计及不确定性的配电网合环点安全性与经济性评估.pdf

第４３卷第１Ｏ期２０１５年５月１６日电力系统保护与控制ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｎｄＣｏｎｔｒｏｌＶｏ１．４３Ｎｏ．１０Ｍｒｄｙ１６，２０ｌ５计及不确定性的配电网合环点安全性与经济性评估冯欣桦，黎洪光，郑欣，朱建全，李玉荣（１．广州供电局有限公司，广东广州５１０６２０；２．华南理工大学电力学院，广东广州５１０６４０）摘要：系统地研究了计及不确定性的配电网合环点安全性与经济性评估问题，并在某地配电网进行实际应用。首先，从配电网合环运行的实际需求出发，探讨一种配电网合环点的安全性与经济性评估的总体框架。其次，充分考虑电力系统状态的不确定性的影响，提出一种新的合环电流区间与网损区间计算方法。该方法可以确定合环电流和网损的变化范围，为配电网合环点的安全性与经济性评估提供依据。再次，提出一种新型的区间数比较方法，从可信度的角度对合环电流区间与网损区间的优劣情况进行对比。进一步提出一种新的配电网合环点的安全与经济性双层评估方法，从安全与经济两个层面选出总体最优的配电网合环点。最后，将所提方法应用于某地配电网合环点的选择中，结果表明了所提方法的可行性与有效性。关键词：配电网；合环点；评估；不确定性；区间理论ＳｅｃｕｒｉｔｙａｎｄｅｃｏｎｏｍｙｅｖａｌｕａｔｉｏｎｏｆｃｌｏｓｅｄｌｏｏｐｐｏｉｎｔｏｆｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｎｅｔｗｏｒｋｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇｕｎｃｅｒｔａｉｎｔｙＦＥＮＧＸｉｎｈｕａｌ，Ｌ１Ｈｏｎｇｇｕａｎｇ，ＺＨＥＮＧＸｉｎ，ＺＨＵＪｉａｎｑｕａｎ２，ＬＩＹｕｒｏｎｇ（１．ＧｕａｎｇｚｈｏｕＰｏｗｅｒＳｕｐｐｌｙＢｕｒｅａｕ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ５１０６２０，Ｃｈｉｎａ；２．ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｏｕｔｈＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ５１０６４０，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｓｅｃｕｒｉｔｙａｎｄｅｃｏｎｏｍｙｅｖａｌｕａｔｉｏｎｏｆｃｌｏｓｅｄｌｏｏｐｐｏｉｎｔｏｆｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄｎｅｔｗｏｒｋｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇｕｎｃｅｒｔａｉｎｔｙｉｓｓｔｕｄｉｅｄ，ａｎｄｔｈｅｎｉｓａｐｐｌｉｅｄｉｎｏｎｅａｃｔｕａｌｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｎｅｔｗｏｒｋ．Ｆｉｒｓｔ，ｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｔｏｔｈｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｏｆｌｏｏｐ－ｃｌｏｓｅｄｏｐｅｒａｔｉｏｎｏｆｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｍｅｔｗｏｒｋ，ａｆｒａｍｅｗｏｒｋｏｆｓｅｃｕｒｉｔｙａｎｄｅｃｏｎｏｍｙｅｖａｌｕａｔｉｏｎｏｆｃｌｏｓｅｄｌｏｏｐｐｏｉｎｔｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｓｅｃｏｎｄｌｙ，ｔａｋｉｎｇｉｎｔｏａｃｃｏｕｎｔｔｈｅｕｎｃｅｒｔａｉｎｔｙｏｆｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｎｅｔｗｏｒｋ，ａｍｅｔｈｏｄｏｆｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇｔｈｅｉｎｔｅｒｖａｌｓｏｆｃｌｏｓｅｄｌｏｏｐｃｕｒｒｅｎｔａｎｄｐｏｗｅｒｌｏｓｓｉｓｇｉｖｅｎｂａｓｅｄｏｎｉｎｔｅｒｖａｌｔｈｅｏｒｙ，ｓｕｃｈｔｈｅｎｔｈｅｓｃｏｐｅｓｏｆｃｌｏｓｅｄｌｏｏｐｃｕｒｒｅｎｔａｎｄｐｏｗｅｒｌｏｓｓａｒｅｍａｄｅｃｌｅａｒ，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ，ｐｒｏｖｉｄｉｎｇａｂａｓｉｓｆｏｒｔｈｅｓｅｃｕｒｉｔｙａｎｄｅｃｏｎｏｍｙｅｖａｌｕａｔｉｏｎ．Ｆｕｒｔｈｅｒｍｏｒｅ，ａｎｏｖｅｌｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｍｅｔｈｏｄｏｆｉｎｔｅｒｖａｌｎｕｍｂｅｒｉｓｐｕｔｆｏｒｗａｒｄｆｏｒｃｏｍｐａｒｉｎｇｔｈｅｉｎｔｅｒｖａｌｓｏｆｃｌｏｓｅｄｌｏｏｐｃｕｒｒｅｎｔａｎｄｐｏｗｅｒｌｏｓｓｉｎｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙ．Ｔｈｅｔｗｏ－ｌｅｖｅｌｅｖａｌｕａｔｉｏｎｍｅａｓｕｒｅｉｓａｌｓｏｐｒｅｓｅｎｔｅｄｔｏｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｔｈｅｓｅｃｕｒｉｔｙａｎｄｅｃｏｎｏｍｙｅｖａｌｕａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓ，ｓｕｃｈｔｈａｔｔｈｅｏｐｔｉｍａｌｃｌｏｓｅｄｌｏｏｐｐｏｉｎｔｏｆｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｎｅｔｗｏｒｋｉｓｃｈｏｓｅｎ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄｍｅｔｈｏｄｉｓａｐｐｌｉｅｄｉｎｏｎｅａｃｔｕａｌｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｎｅｔｗｏｒｋ，ａｎｄｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｉｔｓｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙａｎｄｖａｌｉｄｉｔｙ．ＴｈｉｓｗｏｒｋｉＳｓｕｐｐｏｒｔｅｄｂｙＮａｔｉｏｎａｌＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＦｏｕｎｄａｔｉｏｎｏｆＣｈｉｎａ（Ｎｏ．５１３０７０６４），ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＦｏｕｎｄａｔｉｏｎｏｆＧｕａｎｇｄｏｎｇＰｒｏｖｉｎｃｅＯ．Ｓ２０１３０４００１５５８６），ＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＰｒｏｊｅｃｔｏｆＣｈｉｎａＳｏｕｔｈｅｒｎＰｏｗｅｒＧｒｉｄＣｏｍｐａｎｙ（Ｎｏ．０１６５ＨＫＩ２００４２９），ａｎｄＲｅｓｅａｒｃｈＦｕｎｄｆｏｒｔｈｅＤｏｃｔｏｒａｌＰｒｏｇｒａｍｏｆＨｉｇｈｅｒＥｄｕｃａｔｉｏｎｏｆＣｈｉｎａ（Ｎｏ．２０１３０１７２１２００４４）．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｎｅｔｗｏｒｋ；ｃｌｏｓｅｄｌｏｏｐｐｏｉｎｔ；ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ；ｕｎｃｅｒｔａｉｎｔｙ；ｉｎｔｅｒｖａｌｔｈｅｏｒｙ中图分类号：ＴＭ７２１文献标识码：Ａ—文章编号：１６７４－３４１５（２０１５）１０・００３００８０引言配电网合环运行对于提高供电可靠性具有重要意义ｌ¨。由于长期受到缺电的困扰，我国在电力基金项目：国家自然科学基金资助项目（５１３０７０６４）；广东自然科学基金资助项目（ｓ２ｏｌ３０４００１５５８６）；中国南方电网有限责任公司科技项目（Ｏ１６５ＨＫ１２Ｏ０４２９）；高等学校博士学科点专项科研基金（２０１３Ｏ１７２１２００４４）“”建设过程中曾一度出现重发，轻供，不管用的偏向，致使配电网成为我国电网较为薄弱的一个环节Ｉ２］。随着经济社会的发展，人们对电能质量的要求不断提高，配电网的建设也得到了越来越多的重视ｌ６Ｊ。通过近年的城网改造，目前的配电网已经具备了闭环运行的结构，但仍采取开环运行的模式。只有在线路检修等情况下才进行合环转供电，将需要停运线路的负荷转移至正常运行的线路，避免停冯欣桦，等计及不确定性的配电网合环点安全性与经济性评估一３１－电现象［１０］。但这种短时的合环状态并不能解决故障情况下重要用户的持续供电问题。为此，国内部分学者开始进行合环运行的研究，即在现在已经具备的闭环运行条件的电网结构的基础上，进一步将开环运行模式改变为合环运行的模式，这可以充分提高现有的电网设备的利用率，并保障故障情况下重…要用户的不断电供应Ｊ。合环点的选择是配电网合环运行的一个重要的基础性问题。为了实施合环操作，首先便要选择出一个好的合环点。这种合环点的选择方法不需要增加额外的投入，但对于配电网合环运行意义重大。这是因为不同合环点对应的环路的结构和参数是有差别的，其潮流分布情况也会不一样，并由此表现出不同的安全性和经济性。在某一合环点下，合环运行的部分线路可能由于电流过载而引发安全性问题，并产生较大的网损而致使其经济性低下。如果能选择其他的合环点，则其潮流分布可能更为合理，使其安全性和经济性得到较大的提升。目前关于配电网合环点的选择的研究仍未见报道。文献［１２１对配电网的合环运行模式进行总结，并进一步对不同合环模式下的合环点数量进行统计，但仍未对合环点的选择问题进行探讨。此外，合环点选择过程中所关注的安全性与经济性问题均要以合环计算为基础，虽然文献［１３．１４１已对配电网合环运行的模型与算法进行相应的研究，但这些研究均建立在确定性方法的基础之上。由于配电网合环运行的时间较长，期间电力系统的状态会由于运行方式的变化而出现较大的波动，这种确定性的计算方法只能算出某一特定状态下合环点对应的安全性与经济性，而不能全面反映电力状态变化对其安全性与经济性的影响情况。本文拟对计及不确定性的配电网合环点选择问题进行研究，并将所提的理论方法应用于某地配电网，为该配电网的合环点的选择提供决策依据。１配电网合环点安全性与经济性评估总体框架在配电网合环运行时，若具有两个以上的合环点，便存在一个这样的问题：选取哪个合环点更为安全、经济？在安全性方面，主要需要关注某一合环点下线路是否会出现过流的问题。由于合环电流受运行方式等因素的影响而在一定的范围内不断变化，因而需要计算出各个合环点所对应的合环电流区问，并对这些合环电流区间进行比较，确定它们在安全性方面的优劣情况。在经济性方面，由于合环点的选择并不涉及投资问题，不同合环点的差异主要体现在网损方面。与合环电流一样，电力系统的状态变化也将使网损在一个范围内波动，故也要计算配电网在不同合环点下运行的网损区间，并以此为基础对这些合环点的经济性进行比较。由于每一个合环点均涉及安全性和经济性问题，而不同合环点的安全性与经济性往往是有差别的，因此必须对各个合环点的安全性与经济性评估结果进行综合，才能确定安全性与经济性综合最优的合环点。根据上述思想，本文提出了图１所示的配电网合环点安全性与经济性评估的总体框架。在该框架下，配电网合环点的安全性与经济性评估包括电流与网损区间计算、区间比较和综合评估三个环节。其中，电流与网损区间计算的目的是为了得到不同合环点下合环电流和网损的变化范围；区间比较主要是从这些合环点的电流区间和网损区间出发，对它们的安全性和经济性进行评估；综合评估的目的是将各个合环点的安全性与经济性评估结果进行综合，全面判断它们的优劣情况。以下逐一对这三个环节进行介绍。确定可选的合环点ｌｌ计算备合环点下Ｉｌ计算各合环点Ｉ电流、网损ｌ的合环电流区间【ｌＦ的网损区ｔ＇Ｈ】ｌ：区间计算Ｉ１ｌ各合环点的ｌｌ各合环点的Ｉ区间ｌ安全性评估Ｉｌ经济性评估Ｉ比较＿ｌ＿各合环点的安全性与经济性双层评估＋确定安全性与经济性综合最优的合环点图１配电网合环点安全性与经济性评估总体框架Ｆｉｇ．１Ｆｒａｍｅｗｏｒｋｏｆｓｅｃｕｒｉｔｙａｎｄｅｃｏｎｏｍｙｅｖａｌｕａｔｉｏｎｏｆｃｌｏｓｅｄｌｏｏｐｐｏｉｎｔ２合环电流区间与网损区间计算２．１配电网合环电流与网损计算基本理论配电网的安全性与经济性情况主要根据配电网合环电流和网损进行评价。其中，合环电流和网损的计算建立在图２所示的模型的基础之上。为了进行合环电流计算，一般可以采用叠加法。即先计算出合环点两侧电压差引起的环流，再与合环馈线的原电流叠加，从而得到合环运行过程中各．３２．电力系统保护与控制．＋ｊ＋ＪＱＬ图２配电网合环运行计算模型Ｆｉｇ．２Ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｍｏｄｅｌｏｆｌｏｏｐ－ｃｌｏｓｅｄｏｐｅｒａｔｉｏｎｏｆｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｎｅｔｗｏｒｋ条馈线的电流。根据叠加定理有＝Ｉｉ＋Ｉｃ（１）：（２）Ｚ＝∑∑（０，＋ｘ）＋ｚ（３）ｊ＝ｌｉ＝１式中：Ｊ『和分别为合环前后第ｉ个元件的电流相量，其参考方向为从电源侧指向负荷侧；为合环△点两侧电压差引起的环流相量；为合环点两侧△的电压差相量；为合环线路的总阻抗；Ｚ为外网等值阻抗，可等效外部电网对合环电流的影响作用。在１０ｋＶ配电网中，一般无法直接获取合环点两侧的电压幅值和相角，而需通过潮流计算得到，具体可以采用前推回代法。该方法收敛性强，适合用于配电网的潮流计算［１５－１６］。合环运行的配电网的网损主要由合环点左右两侧的变压器和线路的损耗组成。根据功率的计算公式，有∑ＡＰ＝（４）‘‘－一、式中：ＡＰ为合环运行的功率总损耗；为流经元件ｉ的电流有效值，可通过式（１）和式（２）得到；为元件ｋ的电阻值。通过式（１）一式（４），便可分别计算出不同合环点对应的合环电流和网损的确定值。但由于合环运行的时间较长，期间电力系统的状态不断变化，合环电流与网损也相应地表现出一定的不确定性，故以下将引入区间理论，对计及不确定性的配电网合环电流和网损进行研究。２．２计及不确定性的配电网合环电流与网损研究２．２．１区间分析区间分析是Ｍｏｏｒｅ于１９６６年针对参数的不确定性对计算结果的变化范围的影响情况而提出的理论方法［１７］。∈≤对于ｘ，Ｒ，若，则闭有界集合＝ｆｘ，１称为区间数，，分别称为区间的下端点和上端点。对于区间数，，其运算法则为＋Ｙ＝［ｘ＋ｘ，＋］（５）Ｘ～－－＝［一Ｙ一，一］（６）ｘ～。＝ｌｍｉｎ（￣，互，，），ｍａｘ（￣，羔，，）Ｉ（７）／＝ｌｍｉｎＩｘｌｙ，ｘｌｙ，／，／），Ｌ。、一一（８）ｍａｘ（ｘ／ｙ，，／，／）ｌ，若【０］诺＿ｘ／ｙ２．２．２基于区间理论的合环电流与网损计算为了计算状态不确定条件下的配电网合环电流与网损情况，本文先将区间理论和配电网潮流计算方法进行有效综合，计算出合环前各个元件的电流区间以及合环点两侧的电压差区间；再由合环点两侧的电压差区间算出合环后引起的环流区间；接着根据叠加定理，计算环流叠加在合环前的电流上得到的各个元件的电流区间；最后根据有功功率的计算公式，计算出各个元件产生的网损区间，综合后便可得到总的网损区间。具体计算过程可通过下列步骤描述如下。步骤１：输入进行合环电流区间和网损区间计算需要用到的相关参数，包括合环前高压侧母线的电压幅值区问ｌ，Ｉ和相角区间Ｉ旦，Ｉ，变压器低压侧的有功功率区间Ｉ尸Ｌ，ＰＬＩ和无功功率区间ｌ，ＱＩ＿ｌ，以及变压器的电阻ｒＴ和电抗，合环馈线的有功功率区间ｌ尸Ｌ，尸Ｌ１和无功功率区问ＩＱＬ，ｌ，合环馈线的电阻和电抗。步骤２：计算合环馈线的有功损耗区间△△Ｉ，ｌ和无功损耗区问ｌＱＬ，Ｑ１＿Ｉ。［，］＝，．×（［鱼，，（９）△△ＩＱＬ，ｌ＝×Ｉ１ＰＬ，Ｉ＋ｌＱＬ，Ｉｌ（１０）广一１，广一］厂一］、步骤３：计算变压器低压侧的有功功率区间ＩＰＴ，ｌ和无功功率区间Ｉ，ＱＴｌ。冯欣桦，等计及不确定性的配电网合环点安全性与经济性评估．３３．｝ＰＴ，Ｉ＝ＩＰＬ，ｌ＋Ｉ，Ｉ＋ｌ，Ｉ（１１）ｒ一１ｒ一１ｒ一１ｒ一１Ｉ△△ＱＴ，ＱＴｌ＝ＩＱＬ，ＱＬｌ＋ｌＱＩ＿，ＱＬｌ＋ｌＱｕ，ＱＩ＿ｌ（１２）ｒ—’－－－－一步骤４：计算变压器的有功损耗区间Ｊ，Ｉｒ—・－－－－一△△和无功损耗区间ｌ，ｌ。，］＝（［堡，］。＋］）［，］＝］＋［，］）（１３）（１４）步骤５：计算变压器高压侧的有功功率区间ｌ，ＰＩ和无功功率区间ＩＱ，ＱＩ。Ｊ，ＰＪ＝ＪＰＴ，尸ＴＩ＋】，Ｊ（１５）△△ｆＱ，ＱＩ＝Ｉ，ｌ＋ｆ，｝（１６）步骤６：计算变压器电压降落的纵分量区间△△Ｊ，Ｊ和横分量区间ＪＯＵＴ，砌Ｊ。［坐，］＝幽（１７）研一步骤７：计算变压器低压侧电压的实部分量区间［，］和虚部分量区间［，］，以及幅值区间［，］和相角区间［，］。［，］＝］ｘｃｏｓＥ＿ｏ，Ｈ坐，一ＡＵＴ］（９）［，＿］＝［，］×ｓｉｎ］－［，ａ－８７￣］（２０）（２１）［豳］步骤８：计算合环馈线电压降落的纵分量区间△△ｆ，ｆ和横分量区间ｆ，ｄＵＬｆ。［坐，＝（２３）ＯＵＬ．网＝铲（２４）步骤９：计算合环点电压的实部分量区间［ｕ＿Ｌ，］和虚部分量区间［，瓦］，以及幅值区间［，瓦］和相角区间［，］。ｌ，｝＝［，］×ｃ。ｓ［，＿］一［，］ｌ，Ｉ＝［，］×ｓｉｎ［，＿］＿［，］●●’＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿－＿＿＿－＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿－＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿－＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿一（２６）√［，］＝［，］＋［，］（２７）［圈］侧的电压区间ｌ，Ｊ和ｌ，ｊ。以逆时针方向［，］。［一ＡＵ，］，］一［，］（２９）步骤１２：计算环流区间［，］。［，］：丁ＥＡｕ，￣－６］（３。）流区间［，］和［，］。＝一＝一（３１）（３２）步骤１４：计算合环后左右两侧的合环电流区间ｌ，，１Ｊ和１２，ｊｏ［，］＝［，］＋［，］（３３）［，］＝［，］一［，］（３４）步骤１５：计算总网损区间［，］。［，］＝『，×（。＋）＋，一下×（：＋）△ｌ，Ｐｌ＝Ｉ，厶ｌ×（。＋）＋ｌ，ｌ×（：＋）．．３４．．电力系统保护与控制３合环电流区间与网损区间评估通过上述的研究，可以计算出配电网在不同合环点下进行合环时的电流区间和网损区间。如果合环电流越小，就说明合环线路越限的可能性就越小，合环运行的安全性就越高，因此可以通过对合环电流的大小对不同合环点的安全性的优劣情况进行评估。类似地，也可通过不同合环点的网损确定它们的经济性的优劣情况。但是由于本文考虑了电力系统的状态不确定性的影响，合环电流和网损均表现为区间形式。可以认为合环电流和网损在其区间内随机变化，这给它们的比较带来了困难。可信度理论的提出为随机性问题的度量提供了一种重要的手段Ｌ１引。为此，本文从可信度的角度提出了一种新的合环电流和网损区间的比较方法。首先给出区间中点的定义如下。定义３：对于区间数Ａ＝Ｉ，ｌ，则其中点为ｍｉｄ（）＝（＋）／２。对于两个区间数、，区间与区间Ｂ的大小关系可通过可信度（＜Ｂ）进行度量，其中ｐ（Ａ＜Ｂ１的计算方法为１，一Ａ＜Ａ旦＜Ｂ０．Ｂ＜秀＜Ａ＜０．５，ｍｉｄ（Ａ）＝ｍｉｄ（Ｂ）ｆｌ（Ａ＜Ｂ）＝ｔｌ－－Ｏ．５（一旦）／（一旦），０．５（百一）／（一），≤≤＜≤≤曰＜—０．７５０．５（ｍｉｄ（Ａ）一旦）／（一旦），垦＜否０．２５＋０．５（ｍｉｄ（）一￣＿ｌ／Ｏ－ｄ），旦＜（３６）根据上述方法，便可从可信度的角度对合环电流区间和网损区间进行比较。若（＜Ｂ）＞０．５，则区间数小于区问数是可信的；反之则认为区间数小于区问数并不可信。通过这种方式，便可实现对不同合环点的安全性和经济性的有效评估。４配电网合环运行的安全性与经济Ｉ生双层评估通过上述的合环电流区间和网损区间比较，便可确定不同的合环点对应的安全性或经济性情况。由于合环点的选择同时涉及安全性和经济性两个方面的问题，所以还需要对上述的安全性与经济性评价结果进行综合，才能选出总体最优的合环点。“”根据电力生产高于一切，先于一切的理念，本文在进行合环点的选择时将安全性评估结果和经济性评估结果置于两个不同的层次。安全性评估处于高层，即在安全性存在问题的情况下，从安全性评估结果选择合环点；经济性评估处于下层，在各合环点的安全性均不存在问题的情况下，再从经济性的角度选择合环点。按照上述原则，本文提出了一种新的配电网合环点安全经济性双层评估方法，具体流程如图３所示。图３合环点的安全性与经济性双层评估流程Ｆｉｇ．３Ｆｌｏｗｃｈａｒｔｏｆｔｗｏ－ｌｅｖｅｌｅｖａｌｕａｔｉｏｎｏｆｓｅｃｕｒｉｔｙａｎｄｅｃｏｎｏｍｙｏｆｃｌｏｓｅｄｌｏｏｐｐｏｉｎｔｓ利用安全性与经济性双层评估的方法，可以对不同的合环点两两进行对比，直至选出最优的合环点。在此过程中，既可以突出电力安全的首要地位，又可以兼顾经济性的要求，从而实现配电网合环运行点的优化选择。５算例分析以某地电网为例，对两个典型的待合环线路进行计算分析，其中每个合环线路均具有两个合环点。设定基准容量为１０ＭＶＡ，变压器高压侧的基准电压为１１５ｋＶ，低压侧的基准电压为１０．５ｋＶ；按工程经验，外网等值阻抗取为：０．００２＋ｊ０．０１２Ｐ．ｕ＿；合环点两侧变电站的电压幅区间按一３％～＋７％考虑，相角区间按一５。～０。考虑。各合环线路的结构如表１和图４、图５所示，阻抗参数和合环前的负荷功率区间如表冯欣桦，等计及不确定性的配电网合环点安全性与经济性评估．３５．２～表４所示，各合环馈线的额定载流量见表５。表６和表７分别给出了不同合环点下的合环电流区间和网损区间的计算结果。从表６可以看出，第一个合环线路在选择开发区开关作为合环点时，北流Ｆ６线和北流Ｆ１９线的电流区问数分别为［－．０．１７８２，一０．０３７４］ｋＡ￣［０．１８３４，０．３２１６１ｋＡ。北流Ｆ６线的合环电流区问出现了负值，这是因为这条馈线在合环前的电流比较小，而合环产生的环流比较大，这两者的方向相反，叠加之后电流便出现了负值。这说明实施合环运行后，在某些情况下这条馈线的负荷将由合环点另一侧的馈线供应，这时可由电流的绝对值校核其是否越限。从表５给出的数据来看，北流Ｆ６线和北流Ｆ１９线的载流量分别为０．４３１４ｌ和０．４７６４ｋＡ，因而它们的电流区间均不越限，这说明选择开发区开关作为合环点并不存在安全性的问题。表１各合环线路的结构Ｔａｂｌｅ１Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｏｆｌｏｏｐｌｉｎｅｓ北流变电站图４合环线路１的结构图Ｆｉｇ．４Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄｉａｇｒａｍｏｆｌｏｏｐｌｉｎｅ１北流变电站银图５合环线路２的结构图Ｆｉｇ．５Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄｉａｇｒａｍｏｆｌｏｏｐｌｉｎｅ２表２合环线路元件的阻抗值（标幺值）Ｔａｂｌｅ２Ｉｍｐｅｄａｎｃｅｓｏｆｄｅｖｉｃｅｓｉｎｌｏｏｐｌｉｎｅｓ（ｐ－ｕ．）表３合环馈线的功率（标幺值）Ｔａｂｌｅ３Ｐｏｗｅｒｏｆｆｅｅｄｅｒｓｉｎｔｈｅｌｏｏｐｓ（ｐ．Ｕ．）表４变压器低压侧的功率（标幺值）Ｔａｂｌｅ４Ｐｏｗｅｒｉｎｔｈｅｌｏｗｖｏｌｔａｇｅｓｉｄｅｏｆｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｓ（ｐ．Ｕ．）表５各合环馈线的额定载流量Ｔａｂｌｅ５Ｒａｔｅｄｃａｒｒｙｉｎｇｃａｐａｃｉｔｉｅｓｏｆｃｕｒｒｅｎｔｓｏｆｆｅｅｄｅｒｓ馈线载流量／ｋＡ北流Ｆ６线北流Ｆ１９线北流Ｆ１７线北流Ｆ３２线．３６．电力系统保护与控制表６各合环线路的环流及合环电流值Ｔａｂｌｅ６Ｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎｓａｎｄｃｌｏｓｅｄｌｏｏｐｃｕｒｒｅｎｔｓｉｎｔｈｅｌｏｏｐｓ表７各合环线路的网损区间（标幺值）Ｔａｂｌｅ７Ｐｏｗｅｒｌｏｓｓｏｆｔｈｅｌｏｏｐｓ（ｐ．Ｕ．）第一个合环线路在选择恒昌开关作为合环点时，北流Ｆ６线和北流Ｆ１９线的电流区间数分别为【０．１４５２，０．２７８９１ｋＡ和【０．００３０，０．００３４】ｋＡ，也不存在电流越限问题，因而是安全的。由于两个合环点的安全性均满足要求，根据本文所提的配电网合环点安全经济性双层评估方法，只需对其经济性进行比较。由表７的网损区间可以算出，开发区开关对应的网损小于恒昌开关对应的网损的可信度为０．６７７８，这说明开发区开关的经济性优于恒昌开关是可信的，故选择开发区开关作为最优的合环点。对于第二个合环线路，无论是选择银都开关还是机楼开关，北流Ｆ３２侧的电流区间数的绝对值均存在越限的情况。从安全性的角度考虑，需要选择安全性更高的合环点。根据本文所提的区间数比较方法，银都开关的合环电流的区间数小于机楼开关的合环电流的可信度为０．５４５７８８，故选择银都开关作为合环点更为安全。６结论本文研究了计及不确定性的配电网合环点安全性与经济性评估问题，并将其应用于某地电网，主要得出了如下结论：ｆ１１提出了一种新的基于区间理论的配电网合环电流和网损计算方法，能全面考虑电力系统的状态变化的影响，得到不同合环点下的合环电流和网损的变化范围；（２）提出了一种新的区间数比较方法以实现合环电流区间与网损区间的评估，可从可信度的角度判断不同合环点的安全性和经济性的优劣情况；（３）提出了一种配电网合环点安全经济性双层评估方法，既能突出安全性的要求，又能兼顾经济性的情况，因而为配电网合环点的选择提供可靠的依据；（４）将所提的方法在某地电网进行实际应用，能较为有效地解决该配电网合环点的选择问题。参考文献［１］刘书铭，李琼林，陈栋新，等．中高压配电网非线性用户的电能质量特性研究［Ｊ］．电力系统保护与控制，—２０１２，４０（１５）：１５０１５５．ＬＩＵＳｈｕｍｉｎｇ，ＬＩＱｉｏｎｇｌｉｎ，ＣＨＥＮＤｏｎｇｘｉｎ，ｅｔａ１．Ｓｔｕｄｙｏｆｐｏｗｅｒｑｕａｌｉｔｙｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｎｏｎｌｉｎｅａｒｅｌｅｃｔｒｉｃｕｓｅｒ—ｉｎｍｅｄｉｕｍｈｉ曲ｖｏｌｔａｇｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｎｅｔｗｏｒｋｓ［Ｊ］．ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｎｄＣｏｎｔｒｏｌ，２０１２，４０（１５）：Ｉ５０・１５５．［２］杨志栋，刘一，张建华，等．北京１０ｋＶ配网合环试验与分析［ＪＪ．中国电力，２００６，３９（３）：６６－６９．ＹＡＮＧＺｈｉｄｏｎｇ，ＬＩＵＹｉ，ＺＨＡＮＧＪｉａｎｈｕａ，ｅｔａ１．ＬｏｏｐｃｌｏｓｉｎｇｅｘａｍｉｎａｔｉｏｎａｎｄａｎａｌｙｓｉｓｏｎＢｅｉｊｉｎｇ１０ｋＶｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｎｅｔｗｏｒｋ［Ｊ］．ＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒ，２００６，３９（３）：６６．６９．［３］于建辉，周浩，陆华．杭州１０ｋＶ配电网合环问题的—研究［Ｊ］．机电工程，２００７，２４（１０）：５４５７．ＹＵＪｉａｎｈｕｉ，ＺＨＯＵＨａｏ，ＬＵＨｕａ．ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＨａｎｇｚｈｏｕ１０ｋＶｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｎｅｔｗｏｒｋｃｌｏｓｉｎｇｌｏｏｐｏｐｅｒａｔｉｏｎ［Ｊ］．ＭｅｃｈａｎｉｃａｌａｎｄＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＭａｇａｚｉｎｅ，２００７，２４（１０）：５４－５７．［４］王辉东．基于国际标准的配电网改造评估研究【Ｄ】．北京：华北电力大学，２０１１．ＷＡＮＧＨｕｉｄｏｎｇ．Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｎｅｔｗｏｒｋｐｌａｎｎｉｎｇａｎｄａｓｓｅｓｓｍｅｎｔｂａｓｅｄｏｎｉｎｔｅｍｍｉｏｎａｌｓｔａｎｄａｒｄｓ［Ｄ］．Ｂｅｉｊｉｎｇ：ＮｏｒｔｈＣｈｉｎａＥｌｅｃＵｉｃＰｏｗｅｒＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，２０１１．［５］刘莎，王承民，黄湛华，等．考虑配电网馈线可用容量的负荷点可靠性区间分析【Ｊ］．电网与清洁能源，２０１３，２９（１２）：５０－５５．ＬＩＵＳｈａ，ＷＡＮＧＣｈｅｎｇｍｉｎ，ＨＵＡＮＧＺｈａｎｈｕａ，ｅｔａ１．Ｉｎｔｅｒｖａｌｍｅｔｈｏｄｆｏｒｔｈｅｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙｅｖａｌｕａｔｉｏｎｏｆｌｏａｄｐｏｉｍｗｉｔｈｃｏｎｓｉｄｅｒａｔｉｏｎｏｆｔｈｅａｖａｉｌａｂｌｅｃａｐａｃｉｔｙｏｆｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｎｅｔｗｏｒｋｆｅｅｄｅｒｓ［Ｊ］．ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍａｎｄＣｌｅａｎ—Ｅｎｅｒｇｙ，２０１３，２９（１２）：５０５５．［６］徐青山，刘中泽，杨永标，等．改进的配电网三相潮流计算方法［Ｊ］．电力系统及其自动化学报，２０１４，２６（９）：—２３２９．ＸＵＱｉｎｇｓｈａｎ，ＬＩＵＺｈｏｎｇｚｅ，ＹＡＮＧＹｏｎｇｂｉａｏ，ｅｔａ１．冯欣桦，等计及不确定性的配电网合环点安全性与经济性评估．３７．Ｉｍｐｒｏｖｅｄｍｅｔｈｏｄｏｆｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｎｅｔｗｏｒｋｔｈｒｅｅ－ｐｈａｓｅ—ｐｏｗｅｒｆｌｏｗｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ［Ｊ］．ＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆｔｈｅＣＳＵＥＰＳＡ，２０１４，２６（９：２３－２９．［７］李罗，雷颖，魏玲燕，等．配电用复合无功功率补偿装置原理分析及试验方法研究［Ｊ］．高压电器，２０１４，５０（１）：１０７．１１８．ＬＩＬｕｏ，ＬＥＩＹｉｎｇ，ＷＥＩＬｉｎｇｙａｎ，ｅｔａ１．Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅａｎａｌｙｚｅａｎｄｔｅｓｔｍｅｔｈｏｄｏｆｃｏｍｐｌｅｘｒｅａｃｔｉｖｅｐｏｗｅｒｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎｅｑｕｉｐｍｅｎｔｆｏｒｐｏｗｅｒｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ［Ｊ］．ＨｉｇｈＶｏｌｔａｇｅＡｐｐａｒａｔｕｓ，２０１４，５Ｏ（１）：１０７－１１８．［８］马丽叶，卢志刚，胡华伟．基于区问数的城市配电网经济运行模糊综合评价【Ｊ】．电工技术学报，２０１２，２７（８）：ｌ６３．１７１．ＭＡＬｉｙｅ，ＬＵＺｈｉｇａｎｇ，ＨＵＨｕａｗｅｉ．Ａｆｕｚｚｙｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅｅｖａｌｕａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｆｏｒｅｃｏｎｏｍｉｃｏｐｅｒａｔｉｏｎｏｆｕｒｂａｎｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｎｅｔｗｏｒｋｂａｓｅｄｏｎｉｎｔｅｒｖａｌｎｕｍｂｅｒ［Ｊ］．ＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓｏｆＣｈｉｎａＥｌｅｃｔｒｏｔｅｃｈｎｉｃａｌＳｏｃｉｅｔｙ，２０１２，２７（８）：１６３－１７１．［９］许丹，唐巍．基于区域可达性分析的复杂配电网可靠—性评估［Ｊ】．电工技术学报，２０１１，２６（６）：１７２１７８．ＸＵＤａｎ．ＴＡＮＧＷｅｉ．Ｒ＿ｅｌｉａｂｉｌｉｔｙｅｖａｌｕａｔｉｏｎｏｆｃｏｍｐｌｅｘｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｎｅｔｗｏｒｋｓｂａｓｅｄｏｎｒｅｇｉｏｎａｌａｃｃｅｓｓｉｂｉｌｉｔｙａｎａｌｙｓｉｓ［Ｊ］．ＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓｏｆＣｈｉｎａＥｌｅｃｔｒｏｔｅｃｈｎｉｃａｌＳｏｃｉｅｔｙ，２０１１，２６（６）：１７２－１７８．［１０］范天明。张祖平．中国配电网发展战略相关问题研究［Ｍ】．北京：中国电力出版社，２００８：９５．１００．［１１］吴振辉，彭晓涛，沈阳武，等．一种配电网环型供电模型及其合环运行方式的研究［Ｊ］．中国电机工程学报，２０１３，３３（１０）：５７－６３．ＷＵＺｈｅｎｈｕｉ，ＰＥＮＧＸｉａｏｔａｏ，ＳＨＥＮＹａｎｇｗｕ，ｅｔａ１．—Ｓｔｕｄｙｏｎａｌｏｏｐｐｏｗｅｒｓｕｐｐｌｙｍｏｄｅｌａｎｄｉｔｓｌｏｏｐｃｌｏｓｅｏｐｅｒａｔｉｏｎｍｏｄｅｆｏｒｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｐｏｗｅｒ［Ｊ］．Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆ—ｔｈｅＣＳＥＥ，２０１３，３３（１０１：５７６３．［１２］郭雪丽，齐昌宵，史洪彬．关于城市配网合环操作的研究［Ｊ】．电气应用，２０１２，３１（２３）：１８－２４．ＧＵＯＸｕｅｌｉ，ＱＩＣｈａｎｇｘｉａｏ，ＳＨＩＨｏｎｇｂｉｎ．Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｌｏｏｐｃｌｏｓｉｎｇｏｐｅｒａｔｉｏｎｉｎｃｉｔｙｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｎｅｔｗｏｒｋ［Ｊ］．ＥｌｅｃｔｒｏｔｅｃｈｎｉｃａｌＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ，２０１２，３１（２３）：１８－２４．［１３］葛少云，李晓明．基于戴维南等值的配电网合环冲击电流计算［Ｊ］．电力系统及其自动化学报，２００７，１９（６）：１２４．１２７．ＧＥＳｈａｏｙｕｎ，ＬＩＸｉａｏｍｉｎｇ．Ｓｔｕｄｙｏｎｓｕｒｇｅｃｕｒｒｅｎｔｄｕｅｔｏｃｌｏｓｉｎｇｌｏｏｐｉｎｄｉｓｔ’ｒｉｂｕｔｉｏｎｎｅｔｗｏｒｋｂａｓｅｄｏｎＴｈｅｖｅｎｉｎＳｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ［Ｊ］．ＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆｔｈｅＣＳＵ・ＥＰＳＡ，２００７，１９（６）：１２４－１２７．［１４］余娟，颜伟．配电网合环网络模型及其馈线电流的计—算［Ｊ】．中国电机工程学报，２００５，２５（２５）：７６８１．ＹＵＪｕａｎ，ＹＡＮＷｅｉ．Ｔｈｅｍｏｄｅｌｏｆｔｈｅｃｌｏｓｅｄｌｏｏｐｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｎｅｔｗｏｒｋａｎｄｔｈｅｃｕｒｒｅｎｔｃａｌｃｕｌｔｉｏｎｏｆｉｔｓｆｅｅｄｅｒｓ［Ｊ］．ＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆｔｈｅＣＳＥＥ，２００５，２５（２５）：７６．８１．［１５］顾晨，乐秀瑶，张晓明．基于改进前推回代法的弱环配电网三相潮流计算［Ｊ］．电力系统保护与控制，２０１０，３８（１９）：１６０－１６４．ＧＵＣｈｅｎ，ＬＥＸｉｕｆａｎ，ＺＨＡＮＧＸｉａｏｍｉｎｇ．Ｔｈｒｅｅ－ｐｈａｓｅｐｏｗｅｒｆｌｏｗｍｅｔｈｏｄｆｏｒｗｅａｋｌｙｍｅｓｈｅｄｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｓｂａｓｅｄｏｎｍｏｄｉｆｉｅｄｂａｃｋ／ｆｏｒｗａｒｄｓｗｅｅｐｍｅｔｈｏｄ［Ｊ］．ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｎｄＣｏｎｔｒｏｌ，２０１０，３８（１９）：１６０－１６４．［１６］张立梅，唐巍．计及分布式电源的配电网前推回代潮流计算［Ｊ】．电工技术学报，２０１０，２５（８）：１２３・１３０．ＺＨＡＮＧＬｉｍｅｉ，ＴＡＮＧＷｅｉ．Ｂａｃｋ／ｆｏｒｗａｒｄｓｗｅｅｐｐｏｗｅｒｆｌｏｗｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｏｆｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｎｅｔｗｏｒｋｓｗｉｔｈＤＧｓ［Ｊ］．ＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓｏｆＣｈｉｎａＥｌｅｃｔｒｏｔｅｃｈｎｉｃａｌＳｏｃｉｅｔｙ，２０１０，２５（８）：１２３－１３０．［１７］肖飞，吕飞鹏．基于区间理论的数字化保护系统可靠性分析［Ｊ】．电力系统保护与控制，２０１３，４１（７）：１４２－１４６．ＸＩＡＯＦｅｉ，ＬＵＦｅｉｐｅｎｇ．Ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙａｎａｌｙｓｉｓｏｆｄｉｇｉｔａｌｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｂａｓｅｄｏｎｉｎｔｅｒｖａｌｔｈｅｏｒｙ［Ｊ］．Ｐｏｗｅｒ—ＳｙｓｔｅｍＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｎｄＣｏｎｔｒｏｌ，２０１３，４１（７）：１４２１４６．［１８］刘宝碇，赵瑞清．不确定数学规划方法［Ｍ】．北京：清华大学出版社，２００５．—收稿日期：２０１４－０８１２；作者简介：冯欣桦（１９７６－），男，力设备运行与控制；黎洪光（１９６４－），男，力设备运行与检修；郑欣（１９８２一），男，电力设备运行与控制。—修回日期：２０１４－１０２２高级工程师，主要研究方向为电高级工程师，主要研究方向为电硕士，工程师，主要研究方向为（编辑魏小丽）