计及负荷转移与切负荷的主动配电网可靠性评估方法技术

本发明专利技术涉及一种计及可平移负荷与切负荷的主动配电网可靠性评估方法，包括以下步骤：S1，对主动配电网中负荷节点的系统状态集随机采样；S2，判断系统状态x(t)是否为故障状态，若是，则进入步骤S3，若否，则进入步骤S6；S3，计算故障期间的最大负载转移量Shiftout(t)和最小实际负载Pt；S4，根据最小实际负载Pt，计算主动配电网是否满足约束条件，若满足约束条件则进入步骤S6，否则进入步骤S5；S5，利用遗传算法切除负荷，然后进入步骤S6；S6，得到负荷节点的可靠性指标；S7，判断收敛性。与现有技术相比，本发明专利技术综合考虑主动配电网下可平移负荷和切负荷对可靠性评估的影响，采用遗传算法寻求最优切负荷方案，得到了主动配电网对可靠性的改善效果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电力系统可靠性评估方法，尤其是涉及一种计及负荷转移与切负荷的主动配电网可靠性评估方法。
技术介绍
智能电网框架下的主动配电网是未来配电网中一种切实可行的技术模型。与以消费者为中心的微电网相比，主动配电网是由配电系统运营商管理的公共配电网络，便于分布式能源的灵活接入，优化网络的运行。可靠性评估是主动配电网规划和运行的重要参考，分布式能源的高渗透率使主动配电网的可靠性评价更加复杂，然而传统方法考虑的因素相对简单，无法得以应用。分布式能源主要包括分布式发电、电能存储和可控负载；每一部分都对可靠性评估有很大影响。目前，国内外学者进行了相关研究。文献Z.Esau,D.Jaya,“ReliabilityassessmentinactivedistributionnetworkswithdetailedeffectsofPVsystems,”Mod.PowerSyst.CleanEnergy,vol.2,no.1,pp.58-68,2014和A.C.Neto,M.G.daSilva,A.B.Rodrigues,“ImpactofDistributedGenerationonReliabilityEvaluationofRadialDistributionSystemsUnderNetworkConstraints,”ProbabilisticMethodsAppliedtoPowerSystems,Stockholm,2006建立了分布式发电的可靠性数学模型，文献H.S.Liang,L.Cheng,“SimulationBasedReliabilityEvaluationofDistributionSystemContainingMicrogrids,”PowerSystemTechnology,vol.35,no.10,pp.76-81,2011建立了由风机和储能装置组成的联合发电系统的可靠性模型。当网络发生故障时，以微网形式运行的配电网部分有助于改善孤岛中负荷节点的可靠性指标。近年来，随着通信控制设备在配电网中的应用，监控设备本身的可靠性也不容忽视。文献L.Thillainathan,S.Dipti,Z.S.Tan,“DemandSideManagementinSmartGridUsingHeuristicOptimization,”IEEETransactionsonSmartGrid,vol.3,no.3,pp.1244-1252,2012指出负荷转移技术是一种广泛使用的有效地控制配电网中负荷的方法。目前，主动配电网的建设为负荷转移提供了软件和硬件上的平台，如配网管理系统，通信网络，以及智能电表。同时，配电自动化的实现缩短了故障处理时间，提高了系统的可靠性性能。文献C.Chen,W.C.Wu,“AnActiveDistributionSystemReliabilityEvaluationMethodBasedonMultipleScenariosTechnique,”ProceedingoftheCSEE,,vol.32,no.34,pp.67-73,2012说明可靠性评估算法可分基于蒙特卡罗的采样分析方法和模拟方法。模拟方法可再分为非时序的蒙特卡罗模拟方法，序贯蒙特卡罗,伪序贯蒙特卡罗(PSMC)。混合算法PSMC结合了上述两种算法的优点,考虑了错误的时间序列特征。文献J.C.O.Mello,M.V.F.Pereira,A.M.Leite,“EvaluationofReliabilityWorthinCompositeSystemsBasedonPseudo-sequentialMonteCarloSimulation,”IEEETransactionsonPowerSystems,vol.9,no.3,pp.1318-1324,1994表明它的计算效率高于序贯蒙特卡洛法。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种结合主动配电网的特点的计及负荷转移与切负荷的主动配电网可靠性评估方法。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种计及负荷转移与切负荷的主动配电网可靠性评估方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，采用伪序贯蒙特卡罗算法对主动配电网中负荷节点的系统状态集随机采样，获得系统状态x(t)，t为采样时段；S2，对x(t)进行评估，判断系统状态x(t)是否为故障状态，若是，则进入步骤S3，若否，则进入步骤S6；S3，从故障状态开始，进行前后搜索，得到故障子序列S(t)和故障持续时间，根据下式计算故障期间的最大负载转移量Shiftout(t)和最小实际负载Pt：Shiftout(t)=Σk=1Dxkt·p1k+Σl=1Lmax-1Σk=1Dxk(t-l)·p(1+l)k]]>Pt＝Ptfore-Shiftout(t)其中，D是有效负载中可平移设备类型的数量，故障后未断开的负载为有效负载，xkt和xkt-l分别是t时段和(t-l)时段转移的k型可平移设备的数量，k＝1,2…D，p1k和p(1+l)k分别是k型可平移设备在其供电持续时间内第1个工作时段和第(1+l)个工作时段的消耗功率，Lmax是可平移设备的供电持续时间最大值，Ptfore是t时的预测负荷；故障状态中的负载类型包括有效负载和不可恢复负载，有效负载为故障后未断开的负载，不可恢复负载在网络重构后负载与稳定电源没有电气上的联系，不可恢复负载主要是无联络的分支负载，所以切负荷的对象都来自有效负载，Shiftout(t)包括两部分：1)本该在t时段开始消耗能量，而由于设备开关的延迟造成的负荷衰减；2)本该在t时段之前消耗能量，由于设备开关时间延迟造成的负荷衰减。可平移负荷是指负荷供电时间可按计划变动的负荷，如洗衣机、消毒柜等。S4，根据最小实际负载Pt，计算主动配电网是否满足功率平衡约束、馈线容量约束和蓄电池充放电约束，若满足约束条件则进入步骤S6，否则进入步骤S5进行切负荷；S5，利用遗传算法切除负荷，然后进入步骤S6，遗传算法中，约束条件为步骤S4中的约束条件，目标函数为；minFunload(x)=Σi=1Ncandidate[α1·(Σt=1DurationxiwiPi,tforePsum)+α2·f(xi,yi)CiCsum]]]>其中，minFunload(x)表示切除负荷的最小值，Ncandidate为有效负载的数量，Duration为故障持续时间，xi为负载i的优化变量，表示是否切除负荷，i＝1代表切除负荷，i＝0代表恢复负荷，yi为负载i的状态变量，表示进行保护动作后负荷的状态，i＝1代表断电，i＝0代表不受影响，α1和α2分别为电能缺额的权系数，代表系统电能缺额的程度，α2为电能缺额的开断频率，指除去不受影响负荷外的开断频率，wi为负荷i的优先级水平，优先切除低优先等级的负载以及由于保护动作开断的负载，为t时段负载i的预测功率，Psum为故障期间所有负荷节点的预测功率总量，Ci为负荷i的用户数量，Cs本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种计及负荷转移与切负荷的主动配电网可靠性评估方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，采用伪序贯蒙特卡罗算法对主动配电网中负荷节点的系统状态集随机采样，获得系统状态x(t)，t为时段；S2，对x(t)进行评估，判断系统状态x(t)是否为故障状态，若是，则进入步骤S3，若否，则进入步骤S6；S3，从故障状态开始，进行前后搜索，得到故障子序列S(t)和故障持续时间，根据下式计算故障期间的最大负载转移量Shiftout(t)和最小实际负载Pt：Shiftout(t)=Σk=1Dxkt·p1k+Σl=1Lmax-1Σk=1Dxk(t-l)·p(1+l)k]]>Pt=Ptfore-Shiftout(t)]]>其中，D是有效负载中可平移设备类型的数量，故障后未断开的负载为有效负载，xkt和xkt‑l分别是t时段和(t‑l)时段转移的k型可平移设备的数量，k＝1,2…D，p1k和p(1+l)k分别是k型可平移设备在其供电持续时间内第1个工作时段和第(1+l)个工作时段的消耗功率，Lmax是可平移设备的供电持续时间最大值，是t时段的预测负荷；S4，根据最小实际负载Pt，计算主动配电网是否满足功率平衡约束、馈线容量约束和蓄电池充放电约束，若满足约束条件则进入步骤S6，否则进入步骤S5；S5，利用遗传算法切除负荷，然后进入步骤S6，遗传算法中，约束条件为步骤S4中的约束条件，目标函数为；min Funload(x)=Σi=1Ncandidate[α1·(Σt=1DurationxiwiPi,tforePsum)+α2·f(xi,yi)CiCsum]]]>其中，minFunload(x)表示切除负荷的最小值，Ncandidate为有效负载的数量，Duration为故障持续时间，xi为负载i的优化变量，表示是否切除负荷，i＝1代表切除负荷，i＝0代表恢复负荷，yi为负载i的状态变量，表示进行保护动作后负荷的状态，i＝1代表断电，i＝0代表不受影响，α1和α2分别为电能缺额的权系数，代表系统电能缺额的程度，α2为电能缺额的开断频率，指除去不受影响负荷外的开断频率，wi为负荷i的优先级水平，为t时负载i的预测功率，Psum为故障期间所有负荷节点的预测功率总量，Ci为负荷i的用户数量，Csum为故障期间有效负荷所带用户的总数量；S6，根据可靠性指标检测函数得到负荷节点的可靠性指标即可靠性指标检测函数的期望值的估计值，可靠性指标检测函数计算式如下：Fλ(x(t))=T/Ds(t)x(t)∈Sfailure0x(t)∈Ssuccess]]>FU(x(t))=Tx(t)∈Sfailure0x(t)∈Ssuccess]]>FENS(x(t))=ΔPx(t)fore·Tx(t)∈Sfailure0x(t)∈Ssuccess]]>其中，Fλ(x(t))为负荷节点故障率，T为可靠性研究时期，Ds(t)为故障持续时间，Sfailure为导致负荷断电的故障状态序列，Ssuccess为系统正常状态序列，Sfailure∪Ssuccess＝故障子序列S(t)，FU(x(t))为负荷节点停电时间，为故障状态中负荷转移前的功率变化量预测值，FENS(x(t))为负荷节点停电电量损失；S7，判断步骤S1的采样过程是否收敛，若收敛，则计算系统的可靠性指标，否则回到步骤S1。...

【技术特征摘要】
1.一种计及负荷转移与切负荷的主动配电网可靠性评估方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，采用伪序贯蒙特卡罗算法对主动配电网中负荷节点的系统状态集随机采样，获得系统状态x(t)，t为时段；S2，对x(t)进行评估，判断系统状态x(t)是否为故障状态，若是，则进入步骤S3，若否，则进入步骤S6；S3，从故障状态开始，进行前后搜索，得到故障子序列S(t)和故障持续时间，根据下式计算故障期间的最大负载转移量Shiftout(t)和最小实际负载Pt：Shiftout(t)=Σk=1Dxkt·p1k+Σl=1Lmax-1Σk=1Dxk(t-l)·p(1+l)k]]>Pt=Ptfore-Shiftout(t)]]>其中，D是有效负载中可平移设备类型的数量，故障后未断开的负载为有效负载，xkt和xkt-l分别是t时段和(t-l)时段转移的k型可平移设备的数量，k＝1,2…D，p1k和p(1+l)k分别是k型可平移设备在其供电持续时间内第1个工作时段和第(1+l)个工作时段的消耗功率，Lmax是可平移设备的供电持续时间最大值，是t时段的预测负荷；S4，根据最小实际负载Pt，计算主动配电网是否满足功率平衡约束、馈线容量约束和蓄电池充放电约束，若满足约束条件则进入步骤S6，否则进入步骤S5；S5，利用遗传算法切除负荷，然后进入步骤S6，遗传算法中，约束条件为步骤S4中的约束条件，目标函数为；minFunload(x)=Σi=1Ncandidate[α1·(Σt=1DurationxiwiPi,tforePsum)+α2·f(xi,yi)CiCsum]]]>其中，minFunload(x)表示切除负荷的最小值，Ncandidate为有效负载的数量，Duration为故障持续时间，xi为负载i的优化变量，表示是否切除负荷，i＝1代表切除负荷，i＝0代表恢复负荷，yi为负载i的状态变量，表示进行保护动作后负荷的状态，i＝1代表断电，i＝0代表不受影响，α1和α2分别为电能缺额的权系数，代表系统电能缺额的程度，α2为电能缺额的开断频率，指除去不受影响负荷外的开断频率，wi为负荷i的优先级水平，为t时负载i的预测功率，Psum为故障期间所有负荷节点的预测功率总量，Ci为负荷i的用户数量，Csum为故障期间有效负荷所带用户的总数量；S6，根据可靠性指标检测函数得到负荷节点的可靠性指标即可靠性指标检测函数的期望值的估计值，可靠性指标检测函数计算式如下：Fλ(x(t))=T/Ds(t)x(t)∈Sfailure0x(t)∈Ssuccess]]>FU(x(t))=Tx(t)∈Sfailure0x(t)∈Ssuccess]]>FENS(x(t))=ΔPx(t)fore&CenterDot...

【专利技术属性】
技术研发人员：符杨，卫春峰，张恒一，米阳，李振坤，
申请(专利权)人：上海电力学院，
类型：发明
国别省市：上海;31