考虑重要负荷持续运行时间的有源配电网孤岛划分方法技术

一种考虑重要负荷持续运行时间的有源配电网孤岛划分方法：输入选定的配电系统的结构及参数；依据配电系统结构及参数，建立考虑重要负荷持续运行时间的有源配电网孤岛划分模型；采用内点法求解考虑重要负荷持续运行时间的有源配电网孤岛划分模型；输出求解结果，包括重要负荷持续运行时间、重要负荷运行结束时段、各节点电压幅值、分布式电源的运行策略及分段开关开断状态。本发明专利技术能够解决有源配电网中孤岛划分问题，有效体现系统有限发电容量对系统孤岛运行时间及划分方案的影响。

Islanding method of active power distribution network considering important load continuous operation time

A method of isolated island division of active distribution network with important load time is considered: input the structure and parameters of the selected distribution system; based on the structure and parameters of the distribution system, the island partition model of active distribution network is established considering the time of the important load, and the internal point method is used to consider the continuous operation of the important load. The isolated island partition model of time active distribution network, and the result of the output, including the time of the important load, the end of the important load operation, the amplitude of each node voltage, the running strategy of the distributed power supply and the interruption state of the segmented switch. The invention can solve the problem of islanding in the active distribution network, and effectively reflect the influence of the limited power generation capacity of the system on the island running time and the partition scheme of the system.

【技术实现步骤摘要】
考虑重要负荷持续运行时间的有源配电网孤岛划分方法
本专利技术涉及一种有源配电网孤岛划分方法。特别是涉及一种考虑重要负荷持续运行时间的有源配电网孤岛划分方法。
技术介绍
随着分布式能源的高比例广泛接入，配电系统的运行和调度方式发生了深刻而持久的变化。孤岛运行是在极端情况下借助于可控的分布式电源为系统中重要负荷进行供电的特殊运行方式。有源配电网中由于分布式电源的出现，使孤岛运行成为可能，借助于孤岛运行可以有效减少重要负荷的停电时间，从而提高配电系统的供电可靠性。特别是对于重要交通枢纽、重要通信枢纽、重要宾馆、大型体育场馆、经常用于国际活动的大量人员集中的公共场所等用电单位中的重要电力负荷而言，其对供电可靠率要求高达99.99％，在孤岛运行时能够保持尽可能长的运行时间对于负荷本身具有重要的经济意义和社会影响，在传统配电网中这些重要负荷往往依赖其自身的自备电源实现孤岛运行，而有源配电网的孤岛运行方式为系统中分布式电源和重要负荷的资源整合提供了基础，减少了对自备电源的依赖并提高了系统中分布式电源的利用效率。此外，由于风机、光伏等不可控分布式电源的随机性和波动性，传统的孤岛划分方法往往忽略新能源在孤岛划分时的作用，从而减少了重要负荷的持续运行时间。储能系统通过其在时间上对能量的转移，能够提供充分的系统灵活性，提高配电系统重要负荷的恢复比例及孤岛运行时间，此外由于具有快速的响应能力，在孤岛运行时储能系统同可控的分布式电源一样可以为孤岛提供电压和频率支撑，进一步提高重要负荷的供电可靠性。传统的孤岛划分方法仅以某一时间断面或固定时段内负荷恢复量最大作为孤岛运行的目标，难以保证在系统恢复正常运行前对重要负荷进行持续的供电。因此，在配电系统孤岛运行时，应充分考虑重要负荷持续运行时间对孤岛运行策略的影响。有源配电网孤岛划分是实现系统孤岛运行的关键问题之一。目前，现阶段的孤岛划分方法大多以负荷恢复量最大为目标，并未有效体现系统有限发电容量对系统孤岛运行时间及划分方案的影响。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，提供一种能够解决有源配电网中孤岛划分问题的考虑重要负荷持续运行时间的有源配电网孤岛划分方法。本专利技术所采用的技术方案是：一种考虑重要负荷持续运行时间的有源配电网孤岛划分方法，包括如下步骤：1)根据选定的配电系统，输入线路参数、负荷水平及负荷等级和网络拓扑连接关系，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和容量，储能系统接入位置、容量和损耗系数，负荷和分布式电源运行曲线，系统故障时刻，基准电压和基准功率初值；2)依据步骤1)提供的配电系统结构及参数，建立考虑重要负荷持续运行时间的有源配电网孤岛划分模型，包括：设定配电系统孤岛运行过程中全部重要负荷持续运行时间最长为目标函数，分别考虑负荷运行约束、网络拓扑约束、系统潮流约束、系统运行约束、不可控分布式电源运行约束和可控分布式电源运行约束、储能系统运行约束；3)将步骤2)得到的考虑重要负荷持续运行时间的有源配电网孤岛划分模型采用内点法进行求解；4)输出步骤3)的求解结果，包括重要负荷持续运行时间、重要负荷运行结束时段、各节点电压幅值、分布式电源的运行策略及分段开关开断状态。步骤2)所述的配电系统孤岛运行过程中全部重要负荷持续运行时间最长为目标函数f，表示为式中，tn为重要负荷运行结束的时段；t0为系统发生故障后进行故障恢复的时刻；Ωc为重要负荷节点的集合；为t时段节点i上的有功负荷；λt,i为t时段节点i上负荷的恢复系数，为0-1变量，λt,i＝1表示负荷恢复，λt,i＝0表示负荷未恢复；Δt为优化步长。步骤2)所述的负荷运行约束λt,i为：λt,i＝1,t＝t0,t1,t2,…,tn,i∈Ωc式中，t0,t1,t2,…,tn表示重要负荷运行时段；Ωc为重要负荷节点的集合。本专利技术的考虑重要负荷持续运行时间的有源配电网孤岛划分方法，能够解决有源配电网中孤岛划分问题，充分考虑系统运行约束，建立考虑重要负荷持续运行时间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，采用内点法进行求解，得到重要负荷的持续运行时间及相应的孤岛划分策略。能够有效体现系统有限发电容量对系统孤岛运行时间及划分方案的影响。附图说明图1是本专利技术考虑重要负荷持续运行时间的有源配电网孤岛划分方法的流程图；图2是改进的IEEE33节点算例结构图；图3是光伏出力曲线；图4是负荷特性曲线；图5是在1时系统发生故障，场景1下孤岛划分示意图；图6是在1时系统发生故障，场景2下孤岛划分示意图。具体实施方式下面结合实施例和附图对本专利技术的考虑重要负荷持续运行时间的有源配电网孤岛划分方法做出详细说明。本专利技术的考虑重要负荷持续运行时间的有源配电网孤岛划分方法，针对有源配电网孤岛划分问题，充分考虑孤岛内储能系统及分布式电源容量约束、系统运行约束、潮流约束等，将重要负荷持续运行时间最大化作为孤岛运行的目标，以重要负荷持续运行时间评估孤岛运行时间，根据配电网一天中发生故障时刻的不同，得到相应的孤岛划分策略。如图1所示，本专利技术的考虑重要负荷持续运行时间的有源配电网孤岛划分方法，包括如下步骤：1)根据选定的配电系统，输入线路参数、负荷水平及负荷等级和网络拓扑连接关系，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和容量，储能系统接入位置、容量和损耗系数，负荷和分布式电源运行曲线，系统故障时刻，基准电压和基准功率初值；2)依据步骤1)提供的配电系统结构及参数，建立考虑重要负荷持续运行时间的有源配电网孤岛划分模型，包括：设定配电系统孤岛运行过程中全部重要负荷持续运行时间最长为目标函数，分别考虑负荷运行约束、网络拓扑约束、系统潮流约束、系统运行约束、不可控分布式电源运行约束和可控分布式电源运行约束、储能系统运行约束，这里所述的重要负荷是指对供电可靠率要求高达99.99％的场合；其中，(1)所述的配电系统孤岛运行过程中全部重要负荷持续运行时间最长为目标函数f，表示为式中，tn为重要负荷运行结束的时段；t0为系统发生故障后进行故障恢复的时刻；Ωc为重要负荷节点的集合；为t时段节点i上的有功负荷；λt,i为t时段节点i上负荷的恢复系数，为0-1变量，λt,i＝1表示负荷恢复，λt,i＝0表示负荷未恢复；Δt为优化步长。(2)所述的负荷运行约束λt,i为：λt,i＝1,t＝t0,t1,t2,…,tn,i∈Ωc(2)式中，t0,t1,t2,…,tn表示重要负荷运行时段；Ωc为重要负荷节点的集合。(3)所述网络拓扑约束表示为αij＝βij+βji,ij∈Ωb(3)αij∈{0,1}(6)0≤βij≤1,0≤βji≤1(7)式中，Ωb表示所有装有分段开关的支路的集合；Ωs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。通过网络拓扑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，满足该式的可控分布式电源的个数即为结果中的孤岛个本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种考虑重要负荷持续运行时间的有源配电网孤岛划分方法，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、负荷水平及负荷等级和网络拓扑连接关系，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和容量，储能系统接入位置、容量和损耗系数，负荷和分布式电源运行曲线，系统故障时刻，基准电压和基准功率初值；2)依据步骤1)提供的配电系统结构及参数，建立考虑重要负荷持续运行时间的有源配电网孤岛划分模型，包括：设定配电系统孤岛运行过程中全部重要负荷持续运行时间最长为目标函数，分别考虑负荷运行约束、网络拓扑约束、系统潮流约束、系统运行约束、不可控分布式电源运行约束和可控分布式电源运行约束、储能系统运行约束；3)将步骤2)得到的考虑重要负荷持续运行时间的有源配电网孤岛划分模型采用内点法进行求解；4)输出步骤3)的求解结果，包括重要负荷持续运行时间、重要负荷运行结束时段、各节点电压幅值、分布式电源的运行策略及分段开关开断状态。

【技术特征摘要】
1.一种考虑重要负荷持续运行时间的有源配电网孤岛划分方法，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、负荷水平及负荷等级和网络拓扑连接关系，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和容量，储能系统接入位置、容量和损耗系数，负荷和分布式电源运行曲线，系统故障时刻，基准电压和基准功率初值；2)依据步骤1)提供的配电系统结构及参数，建立考虑重要负荷持续运行时间的有源配电网孤岛划分模型，包括：设定配电系统孤岛运行过程中全部重要负荷持续运行时间最长为目标函数，分别考虑负荷运行约束、网络拓扑约束、系统潮流约束、系统运行约束、不可控分布式电源运行约束和可控分布式电源运行约束、储能系统运行约束；3)将步骤2)得到的考虑重要负荷持续运行时间的有源配电网孤岛划分模型采用内点法进行求解；4)输出步骤3)的求解结果，包括重要负荷持续运行...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵金利，张孟珍，王成山，宋关羽，李鹏，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津,12