高渗透率可再生能源条件下配电网安全运行动态重构方法技术

一种高渗透率可再生能源条件下配电网安全运行动态重构方法。其包括1)配电网的安全评估；2)第一阶段重构；3)第二阶段重构；4)时段融合；5)生成最终配电网重构方案等步骤。本发明专利技术效果：考虑了未来配电网发展情况，首次将高渗透率这一情景考虑到配电网重构中，分析未来由于分布式电源大量接入配电网会出现的问题，并以此设计重构方法，因此能够保证配电网安全运行。首次将时段划分与重构动作结合，使得时段划分和重构动作同时进行，避免了时段划分结果不科学导致的不合理重构或无法重构。

Dynamic reconfiguration method for safety operation of distribution network under high permeability renewable energy resources

A dynamic reconfiguration method for safety operation of distribution network under high permeability renewable energy. It includes 1) safety assessment of distribution network; 2) reconstruction in the first stage; 3) second stage reconstruction; 4) time slot fusion; 5) generation of final distribution network reconfiguration scheme. The present invention: considering future development of distribution network, the first high permeability this scenario considering the reconfiguration of distribution network. Analysis of the future because of the distributed power distribution network accessing a large number of problems, and thus the design of reconstruction methods, so as to ensure the safe operation of distribution network. For the first time, the time division and reconstruction actions are combined, so that the time division and reconstruction actions are carried out simultaneously, and the unreasonable reconstruction or reconstruction can not be avoided due to the unscientific time division results.

【技术实现步骤摘要】
高渗透率可再生能源条件下配电网安全运行动态重构方法
本专利技术属于城市配电网运行优化
，特别是涉及一种高渗透率可再生能源条件下配电网安全运行动态重构方法。
技术介绍
随着清洁、环保的可再生能源发电技术的愈发完善，配电网中可再生能源发电(分布式电源)的渗透率正逐渐增加。高渗透率定义为平均每时段发电量超过用电负荷的30％。在高渗透率下的配电网安全运行即为在该运行场景下，配电网运行能满足静态约束(节点电压约束、支路电流约束等)。然而，分布式电源的间歇性与随机性给配电网带来了巨大的影响，这些影响会严重阻碍配电网的安全运行，因此如何保证配电网在高渗透率下的安全运行成为研究的重点。配电网重构作为一种无需增加额外设备投资即可改变配电网状态的手段，是配电自动化研究的重要组成部分，也是优化配电网运行的重要方式。配电网具有闭环设计，开环运行的特点。配电网重构就是通过改变联络开关与分段开关的状态来改变网络的拓扑，以在馈线或变电站之间转移负荷，从而影响网络中的功率流动，最终达到网络运行优化的目的。动态重构考虑了负荷及可再生能源实时变化特性，针对时间区间进行研究。而动态重构方法的难点就在于如何确定整个时间周期的重构方案，即每个时间断面的拓扑结构，并且保证其合理性。目前动态重构的做法均为对整个周期进行分段，将动态重构问题转化为一系列静态重构问题的组合，从而进行求解。然而该类方法均割裂了时段划分与重构操作，并不能保证在预先得到的时段中可以得到一个合适的网络结构以满足配电网安全运行。而且也未考虑到保证高渗透率下配电网安全运行重要，仅以各时间断面重构方案可支撑静态安全约束为标准，仅以经济性为目标，因此不符合未来高渗透率发展要求。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种高渗透率可再生能源条件下配电网安全运行动态重构方法，以解决未来大量可再生能源接入条件下配电网运行可能出现的问题，保证配电网的安全运行。为了达到上述目的，本专利技术提供的高渗透率条件下配电网安全运行的动态重构方法包括按顺序进行的下列步骤：1)配电网的安全评估；基于待研究的配电网24时点负荷需求预测结果，以初始运行网架为基础，根据时点t到时点t+1的负荷及电源出力情况，其中t＝1、2、3…24，运用连续潮流算法，分别计算出时点t到时点t+1所有节点的电压曲线，一旦时点t到时点t+1间任意节点的电压曲线有超过安全运行约束条件的行为，那么判定时点t违反安全运行约束条件；2)第一阶段重构；以步骤1)评估结果中第一个不满足安全运行约束的时点t1为起始点，判断该时点是否为黑点，如果在该时点负荷及可再生能源出力条件下，没有任何重构方案可以支撑该时点安全运行，则认为该时点为黑点；若该时点是黑点，则以时点t1+1为起始点，并重新判断，直至找到时点t1之后第一个不是黑点的时点，并将其作为起始点；在得到起始点后，以重构方案可支撑配电网安全运行的时间长度最大为目标对配电网进行重构，得到可支撑到时点b的重构方案；重新以时点b为起始点，继续上述操作，直至重构方案支撑的时段范围包含步骤1)的评估结果中最后一个不满足安全运行约束条件的时点；3)第二阶段重构；在本步骤中，分别对上述确定的各个黑点以弃可再生能源发电最小为目标开展配电网重构，得到各个黑点弃可再生能源发电最小的较优解集；4)时段融合；从上述所有重构结果中找出所有仅包含单个时点的时段T1～Tn，从第一个时段T1开始，将该时段分别与其前后两个相邻时段A1，A2融合，同时对应地将时段T1的较优解集分别与前一时段A1及后一时段A2的重构方案求并集，形成新时段对应的新重构方案集合B1，B2；以枚举法找出新重构方案集合B1中，在时段T1+A1期间，弃可再生能源发电最小值a；同样找出新重构方案集合B2中，在时段T1+A2期间，弃可再生能源发电最小值b；若最小值a较小，则将时段T1与A1融合而得到新时段重构方案并集x1；反之则将时段T1与A2融合而得到新时段重构方案并集x2；继续按上述方法处理所有余下的仅包含单个时点的时段，直至待研究的配电网内不存在仅包含单个时点的时段；5)生成最终配电网重构方案。在步骤1)中，所述的安全运行约束条件包括：(1)连续潮流约束式中：是基态下节点i，相t时段的注入有功和无功功率；是节点i，相t时段的电压幅值；分别是节点i，相与节点j，k相间的网络电导和电纳；是节点i，相与节点j，k相电压t时段的相角差；是节点i，相t时段给定的发电有功和无功功率变化向量；是节点i，相t时段给定的负荷有功和无功功率变化向量；λ为负荷增长裕度；(2)负荷裕度约束λ≥λth(3)λth为所设定的负荷增长裕度阈值；(3)节点电压与支路电流约束Uimin≤Ut,λ,i≤Uimax(4)Iimin≤It,λ,i≤Iimax(5)式中：Ut，λ，i为节点i在时段t，负荷增长裕度λ下的电压幅值；Uimin和Uimax分别为节点i电压幅值的下、上限；It，λ，i为节点i在时段t，负荷增长裕度λ下的电流幅值；Iimin和Iimax分别为节点i电流幅值的下、上限；(4)辐射状运行约束配电网的运行必须满足辐射状运行方式即配电网中不存在环路和孤岛。在步骤2)中，所述的第一阶段重构时所采用的目标函数表达式如下：max(td)(6)td＝tfin-ti-1(7)式中：td表示在第t时点重构之后，该重构方案可以支撑配电网安全运行的时段长度；ti表示开始重构的时点；tfin表示在后续时点中，重构方案不能支撑配电网安全运行的第一个时点。在步骤3)中，所述的第二阶段重构时所采用的目标函数表达式如下：min(PGloss,t)(8)式中：PGloss,t为第t时段重构后分布式电源弃用量。在步骤4)中，所述的时段融合所采用的目标函数表达式如下：min(min(PGloss,t,t+1,x1),min(PGloss,t,t-1,x2))(9)式中：x1∈Φ(t)∪Φ(t+1)，x2∈Φ(t)∪Φ(t-1)，即x1为时段t重构方案与时段t+1重构方案并集，x2为时段t重构方案与时段t-1重构方案并集。与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：(1)本专利技术考虑了未来配电网发展情况，首次将高渗透率这一情景考虑到配电网重构中，分析未来由于分布式电源大量接入配电网会出现的问题，并以此设计重构方法，因此能够保证配电网安全运行。(2)本专利技术首次将时段划分与重构动作结合，使得时段划分和重构动作同时进行，避免了时段划分结果不科学导致的不合理重构或无法重构。附图说明图1是本专利技术提供的高渗透率可再生能源条件下配电网安全运行动态重构方法流程图；图2是本专利技术方法中安全评估阶段实施结果示例图；图3是本专利技术实施例所采用的配电网示意图；具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的详细说明。如图1所示，本专利技术提供的高渗透率条件下配电网安全运行的动态重构方法包括按顺序进行的下列步骤：1)配电网的安全评估；基于待研究的配电网24时点负荷需求预测结果，以初始运行网架为基础，根据时点t到时点t+1(t＝1、2、3…24)的负荷及电源出力情况，运用连续潮流算法，分别计算出时点t到时点t+1所有节点的电压曲线，一旦时点t到时点t+1间任意节点的电压曲线有超过下述安全运行约束条件的行为，那么判定时点i违反安全运行约束条本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高渗透率条件下配电网安全运行的动态重构方法，其特征在于：所述的动态重构方法包括按顺序进行的下列步骤：1)配电网的安全评估；基于待研究的配电网24时点负荷需求预测结果，以初始运行网架为基础，根据时点t到时点t+1的负荷及电源出力情况，其中t＝1、2、3…24，运用连续潮流算法，分别计算出时点t到时点t+1所有节点的电压曲线，一旦时点t到时点t+1间任意节点的电压曲线有超过安全运行约束条件的行为，那么判定时点t违反安全运行约束条件；2)第一阶段重构；以步骤1)评估结果中第一个不满足安全运行约束的时点t1为起始点，判断该时点是否为黑点，如果在该时点负荷及可再生能源出力条件下，没有任何重构方案可以支撑该时点安全运行，则认为该时点为黑点；若该时点是黑点，则以时点t1+1为起始点，并重新判断，直至找到时点t1之后第一个不是黑点的时点，并将其作为起始点；在得到起始点后，以重构方案可支撑配电网安全运行的时间长度最大为目标对配电网进行重构，得到可支撑到时点b的重构方案；重新以时点b为起始点，继续上述操作，直至重构方案支撑的时段范围包含步骤1)的评估结果中最后一个不满足安全运行约束条件的时点；3)第二阶段重构；在本步骤中，分别对上述确定的各个黑点以弃可再生能源发电最小为目标开展配电网重构，得到各个黑点弃可再生能源发电最小的较优解集；4)时段融合；从上述所有重构结果中找出所有仅包含单个时点的时段T1～Tn，从第一个时段T1开始，将该时段分别与其前后两个相邻时段A1，A2融合，同时对应地将时段T1的较优解集分别与前一时段A1及后一时段A2的重构方案求并集，形成新时段对应的新重构方案集合B1，B2；以枚举法找出新重构方案集合B1中，在时段T1+A1期间，弃可再生能源发电最小值a；同样找出新重构方案集合B2中，在时段T1+A2期间，弃可再生能源发电最小值b；若最小值a较小，则将时段T1与A1融合而得到新时段重构方案并集x1；反之则将时段T1与A2融合而得到新时段重构方案并集x2；继续按上述方法处理所有余下的仅包含单个时点的时段，直至待研究的配电网内不存在仅包含单个时点的时段；5)生成最终配电网重构方案。...

【技术特征摘要】
1.一种高渗透率条件下配电网安全运行的动态重构方法，其特征在于：所述的动态重构方法包括按顺序进行的下列步骤：1)配电网的安全评估；基于待研究的配电网24时点负荷需求预测结果，以初始运行网架为基础，根据时点t到时点t+1的负荷及电源出力情况，其中t＝1、2、3…24，运用连续潮流算法，分别计算出时点t到时点t+1所有节点的电压曲线，一旦时点t到时点t+1间任意节点的电压曲线有超过安全运行约束条件的行为，那么判定时点t违反安全运行约束条件；2)第一阶段重构；以步骤1)评估结果中第一个不满足安全运行约束的时点t1为起始点，判断该时点是否为黑点，如果在该时点负荷及可再生能源出力条件下，没有任何重构方案可以支撑该时点安全运行，则认为该时点为黑点；若该时点是黑点，则以时点t1+1为起始点，并重新判断，直至找到时点t1之后第一个不是黑点的时点，并将其作为起始点；在得到起始点后，以重构方案可支撑配电网安全运行的时间长度最大为目标对配电网进行重构，得到可支撑到时点b的重构方案；重新以时点b为起始点，继续上述操作，直至重构方案支撑的时段范围包含步骤1)的评估结果中最后一个不满足安全运行约束条件的时点；3)第二阶段重构；在本步骤中，分别对上述确定的各个黑点以弃可再生能源发电最小为目标开展配电网重构，得到各个黑点弃可再生能源发电最小的较优解集；4)时段融合；从上述所有重构结果中找出所有仅包含单个时点的时段T1～Tn，从第一个时段T1开始，将该时段分别与其前后两个相邻时段A1，A2融合，同时对应地将时段T1的较优解集分别与前一时段A1及后一时段A2的重构方案求并集，形成新时段对应的新重构方案集合B1，B2；以枚举法找出新重构方案集合B1中，在时段T1+A1期间，弃可再生能源发电最小值a；同样找出新重构方案集合B2中，在时段T1+A2期间，弃可再生能源发电最小值b；若最小值a较小，则将时段T1与A1融合而得到新时段重构方案并集x1；反之则将时段T1与A2融合而得到新时段重构方案并集x2；继续按上述方法处理所有余下的仅包含单个时点的时段，直至待研究的配电网内不存在仅包含单个时点的时段；5)生成最终配电网重构方案。2.根据权利要求1所述的高渗透率条件下配电网安全运行...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗凤章，高爽，杨文涛，魏炜，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津,12