一种含分布式电源的配电网动态分区故障恢复方法技术

一种含分布式电源的配电网动态分区故障恢复方法涉及输配电网领域，特别是一种含分布式电源的配电网动态分区故障恢复方法。本发明专利技术提供一种含分布式电源的配电网动态分区故障恢复方法，提高了配电网供电的可靠性，并且充分提升了故障恢复的计算效率和恢复质量，提高电网投资收益。本发明专利技术包括以下步骤：步骤1、根据配电网故障恢复的特点，将配电网失电区域进行动态划分，确定配电网分区的主要原则及约束条件，利用多目标粒子群算法，建立新的编码方式，将失电区域划分成若干个互不重叠的分区方案；上述步骤1中确定分区原则如下，当配电网在发生故障后导致多个负荷节点失去供电，如果直接利用算法求解恢复方案，计算量非常庞大。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及输配电网领域，特别是一种含分布式电源的配电网动态分区故障恢复方法。
技术介绍
：当配电网发生故障后，如何快速地给失电用户恢复供电，尽量缩短停电时间，减小对失电用户的影响，保障电力用户的用电可靠性，已经成为电力公司考虑的主要问题。传统配电网的故障恢复大多依靠相邻馈线或分布式电源等集中对非故障区进行抢修恢复。目前，根据网络拓扑结构和所连接的源荷特性实现分区恢复，将极大提高恢复的速度和质量，减小恢复的复杂性，因此对故障恢复的研究正由传统的整区集中式恢复逐渐向分区分布式恢复转变。现有的故障恢复的分区技术有采用搭接式分区方法在配电网采用搭接式分区方法在配电网发生故障前对网络支路进行实时分区，当故障发生后各分区内采用蚁群算法进行优化求解。或者将系统分区策略与其内部节点的恢复路径、恢复顺序结合起来，采用最短路径法与遗传算法求解最优分区恢复方案。对于配电网的供电恢复，不仅要求对各分区有可靠、高效的恢复算法，更需要构建具有优化协调能力的供电恢复体系，从而能够有效缩短重要用户的停电时间，提高配电网运行的可靠性。
技术实现思路
：针对现有技术的缺陷，本专利技术提供一种含分布式电源的配电网动态分区故障恢复方法，提高了配电网供电的可靠性，并且充分提升了故障恢复的计算效率和恢复质量，提高电网投资收益。本专利技术包括以下步骤：步骤1、根据配电网故障恢复的特点，将配电网失电区域进行动态划分，确定配电网分区的主要原则及约束条件，利用多目标粒子群算法，建立新的编码方式，将失电区域划分成若干个互不重叠的分区方案；上述步骤1中确定分区原则如下，当配电网在发生故障后导致多个负荷节点失去供电，如果直接利用算法求解恢复方案，计算量非常庞大。因此利用对失电区域相连的联络馈线进行区域划分(这个区域划分的方法是利用下面介绍的分区原则和约束条件，采用多目标粒子群算法求解的，得到多个子区域。)，在形成多个子区域后，对每个区域进行故障恢复不仅降低了问题的复杂度而且提高了恢复效率。由于网络的复杂性和不同方案负荷等级不同，为了避免固定划分遗漏掉任何一个优化方案，因此得到含分布式电源的电网在分区原则：在进行分区时，优先包含较重要的负荷；分区内至少要包含一个分布式电源和一个负荷，分区内包含的负荷总量尽可能大，并且为了保证系统频率和节点电压的稳定性，要求DG和负荷的功率保持平衡。上述步骤1中约束条件包括如下(1)辐射状运行结构gk∈Gk式中gk为重构后的网络拓扑结构，Gk为配电网所有辐射拓扑结构的集合。(2)节点电压约束Uimin≤Ui≤Uimax式中，Uimax、Uimin分别是节点i的电压上下限，Ui节点i的电压值。(3)支路功率约束Pi≤Pmax式中Pi为支路i的有功功率值，Pmax为支路的最大有功功率限值。(4)分布式电源出力约束式中D为分区内节点集合；n为孤岛内分布式电源个数；为第i个分布式电源的出力值；为节点i的负荷大小。上述多目标粒子群算法模型如下，为了满足计算的精度和速度的要求，本专利技术采用多目标粒子群算法。并且为了方便计算，设计了新的粒子编码方式。构建n×m维粒子[lij]为式中：n为系统中所有节点的个数；m表示系统的分区个数；lij取0或1，lij取1是表示节点i被分配到分区j中，取0则表示节点i未被分配到分区j中。另外，规定粒子矩阵的列数m应满足m∈[1，M]，M为系统中分布式电源的个数。算法的具体步骤如下：1)初始化数据，输入基本电气信息，算法参数和最大迭代次数，每个粒子代表一组分区方案；2)按照上述设计的编码方式随机生成初始种群；3)粒子位置和速度的更新采用二进制更新公式，计算粒子的适应值，选择局部最优解，并与全局最优解进行比较，若局部最优优于全局最优(利用分区原则来决定两个解谁更优，即可以将分区原则转化成目标函数，目标函数越大，表示解更优秀。)则交叉得到新的一组粒子；4)迭代次数达到预设的最大迭代次数时，终止计算，输出结果，否则返回步骤3)重新计算，直到满足迭代终止条件。步骤2、根据若干个互不重叠的分区方案，建立故障分区方案评价指标体系，对不同的分区方案进行评分，选取最优分区方案，其中评价指标包括开关操作代价，线路容量裕度，负荷分配均匀性；所述系统分区方案辅助评价指标如下，在得到故障分区方案集后，为了保证系统在恢复后能够稳定、可靠、高效运行，采用不同故障恢复分区方案系统运行的稳定性、可靠性和运行效率等指标作为故障分区方案的辅助评价指标，从而为决策者根据系统运行要求在分区方案集中选择最优的分区方案。分区方案辅助评价指标包括：开关操作代价、线路容量裕度和负荷分配均匀性。开关操作代价f′1是衡量故障恢复快速性和可操作性的重要指标，联络开关动作和分段开关动作的代价不一致，因此对应不同的开关操作有不同的操作代价系数；线路容量裕度f′2，为了参与供电恢复的联络线路和主要馈线在故障恢复过程中有一定的功率容量并且在发生二次故障时线路系统具有一定的承受能力，从而满足在故障恢复后配电网系统可以稳定、可靠、高效运行；负荷分配均匀性f′3，其有助于故障恢复后消除线路过载，增强供电安全性，同时降低不必要的损耗，提高网络利用效率。由于3个指标的度量标准和取值范围不统一，在各指标度量范围内所表现的影响力也不相同，因此给出了各指标的模糊隶属度函数曲线，将各指标实际等效变换到闭区间[0,1]内。常用的隶属度函数分为偏小型和偏大型对于前者，其值越小，满意度越大，后者正好相反，本专利技术采用降半Γ形分布的隶属度函数。由于采用多目标粒子群算法可以得到多个互不支配的分区方案，因此可以根据系统恢复的具体需求以及内部人员的想要达到的目的，从而选取一个最优的分区方案。将选取过程视为多指标决策过程，利用上述的分区方案综合辅助评价指标函数进行决策分析，评分最高的方案视作最优的分区方案。所述故障分区方案辅助评价指标为：f′2＝α1k1+α2k2式中α1分段开关操作代价系数；k1分段开关操作次数；α2联络开关操作代价系数；k2联络开关操作次数；Pi为线路i的承载功率；Pi，max为线路i的最大承载功率；NG为参加供电的DG总数；q为分区内线路的总个数；PG，i为参加供电第i个DG的输出功率；PLL，j为流过联络线j的功率，分别为相应的最大承载功率。f′1越大，表示线路容量裕度越好；f′2越小，表示负荷开关划分越合理，f′3越大，表示负荷分配均匀性越好。所述降半Γ形分布的隶属度函数具体表述如下：偏小型偏大型所述综合辅助评价指标函数如下：式中：μi为辅助评价指标；ωi为各自的加权属性系数，ω1+ω2+ω3＝1，可根据实际运行需要进行修改；μ越大，则表明故障恢复分区方案越好。步骤3、考虑到故障恢复方案不满足电量及功率平衡约束条件的情况，利用电量及功率平衡策略，需要对分区内负荷进行消减，主要包括消减可控负荷和切负荷操作；所述分区内电量及功率平衡策略如下，DG作为故障时恢复供电的出力电源，需要满足分区内的电量平衡和功率平衡约束。若故障在任一恢复时段DG总发电量小于负荷用电总量，需要对分区内负荷进行消减，主要包括消减可控负荷的容量和切负荷操作。若电网存在可控负荷，则优先消减可控负荷的供电，以保证其他的重要负荷的供电；若分区内所有的可控负荷都被消减后，仍无法满足分区内的功率平衡约束，则需要切负荷操作，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含分布式电源的配电网动态分区故障恢复方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、根据配电网故障恢复的特点，将配电网失电区域进行动态划分，确定配电网分区原则及约束条件，利用多目标粒子群算法，建立新的编码方式，将失电区域划分成若干个互不重叠的分区方案；步骤2、根据若干个互不重叠的分区方案，建立故障分区方案评价指标体系，对不同的分区方案进行评分，选取最优分区方案，其中评价指标包括开关操作代价，线路容量裕度，负荷分配均匀性；步骤3、考虑到故障恢复方案不满足电量及功率平衡约束条件的情况，利用电量及功率平衡策略，需要对分区内负荷进行消减，主要包括消减可控负荷和切负荷操作；步骤4、根据故障分区方案评价体系得出的最优分区方案，建立故障恢复动态规划模型及目标函数，生成恢复序列，各分区内部采用动态规划算法对配电网实施供电恢复，得到最终恢复结果。

【技术特征摘要】
1.一种含分布式电源的配电网动态分区故障恢复方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、根据配电网故障恢复的特点，将配电网失电区域进行动态划分，确定配电网分区原则及约束条件，利用多目标粒子群算法，建立新的编码方式，将失电区域划分成若干个互不重叠的分区方案；步骤2、根据若干个互不重叠的分区方案，建立故障分区方案评价指标体系，对不同的分区方案进行评分，选取最优分区方案，其中评价指标包括开关操作代价，线路容量裕度，负荷分配均匀性；步骤3、考虑到故障恢复方案不满足电量及功率平衡约束条件的情况，利用电量及功率平衡策略，需要对分区内负荷进行消减，主要包括消减可控负荷和切负荷操作；步骤4、根据故障分区方案评价体系得出的最优分区方案，建立故障恢复动态规划模型及目标函数，生成恢复序列，各分区内部采用动态规划算法对配电网实施供电恢复，得到最终恢复结果。2.根据权利要求1所述一种含分布式电源的配电网动态分区故障恢复方法，其特征在于，所述配电网分区原则如下：在进行分区时，优先包含较重要的负荷；分区内至少要包含一个分布式电源和一个负荷，分区内包含的负荷总量尽可能大，并且为了保证系统频率和节点电压的稳定性，要求DG和负荷的功率保持平衡。3.根据权利要求1所述一种含分布式电源的配电网动态分区故障恢复方法，其特征在于，所述多目标粒子群算法采用新的编码方式如下：构建n×m维粒子[lij]为式中：n为系统中所有节点的个数；m表示系统的分区个数；lij取0或1，lij取1是表示节点i被分配到分区j中，取0则表示节点i未被分配到分区j中。另外，规定粒子矩阵的列数m应满足m∈[1,M]，M为系统中分布式电源的个数。4.根据权利要求1所述一种含分布式电源的配电网动态分区故障恢复方法，其特征在于，所述分区方案辅助评价指标步骤如下：A1、通过上述的配电网故障区域分区原则以及约束条件，利用多目标粒子群算法的到分区方案集；A2、利用评价指标对方案进行评分，由于3个指标的度量标准和取值范围不统一，采用降半Γ形分布的隶属度函数对指标归一化；A3、利用归一化后的评价指标对分区方案集进行评分，得到评分最高的分区方案为最优分区方案；上述分区方案辅助评价指标包括：线路容量裕度f′1、开关操作代价f′2和负荷分配均匀性f′3，故障分区方案辅助评价指标：f1′=minΣi=1q(Pi,max-PiPi,max)]]>f′2＝α1k1+α2k2f3′=(Σi=1NGPG,iPGmax)2-Σi=1NG(PG,iPGmax)2-Σj=1NLL(PLL,jPLLmax)2]]>式中α1分段开关操作代价系数；k1分段开关操作次数；α2联络开关操作代价系数；k2联络开关操作次数；Pi为线路i的承载功率；Pi,max为线路i的最大承载功率；NG为参加供电的DG总数；q为分区内线路的总个数；PG,i为参加供电第i个DG的输出功率；PLL,j为流过联络线j的功率，分别为相应的最大承载功率。f′1越大，表示线路容量裕度越好；f′2越小，表示负荷开关划分越合理，f′3越大，表示负荷分配均匀性越好...

【专利技术属性】
技术研发人员：李然，刘鑫蕊，韩金洋，孙秋野，钟丽波，马靖昆，张化光，杨珺，张宇，李践，金鹏，李悦悦，孙亮，谭澈，都笑宇，
申请(专利权)人：国网辽宁省电力有限公司沈阳供电公司，国家电网公司，东北大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21