一种考虑源储荷运行特性的有源配电网孤岛运行方法技术

一种考虑源储荷运行特性的有源配电网孤岛运行方法：根据选定的配电系统，输入配电系统结构及参数；依据配电系统结构及参数，建立考虑源储荷运行特性的有源配电网孤岛运行问题的数学模型，包括：设定一段时间内配电系统恢复有功负荷最大为目标函数，分别考虑储能系统运行约束、孤岛主电源唯一性约束、系统潮流约束、运行电压约束、支路电流约束、不可控分布式电源运行约束和可控分布式电源运行约束；将数学模型采用原对偶内点法进行求解，得到目标函数值、各节点电压幅值、各节点恢复负荷系数、分布式电源的运行策略、分段开关开断状态、储能系统的充放电功率值、储能系统的荷电状态；输出求解结果。本发明专利技术能够提高配电系统负荷恢复水平。

An islanding operation method of active distribution network considering the operation characteristics of source and reservoir load

Consider a source storage load operating characteristics of the active islanding operation of distribution network method: according to the selected input distribution system, structure and parameters of power system; based on the distribution system structure and parameters, a mathematical model is established, considering the active islanding operation source storage operation characteristics include: setting time distribution system restore the active load as the objective function, considering the energy storage system, the main power island operation constraint and uniqueness constraint, system flow constraints, running voltage constraints, branch current constraints, not controllable distributed power operation constraints and controllable distributed power operation constraints; the mathematical model is the primal dual interior point method is adopted to get the objective function value and each node voltage, each node load recovery coefficient, distributed power operation strategy, segment switch off state, The charging and discharging power value of the energy storage system, the charging state of the energy storage system, and the output solution results. The invention can improve the load recovery level of the distribution system.

【技术实现步骤摘要】
一种考虑源储荷运行特性的有源配电网孤岛运行方法
本专利技术涉及一种有源配电网孤岛运行方法。特别是涉及一种考虑源储荷运行特性的有源配电网孤岛运行方法。
技术介绍
智能配电系统自愈控制是智能电网体系的关键环节。有源配电网孤岛运行作为电网故障处理的一种应急运行方式，可明显提升系统供电的可靠性和安全性。配电网直接与用户相连，其孤岛运行的目标是在配电网故障安全隔离后，失电区域中的重要负荷保障优先恢复，并尽可能恢复其他非重要负荷，从而实现恢复供电收益最大。其中，采用分布式电源(distributedgenerator，DG)实现配电系统孤岛运行是自愈控制的核心技术。随着配电系统中分布式电源的渗透率越来越高，在配电系统故障情况下，可以形成以可控分布式电源为主电源的电力孤岛，从而恢复部分重要负荷，将极大地提高配电系统的供电可靠性。同时，储能系统(energystoragesystem，ESS)通过其在时间上对能量的转移，可以有效地降低由于分布式电源出力间歇性和随机性所带来的影响，并参与配电系统潮流调节和优化，提高配电系统运行的经济性和可靠性。在配电系统故障情况下，通过与分布式电源的协调配合，将全面改善配电系统负荷恢复水平。目前，已有的有源配电网孤岛运行策略并没有考虑储能系统在孤岛划分问题中的影响，从而导致配电系统负荷恢复水平较低。因此，急需一种考虑源储荷运行特性的有源配电网孤岛运行策略，用以解决有源配电网孤岛划分问题，全面提高配电系统供电可靠性。其主要特点在于，同时考虑分布式电源出力、储能系统和负荷的时序运行特性，最大限度地保证有源配电网内重要负荷的持续稳定运行。根据配电网发生故障的时刻不同，以及故障持续时间不同，得到不同的孤岛划分策略，以保证系统恢复负荷最大。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，提供一种能够综合考虑多种安全运行约束，保证系统恢复负荷量最大的考虑源储荷运行特性的有源配电网孤岛运行方法。本专利技术所采用的技术方案是：一种考虑源储荷运行特性的有源配电网孤岛运行方法，包括如下步骤：1)根据选定的配电系统，输入线路参数、负荷水平、网络拓扑连接关系，系统运行电压水平和支路电流限制，可控和不可控分布式电源接入位置、容量和最大功率因数角，储能系统接入位置、容量及损耗系数，负荷和不可控分布式电源运行曲线，系统故障时刻和持续时间，基准电压和基准功率等初值；2)依据步骤1)提供的配电系统结构及参数，建立考虑源储荷运行特性的有源配电网孤岛运行问题的数学模型，包括：设定一段时间内配电系统恢复有功负荷最大为目标函数，分别考虑储能系统运行约束、孤岛主电源唯一性约束、系统潮流约束、运行电压约束、支路电流约束、不可控分布式电源运行约束和可控分布式电源运行约束；3)将步骤2)得到的数学模型采用原对偶内点法进行求解，得到目标函数值、各节点电压幅值、各节点恢复负荷系数、分布式电源的运行策略、分段开关开断状态、储能系统的充放电功率值、储能系统的荷电状态；4)输出步骤3)的求解结果。步骤2)所述的储能系统运行约束表示为式中，分别为t时段接在节点i接入储能系统的充放电功率，其中放电功率为正，充电功率为负；为t时段接在节点i上储能系统的无功功率；为节点i上储能的容量；为节点i上储能系统的无功功率上限；为t时段初始时刻节点i上储能系统的荷电状态；为t+Δt时段初始时刻节点i上储能系统的荷电状态；Δt为仿真步长；为t时段节点i上储能系统的损耗；为节点i上储能系统的损耗系数；分别为节点i上储能系统荷电状态的上下限。本专利技术的一种考虑源储荷运行特性的有源配电网孤岛运行方法，立足于解决有源配电网中的孤岛划分问题，充分考虑分布式电源出力、储能系统和负荷时序性，以及故障发生时刻和故障持续时间对有源配电网孤岛划分问题的影响，建立一种考虑源储荷运行特性的有源配电网孤岛划分模型，其数学本质是非线性规划问题，采用原对偶内点法进行求解，得到有源配电网孤岛划分策略。本专利技术能够提高配电系统负荷恢复水平。附图说明图1是本专利技术一种考虑源储荷运行特性的有源配电网孤岛运行方法的流程图；图2是改进的IEEE33节点算例结构图；图3是在0时系统发生故障，故障时间4小时的孤岛划分结果的示意图；图4是在8时系统发生故障，故障时间4小时的孤岛划分结果的示意图；图5是负荷特性曲线；图6是光伏出力曲线；图7是0-4时储能系统荷电状态时序图；图8是8-12时储能系统荷电状态时序图。具体实施方式下面结合实施例和附图对本专利技术的一种考虑源储荷运行特性的有源配电网孤岛运行方法做出详细说明。如图1所示，本专利技术的一种考虑源储荷运行特性的有源配电网孤岛运行方法，包括如下步骤：1)根据选定的配电系统，输入线路参数、负荷水平、网络拓扑连接关系，系统运行电压水平和支路电流限制，可控和不可控分布式电源接入位置、容量和最大功率因数角，储能系统接入位置、容量及损耗系数，负荷和不可控分布式电源运行曲线，系统故障时刻和持续时间，基准电压和基准功率等初值；2)依据步骤1)提供的配电系统结构及参数，建立考虑源储荷运行特性的有源配电网孤岛运行问题的数学模型，包括：设定一段时间内配电系统恢复有功负荷最大为目标函数，分别考虑储能系统运行约束、孤岛主电源唯一性约束、系统潮流约束、运行电压约束、支路电流约束、不可控分布式电源运行约束和可控分布式电源运行约束；其中，(1)所述的配电系统恢复有功负荷最大为目标函数可表示为式中，NT为系统孤岛运行的时间；tF为系统发生故障的时刻；NN为示系统中的节点数；为t时段节点i上的有功负荷；λi为节点i上负荷的恢复系数，λi∈{0,1}为0-1变量，λi＝1表示节点i上负荷恢复，λi＝0表示节点i上负荷未恢复。(2)所述的储能系统运行约束表示为式中，分别为t时段接在节点i接入储能系统的充放电功率，其中放电功率为正，充电功率为负；为t时段接在节点i上储能系统的无功功率；为节点i上储能的容量；为节点i上储能系统的无功功率上限；为t时段初始时刻节点i上储能系统的荷电状态；为t+Δt时段初始时刻节点i上储能系统的荷电状态；Δt为仿真步长；为t时段节点i上储能系统的损耗；为节点i上储能系统的损耗系数；分别为节点i上储能系统荷电状态的上下限。(3)所述的孤岛主电源唯一性约束表示为αij＝βij+βji,ij∈Ωb(7)αij∈{0,1}(10)0≤ij≤1,0≤βji≤1(11)式中，Ωb表示所有装有分段开关的支路的集合；NS表示系统的源节点；αij表示支路ij上开关的开断状态，αij＝1表示开关闭合，αij＝0表示开关断开；βij表示节点i和节点j的关系，βij＝1表示节点j是节点i的父节点，βij＝0表示节点j不是节点i的父节点。通过孤岛主电源唯一性约束可以对可控分布式电源的运行策略进行选择，当节点i上的可控分布式电源满足式时，该分布式电源选取PQ控制方式；当节点i上的可控分布式电源满足式时，该分布式电源选取V/f控制方式。(4)所述的潮流约束表示为-Mαij≤Pt,ij≤Mαij(19)-Mαij≤Qt,ij≤Mαij(20)式中，Iij,为t时段节点i流向节点j的电流幅值；Ui,t为t时段节点i的电压幅值；rij为支路ij的电阻，xij为支路ij的电抗；Pt,ij、Qt,ij分别为t时段支路ij上流过的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种考虑源储荷运行特性的有源配电网孤岛运行方法，其特征在于，包括如下步骤：1)根据选定的配电系统，输入线路参数、负荷水平、网络拓扑连接关系，系统运行电压水平和支路电流限制，可控和不可控分布式电源接入位置、容量和最大功率因数角，储能系统接入位置、容量及损耗系数，负荷和不可控分布式电源运行曲线，系统故障时刻和持续时间，基准电压和基准功率等初值；2)依据步骤1)提供的配电系统结构及参数，建立考虑源储荷运行特性的有源配电网孤岛运行问题的数学模型，包括：设定一段时间内配电系统恢复有功负荷最大为目标函数，分别考虑储能系统运行约束、孤岛主电源唯一性约束、系统潮流约束、运行电压约束、支路电流约束、不可控分布式电源运行约束和可控分布式电源运行约束；3)将步骤2)得到的数学模型采用原对偶内点法进行求解，得到目标函数值、各节点电压幅值、各节点恢复负荷系数、分布式电源的运行策略、分段开关开断状态、储能系统的充放电功率值、储能系统的荷电状态；4)输出步骤3)的求解结果。

【技术特征摘要】
1.一种考虑源储荷运行特性的有源配电网孤岛运行方法，其特征在于，包括如下步骤：1)根据选定的配电系统，输入线路参数、负荷水平、网络拓扑连接关系，系统运行电压水平和支路电流限制，可控和不可控分布式电源接入位置、容量和最大功率因数角，储能系统接入位置、容量及损耗系数，负荷和不可控分布式电源运行曲线，系统故障时刻和持续时间，基准电压和基准功率等初值；2)依据步骤1)提供的配电系统结构及参数，建立考虑源储荷运行特性的有源配电网孤岛运行问题的数学模型，包括：设定一段时间内配电系统恢复有功负荷最大为目标函数，分别考虑储能系统运行约束、孤岛主电源唯一性约束、系统潮流约束、运行电压约束、支路电流约束、不可控分布式电源运行约束和可控分布式电源运行约束；3)将步骤2)得到的数学模型采用原对偶内点法进行求解，得到目标函数值、各节点电压幅值、各节点恢复负荷系数、分布式电源的运行策略、分段开关开断状态、储能系统的充放电功率值、储能系统的荷电状态；4)输出步骤3)的求解结果。2.根据权利要求1所述的一种考虑源储荷运行特性的有源配电网孤...

【专利技术属性】
技术研发人员：王成山，刘家恺，李鹏，宋关羽，冀浩然，赵金利，宋毅，孙充勃，原凯，薛振宇，靳夏宁，
申请(专利权)人：天津大学，国网北京经济技术研究院，
类型：发明
国别省市：天津,12