一种新的配电网联络线瓶颈分析与改造方法.pdf

第４０卷第１０期２０１２年５月１６日电力系统保护与控制ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｎｄＣｏｎｔｒｏｌｖ０１．４０Ｎｏ．１０Ｍａｙ１６，２０１２一种新的配电网联络线瓶颈分析与改造方法肖峻，徐兵山，张跃，张璇（天津大学智能电网教育部重点实验室，天津３０００７２）摘要：提出了一种新的基于最大供电能力的配电网联络线瓶颈分析与改造方法。在日益庞大的互联配电网中，联络线瓶颈的存在限制了故障条件下的负荷转移。基于１准则下的配电网供电能力模型，从发挥最大供电能力的角度自动诊断发现现状网络中的瓶颈联络线。分别建立瓶颈通道组和瓶颈支路的改造模型，并通过灵敏度方法得到改造优先次序。该方法能够同时计及变电站容量和下级配电网络对供电能力的作用，计算结果在有限电网改造的情况下带来整个区域配电网供电能力更大的提升。通过ＩＥＥＥ算例对所提方法进行了验证。关键宇：供电能力；配电网；瓶颈联络线；负荷转移；改造模型Ａｎｅｗｍｅｔｈｏｄｏｆｂｏｔｔｌｅｎｅｃｋｔｉｅｌｉｎｅｓａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｒｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｆｏｒｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｎｅｔｗｏｒｋ—ＸＩＡＯＪｕｎ，ＸＵＢｉｎｇｓｈａｎ，ＺＨＡＮＧＹｕｅ，ＺＨＡＮＧＸｕａｎ（ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＳｍａｒｔＧｒｉｄｏｆＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎｏｆＣｈｉｎａ，ＴｉａｎｊｉｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｔｉａｎｊｉｎ３０００７２，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｅｔ：ＴｈｉｓＰ印ｅｒｐｒｏｐｏｓｅｓａｍｅｔｈｏｄｏｆｂｏｔｔｌｅｎｅｃｋｔｉｅｌｉｎｅｓａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｒｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｆｏｒｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｎｅｔｗｏｒｋｂａｓｅｄｏｎｍａｘｉｍｕｍｓｕｐｐｌｙｃａｐａｂｉｌｉｔｙ．ＴｈｅｂｏＲｌｅｎｅｃｋｔｉｅｌｉｎｅｓｌｉｍｉｔｔｈｅｌｏａｄｔｒａｎｓｆｅｒｕｎｄｅｒｆａｕｌｔｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｉｎｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｌｙｌａｒｇｅｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｅｄｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｎｅｔｗｏｒｋ．Ｆｉｒｓｔｌｙ，ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｍｏｄｅｌｏｆｓｕｐｐｌｙｃａｐａｂｉｌｉｔｙｕｎｄｅｒｔｈｅＮ－１ｇｕｉｄｅｌｉｎｅ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｐｒｏｐｏｓｅｓａｎｅｗｍｅｔｈｏｄｔｏｄｉａｇｎｏｓｅｂｏｔｔｌｅｎｅｃｋｌｉｎｅｓａｕｔｏｍａｔｉｃａｌｌｙｆｒｏｍｔｈｅａｎｇｌｅｏｆｍａｘｉｍｕｍｓｕｐｐｌｙｃａｐａｂｉｌｉｔｙ．Ｔｈｅｎ，ｔｈｅｍｏｄｅｌｓｏｆｔｈｅｒｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｂｏｔｔｌｅｎｅｃｋｃｈａｎｎｅｌｓａｎｄｔｉｅｌｉｎｅｓａｒｅｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙａｎｄｔｈｅｐｒｉｏｒｉｔｙｏｆｒｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｉｓｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄｕｓｉｎｇｔｈｅｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙａｎａｌｙｓｉｓ．Ｔｈｅｍｅｔｈｏｄｃｏｎｓｉｄｅｒｓｂｏｔｈｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｓｕｂｓｔａｔｉｏｎｃａｐａｃｉｔｙａｎｄｓｕｂｏｒｄｉｎａｔｅｎｅｔｗｏｒｋｃｏｎｔｒｉｂｕｔｉｏｎｓｏｎｓｕｐｐｌｙｃａｐａｂｉｌｉｔｙ，ａｎｄｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｃａｎｂｒｉｎｇａｇｒｅａｔｅｒｓｕｐｐｌｙｃａｐａｃｉｔｙｆｏｒａｒｅｇｉｏｎｗｉｔｈｉｎｌｉｍｉｔｅｄｔｉｅｌｉｎｅｓｒｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｐｒｏｊｅｃｔｓ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅｍｅｔｈｏｄｉｓｖｅｒｉｆｉｅｄｉｎａｌｌＩＥＥＥｓａｍｐｌｅ．ＴｈｉｓｗｏｒｋｉｓｓｕｐｐｏｒｔｅｄｂｙＮｍｉｏｎａｌＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＦｏｕｎｄａｔｉｏｎｏｆＣｈｉｎａ（Ｎｏ．５０９７７０６０）ａｎｄＮａｔｉｏｎａｌＰｒｏｇｒａｍｏｎＫｅｙＢａｓｉｃＲｅｓｅａｒｃｈＰｒｏｊｅｃｔ（９７３Ｐｒｏｇｒａｍ）（Ｎｏ．２Ｏ１ＯＣＢ２３４６０８１．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｔｏｔａｌｓｕｐｐｌｙｃａｐａｂｉｌｉｔｙ（ＴＳＣ）；ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｎｅｔｗｏｒｋ；ｂｏｔｔｌｅｎｅｃｋｔｉｅｌｉｎｅ；ｌｏａｄｔｒａｎｓｆｅｒ；ｒｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｍｏｄｅｌ中图分类号：ＴＭ７１５文献标识码：Ａ—文章编号：１６７４３４１５（２０１２）１０．００３５．０７０引言中压配电网规划过程中，在不能满足负荷发展的需求时，可增加新的供电馈线或建设新的变电站【ＪＪ，但在城市地区获得新的站址和馈线地下通道是非常困难的。因此，对于电网规划人员来说，最普遍和困难的问题并不是规划新的电网，而是对于现状网的优化Ｌ２Ｊ。在日益发展的互联配电网络中，为满足负荷发展的需求，发挥现状网中联络线路最大的负荷转带能力显得尤为重要。在传统电网规划设计中，一般计及最大持续工作电流约束、热稳定约束等五个约束条件来选择线基金项目：国家自然科学基金（５０９７７０６０）；国家重点基础研究专项９７３计划（２０１０ＣＢ２３４６０８）路截面【３。４Ｊ。随着对供电可靠性要求的提高，满足上述约束条件的联络线并非都能满足故障条件下的负荷转移。而目前配电系统中对于线路截面选择的研究主要是针对辐射状网络曲Ｊ。对于一个庞大的互联配电系统来说，在计及主变ＡＬ１负荷转移条件下，如何诊断和定位网络中的瓶颈联络线，如何决策这些瓶颈联络线的改造数目、改造次序和改造型号都是电网规划人员所面临新的问题。对于瓶颈联络线的定位，一种方法是人为决策，即规划人员凭借其知识和经验来定位这些瓶颈线路Ｌ７ｊ，这种方法受人为因素的影响较大，其结果并不是最优和精确的，并且在日益庞大的配电网中工作量非常大。文献［８】提出了通过对电网线路１故障做全面的分析，从而定位瓶颈联络线的方法，但是这种方法提供的信息是有限且间接的。而且，＾１一３６一电力系统保护与控制分析的结果是依赖于特定的负荷水平的，即当负荷改变的时候，结果也会随之改变，所以无法准确定位瓶颈联络线。文献［９］提出了通过主变互联矩阵发现网络中薄弱环节的方法，这种方法假设主变之间只有一条通道且联络线是同一型号，通过主变互联矩阵可以判断出瓶颈联络线，但是这种方法不适用于主变间是多通道且联络线是多种型号的情况。文献［１０］提出从配电网数据采集与监控（ＳＣＡＤＡ）系统中直接得到的线路最大负载电流，再分析出哪些联络线路可以通过负荷转带，但是影响负载电流的不良数据较多，无法准确判定是否由于负荷转带引起的，而且也不能确定是否能满足负荷的转移，即无法判定此联络线是否是瓶颈线。目前对于线路的改造优化可通过采用边际电压费用法ｌｌ，导线更换和中低压无功配置协同优化法Ｌｌ引，但这些大多都只是针对辐射网线路的改造，而对于瓶颈联络线路的改造决策缺少系统的理论研究。实际工程中大多是更换所有的瓶颈联络线，且大部分都更换为同一种型号。显然，这种策略不仅会浪费大量的资源，同时更换大量的联络线将会造成更多的停电。供电能力日益成为继可靠性、电压合格率、线损率后又一个新的配电系统评价指标ｕＪ，本文提出一种满足配电网最大供电能力的瓶颈联络线自动诊断和改造的新方法。本文方法计及＾ｒ＿１安全准则，将变电站与网络转供能力相结合，特别适合具有大量互联关系的配电网，分析结果使得一定供电区域的供电能力得到更好的发挥，联络线路更能充分地发挥负荷转带的作用。１供电能力理论简介１．１互联配电网络示例在文献［１５］中的一个典型的互联配电网络的基础上来说明供电能力的概念。示例网络如图１所示。图１典型的互联配电系统—ＦｉｇＩｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎｓｃｈｅｍｅｏｆａｔｙｐｉｃａｌｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ时，除故障区域外的其他所有负荷都能通过开关装置的闭合得到正常供给。配电网最大供电能力（ＴｏｔａｌＳｕｐｐｌｙＣａｐａｂｉｌｉｔｙ，ＴＳＣ）是指一定供电区域内电网满足ＡＬ１准则条件下最大能满足用户用电的能力，供电能力大小取决于变电站站内供电能力（ＳｕｂｓｔａｔｉｏｎＳｕｐｐｌｙＣａｐａｂｉｌｉｔｙ，ＳＳＣ）和电网供电能力（ＮｅｔｗｏｒｋＴｒａｎｓｆｅｒＣａｐａｂｉｌｉｔｙ，ＮＴＣ）［９１。变电站站内供电能力是指一定供电区域内供电设备在无任何站问联络线时的最大供电能力。电网供电转移能力是指一定供电区域内供电设备通过增加站问联络线而获得的供电能力。１．２．２配电网中的联络定义１联络支路Ｌ（ｎｏｄｅ１，ｎｏｄｅ２）在配网中联络不同变电站的主变问的最小单位，ｎｏｄｅｌ，ｎｏｄｅ２分别代表支路的起始点和终止点。…定义２联络通道Ｔ｛Ｌ１，Ｌ２，）所属不同变电站的两主变间物理连接的联络支路的集合。…定义３联络通道组ｒｓ｛Ｔ１，Ｔ２，）所属不同变电站的两主变间联络通道的集合。图１中Ｓ１站１｝｝主变和Ｓ２站１｝｝主变间有（１，２），（３，４），（８，９）等七条联络支路。两条联络通道，分别是＝｛（１，２），（２，３），（３，４），（４，５）｝；Ｔ２＝｛（６，７），（７，８），（８，９）｝。联络通道组为｛，｝。１．３供电能力模型与计算方法本文采用文献［１４１的供电能力计算模型，利用线性优化软件包ＬＩＮＧＯ来计算供电能力。根据站内供电能力的定义，在没有站间联络的情况下计算出的供电能力即为站内供电能力ＳＳＣ。对于任何网络来说，当主变容量不变的情况下，其ＳＳＣ值是不变的，当添加站问联络，计算网络供电能力时，首先计算出ＴＳＣ￣［１ＳＳＣ后，此时Ｊ７ｖ１＿ＴＳＣ－ＳＳＣ。２瓶颈分析方法２．１基本定义定义４主变互联矩阵ｌｉｋ设研究区域内共有，ｚ座变电站，可将其分别编…号为１，２，，，各座变电站对应的主变台数分别ⅣⅣ…ⅣⅣ…为１，２，，，令＝１＋２＋＋，根据联络关系得到主变联络矩阵Ｌｌｉｎｋ［９］为图中Ｓ１，Ｓ２和ｓ３代表三座变电站，Ｔ１～Ｔ６代表６台主变，线路上１～９为节点号，线路上括号内的数字代表线路容量，单位为ＭＶＡ。…：１．２基本概念１．２．１供电能力配电网中的ＡＬ１准则表示在某一区域发生故障‘厶．ｔ：●‘‘．：●ＬＮｚ，】‘肖峻，等一种新的配电网联络线瓶颈分析与改造方法一３７．式中：，表示第ｆ台主变与第，台主变的联络情况，存在联络关系时取ｌ，否则厶尸０，并且规定厶】＿＝０。≠如图１中Ｓ１站１｝主变和Ｓ２站１主变问有联络关系，．￣ＩＪＬｆ１，与Ｓ２站２撑主变问无联络关系，则１４＝０。定义５通道组容量矩阵ＲＬ令矩阵皿来描述通道组的容量。ＲＬｉ，Ｉ：●ＲＬｊ，０…ＲＬｉ，…ＲＬｉ∑，ＲＬｊ…０…ＲＬＲＬ表示主变ｉ和主变，之间的通道组中各个通道中最小线型的支路容量之和，即ｍ卅∑∑皿＝Ｍｉｎ（ＲＬ印）（３）ｋ＝ｌｐ＝ｌ其中：ｍ表示主变ｆ和，之间通道组中含有的通道数；胛表示第尼个通道中含有的支路数；魁Ｌｋｐ表示第七个通道的第ｐ条支路的容量。以图１中ＴＩ￣ＨＴ３为例，即ｉ＝１，，＝３，此时ｍ＝２，Ｆ／１＝４，ｎ２＝３，两条通道中支路最小的容量分别是２．０６ＭＶＡ和４．４３ＭＶＡ，则ⅥＲＺ１３＝２．０６＋４．４３＝６．４９Ｍ～。定义６临界容量矩阵定义临界容量矩阵为矩阵元素表示主变ｉ和，问需转移的最大负荷大小，即联络通道组的临界容量。其值的确定可以采用区间逼近试探的方法来确定。具体方法是，利用文献［１４１中线性规划的方法，得到ＴＳＣ。为获得，的值，增加魁若ＴＳＣ值不变，则逐渐减小魁ｆ『，直至ＴＳＣ不发生改变，此时的ｆ口为『；若ＴＳＣ值改变，则逐渐增加ＲＬ直至ＴＳＣ不发生改变，此时的魁即为，。以图１为例，确定主变互联矩阵￡¨ｎｋ和通道组容量矩阵ＲＬ，计算供电能力为ＴＳＣｏ，以Ｔｌ和Ｔ３为例，由ＲＬ１３＝６．４９ＭＶＡ，在通道组容量矩阵肛中增加ＲＬ１３至１０ＭＶＡ，Ｃｏ增大至Ｃ１后不再改变，此时Ｕ１３＝１０ＭＶＡ。定义７瓶颈通道组当主变ｉ发生ＡＬ１时，ｉ所带的负荷完全转带给与其有联络的主变，由式（２），若主变ｉ和主变，通道组的容量不能满足负荷的转移的需求即，魁％（５）则称主变ｆ和主变，之间的通道组为瓶颈通道组。由上文分析魁】３＝６．４９ＭＶＡ，Ｕ】３＝１０ＭＶＡ，则ＲＬ】３＜３，ＴＩ￣ＮＴ３之问的通道组为瓶颈通道组。定义８瓶颈支路。瓶颈通道组的存在，是由于此通道组中各通道中某些支路的截面过小，限制了主变故障条件下负荷的转移，这些截面过小的支路称之为网络的瓶颈支路。由上文分析Ｔ１和Ｔ３之间的通道组为瓶颈通道组，由＝１０ＭＶＡ，支路（３，４）和（７，８）的容量和小于临界容量值，即为瓶颈支路。２．２瓶颈分析方法本文的瓶颈分析流程如图２所示。输入电网原始参数＋得到ＴＳＣ计算矩阵Ｌｌｎｋ肛确定临界容量矩阵『定位瓶颈通道组ＴＳｐｊ定位瓶颈支路图２瓶颈分析流程Ｆｉｇ．２Ｆｌｏｗｃｈａｒｔｏｆｂｏｔｔｌｅｎｅｃｋｓａｎａｌｙｓｉｓ具体步骤如下。步骤１：输入电网原始参数。包括主变容量及台数，联络线容量等。步骤２：得到供电能力计算矩阵。由式（１）～式（３）分别确定现状网的主变互联矩阵￡ｌｉｎｋ和通道组容量矩阵ＲＬ。步骤３：临界容量矩阵确定。根据式（４）￣Ｈｄ２文提到的区间逼近方法，得到临界容量矩阵。步骤４：定位瓶颈通道组。由式（２）、式（４）定义转移通道组瓶颈矩阵为Ｖ＝Ｍａｘ｛Ｕ－ＲＬ）（６）其中，，表示主变ｉ到，之间的通道组在负荷转移时所受到的容量限制。瓶颈通道组的判据为Ｇ＞ｏ（７）即当『＞０时，说明通道组中的支路截面太小，以致转移通道组容量太小，此通道组为网络的瓶颈通道组，它限制负荷转移，影响网络的供电能力，数值大小显示了限制程度大小。矩阵的元素等于０，说明通道组中的支路的大小不会限制转移通道容．３８一电力系统保护与控制量，进而不会影响网络供电能力。步骤５：定位瓶颈联络支路若主变ｉ与，间的通道组为瓶颈通道组，设此瓶颈通道组中含有ｍ个通道，第ｋ个通道中有ｎ条支路，表示第ｋ个通道中第Ｐ条的支路，ＲＬＬ妇为其容量，将各通道中的支路容量有序排列，即…ＲＬ＜ＲＬ￡七２＜ＲＬ￡船＜ＲＬ￡砌，由瓶颈通道组的定义可知，首先可以判断出此通道组中的瓶颈支路包括各通道中容量最小的支路，根据容量最小支路信息来逐步判断每一通道中的瓶颈支路。对于第ｋ条通道，若∑∑魁ｌ＋碰幻＜Ｊ＜魁止ｌ＋魁￡幻＋１（８）ｚ＝１．ｚ￣ｋ≠ｚ＝１．ｚ则第ｋ条通道中的瓶颈支路为，＝｛Ｌｋｌ…Ｌｋ２，，幻｝，则进而可以分析出电网中的所有瓶颈支路。３瓶颈改造方法发现瓶颈通道组和瓶颈支路后，需要进一步得到其改造方案。本文采用通道组来表示配电网络的连接关系，首先可以根据通道组的瓶颈分析结果以通道组为单位来改造。而实际中改造的对象是线路段（即支路），并且一个支路可能在多个通道组中，因此本文还研究了以支路为单位的改造方法。以下分别介绍。３．１以通道组为单位改造３．１．１改造模型设电网中共有ｎ处瓶颈通道组，需改造瓶颈通道组的个数为ｍ，以瓶颈通道组为单位改造的模型为ＭａｘＺＣ两ｕＣｒｓＴＳ・ｕＴＳ（９ａ）其中：……ＴＳ＝｛ＴＳＩ，ＴＳ２，，ＴＳｋ，，ＴＳ．｝（９ｂ）’……ＴＳｘｌＴＳ，，ｘ２ＴＳ２，，ｘｋＴ＆，，｝ｎＴＳ（９ｃ）”’ＴＳ＝ＴＳｎｅｗ（９ｄ１∑ｓ．ｔ．ｍ＝Ｘｋ（９ｅ）ｋ＝ｌ式（９ａ）为所选出的瓶颈通道组改造后电网供电能力大小，即目标函数；令…（，Ｘ２，，Ｘｎ）为ｎ维决策矢量，即问题的解，其中是矢量的元素，当待选的瓶颈通道组ＴＳｋ被选中时机＝１，否则＝Ｏ。ＴＳ和分别代表现状网中的非瓶颈通道组和瓶颈通道组，代表选出所需要改造的瓶颈通道组，表示没有选择改造的瓶颈通道组，”代表对选出的瓶颈通道组改造后新的通道组。式（９ｅ）为通道组改造数目约束。表示瓶颈通道组改造数目应等于工程要求改造的数目ｍ。３．１．２模型求解方法对于上文模型，本文采用灵敏度分析法求解。瓶颈通道组的改造不会影响站内供电能力（ＳＳＣ），只会影响网络的供电转移能力（ＮＴＣ），不同的瓶颈通道组的影响力可能不同，称这种影响力为通道组的灵敏度，由式（９ａ）￣ｉＪ（９ｄ）可知，若只选择改造某一瓶颈通道组ＴＳｋ，即Ｘｋ＝ｌ，ＴＳ＝｛），ＴＳ＝｛｝，则ＴＳｋ的灵敏度定义为。：（一１）￣１００％（１０）…ⅣＺＴＣ两ｕＴＳⅣⅣ其中，ｕＴＳ和ＴＣｕｃＴＳ，ｕＴＳ，・分别表示瓶颈通道组ＴＳｋ在改造前和改造后的电网供电转移能力。通道组的灵敏度越大，改造此通道组后对供电能力的提升就越明显。通过对各个瓶颈通道组的灵敏度……进行分析并排序，即若Ｍｒｓ，＞ＭＴｓ２＞＞ＭＴＳｍ＞＞ＭＴＳｎ，根据工程需求改造ｍ个瓶颈通道组，选取灵敏度较大的通道组来进行改造，即选择改造的瓶颈…通道组为ＴＳ＇＝｛ＴＳ１，ＴＳ２，，｝。３．２以支路为单位改造３．２．１改造模型设电网中共有ｎ个瓶颈通道，即ｆ…｝，第，一个通道中的瓶颈支路ｎ，，对各支路容量进行排…序，即令ＲＬ＜皿工＜＜ＲＬ，则瓶颈支路矩阵……为Ｌ＝Ｌｒｐ（产１，２，，；ｐ＝ｌ，２，，ｎｒ），考虑到网络的拓扑结构，结合停电次数和线径的约束，提出以支路为单位的改造模型为ＭａｘＴｓＣｊＵＣｒＴ・ｔｊＴ一……其中：Ｔ＝｛ＴＩ，Ｔ２，，，，｝’……Ｔ＝｛ｙＩＴＩ，ｙ２Ｔ２，，，，｝ｎ∑≥１１ｎ；ｌ∑０＝０口＝ｌ”’Ｔ＝ＴｎＬ＝ｙｒ山ｒＬｒｐ。＋∑∑ｎｎｒ‘‘ｓ’ｐ【ｙｒｐＹ＋ｌ……上述式中都有：ｒ＝ｌ，２，，；ｐ＝ｌ，２，，ｎ，。式（１１ａ）为所选出的瓶颈支路改造后电网供电能力，为目标函数；ｙ为ｎｘｎ维决策矩阵，即问题的解，其中是矩阵ｙ的元素，当待选的瓶颈支路Ｌｒｐ被选中时Ｙ＝１，否则Ｙ＝０，对于矩阵ｌ，中的空元素补充为０。Ｔ和分别代表现状网中的非瓶颈通道和瓶颈通道，代表所选出的瓶颈支路所”在的瓶颈通道，Ｃ代表没有瓶颈支路改造所在的，Ｄ…００００肖峻，等一种新的配电网联络线瓶颈分析与改造方法．３９．瓶颈通道，代表对选出的瓶颈支路所在的瓶颈通道改造后新的通道，为所选出的瓶颈支路。式（１ｌｈ）为瓶颈支路改造数目约束式，考虑到网络的拓扑结构，通道中联络开关的位置会影响支路改造的条数。每停电一次，至少可以改造一条瓶颈支路，ｔ为工程要求的停电次数。式（１ｌｉ）为瓶颈支路改造次序约束，考虑到负荷转移取决于通道中最小线型的支路，应首先改造最小线径支路所在开关侧且容量小于对侧支路容量的瓶颈支路。３．２．２模型求解方法对于上述模型的求解，同样采用灵敏度方法。由式（１ｌａ）￣ｌＪ（１ｌｇ）可知，若选择改造某一瓶颈支路…Ｌｒｐ，由上述分析，＝１（ｇ＝１，２，，Ｐ），｛｝，’’＿ｆ。），则Ｌｒｐ的灵敏度定义为＝（＿１）×１０。％（１２）Ⅳ其中：ｕ表示瓶颈支路改造前的电网供电转Ⅳ移能力；ｕｃｕｒ表示第个通道上的前Ｐ个支路已经改造后的电网供电转移能力。计算各支路灵敏度后，对于不同通道的支路，采用灵敏度排序的方法来选择所需要改造的瓶颈支路。而对于同一通道内的不同支路应该采取小容量支路优先改造的原则。此外，对于不同通道上的公共瓶颈支路，对其改造可能会影响到多个通道，即支路灵敏度的影响范围并不一定局限于单一通道。４算例分析４．１算例介绍在ＩＥＥＥ配网算例的基础上形成现状网数据，算例电网如图３所示。电网数据在表１和表２中给出。表１变电站数据ＴａｂｌｅｌＳｕｂｓｔａｔｉｏｎｄａｔａ表２联络支路数据Ｔａｂｌｅ２ＴｉｅｌｉｎｅｄａｔａＴ３ｓ２Ｔ４—ＩＩＩＭ，一瓶颈支路图３主变互联配网算例Ｆｉｇ．３Ｓａｍｐｌｅｏｆｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎｓａｍｏｎｇｍａｉｎｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｓ４．２通道组瓶颈分析及改造方案４．２．１通道组瓶颈分析采用文献［１４】的供电能力的计算模型与求解方法，求得网络ＴＳＣ为１６１．６５ＭＶＡ，ＳＳＣ为１３４．５ＭＶＡ，ＮＴＣ为２７．１５ＭＶＡ，根据图２的步骤１～步骤４及式（５１、式（１０）可以得到网络的瓶颈通道组及其灵敏度，如表３所示，在图３电网中的７个通道组，１－６号通道组Ⅳ在改造后，值有所提升，则这６处通道组为瓶颈通道组。４．２．２改造方案当工程要求以通道组为单位改造时，结合表３．．４０．．电力系统保护与控制和式（９ａ）～式（９ｄ），按照通道组灵敏度大小顺次改造，如在式（９ｅ）中ｍ＝ｌ时，从表３各瓶颈通道组的灵敏度分析来看，通道组１灵敏度最大，即此瓶颈通道组最大限度地限制了主变故障条件下负荷的转移，应选择改造此瓶颈通道组，改造后ＪＶ提升５２．２３％，ＴＳＣ由１６１．６５ＭＶＡ达到１７５．８３ＭＶＡ。４．３支路瓶颈分析及改造方案４．３．１支路瓶颈分析根据图２的步骤４及式（８）、式（１２）得到网络的瓶颈支路及各支路的灵敏度，如表４所示，瓶颈支路有７条（图３中标注双斜杠的支路）。对于同一通道上的多条瓶颈支路，涉及到改造优先级的问题。如表４中同一通道中有两条瓶颈支路（４６，４７）￣Ｈ（４７，４２），由于支路（４６，４７）的容量比（４７，４２）ｄ，，所以应先改造支路（４６，４７），改造后的ＮＴＣ为３０．５６ＭＶＡ，然后在此基础上改造支路（４７，４２），改造后ＮＴＣ为３２．７６ＭＶＡ。对于不同通道上的公共瓶颈支路，此支路的改造会影响到不同的通道组，如支路（３８，３９）属于通道２和通道５的公共支路，对此支路进行改造后，对这两条通道的瓶颈都有所改善，改造后ＮＴＣ为３２．ＯｌＭＶＡ。表３瓶颈通道组及灵敏度分析Ｔａｂｌｅ３Ｂｏｔｔｌｅｎｅｃｋｃｈａｎｎｅｌｓａｎｄｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙａｎａｌｙｓｉｓ表４瓶颈支路及灵敏度分析Ｔａｂｌｅ４Ｂｏ￣ｌｅｎｅｃｋｌｉｎｅｓａｎｄｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙａｎａｌｙｓｉｓ表３和表４可以看出，当通道组中只有单条通道，瓶颈通道组改造即是对此通道中所有瓶颈支路的改造。如对表３中的通道组１改造后ＮＴＣ提升值是１４．１８ＭＶＡ，此通道组只有一条通道即表４的通道５，此通道中有两条瓶颈支路（３８，３９）和（３４，３５），这两条支路改造后ＮＴＣ提升的和为４．８６＋９．３２＝１４．１８ＭＶＡ。当通道组中有多条通道时，当改造任一通道后满足负荷转移的要求后，各通道改造后ＮＴＣ提升值相同，即是本通道组改造后ＮＴＣ提升值。如对表３中的通道组４改造后ＮＴＣ提升值是５．６１ＭＶＡ，此通道组包含两条通道即表４的通道６和通道７，分别对这两个通道中的瓶颈支路完全改造后的ＮＴＣ提升值的和也为５．６１ＭＶＡ。肖峻，等一种新的配电网联络线瓶颈分析与改造方法．４１．４．３．２改造方案若工程要求停电次数为ｔ＝ｌ，从图３可以看出，［４］支路（４６，４７）￣Ｕ（４７，４２）处于同一通道，且处于联络开关的同一侧，因此在停电一次的情况下可以同时改造，将这两条支路改造后的ＮＴＣ提升值为５．６１ＭＶＡ，由于联络开关的位置，只能改造其他通道中的一条瓶颈支路，结合表４可以看出，支路（３１，３７）的灵敏度最大，改造此支路为最优方案，改造后ＮＴＣ提升３９．３７％，ＴＳＣ由１６１．６５ＭＶＡ达到ｌ７２．３４ＭＶＡ。４．４改造方式的应用场合由上述不同改造方式的最优方案来看，支路最优改造方案中的支路并不一定处于最优改造的瓶颈Ｌ６Ｊ通道组中，两种改造方式适用于不同的场合。当某主变所带的负荷为重要负荷，或者主变所在的变电站周围负荷发展较快，此变电站的负载率较高的情况下，适合选择改造方式１，即改造与该主变有联～络关系的瓶颈通道组，这样使得重要负荷得到保障。Ｖ８］当更注重线路改造工程的停电次数时，适合选择改造方式２，这样既能满足停电约束，又能最大限度的提升网络供电能力。５结论ｒｑ］本文基于配电网供电能力理论，从支路、通道、通道组逐级分析，进而诊断发现网络的瓶颈通道组和所有的瓶颈支路，并结合不同的实际需求提出瓶颈改造的两种模型与基于灵敏度排序的实用求解方法。较传统方法通过线路ＡＬ１校验来定位瓶颈支Ⅳ路，本文方法计及了主变Ｊ＿１发生后的负荷转供，使联络线充分发挥其潜在的负荷转供能力，进而从整个区域配电网整体供电能力的角度挖掘电网的瓶颈线路，为今后的电网改造规划提供了新方法。参考文献［１］路志英，葛亮，陆洁．基于启发式蚁群算法的中压配电网络规划方法研究【Ｊ］．电力系统保护与控制，２０１０，—３８（１５）：６９７４．—ＬＵＺｈｉｙｉｎｇ，ＧＥＬｉａｎｇ，ＬＵＪｉｅ．Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｍｅｄｉｕｍ－ｖｏｌｔａｇｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｎｅｔｗｏｒｋｐｌａｎｎｉｎｇｂａｓｅｄｏｎｈｅｕｒｉｓｔｉｃａｎｔｃｏｌｏｎｙａｌｇｏｒｉｔｈｍ［Ｊ］．ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍ—ＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｎｄＣｏｎｔｒｏｌ，２０１０，３８（１５）：６９７４．—［２］ＳａｌｉｓＧＪ．ＳａｆｉｇｉａｎｎｉＡＳ．Ｌｏｎｇｔｅｒｍｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆｒａｄｉａｌｐｒｉｍａｒｙｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｎｅｔｗｏｒｋｓｂｙｃｏｎｄｕｃｔｏｒｒｅｐｌａｃｅｍｅｎｔｓ［Ｊ］．ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＪｏｕｒｎａｌｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＰｏｗｅｒ—ａｎｄＥｎｅｒｇｙＳｙｓｔｅｍ，１９９９，２１：３４９３５５．［３］中华人民共和国国家发展和改革委员会．导体和电器选择设计技术规定［Ｍ］．北京：中国电力出版社，２００５．宁宏全，王晓辉，赵骅，等．配电网络导线截面优化决策的综合算法［Ｊ］．电力系统及其自动化学报，１９９７，９（２）：３５－４１．—ＮＩＮＧＨｏｎｇ－ｑｕａｎ，ＷＡＮＧＸｉａｏｈｕｉ，ＺＨＡＯＨｕａ，ｅｔａ１．Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄａｌｇｏｒｉｔｈｍｏｆｏｐｔｉｍａｌｄｅｃｉｓｉｏｎ－ｍａｋｉｎｇｏｎｃｏｎｄｕｃｔｏｒｃｒｏｓｓｓｅｃｔｉｏｎｓｏｆｅｌｅｃｔｒｉｃｉｔｙｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｎｅｔｗｏｒｋ［Ｊ］．ＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆｔｈｅＣＳＵ－ＥＰＳＡ，１９９７，９（２）：３５．４１．ＤａｍａｎｊｅｅｔＫａｕｒ，ＪａｙｄｅｖＳｈａｒｍａａ．Ｏｐｔｉｍａｌｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓｉｚｉｎｇｉｎｒａｄｉａｌｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｓｐｌａｎｎｉｎｇ［Ｊ］．ＩｎｔｅｍａｔｉｏｎａｌＪｏｕｒｎａｌｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＰｏｗｅｒａｎｄＥｎｅｒｇｙ—Ｓｙｓｔｅｍｓ，２００８，３０：２６１２７１．ＳｉｖａｎａｇａｒａｊｕＳ，ＳｒｅｅｎｉｖａｓｕｌｕＮ，ｖｉｊａｙａｋｕｍａｒＭ，ｅｔａ１．Ｏｐｔｉｍａｌｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓｅｌｅｃｔｉｏｎｆｏｒｒａｄｉａｌｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｓ［Ｊ］．ＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍｓＲｅｓｅａｒｃｈ，２００２，６３：—９５１０３．陈章潮．城市电网规划与改造［Ｍ】．北京：中国电力出版社．２００７．王博．大规模配电网快速Ｎ．ｘ校验方法研究［Ｄ］．天津：天津大学，２００９．ＷＡＮＧＢｏ．ＳｔｕｄｙｏｎｆａｓｔＮ－Ｘｖｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｆｏｒｌａｒｇｅ－ｓｃａｌｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｎｅｔｗｏｒｋ［Ｄ］．Ｔｉａｎｊｉｎ：ＴｉａｎｊｉｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，２００９．王成山，罗风章，肖峻，等．基于主变互联关系的配电系统供电能力计算方法［Ｊ］＿中国电机工程学报，２００９，—２９（１３）：８６９１．—ＷＡＮＧＣｈｅｎｇｓｈａ—ｎ，ＬＵＯＦｅｎｇｚｈａｎｇ，ＸＩＡＯＪｎｎ，ｅｔａ１．Ａｎｅｖａｌｕａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｆｏｒｐｏｗｅｒｓｕｐｐｌｙｃａｐａｂｉｌｉｔｙｏｆｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｂａｓｅｄｏｎａｎａｌｙｚｉｎｇｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｒｃｔｉｏｎｓｏｆｍａｉｎｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｓ［Ｊ］．ＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆｔｈｅＣＳＥＥ，２００９，２９（１３１：８６－９１．［１０］黎灿兵，刘晓光，赵弘俊，等．中压配电网不良负载数据分析与处理方法［Ｊ】．电力系统自动化，２００８，３２（２０）：９７．１００．—ＬＩＣａｎｂｉｎｇ，ＬＩＵＸｉａｏ－ｇｕａｎｇ，ＺＨＡＯＨｏｎｇ－ｊｕｎ，ｅｔａ１．Ａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｍｅｔｈｏｄｓｏｆｂａｄｌｏａｄｄａｔａｉｎｍｅｄｉｕｍｖｏｌｔａｇｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｎｅｔｗｏｒｋ［Ｊ］．Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎｏｆ—ＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍｓ，２００８，３２（２０）：９７１００．［１１］张二飞，冯林桥，刘金玲，等．配电网规划的计算机辅助决策系统［Ｊ］．电力系统保护与控制，２００８，３６（１２）：—５６５９．—ＺＨＡＮＧＥｒ－ｆｅｉ，ＦＥＮＧＬｉｎｑｉａｏ，ＬＩＵＪｉｎ・ｌｉｎｇ，ｅｔａ１．Ｃｏｍｐｕｔｅｒａｉｄｅｄｄｅｃｉｓｉｏｎ－ｍａｋｉｎｇｓｙｓｔｅｍｏｆｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｎｅｔｗｏｒｋｐｌａｎｎｉｎｇ［Ｊ］．ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｎｄ—Ｃｏｎｔｒｏｌ，２００８，３６（１２）：５６５９．［１２］张勇军，陈超，廖民传．配电网节能改造优化建模研—究【Ｊ】．电力系统保护与控制，２０１０，３８（１５）：６０６４．（下转第４７页ｃｏｎｔｉｎｕｅｄｏｎｐａｇｅ４７）唐贤伦，等基于多Ａｇｅｎｔ粒子群优化算法的电力系统经济负荷分配－４７一（上接第４１页ｃｏｎｔｉｎｕｅｄｆｒｏｍｐａｇｅ４１）ＺＨＡＮＧＹｏｎｇ￣ｕｎ，ＣＨＥＮＣｈａｏ，ＬＩＡＯＭｉｎ－ｃｈｕａｎ．Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｏｐｔｉｍａｌｍｏｄｅｌｆｏｒｅｎｅｒｇｙｓａｖｉｎｇｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｏｆｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｎｅｔｗｏｒｋｓ［Ｊ］．ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍ—ＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｎｄＣｏｎｔｒｏｌ，２０１０，３８（１５）：６０６４．［１３］欧阳武，程浩忠，张秀彬，等．城市最大供电能力评估—法［Ｊ】．高电压技术，２００９，３５（２）：４０３４０７．—ＯＵＹＡＮＧＷｕ，ＣＨＥＮＧＨａｏｚｈｏｎｇ，ＺＨＡＮＧＸｉｕ－ｂｉｎ，ｅｔａ１．Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｆｏｒｍａｘｉｍｕｍｌｏａｄｃａｐａｂｉｌｉｔｙｏｆｕｒｂａｎｍｅｄｉｕｍｖｏｌｔａｇｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ［Ｊ１．Ｈｉｇｈ—ＶｏＲａｇｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２００９，３５（２）：４０３４０７．—［１４］ＸＩＡＯＪｕｎ，ＬＩＦａｎｇｘｉｎｇ，ＺＨＡＮＧＰｅｉ，ｅｔａ１．Ｔｏｔａｌｓｕｐｐｌｙｃａｐａｂｉｌｉｔｙ（ＴＳＣ）ａｎｄｉｔｓｅｘｔｅｎｄｅｄｉｎｄｉｃｅｓｆｏｒｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｓ：ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ，ｍｏｄｅｌ，ｃＭｃｕｌａｔｉｏｎａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ［Ｊ］．ＩＥＴＧｅｎｅｒａｔｉｏｎ．Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ＆—Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ，２０１１，５：８６９８７６．—［１５］ＬＵＯＦｅｎｇｚｈａｎｇ，ＷＡＮＧＣｈｅｎｇ－ｓｈａｎ，ＸＩＡＯＪｕｎ，ｅｔａ１．ＲａｐｉｄｅｖａｌｕａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｆｏｒｐｏｗｅｒｓｕｐｐｌｙｃａｐａｂｉｌｉｔｙｏｆｕｒｂａｎｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｂａｓｅｄｏｎＮ一１ｃｏｎｔｉｎｇｅｎｃｙａｎａｌｙｓｉｓｏｆｍａｉｎ－ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｓ［Ｊ］．ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＪｏｕｒｎａｌｏｆ—ＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＰｏｗｅｒ＆ＥｎｅｒｇｙＳｙｓｔｅｍｓ，２０１０，３２：１０６３１０６８．‘［１６］Ｖｌａｄｉｍｉｒｏ，ＭｉｒａｎｄａＲａｎｉｔｏＪ、ＰｒｏｅｎｃａＬＭ．ＧｅｎｅｔｉｃａｌｇｏｒｉｔｈｍｓｉｎｏｐｔｉｍａｌｍｕＲｉｓｔａｇｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｎｅｔｗｏｒｋｐｌａｎｎｉｎｇ［Ｊ］．ＩＥＥＥＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓｏｎＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍｓ，１９９４，９（４）：１９２７－１９３３．收稿日期：２０１１－０７－０３；—修回日期：２０１１－０８２５作者简介：肖峻（１９７卜），男，博士，副教授，研究方向为城市电网规划、评估与配电自动化方面的研究和应用工作；徐兵山（１９８６，男，硕士研究生，主要从事电网规划—方面的研究应用工作；Ｅｍａｉｌ：ｔｊｕｂｉｎｇ＠１２６．ｃｏｍ张跃（１９８７－），男，硕士研究生，主要从事电网规划方面的研究应用工作。