含DG配网多故障多目标联合优化抢修恢复策略求取制造技术

本发明专利技术公开了一种含DG配网多故障多目标联合优化抢修恢复策略求取，涉及电力系统领域，含分布式电源的配电网多故障快速抢修与供电恢复是一个具有很强阶段性、层次性和顺序性的策略，目前，对配网故障抢修恢复的研究大多数是单故障、单阶段、单层次的分开进行，鲜有对多故障分阶段、分层多目标联合抢修恢复优化策略开展研究。本发明专利技术首先对含DG的配网中的馈线等效为虚拟DG，对可控负荷联盟，更新网络拓扑结构；然后，对多故障抢修与恢复进行分阶段、分层优化模型构建；最后，对联合优化模型进行求解，获得最优快速抢修恢复策略。此发明专利技术具有很强的实用价值，缩短了停电时间，减少了停电损失，提高了电能质量。

【技术实现步骤摘要】
含DG配网多故障多目标联合优化抢修恢复策略求取
本专利技术属于电力系统保护与控制领域，针对含分布式电源配电网发生多故障进行分阶段、分层多目标联合优化抢修恢复策略求取。
技术介绍
电力的持续和可靠供应是维持人们正常生产生活的必要条件。配电网作为输送电能的重要环节，直接影响到对用户的供电质量。据统计，国内停电事故中80％以上是由配电网故障引起的。尤其是分布式电源(DG)接入配电网之后，系统网络结构变得更为复杂，对配电网恢复供电的快速性和高效性提出了新的挑战。因此，含DG的配电网发生多故障时，如何快速恢复供电显得尤为重要。文献《基于改进离散多目标BCC算法的配电网灾后抢修策略》建立了灾后配电网故障抢修和故障恢复相结合的优化模型，并将联络开关作为虚拟故障点处理，但模型中对故障恢复的内容较为单一。《配电网多故障抢修与供电恢复联合优化模型》提出了配电网多故障抢修与恢复的联合优化模型，但对抢修顺序优化问题的求解模型较为简单，计算量较大。配电网故障抢修和供电恢复是分阶段、逐级交替开展的，二者既相对独立，又相互协调，是一个很复杂的过程。目前，基于动态规划理论，考虑配电网故障抢修与供电恢复的关联性，建立含DG的配电网多故障分阶段、分层多目标联合抢修与恢复优化策略的研究很少。该研究对于实现复杂配电网发生多故障时，实现高效抢修和减少停电综合经济损失具有重要指导意义。
技术实现思路
(一)技术问题针对目前配电网故障抢修与恢复内容单一，模型简单，未考虑抢修与恢复相互间影响等问题，本专利技术提出了一种含分布式电源配电网发生多故障进行分阶段、分层多目标联合优化抢修恢复策略获取方法。(二)技术方案目前，研究和工程实践中，对配电网故障抢修与恢复较多的是针对发生单一故障，某个单一目标函数以及未考虑分布式电源与主网协同优化的情况进行模型建立，求取最优抢修与恢复策略。这样的策略有局限性，不能很好的解决复杂配网多故障快速，高效地抢修恢复。本专利技术提出一种含分布式电源配电网发生多故障进行分阶段、分层多目标联合抢修恢复优化策略获取方法，该方法首先通过等效变换，简化网络拓扑结构，主要做了以下简化：①配电网系统中馈线等效简化成虚拟DG，为后面的馈线和DG综合优化提供方便②根据负荷的可控性，把负荷分成可控和不可控，在抢修恢复阶段方便实现可控负荷联盟，进而实现部分负荷恢复和切除，提高抢修恢复效率③对于非相同支路中的两个故障之间存在联络开关，且联络开关的备用容量可以恢复任一支路故障的失电负荷量，即可以互为备用，这样的两处故障可以等效为一处故障，抢修和恢复时可以分阶段进行；然后对每一故障都采用分两阶段，两层进行建模，建立既有简单的抢修恢复优化模型，又有复杂的多目标联合优化模型；最后采用适合配电网抢修恢复特点及数学模型的算法就行求解，求取最优快速抢修恢复多故障配网策略。(三)有益效果本专利技术解决了含分布式电源配电网发生多故障时，抢修与恢复效率低，综合经济损失较高的问题。附图说明图1是本专利技术的具体实施流程图(算法总体流程图)；图2是馈线等效为虚拟DG；图3是可控负荷联盟等效图；图4是含DG的配电网多故障内层抢修与恢复求解流程图；图5是含DG的配电网多故障外层抢修与恢复求解流程图。具体实施方式下面结合结构示意图图和实施例，对本专利技术的具体实施方式做进一步描述。以下实施例仅用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。如图一所示的优化策略求取流程图。本专利技术包括以下步骤：1)含DG和馈线的配电网多故障网络简化首先，含DG和馈线的配电网发生多故障时，将馈线等效为等值的DG，配网系统就简化成只含分布式电源和开关的系统，在同一模型下进行故障抢修与恢复策略研究。根据馈线恢复失电负荷量，确定虚拟DG的容量，等效处理后模型如图2。2)配电网可控负荷联盟含DG的配电网发生多故障时，将DG可恢复范围内的可控负荷与不可控负荷分类，可控负荷进行联盟，根据DG的供电容量进行可控负荷的部分或者全部恢复，可控负荷联盟等效图如图3，其中2、4、6、8是可控负荷，1、3、5、7是不可控负荷。3)特定故障等效对于非相同支路中的两个故障之间存在联络开关，且联络开关的备用容量可以恢复任一支路故障的失电负荷量，即可以互为备用，这样的两处故障可以等效为一处故障。4)约束条件和各阶段内、外层目标函数模型4.1)约束条件1)辐射状结构：gk∈Gk式子中：gk为当前配电网运行结构；Gk为配电网所有辐射状结构运行情况的集合。2)Il≤Ilmaxl＝1,2,…,n式子中：Il为流过线路l的电流；Ilmax为流过线路的l的最大电流；n为线路数量。3)节点电压约束：Uimin≤Ui≤Uimaxi＝1,2,…,m式子中：Uimin和Uimax分别为节点电压的下限和上限；m为节点数量。4)DG的出力约束：PDGcmin≤PDGc≤PDGcmaxc＝1,2,…,NDG式子中：NDG为DG总数；PDGcmin，PDGc，PDGcmax分别为第c个DG的实际出力及其出力上限和下限。5)联络开关备用容量约束：式子中：Dj为第j个故障造成的失电负荷节点集合,j＝1,2,…,M；Sk为故障恢复前第k条支路的潮流，k＝1,2,…,Nbf，其中Nbf为联络开关到电源点之间的支路数；为第k条支路的额定容量。6)应急发电车约束：pe≤pemax式子中：pe为应急发电车e的实际出力；pemax为应急发电车e的最大出力。4.2)第一、二阶段内、外层目标函数模型第一阶段，含DG配电网多故障分阶段、分层多目标联合抢修恢复优化模型中，内层优化模型以负荷恢复价值最大为目标函数；外层优化模型则以网损和开关动作次数联合最小为目标函数。1)第一阶段的内层优化模型：2)第二阶段的外层优化模型minH＝αfloss+βfbreak其中ki为负荷节点i的带电状态，1为带电，0为失电；pi为负荷节点i负荷量，wi为负荷节点i的重要等级权重,本专利技术中，一级负荷取3，二级负荷取2，三级负荷取1；D为第j个阶段抢修故障恢复的失电负荷节点集合；floss、fbreak分别为各阶段故障抢修恢复网损和开关动作次数，计算时都归一化处理，α、β分别为对应指标的权重因子，α>β，α,β∈[01]，本专利技术取α＝0.8,β＝0.3；Sb为故障后开关集合；Tb为故障前开关集合；Ki为开关i的状态量，0表示断开，1表示闭合；O为开关总数。第二阶段，含DG配电网多故障分阶段、分层多目标联合抢修恢复优化模型中，内层优化模型以网损最小为目标函数；外层优化模型以抢修时间最短为目标函数。1)第一阶段的内层优化模型：2)第二阶段的外层优化模型：minf4(x)＝{T1,T2,…,TN-M}式子中，z为配电网中所有支路的集合；Ii为支路i的电流；Ri为支路i的电阻；Ti为第i个故障的抢修时间；N-M为未修复的故障总数。ωi、ωl分别为负荷节点i、l的重要等级权重。Tj为恢复单位重要负荷所需时间，是根据现有抢修支援技术水平定的。5)含DG配电网多故障分阶段、分层多目标联合抢修恢复优化模型求解，获取抢修与恢复策略5.1)DG孤岛划分原则在本专利技术求解最优多故障抢修与恢复策略时，需要充分利用DG来恢复部分重要负荷，充分利用分布式电源，提高抢修和恢复效率。本专利技术孤岛划分原则如下：①考虑所有有效的联络线，当联络线不存在与配电本文档来自技高网...

【技术保护点】
含DG配网多故障多目标联合优化抢修恢复策略求取，其特征在于，包括以下步骤：(1)配电网系统中馈线等效简化成虚拟DG，为后面的馈线和DG综合优化提供方便；(2)根据负荷的可控性，把负荷分成可控和不可控，在抢修恢复阶段方便实现可控负荷联盟，进而实现部分负荷恢复和切除，提高抢修恢复效率；(3)对于非相同支路中的两个故障之间存在联络开关，且联络开关的备用容量可以恢复任一支路故障的失电负荷量，即可以互为备用，这样的两处故障可以等效为一处故障，抢修和恢复时可以分阶段进行；(4)对每一故障都采用分两阶段，两层进行建模，建立既有简单的抢修恢复优化模型，又有复杂的多目标联合优化模型；(5)采用适合配电网抢修恢复特点及数学模型的算法就行求解，求取最优快速抢修恢复多故障配网策略。

【技术特征摘要】
1.含DG配网多故障多目标联合优化抢修恢复策略求取，其特征在于，包括以下步骤：(1)配电网系统中馈线等效简化成虚拟DG，为后面的馈线和DG综合优化提供方便；(2)根据负荷的可控性，把负荷分成可控和不可控，在抢修恢复阶段方便实现可控负荷联盟，进而实现部分负荷恢复和切除，提高抢修恢复效率；(3)对于非相同支路中的两个故障之间存在联络开关，且联络开关的备用容量可以恢复任一支路故障的失电负荷量，即可以互为备用，这样的两处故障可以等效为一处故障，抢修和恢复时可以分阶段进行；(4)对每一故障都采用分两阶段，两层进行建模，建立既有简单的抢修恢复优化模型，又有复杂的多目标联合优化模型；(5)采用适合配电网抢修恢复特点及数学模型的算法就行求解，求取最优快速抢修恢复多故障配网策略。2.根据权利要求1所述的含分布式电源配网多故障分阶段、分层多目标联合抢修恢复优化策略求取，其特征在于，所述步骤1)配电网系统中馈线等效简化成虚拟DG，根据系统中馈线的恢复供电能力信息获取最大容量，馈线等效成DG，在后面的孤岛运行策略求取中与原始的DG一并参与潮流、各项优化指标计算，在同一个模型下对这两类资源进行综合优化。3.根据权利要求1所述的含分布式电源配网多故障分阶段、分层多目标联合抢修恢复优化策略求取，其特征在于，所述步骤2)中根据负荷的可控性，把负荷分成可控和不可控，根据DG的容量确定切除负荷的量，在不可控负荷保证供电的情况下，如何把可控负荷进行动态联盟，得到最优孤岛划分策略。4.根据权利要求1所述的含分布式电源配网多故障分阶段、分层多目标联合抢修恢复优化策略求取，其特征在于，所述步骤3)对于非相同支路中的两个故障之间存在联络开关，且联络开关的备用容量可以恢复任一支路故障的...

【专利技术属性】
技术研发人员：马瑞，张海波，颜宏文，
申请(专利权)人：长沙理工大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43