一种含分布式电源配电网最优孤岛划分计算方法技术

本发明专利技术公开了一种含分布式电源配电网最优孤岛划分计算方法，一种含分布式电源配电网最优孤岛划分计算方法，最优孤岛划分计算方法包括步骤3评价函数计算和最优孤岛搜索，步骤3是为了降低空间复杂度，结合容斥原理对组合优化问题进行状态简化，使问题能够在多项式时间内完成，并且可以在时间以及多项式空间解决，提高计算速度。具有以下优点：提出了一种改进的动态规划算法进行孤岛划分求解，可以准确快速的计算出合理的计划孤岛方案，以最大恢复供电为目标，综合考虑负荷的重要性，能有效地提高问题的求解速度和精度，可为配电网动态规划提供重要的科学依据。

An optimal Island partition method for distribution network with distributed generation

The invention discloses a method of optimal islanding calculation with distributed power distribution network, a method of optimal islanding partition calculation with distributed power distribution network. The optimal islanding calculation method includes step 3 evaluation function calculation and optimal islanding search. Step 3 is to reduce the space complexity and combine the exclusion principle to the group. The optimization problem is simplified by the state, so that the problem can be completed in polynomial time and can be solved in time and polynomial space to improve the calculation speed. It has the following advantages: an improved dynamic programming algorithm is proposed to solve the island division, which can accurately and quickly calculate the reasonable plan of the planned isolated island. It can maximize the power supply and consider the importance of the load. It can effectively improve the speed and precision of the problem solving, and can provide the dynamic planning of the distribution network. For an important scientific basis.

【技术实现步骤摘要】
一种含分布式电源配电网最优孤岛划分计算方法
本专利技术涉及电网运行与规划领域，特别是涉及含分布式电源的配电网孤岛划分的规划计算方法。
技术介绍
随着分布式发电（DistributedGeneration，DG）技术的逐渐成熟，配电网中以各种可再生能源为一次能源的DG逐年增加。DG渗透率的不断提高，配电网的运行方式及管理也更加复杂，现行DG并网规程不允许孤岛运行，要求出现故障或扰动时，DG必须迅速退出，导致DG对配电网的贡献局限于清洁发电方面。然而DG在发电灵活性等方面的优势并没充分利用，根据电网结构、DG的位置、发电容量、线路负荷状况等确定孤岛划分方案和控制方法，当配网上级线路故障时，能够依据确定方案对部分或全部负荷持续供电，DG孤岛运行可以迅速地恢复受故障影响的重要负荷的供电，提高系统供电可靠性，通过有效的控制，确保系统安全稳定运行。IEEE1547-2003也将DG计划孤岛的实现作为以后的工作重点，IEEEStd.1547.4-2007更是提出了分布式孤岛电力系统的设计、操作和集成指南草案。孤岛划分是一个非常复杂的综合性课题，它几乎涉及电力系统稳定控制和电力系统继电保护领域的所有研究方向。传统电力系统中，实现孤岛运行首先要满足3个必要条件：1）发电机同步约束(separationandsynchronizationconstraint，SSC)，即岛内发电机必须保持同步运行；2）电力平衡约束(powerbalanceconstrain，PBC)，即岛内功率基本平衡；3）传输线安全约束(ratedvalueandlimitconstraint，RLC)，即岛内各线路及设备的负荷应在稳态安全约束范围内。由于DG主要由电力电子器件组成，在含分布式发电的配电网孤岛的同步问题并不突出，因此可以不用考虑SSC问题。上级配电网中出现故障、频率/电压越限和振荡失稳等情况时，主系统供电无法及时恢复，就需要DG在孤岛模式下运行，不仅可以把电能提供给本地负荷，而且可以把多余的电能反馈给电网。对DG孤岛模式进行规划，就是预先找到功率平衡的解列点，并在孤岛内安装能量管理系统和控制单元，以保证孤岛的稳定运行。
技术实现思路
本专利技术要解决的问题是针对以上不足，提供一种含分布式电源配电网最优孤岛划分计算方法，提出了一种改进的动态规划算法进行孤岛划分求解，可以准确快速的计算出合理的计划孤岛方案，以最大恢复供电为目标，综合考虑负荷的重要性，能有效地提高问题的求解速度和精度，可为配电网动态规划提供重要的科学依据。为了解决上述问题，本专利技术采用以下技术方案：一种含分布式电源配电网最优孤岛划分计算方法，所述最优孤岛划分计算方法包括步骤3评价函数计算和最优孤岛搜索，步骤3是为了降低空间复杂度，结合容斥原理对组合优化问题进行状态简化，使问题能够在多项式时间内完成，并且可以在时间以及多项式空间解决，提高计算速度；容斥原理是指给定集合U且，，其中U叫全集；叫做需求，则成立，基于容斥原理采用动态规划进行孤岛划分。进一步的，所述基于容斥原理采用动态规划进行孤岛划分，孤岛划分包括评价函数计算和最优孤岛搜索两个阶段,即:（1）按照深度优先遍历顺序计算各个节点的评价函数值；（2）然后利用各个节点的评价函数值,按照深度优先遍历的逆过程逐个判断各个节点是否会被选入到最优孤岛。进一步的，所述评价函数的计算步骤如下：公式（4）；其中，为V的一个节点子集，是由这些节点生成的T的子树，是这个子树弧的集合。节点是否被选入到供电恢复区域取决于下式是否成立：公式（5）；式中，，其中，表示以节点为根的子树，为最大的节点数。进一步的，所述最优孤岛搜索是分别以不同的DG为根节点形成有根树，然后利用DPA逐个求解对应这些有根树的TKP从而形成若干独立的孤岛，即把含多DG配电系统孤岛划分问题分解为多个TKP，然后逐一进行求解。进一步的，所述最优孤岛搜索包括以下步骤：（1）初始化公式（6）；此处，。进一步的，所述最优孤岛搜索还包括以下步骤：计算当前所遍历节点的评价函数，对树中节点进行遍历，将遍历过的节点收录到集合中，其中，k为当前遍历的节点，对于以及所有，计算当前所遍历节点的评价函数如下：公式（7）；前推过程计算了在的情况下对应树包含节点k且以h为需求约束的TKP的目标函数值。进一步的，所述最优孤岛搜索还包括以下步骤：（3）回溯计算计算当前所遍历节点k的父节点对应的评价函数。如果遍历过程中遇到的当前节点k是树叶节点或者k的所有子节点都已经被遍历，则回溯到k的父节点。否则，从k的第一个未被遍历的子节点开始继续前推计算，对于所有，计算如下：公式（8）；当所有节点都已经至少遍历一次，则从节点n回溯到根节点，得到，其中，。进一步的，所述最优孤岛搜索还包括以下步骤：（4）孤岛合并设变量和相对应：若，表示树在h约束下的最优子树包含v节点；反之则说明在h约束下的最优子树不包含v节点，对于根节点，的取值为：公式（9）；对于非根节点v，根据公式（10），令，相应的取值如下：公式（10）；假设初始，，根据连通约束，对所有，成立，其中，则将v节点进行标记，同时令，；否则，，直到或，被标记节点生成最优孤岛。进一步的，所述孤岛合并后，在没有形成新的孤岛的条件想形成初始孤岛方案，对初始孤岛方案中独立区域进行可行性校验和相关调节，输出最终孤岛方案。进一步的，所述最优孤岛划分计算方法还包括步骤1分布式发电条件下配电网模型简化、步骤2含DG的配电系统最优孤岛划分模型建立，本专利技术采用了最优化的技术方案来实现分布式发电条件下配电网模型简化和含DG的配电系统最优孤岛划分模型建立，也可采用其他现有技术方案来实现分布式发电条件下配电网模型简化和含DG的配电系统最优孤岛划分模型建立。本专利技术的有益效果：本专利技术所述的有源配电网孤岛划分究其本质是系统动态规划问题，提出了一种改进的动态规划法求解最小生成树，充分考虑配电网负荷类型、功率平衡、电压、设备载流量限制和随机性等约束，建立配电系统最优孤岛划分模型，保证符合实际工程要求；基于容斥定理和动态规划理论，将含多DG的配电系统孤岛划分问分成多个背包问题，有效减少各个问题之间的重叠交叉，经过孤岛合并过程，实现最优孤岛划分。本专利技术所述的算法可以准确快速的计算出合理的计划孤岛方案，以最大恢复供电为目标，综合考虑负荷的重要性，能有效地提高问题的求解速度和精度，可为配电网动态规划提供重要的科学依据。下面结合附图和实施例对本专利技术技术作进一步说明。附图说明附图1为本专利技术实施例中配电网结构和DG接入方式；；附图2为本专利技术实施例中分布式发电条件下配电网简化模型；附图3为本专利技术实施例中含分布式电源配电网孤岛划分流程图；附图4为本专利技术实施例中IEEE69节点配网简化模型；附图5为本专利技术实施例中含DG的配电网最有孤岛划分方案。具体实施方式实施例，一种含分布式电源配电网最优孤岛划分计算方法，包括建模阶段、孤岛搜索阶段、校验阶段。所述建模阶段是把原始含DG的配电网转化为边有权值的连通图，边的权值由该条边所接负荷的功率大小、负荷的重要性共同确定，权值可以通过多指标量化评估方法得到，重要性越大，计算得到的权值就越小，相对应负荷的优先权就越高。所述孤岛搜索阶段是依赖改进后的动态规划算法对连通图进行搜索，按DG的容量、边的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种含分布式电源配电网最优孤岛划分计算方法，其特征在于：所述最优孤岛划分计算方法包括步骤3评价函数计算和最优孤岛搜索，步骤3是为了降低空间复杂度，结合容斥原理对组合优化问题进行状态简化，使问题能够在多项式时间内完成，并且可以在时间以及多项式空间解决，提高计算速度；容斥原理是指给定集合U且

【技术特征摘要】
1.一种含分布式电源配电网最优孤岛划分计算方法，其特征在于：所述最优孤岛划分计算方法包括步骤3评价函数计算和最优孤岛搜索，步骤3是为了降低空间复杂度，结合容斥原理对组合优化问题进行状态简化，使问题能够在多项式时间内完成，并且可以在时间以及多项式空间解决，提高计算速度；容斥原理是指给定集合U且，，其中U叫全集；叫做需求，则成立，基于容斥原理采用动态规划进行孤岛划分。2.如权利要求1所述的一种含分布式电源配电网最优孤岛划分计算方法，其特征在于：所述基于容斥原理采用动态规划进行孤岛划分，孤岛划分包括评价函数计算和最优孤岛搜索两个阶段，即：（1）按照深度优先遍历顺序计算各个节点的评价函数值；（2）然后利用各个节点的评价函数值,按照深度优先遍历的逆过程逐个判断各个节点是否会被选入到最优孤岛。3.如权利要求1所述的一种含分布式电源配电网最优孤岛划分计算方法，其特征在于：所述评价函数的计算步骤如下：公式（4）；其中，为V的一个节点子集，是由这些节点生成的T的子树，是这个子树弧的集合；节点是否被选入到供电恢复区域取决于下式是否成立：公式（5）；式中，，其中，表示以节点为根的子树，为最大的节点数。4.如权利要求1所述的一种含分布式电源配电网最优孤岛划分计算方法，其特征在于：所述最优孤岛搜索是分别以不同的DG为根节点形成有根树，然后利用DPA逐个求解对应这些有根树的TKP从而形成若干独立的孤岛，即把含多DG配电系统孤岛划分问题分解为多个TKP，然后逐一进行求解。5.如权利要求4所述的一种含分布式电源配电网最优孤岛划分计算方法，其特征在于：所述最优孤岛搜索包括以下步骤：（1）初始化公式（6）；此处，。6.如权利要求4所述的一种含分布式电源配电网最优孤岛划分计算方法，其特征在于：所述最优孤岛搜索还包括以下步骤：计算当前所遍历节点的评价函数，对树中节点进行遍历，将遍历过的节点收录到集合中，其中，k为当前遍...

【专利技术属性】
技术研发人员：张成龙，刘军，王效平，祖连波，王栋业，张美玲，张志村，尉俊霞，董波，刘杨，李秀伟，李晓燕，
申请(专利权)人：国网山东省电力公司寿光市供电公司，国网山东省电力公司潍坊供电公司，
类型：发明
国别省市：山东,37