 理论与合环电流的基本计算理论相结合，形成一套新的配电网合环电流的不确定性计算方法，并给出了具体实现步 骤：最后，将所提方法应用于南沙配电网的四个典型合环线路的计算，结果表明该方法能较好地描述配电网状态的不 确定性对于合环电流的影响，为配电网合环运行提供了可靠的决策依据。 关键词：配电网；合环电流；不确定性；区间理论 I n t e r v a lT h e o r yB a s e dC l o s e dL o o pC u r r e n tC a l c u l a t i o nf o rD i s t r i b u t i o n N e t w o r ka n dI t sA p p l i c a t i o n L IH o n g g u a n g 1 ，L I UM i n g m i n 9 2 ，S UR o n g s h e n g1 ，H U A N GC h u n s h u 0 2 ，F E N GX i n h u a l ，Z H UJ i a n q u a n 2 ( 1 G u a n g z h o uP o w e rS u p p l yC o ，L t d ，G u a n g z h o u51 0 6 2 0 ，C h i n a ；2 S c h o o lo fE l e c t r i cP o w e r ， S o u t hC h i n aU n i v e r s i t yo fT e c h n o l o g y ，G u a n g z h o u510 6 4 0 ，C h i n a ) A b s t r a c t ：A nu n c e r t a i n t yc a l c u l a t i o nm e t h o df o rc l o s e dl o o pc u r r e n ti nd i s t r i b u t i o nn e t w o r kl Ss t u d i e da n da p p l i e dt oN a n s h ad i s t r i b u t i o nn e t w o r k F i r s t l y ，t h ev a r i a t i o nr a n g eo fv o l t a g e sa n dl o a d sd u r i n gt h el o n gt e r mc l o s e dl o o po p e r a t i o no fad i s t r i b u t i o nn e t w o r ki s e x p r e s s e da si n t e r v a l st Od e s c r i b et h ei m p a c to fu n c e r t a i n t yo fp o w e rs t a t u si nt h ec l o s e dl o o pc u r r e n t s S e c o n d l y ，w i t hd e t a i l e dr e a l i z a t i o ns t e p s ，an o v e lu n c e r t a i n t yc a l c u l a t i o nm e t h o df o rc l o s e dl o o pc u r r e n to nd i s t r i b u t i o nn e t w o r ki sp r o p o s e db a s e do nt h ec o m b i n a t i o n o ft h ei n t e r v a lt h e o r ya n dt h ec l o s e dl o o pc u r r e n tt h e o r y F i n a l l y ，c a s ec a l c u l a t i o n so nf o u rt y p i c a lc l o s e dl o o pl i n e si nN a n s h ad i s t r i b u t i o nn e t w o r ks h o wt h a tt h ep r o p o s e dm e t h o dc a nd e s c r i b eb e t t e rt h ei m p a c to fu n c e r t a i n t yo fd i s t r i b u t i o nn e t w o r ks t a t u so nc l o s e dl o o p c u r r e n t s t h u si tp r o v i d e sar e l i a b l ed e c i s i o n m a k i n gb a s i sf o rc l o s e dl o o po p e r a t i o no fd i s t r i b u t i o nn e t w o r k s K e yw o r d s ：d i s t r i b u t i o nn e t w o r k ；c l o s e dl o o pc u r r e n t ；u n c e r t a i n t y ；i n t e r v a lt h e o r y 0 引言 随着经济社会的发展，人们对电能质量的要求 越来越高。南沙新区作为新规划的粤港澳全面合 作的国家级新区以及珠三角世界级城市群的新枢 纽，更需要安全可靠的电力供应。经过近年来的城 网改造，南沙配电网在结构上已经较为完备，除了 能够满足一l 的安全运行要求外，还实现了“闭环 接线，开环运行”的供电方式。当一条线路停运时， 可通过合环转供电方式将停运线路的负荷转移到正 常运行线路上进行供电。这种供电模式在有计划的 基金项目：中国南方电网有限责任公司科技项目( 叭6 5 H K l 2 0 0 4 2 9 ) 。 F o u n d a t i o ni t e m ：S u p p o r t e db yC S GT e c h n o l o g yP r o g r a m ( 0 1 6 5 H K l 2 f X 4 2 9 ) 电力检修情况下可以实现不问断供电2 。3J 。但在故 障情况下，却由于合环转供电操作的滞后性而无可 避免地出现断电现象。为了提高南沙电网的供电可 靠性，使其电能质量与城市功能定位相协调，必须 研究出一种更为有效的南沙配电网运行模式。 配电网的合环运行是提高配电网供电可靠性的 一种重要模式HJ 。在合环运行的情况下，每个负荷 均有两个( 或多个) 电源进行供电，因而在某个电源 发生故障后，剩余的电源仍可保持供电状态，从而 避免停电事故。配电网合环运行模式与合环转供电 模式的最大区别为：合环运行模式下的合环开关长 期闭合，合环运行的时间较长；而合环转供电只在 实现负荷转移过程中闭合开环开关，合环运行的时 间较短。目前关于配电网合环转供电的研究已经比 万方数据 9 6 南方电网技术第9 卷 较多，但有关配电网合环运行的研究仍然很少。 合环电流是否越限是影响配电网合环运行的一 个重要因素。当配电网由开环运行模式转变为合环 运行模式后，潮流将重新分布，可能造成某些线路 的电流越限。因此，在合环之前必须要对合环电流 进行计算。目前，学者们已针对合环转供电问题提 出了多种确定性的电流计算方法，可以为合环运行 中的电流计算提供借鉴。这些方法主要基于叠加原 理，在计算出合环点两侧的电压差产生的环流之 后，将其与原线路上的电流相加，即可得到合环之 后各条线路的电流5 “o 。由于合环转供电模式下的 合环状态历时较短，这一期间电流变化不大，因此 可以将其视为一个确定值。相对而言，合环运行模 式历时较长，期间电压、电流和功率都会出现较大 的变化，此时若再采用确定性的合环电流计算方法 计算出一个确定的合环电流值，必然与实际情况出 现较大的偏差。只有对这种不确定性进行有效考 虑，才能为合环运行决策提供可靠的依据。 不确定性问题一般可以通过随机理论- 7 。8J 、模 糊理论p 。10 。或区间理论【l 卜1 2 1 进行处理。这三者在 应用上的差别主要体现在对参数不确定性的描述 上。随机理论采用概率密度函数描述参数或状态的 不确定性情况；模糊理论采用隶属度函数描述参数 或状态的不确定性情况；而区间理论则利用参数或 状态所处的区间对不确定性问题进行描述。配电网 的状态变化与运行方式相关，难以采用概率密度函 数和隶属度函数的方式进行描述，而根据配电网的 最大运行方式和最小运行方式确定其所处的区间往 往比较容易。此外，采用区间的方式也容易与运行 人员的经验相结合，在某些参数无法确定的情况下 也可根据经验确定其区间。因此，区间理论更适合 于配电网合环电流的计算。 本文针对配电网合环电流计算中的不确定性问 题开展研究。首次将区问理论引入到配电网合环电 流计算中，形成一种新的配电网合环电流不确定性 计算方法，并将该方法应用于南沙配电网，以期为 配电网的合环运行提供一定的借鉴。 1区间理论 区间理论是M o o r e 于1 9 6 6 年针对参数的不确 定性对计算结果变化范围的影响情况而提出的一种 理论方法 1 3 14 | 。该理论主要包括区间数的定义、 区间数的四则计算、区间的集合运算等内容，以下 进行简要介绍。 1 1 区间数的定义 对于实数域R 域中的数对x 、x ，若工x ，则 X = x ，x = x RX x x I ) 。( 1 ) 称为有界闭区间数。若X = x ，则定义区间数 X = X ，X 为点区间数。 1 2 区间的四则运算 对于实数域内区间数 X = X ，X ， Y = Y ，Y ，其四则运算法则为： x + y = X + Y ，X + Y ，( 2 ) x 一 Y = X Y ，X Y ， ( 3 ) x Y = m i n ( 工Y ，X Y ，X Y ，X ) ) ， m a x ( X y ，X y ，X y ，X y ) ， ( 4 ) x Y = x ，X 1 Y ，1 Y ，0 譬 Y 。( 5 ) 1 3 区间的集合运算 定义区间的集合运算如下： x n Y = m a x ( x y ) ，m i n ( 工。y ) 。( 6 ) 若m a x ( X 。y ) m i n ( X ，y ) ，则定义 x n y = 矽。 x u y = m i n ( X ，v ) ，m a x ( X ，y ) ， 其中 x n 】， 力。 2 基于区间理论的合环电流计算 2