基于完全分布式算法的配电网分区供电恢复策略优化方法技术

技术编号:19779838 阅读:20 留言:0更新日期:2018-12-15 11:50
本发明专利技术公开了一种基于完全分布式算法的配电网分区供电恢复策略优化方法,以配电网恢复过程中的收益量最大为优化目标,将负荷投运状态作为决策变量,对非故障失电区域进行孤岛划分,从而减小了配电网的停电范围。本发明专利技术利用完全分布式算法,可以解决当控制中心出现供电问题时的配电网恢复决策问题,在保证配电网安全运行的基础上对尽可能多的重要负荷提供供电,提高了主网故障条件下配电网的自愈能力。

【技术实现步骤摘要】
基于完全分布式算法的配电网分区供电恢复策略优化方法
本专利技术属于电网
,特别是一种基于完全分布式算法的配电网分区供电恢复策略优化方法。
技术介绍
近年来,国内外连续爆发多起大面积停电事故,造成了巨大的经济损失和深刻的社会影响,也给电力系统的安全稳定运行敲响了警钟。配电网作为电力系统的末端直接与用户相连,其发生停电故障时会产生严重的经济损失和社会影响。分布式电源和微电网的出现,使配电网具备了自愈的能力,在面对无法避免的故障时,主动配电网能有效利用各种资源灵活应对风险,维持尽可能高的运行功能,并能迅速、高效地恢复系统性能。孤岛运行是配电网在极端情况下与主网解列并依靠分布式电源独立供电的一种自愈方式。在故障发生之后,对非故障失电区域进行适当的孤岛划分,同时对重要负荷进行供电恢复,可以减小停电事故带来的损失,并为后续的电网恢复工作提供基础。现有研究中均采用分散信息采集的方式获取待恢复电网的全局信息,解决了集中式控制中控制中心与终端须进行大量数据通信的问题,当配电网规模较大时能有效提高工作效率。但在对全局信息进行分析决策时仍采用传统的集中式控制策略,当控制中心出现供电问题时,决策方案将难以生成,很大程度上削弱了配电网的自愈能力。究其原因是这种分散信息采集—集中优化处理的控制方式未能实现真正意义上的完全分布式控制,故该方法的稳定性有待提高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于完全分布式算法的配电网分区供电恢复策略优化方法,提高了配电网失去主网供电后的自愈功能。实现本专利技术目的的技术解决方案为:一种基于完全分布式算法的配电网分区供电恢复策略优化方法,包括如下步骤:步骤1、根据分布式电源在故障修复期间的实际发电量,以负荷恢复量最大和开关动作最小为供电恢复目标,建立配电网分区恢复优化模型;步骤2、利用一致性算法,选取负荷恢复收益量作为各代理之间的一致性状态变量;步骤3、根据一致性状态变量,对恢复各负荷可获得的收益量进行迭代,确定恢复供电的负荷节点及分区方案,进行初级孤岛划分;步骤4、通过全局发现策略判断初级孤岛划分是否完成,若完成,则转至步骤5,否则转至步骤3;步骤5、若出现某一负荷代理同时被划分到多个孤岛内的情况,则利用Dijkstra算法对生成的孤岛划分范围进行修正,否则直接转至步骤6;步骤6、重复步骤2至步骤5,直到所有孤岛均完成划分,且不出现需要对孤岛划分范围进行修正的情况。本专利技术与现有技术相比,其显著优点为:本专利技术采用完全分布式算法配电网孤岛划分问题进行决策,通过竞争决策出收益量最大的负荷恢复方案,并通过合作获取其所在孤岛的状态信息,从而生成相应的孤岛运行方案,实现了配电网失去主网供电后的自愈功能,解决了集中式控制中控制中心与终端须进行大量数据通信的问题,当配电网规模较大时能有效提高工作效率。附图说明图1为本专利技术基于完全分布式算法的配电网分区供电恢复策略优化方法流程图。图2为本专利技术IEEE37电网拓扑图。图3为本专利技术IEEE37孤岛划分示意图。图4为本专利技术负荷恢复收益量收敛曲线图。图5为本专利技术孤岛全局状态收敛曲线图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例,进一步说明本专利技术方案。分布式控制作为一种新兴的控制技术,具有信息沟通能力强、适应性程度高的优点,已被广泛应用于电力系统中,以解决电网调度、电压频率控制、网络重构的通信以及协同工作等问题。基于此,本文结合多智能体一致性协同理论,以负荷恢复收益量为一致性状态变量,提出了一种基于完全分布式控制的主动配电网孤岛运行自愈策略。如图1所示,基于完全分布式算法的配电网分区供电恢复策略优化方法,包括如下步骤:步骤1、建立配电网分区恢复优化模型;根据分布式电源在故障修复期间的实际发电量,以负荷恢复量最大和开关动作最小为供电恢复目标,建立优化目标为:式中,f1——配电网分区运行过程中的负荷恢复量;f2——配电网分区过程中的开关操作次数;D——该孤岛内待恢复节点的集合;Pi、wi——节点i的负荷功率大小及权重系数;xi——第i个负荷的供电状态(xi=1表示对负荷供电,xi=0表示负荷失电);Ss、Ts——分别为分段开关集合和故障前联络开关集合;Kk——开关状态量(0代表断开,1代表闭合)。为方便求解,将多目标优化问题转化为单目标优化问题:式中,F——定义负荷恢复收益量F作为新的目标函数,负荷恢复量越大,开关操作次数越小时,该配电网恢复策略收益越大。α、β——分别表示负荷恢复量大小和开关动作次数的重要程度,可根据实际情况取值。考虑配电网孤岛划分过程中需要满足的操作条件以及分布式电源出力约束,确定孤岛划分过程中需要考虑的约束条件:孤岛内功率约束:式中,xik——决策变量,表示节电i是否由分区时电源k进行供电;PGK——分布式电源能提供的功率大小。负荷集中约束:若节点i∈D处的负荷可由分布式电源以孤岛的形式供电,则该节点仅属于一个微网k∈K。定义决策变量vik∈{0,1}来表示节点i∈N是否属于微网k∈K,负荷集中约束可表示为:连通性约束:配电网具有辐射状供电的特点,每个微网都可视作以分布式电源为根节点的子树。当某个子节点在微网k中时,其父节点一定也属于微网k,因此连通性约束可表示为:式中,θk(i)——节点i关于分布式电源k的父节点。负荷恢复约束:若节点i处的负荷由微网k恢复供电,需同时满足以下两个条件:1)节点i属于微网n,即vik=1;2)与负荷相连的开关处于闭合状态,即si=1。定义一个辅助变量xik=vik·si,yik∈{0,1},表示节点i处的负荷是否由微网k供电,并将其进行线性化处理,则负荷恢复约束可表示为:式中,vik——决策变量,表示节电i是否属于微网k;si——决策变量,表示节电i是否恢复供电。步骤2、利用一致性算法,选取负荷恢复收益量作为各代理之间的一致性状态变量,对恢复各负荷可获得的收益量进行迭代;步骤2-1,构造各代理之间的邻接矩阵M=[mij],其中节点bi表示第i个智能体,边代表了智能体之间的信息传递关系,mij=1表示节点vi与vj之间存在信息传递,mij=0表示节点bi与bj之间步存在信息传递;步骤2-2,构造各代理之间的拉普拉斯矩阵L=[lij]:步骤2-3,构造各代理之间的行随机矩阵dij[k]:步骤3、确定恢复供电的负荷节点及分区方案;步骤3-1,选取负荷恢复收益量作为各代理之间的一致性状态变量,第i个代理的恢复收益量可定义为:ri=Ri·ΔPi式中,Ri——第i各负荷代理的恢复收益量系数;△Pi——一个时步内第i个负荷的恢复量。步骤3-2,根据一致性原理,以步骤3-1中的收益量作为一致性变量,在迭代过程中各代理恢复收益一致性更新如下:步骤3-3,重复迭代步骤3-2,当一个时步内各负荷代理恢复收益一致,达到rt时,此时第i个负荷的恢复量为:ΔPti=rt/Ri式中,rt——一致性算法中的单位收益量,及仿真步长;ΔPti——在一次仿真时步下负荷i的实际负荷恢复量步骤3-4,以rt为步长,重复迭代3-2至3-3过程,直到某负荷k达到待恢复值,即:∑k∈NΔPt≥Pi式中,Pi——负荷i的功率需求大小;步骤4、通过全局发现策略判断初级孤岛划分是否完成;对于智能体i,其状态更新的过程表示为:式中,aij——为代理i和j之间的信息交流系本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于完全分布式算法的配电网分区供电恢复策略优化方法,其特征在于,包括如下步骤:步骤1、根据分布式电源在故障修复期间的实际发电量,以负荷恢复量最大和开关动作最小为供电恢复目标,建立配电网分区恢复优化模型;步骤2、利用一致性算法,选取负荷恢复收益量作为各代理之间的一致性状态变量;步骤3、根据一致性状态变量,对恢复各负荷可获得的收益量进行迭代,确定恢复供电的负荷节点及分区方案,进行初级孤岛划分;步骤4、通过全局发现策略判断初级孤岛划分是否完成,若完成,则转至步骤5,否则转至步骤3;步骤5、若出现某一负荷代理同时被划分到多个孤岛内的情况,则利用Dijkstra算法对生成的孤岛划分范围进行修正,否则直接转至步骤6;步骤6、重复步骤2至步骤5,直到所有孤岛均完成划分,且不出现需要对孤岛划分范围进行修正的情况。

【技术特征摘要】
1.一种基于完全分布式算法的配电网分区供电恢复策略优化方法,其特征在于,包括如下步骤:步骤1、根据分布式电源在故障修复期间的实际发电量,以负荷恢复量最大和开关动作最小为供电恢复目标,建立配电网分区恢复优化模型;步骤2、利用一致性算法,选取负荷恢复收益量作为各代理之间的一致性状态变量;步骤3、根据一致性状态变量,对恢复各负荷可获得的收益量进行迭代,确定恢复供电的负荷节点及分区方案,进行初级孤岛划分;步骤4、通过全局发现策略判断初级孤岛划分是否完成,若完成,则转至步骤5,否则转至步骤3;步骤5、若出现某一负荷代理同时被划分到多个孤岛内的情况,则利用Dijkstra算法对生成的孤岛划分范围进行修正,否则直接转至步骤6;步骤6、重复步骤2至步骤5,直到所有孤岛均完成划分,且不出现需要对孤岛划分范围进行修正的情况。2.根据权利要求1所述的基于完全分布式算法的配电网分区供电恢复策略优化方法,其特征在于,步骤1建立的配电网分区恢复优化模型具体为:根据分布式电源在故障修复期间的实际发电量,以负荷恢复量最大和开关动作最小为供电恢复目标,建立优化目标为:式中,f1——配电网分区运行过程中的负荷恢复量;f2——配电网分区过程中的开关操作次数;D——该孤岛内待恢复节点的集合;Pi、wi——节点i的负荷功率大小及权重系数;xi——第i个负荷的供电状态,xi=1表示对负荷供电,xi=0表示负荷失电;Ss、Ts——分别为分段开关集合和故障前联络开关集合;Kk——开关状态量,Kk=0代表断开,Kk=1代表闭合;为方便求解,将多目标优化问题转化为单目标优化问题:式中,F——定义负荷恢复收益量F作为新的目标函数,负荷恢复量越大,开关操作次数越小时,该配电网恢复策略收益越大;α、β——分别表示负荷恢复量大小和开关动作次数的重要程度;考虑配电网孤岛划分过程中需要满足的操作条件以及分布式电源出力约束,确定孤岛划分过程中需要考虑的约束条件:孤岛内功率约束:式中,xik——决策变量,表示节电i是否由分区时电源k进行供电;PGK——分布式电源能提供的功率大小;负荷集中约束:若节点i∈D处的负荷可由分布式电源以孤岛的形式供电,则该节点仅属于一个微网k∈K,定义决策变量vik∈{0,1}来表示节点i∈N是否属于微网k∈K,负荷集中约束表示为:连通性约束:配电网具有辐射状供电的特点,每个微网都可视作以分布式电源为根节点的子树,当某个子节点在微网k中时,其父节点一定也属于微网k,因此连通性约束表示为:式中,θk(i)——节点i关于分布式电源k的父节点;负荷恢复约束:若节点i处的负荷由微网k恢复供电,需同时满足以下两个条件:1)节点i属于微网k,即vik=1;2)与负荷相连的开关处于闭合状态,即si=1,因此定义一个辅助变量xik=vik·si,xik∈{0,1},表示点i处的负荷是否由微网k恢复供电,并将其进行线性化处理,则负荷恢复约束表示为:式中,vik——决策变量,表示节电i是否属于微网k;si——决策变量,表示节电i是否恢复供电。3.根据权利要求1所述的基于完全分布式算法的配电网分区供电恢复策略优化...

【专利技术属性】
技术研发人员:蔡胜谢云云宋雯雯
申请(专利权)人:南京理工大学
类型:发明
国别省市:江苏,32

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