含分布式电源及微电网的主动配电网孤岛划分方法技术

本发明专利技术涉及含分布式电源及微电网的主动配电网孤岛划分方法，属于交流配电网技术领域。其克服了现有配电网孤岛划分方法很少考虑微电网向外供电、且未考虑电容器无功补偿等主动管理的缺陷。本发明专利技术包括：基于风险电量和蒙特卡洛模拟方法评估微电网的对外供电能力；完成含分布式电源及微电网的主动配电网孤岛划分：以孤岛内恢复等效负荷加权和最大为目标函数，兼顾各项电气约束条件同时考虑电容器无功补偿主动管理措施建立孤岛划分模型，采用启发式搜索方法求解最优孤岛划分方案，即：根据供电半径确定功率圆，基于功率圆先进行广度优先搜索，确定可行域，再根据深度优先搜索得到最优孤岛划分方案。本发明专利技术供电可靠性高，减少了失电负荷。

【技术实现步骤摘要】
含分布式电源及微电网的主动配电网孤岛划分方法
本专利技术涉及含分布式电源及微电网的主动配电网孤岛划分方法，属于交流配电网

技术介绍
近年来，风力发电机组、光伏电池、微燃气轮机、燃料电池等分布式电源(DistributedGeneration,DG)以清洁、可再生、高效等特点受到广泛关注，作为集中式发电的有效补充，分布式电源接入配电网己成为必然趋势。微电网是由分布式电源(DG)、储能装置(超级电容或蓄电池)、能量变换装置、相关负荷和监控、保护装置汇集而成的小型发配电系统，且是可实现自我控制、保护和管理的自治系统。以大电网为基础，以由各种DG组成的微电网为补充，是充分利用可再生资源、建设智能电网的重要途径，并己经成为国际上配电网规划与运行的必然趋势。孤岛运行是在配电网中引入分布式电源(DG)后出现的一种新运行方式，其中计划孤岛运行是对配电网的运行方式有益的补充。现有孤岛划分研究中有根据配电网环网结构设计、开网运行的特点，提出基于Prim算法的配电网孤岛划分方法，具体是将考虑联络开关的孤岛划分问题转化为求取连通图的最小生成树，采用改进后的Prim算法对连通图进行搜索，以确定有效的孤岛范围；针对最优孤岛问题的特点，有研究指出通过对图约束背包问题的扩展，提出含连通图约束的背包问题，基于新的节点集合及求解方法，提出求解该图分割问题的近似算法；同时还有研究提出按照DG的容量确定孤岛可能的最大范围，然后在该范围内通过深度优先搜索确定实际孤岛范围；另有研究涉及配网上级供电线路故障时计划孤岛的划分问题，提出基于Kruskal算法的分布式孤岛划分方法。但这些研究大多针对含分布式电源的配电网，很少考虑微电网向外供电，且未考虑主动管理措施在孤岛划分中的运用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有配电网孤岛划分方法很少考虑微电网向外供电、且未考虑电容器无功补偿等主动管理的缺陷，提出了一种含分布式电源及微电网的主动配电网孤岛划分方法，通过评估微电网的供电能力，同时考虑电容器无功补偿等主动管理措施，从而达到配电网在孤岛运行时岛内等效负荷加权和最大的目的，以提高供电可靠性。本专利技术是采用以下的技术方案实现的：一种含分布式电源及微电网的主动配电网孤岛划分方法，包括：步骤一：评估微电网的对外供电能力：基于风险电量和蒙特卡洛模拟方法评估微电网的对外供电能力；步骤二：完成含分布式电源及微电网的主动配电网孤岛划分：以孤岛内恢复等效负荷加权和最大为目标函数，兼顾各项电气约束条件同时考虑电容器无功补偿主动管理措施建立孤岛划分模型，采用启发式搜索方法求解最优孤岛划分方案，即：根据供电半径确定功率圆，基于功率圆先进行广度优先搜索，确定可行域，再根据深度优先搜索得到最优孤岛划分方案。进一步地，所述步骤一包括如下过程：步骤S101：计算每分钟微电网的净出力随机数；步骤S102：获取备用电量的概率密度直方图和缺电量的概率密度直方图；步骤S103：获取微电网对外供电容量Pout。进一步地，所述步骤S101中根据风力发电概率模型、光伏发电概率模型以及负荷概率模型，采用蒙特卡洛模拟方法对预期时段T内微电网中风/光随机含分布式电源的出力和负荷功率进行抽样试验，以得到每分钟微电网的净出力随机数。进一步地，所述步骤S102中：有备用电量时，按步骤S101进行M次模拟得到M个备用电量样本值，根据频数分布法得到备用电量的概率密度直方图；无备用电量时，按步骤S101进行M次模拟得到M个备用电量样本值，根据频数分步法得到缺电量的概率密度直方图。进一步地，所述步骤S103中：有备用电量时，按照步骤S102多次取值描点后即可拟合得到风险备用电量关于置信度水平的近似分段线性方程式；无备用电量时，按照步骤S102多次取值描点后即可拟合得到风险缺电量关于置信度水平的近似分段线性方程式；根据风险备用电量和风险缺电量关于置信度水平的近似分段线性方程式得到微电网对外供电容量Pout的表达式，进而评估微电网的对外供电能力。进一步地，步骤二具体包括如下过程：步骤S201，收集配电网负荷点和分布式电源及微电网安装点数据；步骤S202，对各负荷进行重要性排序与分类，即划分负荷等级；步骤S203，综合考虑微电网内风/电、光伏、储能在故障检修期间各自的出力，计算微电网输出功率；步骤S204，计算步骤S202中负荷等级与负荷大小的乘积得到等效负荷，以恢复系统内等效负荷之和最大为目标建立孤岛划分模型；步骤S205，利用广度优先搜索算法遍历各节点负荷直到所有负荷综合等效功率越限形成功率圆，得到孤岛划分可行域；步骤S206，利用深度优先搜索算法确定最优孤岛进行校验直到电压、分布式电源出力、储能充放电满足约束，形成最优孤岛划分方案。进一步地，所述步骤S201中的数据包括各分布式电源、储能的额定功率和型号参数。进一步地，所述步骤S205中广度优先搜索方法的搜索半径为分布式电源额定功率与微电网输出功率之和。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：(1)本专利技术所述的含分布式电源及微电网的主动配电网孤岛划分方法，利用广度优先搜索算法来确定孤岛可行域的范围，由分布式电源和微电网所在节点出发，依次访问其邻接节点，以分布式电源额定功率和微电网输出功率之和为约束，遍历所有与分布式电源和微电网有路径相通的节点可得到孤岛可行域。孤岛可行域的划分可以减小孤岛搜索的空间，使得孤岛搜索更有方向性，能够提高搜索效率；(2)本专利技术所述的含分布式电源及微电网的主动配电网孤岛划分方法，根据供电半径确定功率圆，基于功率圆先进行广度优先搜索，确定可行域，再根据深度优先搜索得到孤岛划分最优方案，有效地确定了最优孤岛；(3)本专利技术所述的含分布式电源及微电网的主动配电网孤岛划分方法，通过评估微电网的对外供电能力，并建立孤岛划分模型，根据广度优先搜索算法和深度优先搜索算法得到最优孤岛划分方案，实现了高可靠性的供电：并实现了微电网对外的供电，大大减少了失电负荷。附图说明图1是本专利技术的方法流程图。图2是具体实施方式中利用广度优先搜索算法进行搜索的结构示意图。图3是具体实施方式中利用深度优先搜索算法进行搜索的结构示意图。图4是具体实施方式中配电网的原始网络结构示意图。图5是具体实施方式中配电网的进行广度优先搜索得到可行域的网格结构示意图。图6是具体实施方式中配电网的最优孤岛划分方案的网格结构示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚、明白，下面结合附图和具体实例，对本专利技术提出的含分布式电源及微电网的主动配电网孤岛划分方法进行进一步说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术所述的含分布式电源及微电网的主动配电网孤岛划分方法，如图1所示，包括以下步骤：步骤一：评估微电网的对外供电能力：基于风险电量和蒙特卡洛模拟方法评估微电网的对外供电能力；具体包括如下过程：步骤S101：计算每分钟微电网的净出力随机数：根据风力发电概率模型、光伏发电概率模型以及负荷概率模型，采用蒙特卡洛模拟方法对预期时段T内微电网中风/光随机含分布式电源的出力和负荷功率进行抽样试验，以得到每分钟微电网的净出力随机数；步骤S102：获取备用电量的概率密度直方图和缺电量的概率密度直方图：有备用电量时(即当风/光资源充足时)，按步骤S101本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种含分布式电源及微电网的主动配电网孤岛划分方法，其特征在于：包括：步骤一：评估微电网的对外供电能力：基于风险电量和蒙特卡洛模拟方法评估微电网的对外供电能力；步骤二：完成含分布式电源及微电网的主动配电网孤岛划分：以孤岛内恢复等效负荷加权和最大为目标函数，兼顾各项电气约束条件同时考虑电容器无功补偿主动管理措施建立孤岛划分模型，采用启发式搜索方法求解最优孤岛划分方案。

【技术特征摘要】
1.一种含分布式电源及微电网的主动配电网孤岛划分方法，其特征在于：包括：步骤一：评估微电网的对外供电能力：基于风险电量和蒙特卡洛模拟方法评估微电网的对外供电能力；步骤二：完成含分布式电源及微电网的主动配电网孤岛划分：以孤岛内恢复等效负荷加权和最大为目标函数，兼顾各项电气约束条件同时考虑电容器无功补偿主动管理措施建立孤岛划分模型，采用启发式搜索方法求解最优孤岛划分方案。2.根据权利要求1所述的含分布式电源及微电网的主动配电网孤岛划分方法，其特征在于：所述步骤一包括如下过程：步骤S101：计算每分钟微电网的净出力随机数；步骤S102：获取备用电量的概率密度直方图和缺电量的概率密度直方图；步骤S103：获取微电网对外供电容量Pout。3.根据权利要求2所述的含分布式电源及微电网的主动配电网孤岛划分方法，其特征在于：所述步骤S101中根据风力发电概率模型、光伏发电概率模型以及负荷概率模型，采用蒙特卡洛模拟方法对预期时段T内微电网中风/光随机含分布式电源的出力和负荷功率进行抽样试验，以得到每分钟微电网的净出力随机数。4.根据权利要求2所述的含分布式电源及微电网的主动配电网孤岛划分方法，其特征在于：所述步骤S102中：有备用电量时，按步骤S101进行M次模拟得到M个备用电量样本值，根据频数分布法得到备用电量的概率密度直方图；无备用电量时，按步骤S101进行M次模拟得到M个备用电量样本值，根据频数分步法得到缺电量的概率密度直方图。5.根据权利要求2所述的含分布式电源及微电网的主动配电网孤岛划分方法，其特征在于：所述步骤S103...

【专利技术属性】
技术研发人员：王华磊，张宏伟，陈磊，陈龙龙，赵媛媛，段波，盖午阳，
申请(专利权)人：国网山东省电力公司青岛供电公司，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：山东,37