一种三相不对称配电网的网络动态重构方法技术

本发明专利技术公开了一种三相不对称配电网的网络动态重构方法，该方法包括：根据选定的三相不对称配电系统建立含有分布式电源和三相储能装置的电网系统模型；根据电网系统模型进行有功损耗与开关动作成本计算，并以有功损耗与开关动作成本之和的最小值作为目标函数；根据设定的网络辐射状结构约束条件、开关动作次数约束条件、三相线性潮流方程约束条件、分布式电源输出功率控制约束条件、支路容量约束条件、节点电压幅值约束条件、节点电压不平衡度约束条件、三相储能装置运行约束条件和分布式电源发电不平衡度约束条件对目标函数进行优化，建立网络重构模型。该方法有效保证分布式电源在运行安全性的同时降低了网络损耗，提高配电网运行经济效益。

A Dynamic Reconfiguration Method for Three-phase Asymmetric Distribution Network

【技术实现步骤摘要】
一种三相不对称配电网的网络动态重构方法
本专利技术涉及配电网
，尤其涉及一种三相不对称配电网的网络动态重构方法。
技术介绍
配电网重构(distributionnetworkreconfiguration，DNR)是配电管理系统的一项重要功能，其通过改变配电系统中联络开关与分段开关的闭合状态，在满足负荷需求、保证系统运行安全性的前提下，优化网络拓扑结构，实现系统运行性能的提升，如减小网络损耗、提高电能质量及增强分布式电源(distributedgeneration，DG)接纳能力等。动态重构是指配电系统运行人员通过改变远程控制开关的状态，动态地改变配电网络的拓扑结构，从而实现灵活的网络结构优化。近年来，随着环境问题日益突出，越来越多的分布式电源(distributedgeneration，DG)及电动汽车接入配电系统，进一步加剧了配电侧负荷用电需求的变化。配电网需要更加灵活的重构策略，以计及分布式电源(distributedgeneration，DG)出力与负荷的时变特性，实现配电网安全经济运行的目的。由于实际配电网中大量存在的单相负荷及线路，使得配电系统的三相不对称特点突出，现有的三相不对称配电网的网络重构方法一般都是仅考虑一个重构目标或者在优化重构目标时考虑的约束因素不够全面，无法在保证分布式电源(distributedgeneration，DG)运行安全性的同时，有效降低网络损耗，提高配电网运行的经济效益。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种三相不对称配电网的网络动态重构方法，能够多方面地考虑重构目标和优化重构目标的约束因素，有效地保证分布式电源运行安全性的同时，有效降低网络损耗，提高配电网运行的经济效益。本专利技术实施例提供了一种三相不对称配电网的网络动态重构方法，包括：根据选定的三相不对称配电系统建立含有分布式电源和三相储能装置的电网系统模型；根据所述电网系统模型进行总线路有功损耗与开关动作成本计算，并以有功损耗与开关动作成本之和的最小值作为目标函数；根据设定的网络辐射状结构约束条件、开关动作次数约束条件、三相线性潮流方程约束条件、分布式电源输出功率控制约束条件、支路容量约束条件、节点电压幅值约束条件、节点电压不平衡度约束条件、三相储能装置运行约束条件和分布式电源发电不平衡度约束条件对所述目标函数进行优化，建立网络重构模型；对所述网络重构模型进行线性化处理，得到混合整数线性规划模型，并采用CPLEX求解器对所述混合整数线性规划模型进行求解。优选地，所述根据所述电网系统模型进行总线路有功损耗与开关动作成本计算，并以有功损耗与开关动作成本之和的最小值作为目标函数，具体包括：根据公式获取所述电网系统模型的目标函数；其中，T为所计算的时间段集合；B为电网系统模型支路集合；Cact为开关单次动作成本系数；αij,t和βij,t均表示t时段支路开关(i,j)的开关转换状态，αij,t为1表示支路开关(i,j)状态在t时段由闭合状态转换为断开状态，βij,t为1表示支路开关(i,j)状态在t时段由断开状态转换为闭合状态，αij,t和βij,t均为0时表示支路开关(i,j)状态在t时段没有发生变化；Closs为有功损耗成本系数构成的3×1维列向量；(·)T表示对矩阵取转置运算；rij为支路(i,j)三相电阻构成的3×3维矩阵；Pij,t为t时段节点i流向节点j的三相有功功率构成的3×1维列向量，Qij,t为t时段节点i流向节点j的三相无功功率构成的3×1维列向量；Vi,t为t时段节点i三相电压构成的3×1维列向量；表示同维矩阵对应元素相除。优选地，所述网络辐射状结构约束条件和开关动作次数约束条件，具体包括：所述网络辐射状结构约束条件具体为：其中，N为电网系统模型所有节点的集合；F为电网系统模型所有根节点的集合；N/F表示电网系统模型中除根节点以外其余节点的集合；Nn与Nf分别为电网系统模型节点总数与根节点总数；zij,t表示支路开关(i,j)在t时段的开闭状态，支路开关(i,j)闭合时为1，断开时为0；所述开关动作次数约束条件具体为：其中，Smax为电网系统模型所有时间段允许的支路开关动作总次数；Ssmax为单个开关在所有时间段允许的动作次数。优选地，所述三相线性潮流方程约束条件，具体包括：其中，公式(4)与公式(5)分别表示节点的有功功率平衡方程和无功功率平衡方程；公式(6)与公式(7)为节点电压幅值关联约束；(i,j)∈B，t∈T；G为分布式电源所在节点构成的集合；L为负荷节点构成的集合；Pki,t与Qki,t分别表示t时段由节点k流向节点i的三相有功功率和无功功率；Pij,t与Qij,t分别表示t时段由节点i流向节点j的三相有功功率和无功功率；Pf,t与Qf,t分别表示t时段由根节点向节点i注入的三相有功功率和无功功率；Pg,t与Qg,t分别表示t时段由分布式电源向节点i注入的三相有功功率和无功功率；Pl,t与Ql,t分别表示t时段节点i处负荷消耗的三相有功功率和无功功率；与分别表示t时段节点i处三相储能装置的有功充电功率和有功放电功率；表示t时段节点i处三相储能装置所输出的无功功率；为t时段节点i三相电压幅值平方构成的3×1维列向量；为t时段支路(i,j)三相功率构成的3×1维列向量；(·)*表示对矩阵取共轭运算；eij为由{0,1}数值构成的表示三相线路对应相的3×1维列向量；o表示两个维数相同的矩阵对应元素相乘，Zij为三相线路构成的3×3维阻抗阵；γ为常数矩阵，M为常数。优选地，所述分布式电源输出功率控制约束条件，具体包括：其中，Φ为{a,b,c}三相构成的集合；和分别为分布式电源输出有功功率和无功功率；与分别为分布式电源有功功率输出的最大值和最小值；λgmin为分布式电源出力的最小功率因数；Sgmax为分布式电源的额定容量。优选地，所述支路容量约束条件，具体包括：其中，与分别为t时段支路(i,j)传输的三相有功功率和无功功率；为支路(i,j)传输容量的最大值。优选地，所述节点电压幅值约束条件，具体包括：其中，Uf,t为根节点电压幅值的平方；为根节点f在t时段的三相参考电压幅值平方构成的3×1维列向量；为三相电压幅值的平方；与分别为节点i电压幅值的上限和下限。优选地，所述节点电压不平衡度约束条件，具体包括：其中，avgi,t表示t时段节点i三相电压幅值平方的平均值。优选地，所述三相储能装置运行约束条件包括充放电状态约束条件、荷电状态约束条件和三相储能装置容量约束条件，具体包括：所述充放电状态约束条件具体为：其中，E为三相储能装置所在节点构成的集合；为三相储能装置的最大充放电功率；与分别为三相储能装置充电与放电状态的0-1变量，为1表示三相储能装置处于充电状态，为1表示三相储能装置处于放电状态，与均为0时表示三相储能装置处于既不充电也不放电状态；所述荷电状态约束条件具体为：其中，为三相储能装置荷电状态值；εc与εd分别为三相储能装置的充电效率与放电效率；与分别为三相储能装置荷电状态的上限和下限；所述三相储能装置容量约束条件具体为：其中，为t时段三相储能装置所输出的无功功率；为三相储能装置的容量值。优选地，所述分布式电源发电不平衡度约束条件，具体包括：其中，CUF为电流不平衡因数，即负序本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三相不对称配电网的网络动态重构方法，其特征在于，包括：根据选定的三相不对称配电系统建立含有分布式电源和三相储能装置的电网系统模型；根据所述电网系统模型进行总线路有功损耗与开关动作成本计算，并以有功损耗与开关动作成本之和的最小值作为目标函数；根据设定的网络辐射状结构约束条件、开关动作次数约束条件、三相线性潮流方程约束条件、分布式电源输出功率控制约束条件、支路容量约束条件、节点电压幅值约束条件、节点电压不平衡度约束条件、三相储能装置运行约束条件和分布式电源发电不平衡度约束条件对所述目标函数进行优化，建立网络重构模型；对所述网络重构模型进行线性化处理，得到混合整数线性规划模型，并采用CPLEX求解器对所述混合整数线性规划模型进行求解。

【技术特征摘要】
1.一种三相不对称配电网的网络动态重构方法，其特征在于，包括：根据选定的三相不对称配电系统建立含有分布式电源和三相储能装置的电网系统模型；根据所述电网系统模型进行总线路有功损耗与开关动作成本计算，并以有功损耗与开关动作成本之和的最小值作为目标函数；根据设定的网络辐射状结构约束条件、开关动作次数约束条件、三相线性潮流方程约束条件、分布式电源输出功率控制约束条件、支路容量约束条件、节点电压幅值约束条件、节点电压不平衡度约束条件、三相储能装置运行约束条件和分布式电源发电不平衡度约束条件对所述目标函数进行优化，建立网络重构模型；对所述网络重构模型进行线性化处理，得到混合整数线性规划模型，并采用CPLEX求解器对所述混合整数线性规划模型进行求解。2.如权利要求1所述的三相不对称配电网的网络动态重构方法，其特征在于，所述根据所述电网系统模型进行总线路有功损耗与开关动作成本计算，并以有功损耗与开关动作成本之和的最小值作为目标函数，具体包括：根据公式获取所述电网系统模型的目标函数；其中，T为所计算的时间段集合；B为电网系统模型支路集合；Cact为开关单次动作成本系数；αij,t和βij,t均表示t时段支路开关(i,j)的开关转换状态，αij,t为1表示支路开关(i,j)状态在t时段由闭合状态转换为断开状态，βij,t为1表示支路开关(i,j)状态在t时段由断开状态转换为闭合状态，αij,t和βij,t均为0时表示支路开关(i,j)状态在t时段没有发生变化；Closs为有功损耗成本系数构成的3×1维列向量；(·)T表示对矩阵取转置运算；rij为支路(i,j)三相电阻构成的3×3维矩阵；Pij,t为t时段节点i流向节点j的三相有功功率构成的3×1维列向量，Qij,t为t时段节点i流向节点j的三相无功功率构成的3×1维列向量；Vi,t为t时段节点i三相电压构成的3×1维列向量；表示同维矩阵对应元素相除。3.如权利要求2所述的三相不对称配电网的网络动态重构方法，其特征在于，所述网络辐射状结构约束条件和开关动作次数约束条件，具体包括：所述网络辐射状结构约束条件具体为：其中，N为电网系统模型所有节点的集合；F为电网系统模型所有根节点的集合；N/F表示电网系统模型中除根节点以外其余节点的集合；Nn与Nf分别为电网系统模型节点总数与根节点总数；zij,t表示支路开关(i,j)在t时段的开闭状态，支路开关(i,j)闭合时为1，断开时为0；所述开关动作次数约束条件具体为：其中，Smax为电网系统模型所有时间段允许的支路开关动作总次数；Ssmax为单个开关在所有时间段允许的动作次数。4.如权利要求3所述的三相不对称配电网的网络动态重构方法，其特征在于，所述三相线性潮流方程约束条件，具体包括：其中，公式(4)与公式(5)分别表示节点的有功功率平衡方程和无功功率平衡方程；公式(6)与公式(7)为节点电压幅值关联约束；(i,j)∈B，t∈T；G为分布式电源所在节点构成的集合；L为负荷节点构成的集合；Pki,t与Qki,t分别表示t时段由节点k流向节点i的三相有功功率和无功功率；Pij,t与Qij,t分别表示t时段由节点i流向节点j的三相有功功率和无功功率；Pf,t与...

【专利技术属性】
技术研发人员：翟鹤峰，赵利刚，王长香，杨诚，周挺辉，甄鸿越，黄冠标，
申请(专利权)人：南方电网科学研究院有限责任公司，中国南方电网有限责任公司，
类型：发明
国别省市：广东,44