本发明属于智能配电网安全分析领域，尤其涉及统一量化配电网灵活资源安全调节能力的方法。
背景技术：
1、分布式发电、储能、需求响应、微网、柔性软开关等灵活资源正越来越多地出现在配电系统侧。由于灵活资源功率可调，它们给配电网运行人员带来了新的控制手段。
2、已有很多考虑灵活资源的电力系统运行方面的研究。它们通过在潮流方程中加入灵活资源的有功和无功功率来计及灵活资源的作用。有文献计及多种灵活资源进行输电网的优化调度[1-5]。有文献专注于配电网安全性，计及可再生能源和不同类型的灵活资源进行配电网安全分析[6-10]，其中有些考虑了n-1安全约束[6-8]。也有文献考虑配电网正常运行安全约束，建立运行的优化模型和算法，求得灵活资源参与下配电网运行的优化结果[11-15]。这些文献利用灵活资源可调节的功率来放宽容量、电压等运行约束，达到没有灵活资源时所达不到的效果。
3、描述灵活资源的功率调节是一项基本工作。多数文献建模列出各种灵活资源的运行约束，分别描述不同灵活资源的调节能力[1,6,11,16]。灵活资源有很多类型，不同类型灵活资源的运行原理机制各不相同；不同类型灵活资源还可能在低压侧形成多种组合，导致其模型复杂。文献[17-19]建立了统一的功率节点模型，集成了“power curtailment”、“loaded shedding”、“energy storage capacity”等与功率调节相关的参数。然而，目前还没有形成统一指标来量化灵活资源最大功率调节量，即灵活资源调节能力。
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技术实现思路
1、多种灵活资源接入配电系统需要安全分析内容和方法的更新，最重要的就是量化灵活资源功率调节对配电网安全的作用。本发明给出了配电网灵活资源安全调节能力(security regulating capability,src)的定义和计算，能统一量化灵活资源针对配电网安全的调节能力。配电网集成多种灵活资源后，安全分析需要考虑灵活资源的功率调节，本发明同时还给出了安全调节能力的应用方法，提出了计及安全调节能力的安全监视、预警和紧急控制方法，提出灵活资源安全调节能力指标来统一量化配电网灵活资源的最大功率调节量，将安全调节能力用在配电网的安全监控功能中，充分利用灵活资源的潜力。
2、本发明的配电网指10kv中压配电网。本发明的灵活资源包括：分布式发电(distributed generation,dg)、储能(energy storage system,ess)、需求响应(demandresponse,dr)、微网(microgrid,mg)、柔性软开关(soft open point,sop)。其中，dg包括间歇性dg(intermittent distributed generation,idg)和可控dg(controllabledistributed generation,cdg)。idg包括风机(wind turbine,wt)、光伏(photovoltaic,pv)；cdg包括柴油发电机、生物质能发电等。dg可以是集中式，通过升压变压器接入中压配电网；也可以是分布式，接在配电变压器的低压侧。
3、为了解决上述技术问题，本发明提出的一种统一量化配电网灵活资源安全调节能力的方法，包括配电网灵活资源安全调节能力的定义、计算和应用，步骤如下：
4、步骤1、采集数据，包括配电系统的静态数据和动态数据；
5、步骤2、确定安全需求方向和安全需求时间：
6、安全需求方向是配电网所需要的功率调节方向，包括增大流出(out+)、减小流出(out-)、增大注入(in+)、减小注入(in-)4个方向。安全需求方向在不同配电网运行场景下不同，根据支路潮流方向，划分供电场景和倒送场景。供电场景下，事故后易发生或接近正向潮流过载或电压越下限，安全需求方向是减小流出或增大注入；倒送场景下，事故后易发生或接近反向潮流过载或电压越上限，安全需求方向是增大流出或减小注入。
7、安全需求时间是配电网需要节点功率调节并维持的最短时间，记为δts。在计算用户需求响应和储能的src需要δts。可根据配电网故障处理时间要求来设定δts。
8、步骤3、计算安全调节能力(src)：
9、所述灵活资源安全调节能力定义为：某个运行时刻，中压配电网一定范围内的灵活资源符合安全需求方向并能持续超过安全需求时间要求的功率调节量；包括：节点src、馈线src和馈线优先src；
10、3-1)节点src
11、节点src定义为，中压侧节点按安全需求方向，在当前功率基础上所能做的最大功率调节量。节点流出、注入功率的增大和减小，通过内部灵活资源调节实现。t时刻节点ni安全调节能力记为srci(t)。
12、
13、式中：k∈ni表示灵活资源k在节点ni内；dk表示灵活资源k的功率可调节方向；δskd(t)表示t时刻灵活资源k沿方向dk的功率可调节量。
14、3-2)馈线src
15、馈线src定义为，馈线fj上所有节点安全调节能力之和。t时刻馈线fj安全调节能力记为srcfj(t)。
16、
17、式中：ni∈fj表示节点ni在馈线fj上。
18、因为柔性软开关在n-0时和n-1后的src有所区别，所以馈线src在n-0和n-1场景也不同，分别记为和
19、3-3)馈线优先src
20、馈线优先src定义为，馈线fj上所有不影响用户的节点src之和。它是应该优先使用的src。馈线fj上安全调节不影响用户的节点集合记为t时刻馈线fj优先src记为psrcfj(t)，
21、
22、柔性软开关安全调节不影响用户，所以馈线psrc包含sop的src。同样因为sop在n-0时和n-1后的src有所区别，所以馈线psrc在n-0和n-1场景也不同，分别记为和
23、步骤4、故障前计及src的实时安全监视及预警
24、配电网安全监视及预警是指利用所采集的动态数据进行监视，发现安全问题和隐患并预警[20]。现有方法的监视数据主要是实时运行点及其安全裕度。根据配电网安全域(distribution systemsecurity region，dssr)理论，系统的安全边界提前计算好[20]；运行点由配电网的实时功率构成；安全裕度常用安全距离来反映，即运行点到安全边界的距离[21-22]。当运行点n-0不安全时，系统告警；当运行点n-0安全但n-1不安全时，系统预警。
25、在实际系统中，利用本发明，能在安全监视数据中增加灵活资源调节能力数据，实时计算节点、馈线各级src数据。调度人员实时掌握各级src数据后，在没有故障发生时，能够实时掌握节点、馈线、全网灵活资源调节能力的大小和变化趋势。
26、安全评估是安全监视及预警的主要理论工具，灵活资源调节能力将影响安全评估结果。例如，运行点n-1不安全，此时需预警；但若计及灵活资源调节能力，则未必需要预警。本文基于安全距离和src综合评估系统安全状态：确定当前运行点后，还模拟得到src作用后的运行点；若运行点本身n-1不安全，但计及src后n-1安全，则无需预警。
27、步骤5、故障后计及src的安全紧急控制，包括：安全需求分析、控制结果预判和控制方案生成；
28、5-1)发生事故后，根据出现的安全问题χ，进行安全需求分析；根据安全问题出现的场景，确定安全需求方向dd(χ)；供电场景时是减小流出out-方向或是增大注入in+方向，倒送场景时是是增大流出out+方向或是减小注入in-方向；根据安全问题的越限程度，计算安全需求量δsd(χ)；
29、δsd(χ)＝m(1+r)δs (4)
30、式(4)中：δs是指馈线过载超出额定容量的功率，r为网损系数，m为裕度系数；物理意义是过载馈线的功率减少多少可以恢复正常，且留有一定裕度。
31、5-2)控制结果预判
32、(1)计算安全问题χ的可用src。可用src定义为，配电网中能用于处理安全问题χ的src，等于所有与安全问题χ相关的节点src之和。与安全问题χ相关节点的集合记为n(χ)。对安全问题χ的可用安全调节能力记为src(χ)。
33、
34、式中：ni∈n(χ)说明节点ni与安全问题χ相关。
35、(2)计算安全问题χ的可用优先src。可用优先src定义为，配电网中所有与安全问题χ相关的不影响用户的节点安全调节能力之和。与安全问题χ相关且安全调节不影响用户的节点集合记为nna(χ)。对安全问题χ的不影响用户的可用安全调节能力记为psrc(χ)。
36、
37、(3)比较可用安全调节能力src(χ)、可用优先安全调节能力psrc(χ)和安全需求量δsd(χ)的大小：
38、若δsd(χ)≤psrc(χ)≤src(χ)，则灵活资源安全调节能解决安全问题χ，且不影响用户；
39、若psrc(χ)＜δsd(χ)≤src(χ)，则灵活资源安全调节能解决安全问题χ，但会影响用户；
40、若psrc(χ)≤src(χ)＜δsd(χ)，则灵活资源安全调节不能解决安全问题χ；
41、5-3)控制方案生成
42、按减小对用户影响、减少操作数量的原则生成控制方案。
43、扣除n(χ)、nna(χ)中src为0的节点，得到能参与调节的节点集合npr(χ)、能参与调节且不影响用户的节点集合
44、若灵活资源安全调节能解决安全问题χ，且不影响用户。对于依次比较srci与安全需求量δsd(χ)的大小：当srci≥δsd(χ)，则仅ni安全调节就能解决安全问题χ，生成可选方案；否则不能。当中的单个节点安全调节都不能解决χ，则考虑多个节点安全调节，依据减少操作数量原则，逐个增加节点数量。
45、若灵活资源安全调节能解决安全问题χ，但会影响用户。使用中全部节点的src，即全部可用优先src后，仍不能满足安全需求量。此时，进一步选用npr(χ)中但外的节点，使用影响用户的可用src。类似地，先考虑单个节点安全调节；当单个节点安全调节不能解决χ，再考虑多个节点安全调节，依据减少操作数量原则，逐个增加节点数量。
46、进一步地，本发明所述的统一量化配电网灵活资源安全调节能力的方法，其中：
47、所述配电网指10kv中压配电网。
48、所述灵活资源包括：分布式发电、储能、需求响应、微网、柔性软开关。其中，所述分布式发电包括间歇性分布式发电和可控分布式发电；所述间歇性分布式发电包括风机和光伏；所述可控分布式发电包括柴油发电机和生物质能发电。
49、所述分布式发电是通过升压变压器接入中压配电网或是接在配电变压器的低压侧。
50、所述静态数据包括：110kv变电站10kv侧主接线；110kv主变容量；10kv配电网拓扑；馈线容量；配变容量；集中式风光容量；公共储能容量，荷电状态上下限，充放电效率；低压台区各分布式发电容量；各储能容量，荷电状态上下限，充放电效率；需求响应负荷协议最大削减比例，协议最大增长比例[23]；柔性软开关容量。
51、所述动态数据包括：馈线开关状态，开关处电流；配变中压有功、无功；集中式风光有功、无功，公共储能有功、无功，荷电状态；低压台区各分布式发电有功、无功，各储能有功、无功，荷电状态；柔性软开关端口有功、无功。
52、与现有技术相比，本发明的有益效果是：
53、本发明提出了配电网灵活资源安全调节能力的定义、计算和应用方法。安全调节能力统一量化了灵活资源的最大功率调节量，使配电网调度人员能够实时掌握配电网灵活资源调节能力。继而在故障前能进行计及安全调节能力的综合安全评估，评估更加准确全面；故障后利用安全调节能力进行紧急安全控制，能帮助提高配电系统运行的安全水平。
1.一种统一量化配电网灵活资源安全调节能力的方法，主要包括配电网灵活资源安全调节能力的定义、计算和应用，步骤如下：
2.根据权利要求2所述的统一量化配电网灵活资源安全调节能力的方法，其特征在于，所述配电网指10kv中压配电网。
3.根据权利要求1所述的统一量化配电网灵活资源安全调节能力的方法，其特征在于，所述灵活资源包括：分布式发电、储能、需求响应、微网、柔性软开关；其中，所述分布式发电包括间歇性分布式发电和可控分布式发电；所述间歇性分布式发电包括风机和光伏；所述可控分布式发电包括柴油发电机和生物质能发电。
4.根据权利要求3所述的统一量化配电网灵活资源安全调节能力的方法，其特征在于，所述分布式发电是通过升压变压器接入中压配电网。
5.根据权利要求3所述的统一量化配电网灵活资源安全调节能力的方法，其特征在于，所述分布式发电是接在配电变压器的低压侧。
6.根据权利要求1所述的统一量化配电网灵活资源安全调节能力的方法，其特征在于，步骤1中，所述静态数据包括：110kv变电站10kv侧主接线；110kv主变容量；10kv配电网拓扑；馈线容量；配变容量；集中式风光容量；公共储能容量，荷电状态上下限，充放电效率；低压台区各分布式发电容量；各储能容量，荷电状态上下限，充放电效率；需求响应负荷协议最大削减比例，协议最大增长比例[23]；柔性软开关容量。
7.根据权利要求1所述的统一量化配电网灵活资源安全调节能力的方法，其特征在于，步骤1中，所述动态数据包括：馈线开关状态，开关处电流；配变中压有功、无功；集中式风光有功、无功，公共储能有功、无功，荷电状态；低压台区各分布式发电有功、无功，各储能有功、无功，荷电状态；柔性软开关端口有功、无功。
