Matlab实现配电网N-1扩展规划的关键技术与应用

1. 项目背景与核心价值

配电网作为电力系统末端直接面向用户的关键环节，其可靠性直接影响供电质量。N-1准则是电力系统规划中最基础的可靠性标准，要求任一元件（线路、变压器等）故障退出运行时，系统仍能保持正常供电。传统配电网规划往往采用静态负荷预测方法，难以应对分布式电源渗透率提高、负荷特性复杂化的新型电力系统需求。

我在参与某沿海城市配电网改造项目时发现，当光伏渗透率超过30%后，常规规划方案会出现午后时段电压越限、夜间负荷转供能力不足等问题。这促使我们开发了这套基于Matlab的N-1扩展规划工具，其核心创新在于：

• 融合时序负荷与新能源出力特性
• 采用改进Prim算法自动生成候选线路集
• 引入双层优化模型协调经济性与可靠性

2. 关键技术实现路径

2.1 基础数据建模

采用改进的IEEE 33节点系统作为测试案例，关键数据结构包括：

matlab复制% 节点参数矩阵
bus_data = [
    1   1   0   0   100 0.95    1.05    % [节点编号 类型 Pd Qd Vmin Vmax baseKV]
    2   1   90  40  0.95    1.05    ...
];

% 支路参数矩阵
branch_data = [
    1   2   0.0922  0.0470  100 200 0   % [起始节点 终止节点 R X 容量上限 投资成本 现有/新增标志]
    1   3   0.4930  0.2511  ...
];

关键技巧：对含光伏节点需特别标注发电特性曲线，建议采用8760小时时序数据而非典型日简化

2.2 N-1校验模块开发

核心校验流程包括：

1. 遍历所有支路进行开断模拟
2. 调用前推回代潮流计算
3. 检查越限情况：

matlab复制function [violation_flag] = N1_check(bus_data, branch_data)
    violation_flag = 0;
    for i = 1:size(branch_data,1)
        temp_branch = branch_data;
        temp_branch(i,:) = []; % 断开第i