基于多智能软开关协调的有源配电网供电恢复方法技术

一种基于多智能软开关协调的有源配电网供电恢复方法：根据选定的配电系统确定其结构及参数；依据配电系统结构及参数，建立基于多智能软开关协调的有源配电网供电恢复模型；将开关状态与系统潮流约束相结合，修正并补充潮流约束，得到修正后的有源配电网供电恢复模型；将得到的有源配电网供电恢复模型采用内点法进行求解；输出求解结果，包括目标函数值、各节点电压幅值、各节点恢复负荷系数、智能软开关控制策略、分段/联络开关状态。本发明专利技术充分利用了多智能软开关资源，有效发挥了它们的潮流控制，电压控制能力，基于对多个智能软开关控制方式，传输功率的协调，在满足配电网基本运行要求的同时实现了配电网在供电恢复时的优化运行。

【技术实现步骤摘要】
基于多智能软开关协调的有源配电网供电恢复方法
本专利技术涉及一种有源配电网供电恢复方法。特别是涉及一种基于多智能软开关协调的有源配电网供电恢复方法。
技术介绍
配电网供电恢复是通常指当配电网中发生永久性故障后，通过调整分段开关和联络开关的状态，改变配电网的拓扑结构，对非故障失电区域进行恢复供电。由于要综合考虑开关操作次数、负荷恢复水平、网络拓扑约束、负荷重要等级等因素，配电网供电恢复是一个多目标复杂非线性优化问题。随着分布式电源(distributedgenerator，DG)的大量接入，使传统的辐射状配电网变成了多电源系统，由此带来了配电网结构和运行方式的根本性改变，从而使配电网供电恢复问题变得更加复杂。智能软开关(softopenpoint，SOP)是取代传统联络开关的一种新型智能配电装置，智能软开关的应用将极大地提高配电系统运行的灵活性和可控性，对此国内外已有学者开展了初步研究，但对多个智能软开关在有源配电网故障自愈过程中发挥的作用以及其协调策略却较少涉及。与联络开关相比，智能软开关的功率控制更加安全可靠，避免了开关操作可能带来的安全隐患。在故障发生时，由于直流隔离的作用，能够有效阻止故障电流穿越；在供电恢复过程中，能够为故障侧提供有效的电压支撑以及功率支撑，从而可以扩大供电恢复范围。目前已有的配电网供电恢复方法多采用网络重构来实现，而通过智能软开关等新型电力电子装置来实现配电网供电恢复，并考虑多个智能软开关策略间的协调配合来制定供电恢复方案的研究尚属于空白。在仅有一个智能软开关的配电网中针对不同故障，智能软开关的控制策略较容易获得；但对于包含多个智能软开关的配电网的供电恢复而言，多个智能软开关的协调配合策略尚不清晰。因此，急需一种基于多智能软开关协调的有源配电网供电恢复方法，用以解决故障隔离后，在保证电压水平前提下的配电网供电恢复问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，提供一种基于多智能软开关协调的有源配电网供电恢复方法。本专利技术所采用的技术方案是：一种基于多智能软开关协调的有源配电网供电恢复方法，包括如下步骤：1)根据选定的配电系统，输入支路参数、负荷水平、负荷等级、网络拓扑连接关系，系统运行电压水平和支路电流限制，智能软开关接入位置、容量和损耗系数，系统故障位置，基准电压和基准功率初值；2)依据步骤1)提供的配电系统结构及参数，建立基于多智能软开关协调的有源配电网供电恢复模型，包括：设定配电系统恢复的有功负荷、系统损耗以及开关动作次数的加权和为目标函数，分别考虑系统潮流约束、运行电压约束、支路电流约束、智能软开关运行约束、系统拓扑约束和多智能软开关协调运行约束；3)将开关状态与系统潮流约束相结合，修正并补充潮流约束，得到修正后的有源配电网供电恢复模型；4)将步骤3)得到的有源配电网供电恢复模型采用内点法进行求解；5)输出步骤3)的求解结果，包括目标函数值、各节点电压幅值、各节点恢复负荷系数、智能软开关控制策略、分段/联络开关状态。步骤2)所述的设定配电系统恢复的有功负荷、系统损耗以及开关动作次数的加权和为目标函数表示为maxf＝ωRfR+ωLfL+ωSfS式中，Ωn表示所有节点的集合；Ωb表示所有支路的集合；ωR、ωL、ωS分别对应为系统负荷恢复fR、系统损耗fL、开关动作次数fS的权重系数，其中ωR为正数，ωL和ωS为负数，且ωR＞＞|ωL|，ωR＞＞|ωS|；f为目标函数；λi为可恢复节点i上负荷的系数，λi∈[0,1]；πi为节点i上负荷的等级系数；是节点i的有功负荷；Rij表示支路ij的电阻；Iij表示支路ij上流过的电流；表示智能软开关在节点i处换流器的有功损耗；αij为表示支路ij通断的二进制变量，αij＝1代表支路ij所连的开关闭合，αij＝0代表断开；代表支路ij故障前通断状态。步骤2)所述的多智能软开关协调运行约束表示为：αij＝βij+βji,ij∈Ωbαij∈{0,1}0≤βij≤1,0≤βji≤1式中，Ωb表示所有支路的集合；ΩSOP表示系统中智能软开关的集合；表示智能软开关所接入的节点的集合；i、j为智能软开关所接入配电系统的节点编号；U0为故障侧节点电压基准值；为表示第k个SOP控制模式的二进制变量，表示节点i处的智能软开关提供电压支撑，即采用V/f控制，表示节点i处的智能软开关不提供电压支撑；βij表示节点i、j关系的辅助变量，βij＝1表示节点i为节点j的子节点，βij＝0表示节点i为节点j的父节点；M表示一个常数；Ui为节点i处的电压；αij为表示支路ij通断的二进制变量，αij＝1代表支路ij所连的开关闭合，αij＝0代表断开。步骤3)所述的将开关状态与系统潮流约束相结合，修正并补充潮流约束，表示为：-Mαij≤Pij≤Mαij-Mαij≤Qij≤Mαij式中，Ui为节点i处的电压；Uj为节点j处的电压；Rij表示支路ij的电阻；Xij表示支路ij的电抗；Iij表示支路ij上流过的电流；Pi和Qi分别表示注入节点i的净有功和无功功率；Pij表示支路ij上i节点注入的有功功率；Qij表示支路ij上i节点注入的无功功率；为节点i上负荷消耗的无功功率；分别为智能软开关在节点i上注入的有功功率和无功功率；分别为分布式电源在节点i上注入的有功功率和无功功率；其中，将第一组式子替换为后一组式子，即将原来的潮流约束改为修正后的潮流约束，表示仅αij＝1时，支路上出现电流及功率。本专利技术的基于多智能软开关协调的有源配电网供电恢复方法，解决了多个智能软开关在配电网中故障后进行供电恢复时的协调控制问题，充分利用了多智能软开关资源，有效发挥了它们的潮流控制，电压控制能力，基于对多个智能软开关控制方式，传输功率的协调，在满足配电网基本运行要求的同时实现了配电网在供电恢复时的优化运行。附图说明图1是本专利技术的基于多智能软开关协调的有源配电网供电恢复方法流程图；图2是改进的IEEE33节点算例结构图；图3是本专利技术实例采用方案1进行供电恢复的示意图；图4是本专利技术实例采用方案2进行供电恢复的示意图；图5是本专利技术实例采用方案3进行供电恢复的示意图。具体实施方式下面结合实施例和附图对本专利技术的基于多智能软开关协调的有源配电网供电恢复方法做出详细说明。如图1所示，本专利技术的基于多智能软开关协调的有源配电网供电恢复方法，包括如下步骤：1)根据选定的配电系统，输入支路参数、负荷水平、负荷等级、网络拓扑连接关系，系统运行电压水平和支路电流限制，智能软开关接入位置、容量和损耗系数，系统故障位置，基准电压和基准功率初值；2)依据步骤1)提供的配电系统结构及参数，建立基于多智能软开关协调的有源配电网供电恢复模型，包括：设定配电系统恢复的有功负荷、系统损耗以及开关动作次数的加权和为目标函数，分别考虑系统潮流约束、运行电压约束、支路电流约束、智能软开关运行约束、系统拓扑约束和多智能软开关协调运行约束；其中，(1)所述的设定配电系统恢复的有功负荷、系统损耗以及开关动作次数的加权和为目标函数表示为maxf＝ωRfR+ωLfL+ωSfS(1)式中，Ωn表示所有节点的集合；Ωb表示所有支路的集合；ωR、ωL、ωS分别对应为系统负荷恢复fR、系统损耗fL、开关动作次数fS的权重系数，其中ωR为正数，ωL和ωS为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于多智能软开关协调的有源配电网供电恢复方法，其特征在于，包括如下步骤：1)根据选定的配电系统，输入支路参数、负荷水平、负荷等级、网络拓扑连接关系，系统运行电压水平和支路电流限制，智能软开关接入位置、容量和损耗系数，系统故障位置，基准电压和基准功率初值；2)依据步骤1)提供的配电系统结构及参数，建立基于多智能软开关协调的有源配电网供电恢复模型，包括：设定配电系统恢复的有功负荷、系统损耗以及开关动作次数的加权和为目标函数，分别考虑系统潮流约束、运行电压约束、支路电流约束、智能软开关运行约束、系统拓扑约束和多智能软开关协调运行约束；3)将开关状态与系统潮流约束相结合，修正并补充潮流约束，得到修正后的有源配电网供电恢复模型；4)将步骤3)得到的有源配电网供电恢复模型采用内点法进行求解；5)输出步骤3)的求解结果，包括目标函数值、各节点电压幅值、各节点恢复负荷系数、智能软开关控制策略、分段/联络开关状态。

【技术特征摘要】
1.一种基于多智能软开关协调的有源配电网供电恢复方法，其特征在于，包括如下步骤：1)根据选定的配电系统，输入支路参数、负荷水平、负荷等级、网络拓扑连接关系，系统运行电压水平和支路电流限制，智能软开关接入位置、容量和损耗系数，系统故障位置，基准电压和基准功率初值；2)依据步骤1)提供的配电系统结构及参数，建立基于多智能软开关协调的有源配电网供电恢复模型，包括：设定配电系统恢复的有功负荷、系统损耗以及开关动作次数的加权和为目标函数，分别考虑系统潮流约束、运行电压约束、支路电流约束、智能软开关运行约束、系统拓扑约束和多智能软开关协调运行约束；3)将开关状态与系统潮流约束相结合，修正并补充潮流约束，得到修正后的有源配电网供电恢复模型；4)将步骤3)得到的有源配电网供电恢复模型采用内点法进行求解；5)输出步骤3)的求解结果，包括目标函数值、各节点电压幅值、各节点恢复负荷系数、智能软开关控制策略、分段/联络开关状态。2.根据权利要求1所述的基于多智能软开关协调的有源配电网供电恢复方法，其特征在于，步骤2)所述的设定配电系统恢复的有功负荷、系统损耗以及开关动作次数的加权和为目标函数表示为maxf＝ωRfR+ωLfL+ωSfS式中，Ωn表示所有节点的集合；Ωb表示所有支路的集合；ωR、ωL、ωS分别对应为系统负荷恢复fR、系统损耗fL、开关动作次数fS的权重系数，其中ωR为正数，ωL和ωS为负数，且ωR＞＞|ωL|，ωR＞＞|ωS|；f为目标函数；λi为可恢复节点i上负荷的系数，λI∈[0,1]；πi为节点i上负荷的等级系数；是节点i的有功负荷；Rij表示支路ij的电阻；Iij表示支路ij上流过的电流；表示智能软开关在节点i处换流器的有功损耗；αij为表示支路ij通断的二进制变量，αij＝1代表支路ij所连的开关闭合，αij...

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