一种考虑差异可靠性的有源配电网供电能力评估方法技术

一种考虑差异可靠性的有源配电网供电能力评估方法：建立考虑差异可靠性的有源配电网供电能力评估模型，模型的目标函数为有源配电网供电能力最大，系统供电能力包括主变压器层和中压网层，模型的优化对象为各条馈线接入的年负荷峰值，并以可靠性指标作为约束条件。给出考虑差异可靠性的有源配电网供电能力评估模型的求解方法，包括含主变压器以及分布式光伏与蓄电池的有源配电网可靠性评估，以可靠性评估结果作为重要约束的供电能力优化计算。本发明专利技术能够结合不同区域的差异化可靠性需求，以及分布式光伏和储能的接入，可以输出网络满足整体与差异可靠性约束的最大供电能力，实现供电能力整体以及分区局部的优化，为现有配电网结构下供电能力的提高提供支撑。

A method for evaluating the power supply capability of active distribution network considering the difference reliability

An evaluation method considering the active power distribution network reliability considering the ability difference: active power supply ability differences in the reliability evaluation model, the objective function of the model for the power supply capacity of power grid, power supply system includes a main transformer capacity of medium voltage network layer and layer optimization object model for each feeder access annual peak load. And the reliability index as constraint conditions. The solution method of the power supply capability evaluation model of the active distribution network considering the difference reliability is presented, including the reliability evaluation of the active distribution network including main transformer and distributed PV and battery, and the reliability evaluation results are taken as an important constraint to optimize the calculation of the power supply capability. The invention can be combined with regional differences in the reliability of demand, and the access of distributed photovoltaic and energy storage, can output the maximum power supply capacity of the whole network to meet the constraints and differences of reliability, power supply capacity and the overall implementation of local optimization, to provide support for the power supply capability of distribution network to improve the existing structure.

【技术实现步骤摘要】
一种考虑差异可靠性的有源配电网供电能力评估方法
本专利技术涉及一种有源配电网供电能力评估方法。特别是涉及一种用于城市配电网规划的考虑差异可靠性的有源配电网供电能力评估方法。
技术介绍
供电能力是电网在满足一定安全准则条件下所能供应的最大负荷。随着国内经济的发展以及配电系统的迅速扩张，计算评估现有配电系统的供电能力和规划未来的供电能力都是十分必要的。同时，城市地区土地资源的紧张又难以适应配电网扩建的需求。因此，如何优化现有网络的供电能力并释放供电潜力受到了越来越多的关注。而随着可再生分布式能源的广泛接入，其对配电网的运行方式以及转供能力将产生重要的影响，供电能力作为配电网的重要评估指标，也需要同分布式光伏相结合。基于此，对于有源配电网供电能力的评估将具有更加广泛与实用的前景。对于供电能力的评估方法，早期的方法主要基于潮流计算，如以变电容量为依据评估配电系统供电能力的容载比法，综合考虑变电容量与负荷转移能力的最大负荷倍数法、负荷能力法、网络最大流法等，以及基于盲数模型和重复潮流法的含分布式光伏配电网供电能力评估等。此类方法可在节点电压、支路功率等系统约束条件下求取网络的最大供电能力。然而，基于潮流计算的方法忽略了电力用户对于供电的连续性要求，因此又发展出了计及N-1安全准则的供电能力评估方法，该方法考虑主变压器互联关系、变电站间的负荷转移等因素、以及主变压器下属的馈线互联结构，在N-1准则下评估网络最大供电能力，从而兼顾了配电系统的可靠性与经济性指标。然而，对于计及N-1安全准则的配电系统供电能力计算方法，需要电网在尖峰负荷时刻刚性地满足N-1校验，但在实际电网运行过程中，尖峰负荷通常是均值负荷的数倍且持续时间很短，为进一步挖掘系统供电潜力，又提出了考虑可靠性的供电能力评估模型，以具体的可靠性指标为约束实现供电能力最大化，但其仅能应用于不含DG与储能的传统配电网，且对于可靠性是以整体约束的形式进行考量。而在实际应用中，由于负荷等级的不同，不同用户对于供电可靠性的需求也存在差异，因此，寻找一种差异可靠性的求解与描述方法，并结合DG与储能的接入，进行差异可靠性约束下有源配电网的供电能力评估将更具应用价值，其将能够结合电网运行实际，挖掘供电潜力，提升电网建设与运行的经济性。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，提供一种将能够为现有配电网结构下供电能力的提高提供支撑的考虑差异可靠性的有源配电网供电能力评估方法，是通过构建以最大供电能力为目标、不同用户的差异化可靠性需求为主要约束的有源配电网供电能力评估模型，以馈线负荷为优化对象实现可靠性计算与供电能力评估的耦合，在特定的可靠性约束下，通过优化馈线负荷的分布，实现供电能力的最大化。本专利技术所采用的技术方案是：一种考虑差异可靠性的有源配电网供电能力评估方法，包括如下步骤：1)建立考虑差异可靠性的有源配电网供电能力评估模型，模型的目标函数为有源配电网供电能力最大，系统供电能力包括主变压器层和中压网层，设系统中有n台主变压器，各台主变压器的编号为1,2,…,i,…n，其中与第i台主变压器相连的馈线数目为mi，则与主变压器相连的各条馈线编号为1,2…,q,…,mi，模型的目标函数如下：模型的优化对象为各条馈线接入的年负荷峰值，并以可靠性指标作为约束条件。2)给出考虑差异可靠性的有源配电网供电能力评估模型的求解方法，包括含主变压器以及分布式光伏与蓄电池的有源配电网可靠性评估，以及以可靠性评估结果作为重要约束的供电能力优化计算。步骤1)所述的约束条件包括：(1)差异可靠性约束选择馈线的供电可靠率作为基本评估单位，其定义为：单位年度内，对所有馈线用户用电小时数与馈线用户需电小时数的比值，第q条馈线的供电可靠率计算式：式中，T为在规定时间内的需电小时数；Uj为负荷点j的年停运时间；Nj为负荷点j的用户数；lq为第q条馈线总的负荷点数；不同馈线可靠性需求不同，定义可靠性目标矩阵E＝(E1,E2,…,Eq,…,Em)T，其中Eq为第q条馈线可靠性目标；ASAIfeed＝(ASAI1,ASAI2,…,ASAIq,…,ASAIm)T为实际的馈线可靠性指标向量，m为系统馈线数；则差异可靠性约束表示为：ASAIfeed≥E(3)；(2)整体可靠性约束选取系统平均供电可靠率期望值作为指标，表示如下：式中，p为系统总负荷点数，Es表示系统可靠性目标；(3)系统负荷与分布式光伏匹配约束，具体如下：式中Li为第i台主变压器的实时负荷，Liq为与第i台主变压器相连的第q条馈线的实时负荷，Gi表示第i台主变压器分布式光伏和蓄电池的实时总出力，Giq表示与第i台主变压器相连的第q条馈线的分布式光伏和蓄电池的实时总出力，m表示系统馈线数；(4)负载率约束，具体表现形式为：0≤(Liq-Giq)/Ciq≤1(7)0≤(Li-Gi)/Ci≤1(8)式中Ci表示第i台主变压器的额定容量，Ciq表示与第i台主变压器相连的第q条馈线的额定容量。步骤2)中(1)所述的主变压器以及分布式光伏与蓄电池的有源配电网可靠性评估，包括：(a)设定模拟年数，系统中共有k个元件，模拟初始时刻所有元件均工作于正常状态，随机产生k个0-1之间的随机数，根据故障转移率λ结合指数分布确定k个元件的无故障运行时间TTTF；(b)找出最小的无故障运行时间TTTFmin，其对应的元件为故障元件，对故障元件产生一个随机数，根据修复转移率μ结合指数分布确定故障元件的故障修复时间TTTR，并产生故障隔离与负荷转供时间，将模拟时钟推进到TTTFmin+TTTR；(c)根据故障元件的类型进行故障影响分析，确定网络中9个分区类型，并直接确定其中的故障区、正常区以及上游隔离区内负荷点的停电时间；(d)将处于孤岛运行区域的分布式光伏与蓄电池分为正常、停运与降额运行三类状态，根据三类状态发生的概率，产生随机数抽样分布式光伏与蓄电池的运行状态，并结合出力模型计算系统实时的负荷值，蓄电池的充放电功率序列以及分布式光伏的出力序列，判断孤岛内负荷是否可由分布式光伏和蓄电池供电，确定孤岛负荷的停电时间；(e)对于需要联络转供的区域，对转供与联络区域中分布式光伏与蓄电池的运行状态、实时出力以及实时负荷值进行抽样，并结合负载率约束，以最小隔离区为单位判断负荷能否转供；(f)统计系统元件故障期间各负荷点的停电时间，对故障元件抽样新的运行时间TTTFnew，将故障元件无故障运行时间更新为TTTFmin+TTTR+TTTFnew；(g)判断模拟时钟是否跨年，未跨年则将记录的负荷点停电时间累加到负荷点j的年停运时间Uj中；跨年则采用第q条馈线的供电可靠率计算式和系统平均供电可靠率期望值计算式计算馈线与系统的年可靠性指标，并将Uj清零；(h)判断模拟时钟是否达到设定的模拟年数，未达到则返回第(b)步，达到则模拟过程结束，统计各个模拟年的可靠性指标，进而计算系统的平均供电可用度，即可靠性评估结果；(2)所述的以可靠性评估结果作为重要约束的供电能力优化计算，是在第(1)中的可靠性评估结果满足整体可靠性以及差异化的需求下，对馈线负荷分布进行优化，实现供电能力的最大化，供电能力优化计算是采用遗传算法进行求解，通过对馈线负荷倍数进行编码，实现供电能力的寻优，所述供电能力即个体的适应度。第(本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种考虑差异可靠性的有源配电网供电能力评估方法，其特征在于，包括如下步骤：1)建立考虑差异可靠性的有源配电网供电能力评估模型，模型的目标函数为有源配电网供电能力最大，系统供电能力包括主变压器层和中压网层，设系统中有n台主变压器，各台主变压器的编号为1,2,…,i,…n，其中与第i台主变压器相连的馈线数目为mi，则与主变压器相连的各条馈线编号为1,2…,q,…,mi，模型的目标函数如下：

【技术特征摘要】
1.一种考虑差异可靠性的有源配电网供电能力评估方法，其特征在于，包括如下步骤：1)建立考虑差异可靠性的有源配电网供电能力评估模型，模型的目标函数为有源配电网供电能力最大，系统供电能力包括主变压器层和中压网层，设系统中有n台主变压器，各台主变压器的编号为1,2,…,i,…n，其中与第i台主变压器相连的馈线数目为mi，则与主变压器相连的各条馈线编号为1,2…,q,…,mi，模型的目标函数如下：模型的优化对象为各条馈线接入的年负荷峰值，并以可靠性指标作为约束条件；2)给出考虑差异可靠性的有源配电网供电能力评估模型的求解方法，包括含主变压器以及分布式光伏与蓄电池的有源配电网可靠性评估，以及以可靠性评估结果作为重要约束的供电能力优化计算。2.根据权利要求1所述的一种考虑差异可靠性的有源配电网供电能力评估方法，其特征在于，步骤1)所述的约束条件包括：(1)差异可靠性约束选择馈线的供电可靠率作为基本评估单位，其定义为：单位年度内，对所有馈线用户用电小时数与馈线用户需电小时数的比值，第q条馈线的供电可靠率计算式：式中，T为在规定时间内的需电小时数；Uj为负荷点j的年停运时间；Nj为负荷点j的用户数；lq为第q条馈线总的负荷点数；不同馈线可靠性需求不同，定义可靠性目标矩阵E＝(E1,E2,…,Eq,…,Em)T，其中Eq为第q条馈线可靠性目标；ASAIfeed＝(ASAI1,ASAI2,…,ASAIq,…,ASAIm)T为实际的馈线可靠性指标向量，m为系统馈线数；则差异可靠性约束表示为：ASAIfeed≥E(3)；(2)整体可靠性约束选取系统平均供电可靠率期望值作为指标，表示如下：式中，p为系统总负荷点数，Es表示系统可靠性目标；(3)系统负荷与分布式光伏匹配约束具体如下：式中Li为第i台主变压器的实时负荷，Liq为与第i台主变压器相连的第q条馈线的实时负荷，Gi表示第i台主变压器分布式光伏和蓄电池的实时总出力，Giq表示与第i台主变压器相连的第q条馈线的分布式光伏和蓄电池的实时总出力，m表示系统馈线数；(4)负载率约束，具体表现形式为：0≤(Liq-Giq)/Ciq≤1(7)0≤(Li-Gi)/Ci≤1(8)式中Ci表示第i台主变压器的额定容量，Ciq表示与第i台主变压器相连的第q条馈线的额定容量。3.根据权利要求1所述的一种考虑差异可靠性的有源配电网供电能力评估方法，其特征在于，步骤2)中(1)所述的主变压器以及分布式光伏与蓄电池的有源配电网可靠性评估，包括：(a)设定模拟年数，系统中共有k个元件，模拟初始时刻所有元件均工作于正常状态，随机产生k个0-1之间的随机数，根据故障转移率λ结合指数分布确定k个元件的无故障运行时间TTTF；(b)找出最小的无故障运行时间TTTFmin，其对应的元件为故障元件，对故障元件产生一个随机数，根据修复转移率μ结合指数分布确定故障元件的故障修复时间TTTR，并产生故障隔离与负荷转供时间，将模拟时钟推进到TTTFmin+TTTR；(c)根据故障元件的类型进行故障影响分析，确定网络中9个分区类型，并直接确定其中的故障区、正常区以及上游隔离区内负荷点的停电时间；(d)将处于孤岛运行区域的分布式光伏与蓄电池分为正常、停运与降额运行三类状态，根据三类状态发生的概率，产生随机数抽样分布式光伏与蓄电池的运行状态，并结合出力模型计算系统实时的负荷值，蓄电池的充放电功率序列以及分布式光伏的出力序列，判断孤岛内负荷是否可由分布式光伏和蓄电池供电，确定孤岛负荷的停电时间；(e)对于需要联络转供的区域，对转供与联络区域中分布式光伏与蓄电池的运行状态、实时出力以及实时负荷值进行抽样，并结合负载率约束，以最小隔离区为单位判断负荷能否转供；(f)统计系统元件故障期间各负荷点的停电时间，对故障元件抽样新的运行时间TTTFnew，将故障元件无故障运行时间更新为TTTFmin+TTTR+TTTFnew；(g)判断模拟时钟是否跨年，未跨年则将记录的负荷点停电时间累加到...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘洪，孙昊，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津,12