一种基于机会约束的有源配电网孤岛划分方法技术

一种基于机会约束的有源配电网孤岛划分方法：根据选定的配电系统，输入线路参数、负荷水平、网络拓扑连接关系，系统运行电压水平和支路有功功率限制，置信参数，可控和不可控分布式电源接入位置、容量，负荷预测曲线，系统故障时刻，基准电压和基准功率初值；将不可控分布式电源发电功率进行离散化，得到不可控分布式电源发电功率的离散概率分布参数；建立基于机会约束的有源配电网孤岛划分模型；将系统潮流约束、节点电压概率约束和支路有功功率概率约束进行转化，得到混合整数非线性模型；将混合整数非线性模型采用内点法进行求解；输出求解结果。本发明专利技术能够制定出满足不同需求的孤岛划分策略，在确保部分重要负荷可靠供电的同时使得系统安全运行。

【技术实现步骤摘要】
一种基于机会约束的有源配电网孤岛划分方法
本专利技术涉及一种有源配电网孤岛划分方法。特别是涉及一种基于机会约束的有源配电网孤岛划分方法。
技术介绍
随着分布式电源的高比例广泛接入，配电系统的运行和调度方式发生了深刻而持久的变化。孤岛运行是有源配电系统的一种特殊运行方式，能够在极端故障情况下借助分布式电源为系统中的重要负荷进行供电，有效提高配电系统的供电可靠性与弹性。然而，大量风机、光伏等不可控分布式电源接入有源配电网后，其运行特性受环境影响较大且具有明显的随机性和波动性，会为配电网的安全运行带来诸多问题，如节点电压越限、支路电流过载等。配电网孤岛运行过程中，当不可控分布式电源出力与预测值相差较多时，可控分布式电源由于其容量有限往往难以通过自身的功率调节确保孤岛区域内的功率平衡，从而导致预先制定的孤岛策略难以正常运行，使得配电网中的电压越限、电流过载问题愈发突出，严重影响配电系统运行安全性及供电可靠性。因此，在对含有不可控分布式电源的配电网进行孤岛划分时应充分考虑出力不确定性对孤岛运行策略的影响。目前，现有的计及分布式电源出力不确定性的孤岛划分方法大致可分为鲁棒优化算法、随机规划法两类。其中，鲁棒优化算法以不确定集合代替不可控分布式电源发电功率的概率确切分布，以最恶劣场景下的优化运行策略作为系统的运行策略，当用以保证系统内尽可能多的负荷持续供电时，得到的结果较为保守。随机规划法则多将不可控分布式电源的不确定信息用场景概率分布的方式描述，在通过随机规划法进行孤岛划分时，大多采用机会约束模型，该模型允许得到孤岛运行策略在一定程度上不满足约束条件，但约束条件成立的概率不低于某一置信水平。然而，已有的基于机会约束的有源配电网孤岛划分方法大多采用“启发式/智能算法+校验”的二阶段算法，此类方法迭代次数较多、计算过程繁琐且难以找到全局最优解，具有一定的局限性。因此，急需一种能够直接求解的数学规划方法，用以求解基于机会约束的有源配电网孤岛划分模型，从而制定出能够满足不同需求的孤岛划分策略，充分协调系统安全运行的置信水平和负荷恢复水平，在确保部分重要负荷可靠供电的同时使得系统安全运行。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，提供一种能够满足有源配电网不同需求的基于机会约束的有源配电网孤岛划分方法。本专利技术所采用的技术方案是：一种基于机会约束的有源配电网孤岛划分方法，包括如下步骤：1)根据选定的配电系统，输入线路参数、负荷水平、网络拓扑连接关系，系统运行电压水平和支路有功功率限制，置信参数，可控和不可控分布式电源接入位置、容量，负荷预测曲线，系统故障时刻，基准电压和基准功率初值；2)将不可控分布式电源发电功率进行离散化，得到不可控分布式电源发电功率的离散概率分布参数；3)建立基于机会约束的有源配电网孤岛划分模型，包括：设定一段时间内配电系统恢复的有功负荷量最大为目标函数，分别考虑辐射状约束、系统潮流约束、网络重构约束、节点电压概率约束、支路有功功率概率约束、不可控分布式电源运行约束和可控分布式电源运行约束；4)将系统潮流约束、节点电压概率约束和支路有功功率概率约束进行转化，得到混合整数非线性模型；5)将步骤4)得到的混合整数非线性模型采用内点法进行求解；6)输出步骤5)的求解结果，包括满足任意置信水平的配电系统有功负荷恢复量、分段开关及联络开关状态、各节点恢复负荷系数。步骤2)所述的不可控分布式电源发电功率进行离散化的方法如下：式中，f(x)为不可控分布式电源发电功率的概率密度函数；x为不可控分布式电源的发电功率；m为不可控分布式电源发电功率离散的场景；P(m)为m场景下不可控分布式电源的发电功率；F[P(m)]表示不可控分布式电源发电功率为P(m)的概率；q为离散化步长；Ωs为场景m的集合。步骤3)所述的系统潮流约束如下：式中，Ωb为支路的集合；Pt,ji,m、Qt,ji,m分别为t时段、m场景支路ji上流过的有功功率和无功功率；Pt,i,m、Qt,i,m分别为t时段、m场景节点i上注入的有功功率之和以及无功功率之和；分别为t时段节点i上负荷消耗的有功功率和无功功率；λi为节点i上负荷的恢复系数，λi∈{0,1}，λi＝1表示节点i上负荷恢复，λi＝0表示节点i上负荷未恢复；分别为t时段、m场景节点i上可控分布式电源注入的有功功率和无功功率；分别为t时段、m场景节点i上不可控分布式电源注入的有功功率和无功功率；ut,i,m为t时段、m场景节点i上电压幅值平方；it,ij,m为t时段、m场景支路ij电流幅值平方；Rij为支路ij的电阻，Xij为支路ij的电抗。步骤3)所述的节点电压概率约束如下：式中，Pr{·}表示某一事件成立的概率；ε为置信参数；分别为电压幅值的上下限；ut,i,m为t时段、m场景节点i上电压幅值平方。步骤3)所述的支路有功功率概率约束如下：式中，Pr{·}表示某一事件成立的概率；ε为置信参数；分别为支路有功功率的上下限；Pt,ij,m为t时段、m场景支路ij上流过的有功功率。步骤4)所述的转化包括：引入0-1变量zt,m，将系统潮流约束、节点电压概率约束和支路有功功率概率约束联合转化为混合整数非线性模型：式中，zt,m为引入的二进制变量，zt,m＝0表示在求解最优的孤岛运行策略时计入了场景m，zt,m＝1表示在求解最优的孤岛运行策略时未计及场景m；πt,m为t时段场景m出现的概率；M表示一个极大的常量；Ωb为支路的集合；Pt,ji,m、Qt,ji,m分别为t时段、m场景支路ji上流过的有功功率和无功功率；Pt,i,m、Qt,i,m分别为t时段、m场景节点i上注入的有功功率之和以及无功功率之和；分别为t时段节点i上负荷消耗的有功功率和无功功率；λi为节点i上负荷的恢复系数，λi∈{0,1}，λi＝1表示节点i上负荷恢复，λi＝0表示节点i上负荷未恢复；分别为t时段、m场景节点i上可控分布式电源注入的有功功率和无功功率；分别为t时段、m场景节点i上不可控分布式电源注入的有功功率和无功功率；ut,i，m为t时段、m场景节点i上电压幅值平方；it，ij，m为t时段、m场景支路ij电流幅值平方；Rij为支路ij的电阻，Xij为支路ij的电抗；ε为置信参数；分别为电压幅值的上下限；分别为支路有功功率的上下限。本专利技术的一种基于机会约束的有源配电网孤岛划分方法，立足于解决含有不可控分布式电源的有源配电网孤岛划分问题，充分考虑网络拓扑约束、系统潮流约束、节点电压概率约束、支路有功功率概率约束、不可控分布式电源运行约束和可控分布式电源运行约束，建立基于机会约束的有源配电网孤岛划分模型，其数学本质是混合整数非线性规划问题，采用内点法进行求解，得到满足节点电压和支路有功功率概率置信水平的孤岛划分策略。本专利技术能够制定出满足不同需求的孤岛划分策略，充分协调系统安全运行的置信水平和负荷恢复水平，在确保部分重要负荷可靠供电的同时使得系统安全运行。附图说明图1是本专利技术一种基于机会约束的有源配电网孤岛划分方法的流程图；图2是改进的IEEE33节点算例结构图；图3是负荷预测曲线；图4是在9时，光伏机组发电功率的概率密度函数分布图；图5是在9时，光伏机组发电功率的离散概率概率分布图；图6是在9时系统发生故障，场景1的孤岛划分策略示意本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于机会约束的有源配电网孤岛划分方法，其特征在于，包括如下步骤：1)根据选定的配电系统，输入线路参数、负荷水平、网络拓扑连接关系，系统运行电压水平和支路有功功率限制，置信参数，可控和不可控分布式电源接入位置、容量，负荷预测曲线，系统故障时刻，基准电压和基准功率初值；2)将不可控分布式电源发电功率进行离散化，得到不可控分布式电源发电功率的离散概率分布参数；3)建立基于机会约束的有源配电网孤岛划分模型，包括：设定一段时间内配电系统恢复的有功负荷量最大为目标函数，分别考虑辐射状约束、系统潮流约束、网络重构约束、节点电压概率约束、支路有功功率概率约束、不可控分布式电源运行约束和可控分布式电源运行约束；4)将系统潮流约束、节点电压概率约束和支路有功功率概率约束进行转化，得到混合整数非线性模型；5)将步骤4)得到的混合整数非线性模型采用内点法进行求解；6)输出步骤5)的求解结果，包括满足任意置信水平的配电系统有功负荷恢复量、分段开关及联络开关状态、各节点恢复负荷系数。

【技术特征摘要】
1.一种基于机会约束的有源配电网孤岛划分方法，其特征在于，包括如下步骤：1)根据选定的配电系统，输入线路参数、负荷水平、网络拓扑连接关系，系统运行电压水平和支路有功功率限制，置信参数，可控和不可控分布式电源接入位置、容量，负荷预测曲线，系统故障时刻，基准电压和基准功率初值；2)将不可控分布式电源发电功率进行离散化，得到不可控分布式电源发电功率的离散概率分布参数；3)建立基于机会约束的有源配电网孤岛划分模型，包括：设定一段时间内配电系统恢复的有功负荷量最大为目标函数，分别考虑辐射状约束、系统潮流约束、网络重构约束、节点电压概率约束、支路有功功率概率约束、不可控分布式电源运行约束和可控分布式电源运行约束；4)将系统潮流约束、节点电压概率约束和支路有功功率概率约束进行转化，得到混合整数非线性模型；5)将步骤4)得到的混合整数非线性模型采用内点法进行求解；6)输出步骤5)的求解结果，包括满足任意置信水平的配电系统有功负荷恢复量、分段开关及联络开关状态、各节点恢复负荷系数。2.根据权利要求1所述的一种基于机会约束的有源配电网孤岛划分方法，其特征在于，步骤2)所述的不可控分布式电源发电功率进行离散化的方法如下：式中，f(x)为不可控分布式电源发电功率的概率密度函数；x为不可控分布式电源的发电功率；m为不可控分布式电源发电功率离散的场景；P(m)为m场景下不可控分布式电源的发电功率；F[P(m)]表示不可控分布式电源发电功率为P(m)的概率；q为离散化步长；Ωs为场景m的集合。3.根据权利要求1所述的一种基于机会约束的有源配电网孤岛划分方法，其特征在于，步骤3)所述的系统潮流约束如下：式中，Ωb为支路的集合；Pt,ji,m、Qt,ji,m分别为t时段、m场景支路ji上流过的有功功率和无功功率；Pt,i,m、Qt,i,m分别为t时段、m场景节点i上注入的有功功率之和以及无功功率之和；分别为t时段节点i上负荷消耗的有功功率和无功功率；λi为节点i上负荷的恢复系数，λi∈{0,1}，λi＝1表示节点i上负荷恢复，λi＝0表示节点i上负荷未恢复；分别为t时段、m场景节点i上可控分布式电源注入的有功功率和无功功率；分别为t...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵金利，张孟珍，王成山，冀浩然，宋关羽，李鹏，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津,12