主动配电网大面积断电动态孤岛恢复方法技术

本发明专利技术属于主动配电网技术领域，具体公开了一种主动配电网大面积断电动态孤岛恢复方法，包括预测分布式电源出力和负荷曲线、得出主动配电网最大恢复能力、判断故障恢复场景的所属场景类型及调度相应的资源、采用博弈论的方法进行孤岛恢复，和优化整个修复周期的恢复方案五个步骤。本发明专利技术提供的主动配电网大面积断电动态孤岛恢复方法，实现了失电区域的负荷量的最大恢复，增大了孤岛稳定持续的供电能力，保证了收益分配的公平性，与此同时，减少了综合经济损失。本发明专利技术适用于主动配电网大面积断电后的供电恢复。

Dynamic islanding recovery method for large area outage of active distribution network

【技术实现步骤摘要】
主动配电网大面积断电动态孤岛恢复方法
本专利技术属于主动配电网
，涉及主动配电网故障恢复领域，具体地说是一种主动配电网大面积断电动态孤岛恢复方法。
技术介绍
主动配电网(activedistributionnetwork,ADN)是内部具有分布式或分散式能源，具有控制和运行能力的配电网，相比于传统配电网，其对可再生能源具有更大的接纳能力和更高的资产利用率，此外，它还可以实现对分布式电源(distributedgeneration，DG)、储能系统、可控负荷的主动管理和对网络潮流的主动控制。但是，主动配电网的运行及控制方式变得灵活复杂的同时，发生故障的概率也相应提升，主要表现在：接入大量DG使得配电网运行结构变得复杂，配电网的潮流分布、电压质量受到影响；配电网继电保护的复杂程度加大；电能质量变差，使得配电网可靠性降低。因此，研究快速而有效的主动配电网故障恢复策略很有必要。当发生自然灾害时，电网大面积停电可能将持续几个星期，甚至几个月，在灾后的电力恢复过程中，作为可替代资源的分布式电源将成为最佳的资源选择，分布式电源具有启动速度快、反应灵活、结构简单的优势。若当地有关电力部门不能及时地在大面积停电的极端情况下为用户恢复供电，那么孤岛恢复将成为供电恢复的最后一道防线。IEEE1547.2-2008标准提出，利用分布式电源形成孤岛可以解决配电网大面积停电的问题。在此基础上，IEEE1547.4-2011标准给出了设计、操作和孤岛整合的方案，且验证了分布式电源可为重要负荷供电的潮流合理性。随着电力市场的逐步深化，多种分布式资源有意愿及能力参与系统的紧急调度，但是，参与过程中势必存在多方利益竞争与均衡的问题。博弈论也称“对策论”，是现代数学的一个分支，可以应用到电力系统中，解决多方利益竞争与均衡的问题，并且已经取得了良好的效果，但是在配电网故障恢复方面应用很少，尤其缺少在主动配电网大面积断电故障恢复方面的应用。
技术实现思路
本专利技术的目的，是要提供一种主动配电网大面积断电动态孤岛恢复方法，以实现主动配电网出现大面积断电的情况下的供电恢复。本专利技术为实现上述目的，所采用的技术方案如下：一种主动配电网大面积断电动态孤岛恢复方法，所述方法步骤如下：(一)预测停电时间内的分布式资源的出力和负荷曲线；(二)根据所述出力和负荷曲线，得出主动配电网最大恢复能力，即非故障失电区域内通过形成分布式电源孤岛供电能够恢复的最大负荷功率；(三)根据主动配电网最大恢复能力和主动配电网失电区域的负荷量的相对大小关系，判断故障恢复场景的所属场景类型，调度相应的资源；所述场景类型包括场景一、场景二和场景三；所述场景一为：不考虑可控负荷，主动配电网最大恢复能力大于失电区域的负荷量，以恢复成本最小为目标调度相应资源；所述场景二为：考虑可控负荷，主动配电网最大恢复能力大于失电区域的负荷量，以切除可控负荷量最小为目标调度相应资源；所述场景三为：考虑可控负荷，主动配电网最大恢复能力小于失电区域的负荷量，切除可控负荷后，继续按不可控负荷的等级切除不可控负荷，以切除不可控负荷失电代价最小为目标调度相应资源；(四)采用博弈论的方法进行孤岛恢复；(五)优化整个修复周期的恢复方案。作为限定：分布式资源包括光储分布式电源和传统分布式电源；所述光储分布式电源为主动配电系统中接入储能装置的光伏发电系统，传统分布式电源是由蓄电池、柴油发电机、微型燃气轮机构成的分布式电源。作为进一步限定：所述步骤(二)中主动配电网最大恢复能力的计算公式为PMLRC(t)＝∑PPE(t)+∑PCO(t)+θ·∑PL1(t)；式中，PMLRC(t)为分布式电源孤岛在t时刻能够恢复的最大负荷功率，PPE(t)为光储分布式电源在t时刻的出力，PCO(t)为传统分布式电源在t时刻的出力，PL1(t)为可控负荷在t时刻的负荷量，θ为场景系数，场景一时θ＝0，场景二和场景三时θ＝1；所述光储分布式电源在t时刻的出力计算公式为PPE(t)＝PES(t)+PK(t)；式中，PK(t)为光伏发电系统在t时刻的出力，PES(t)为储能装置在t时刻的出力。作为另一种限定：所述步骤(三)中三个场景的目标函数如下：①场景一以恢复成本最小为目标函数，即式中，Cj代表第j个分布式电源发单位电量的成本，S为分布式资源的集合，即光储分布式电源和传统分布式电源的集合，PL-i(t)为t时刻节点i的负荷量，Dj为第j种分布式电源恢复供电区域的负荷集合；②场景二以切除可控负荷量最小为目标函数，即式中，M为切除的可控负荷节点的集合，PL1-i(t)为t时刻节点i的可控负荷量，αi为节点i的可控负荷量在负荷量中所占的比例；③场景三按不可控负荷的等级切除不可控负荷，以切除不可控负荷的失电代价最小为目标函数，即式中，D为切除的不可控负荷节点的集合，PL2-i(t)为t时刻节点i的不可控负荷量，kc为切除的第c等级不可控负荷获得的赔偿费用。作为进一步限定：三个场景目标函数的约束条件如下，即①辐射状结构gk∈Gk式中，gk表示已恢复的供电区域，Gk表示保证配电网辐射状的所有拓扑结构集合；②配电网各线路的容量约束Il≤Ilmax,(l＝1,2,…,n)式中，Il为流过线路l的电流，Ilmax为流过线路l的最大电流，n为配电网支路数量；③节点电压约束Uimin≤Ui≤Uimax,(i＝1,2,…,m)式中，Umin、Umax分别为节点i的电压下限和电压上限，m为配电网节点数量；④孤岛静态稳定储备系数借鉴中国现行的《电力系统安全稳定导则》，规定事故后孤岛运行方式需满足的静态稳定储备要求如下：式中，PDG(j,t)代表第j个分布式电源在t时刻的出力，代表t时刻被第j个分布式电源恢复供电的节点的负荷量之和；⑤储能装置充放电约束式中，分别为t时刻储能装置的实际充电、放电功率，为储能装置放电功率的上、下限，为储能装置充电功率的上、下限；⑥传统分布式电源放电约束式中，为t时刻分布式电源的实际放电功率，Pdismax为传统分布式电源的最大放电功率约束。作为第三种限定：所述步骤(四)中孤岛恢复采用的博弈论方法建立如下，即①博弈参与人所述博弈参与人包括光储分布式电源和传统分布式电源；②博弈策略首先，各个分布式电源之间开展非合作博弈，采用广度优先算法进行孤岛分区，形成初始孤岛区域，然后各个分布式电源之间开展合作博弈，对分区进行优化处理；非合作博弈策略，每个分布式电源以各自所在的负荷节点为根结点，以各自的能量有效利用率为目标调用生成树算法进行搜索，优先恢复等级高的负荷，直到搜索到容量不足或其他分布式电源的根结点为止，从而形成初始孤岛搜索区域；合作博弈的策略，若两个本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种主动配电网大面积断电动态孤岛恢复方法，其特征在于，它按照以下步骤顺序进行：/n(一)预测停电时间内的分布式资源的出力和负荷曲线；/n(二)根据所述出力和负荷曲线，得出主动配电网最大恢复能力，即非故障失电区域内通过形成分布式电源孤岛供电能够恢复的最大负荷功率；/n(三)根据主动配电网最大恢复能力和主动配电网失电区域的负荷量的相对大小关系，判断故障恢复场景的所属场景类型，调度相应的资源；所属场景类型包括场景一、场景二和场景三；/n所述场景一为：不考虑可控负荷，主动配电网最大恢复能力大于失电区域的负荷量，以恢复成本最小为目标调度相应资源；/n所述场景二为：考虑可控负荷，主动配电网最大恢复能力大于失电区域的负荷量，以切除可控负荷量最小为目标调度相应资源；/n所述场景三为：考虑可控负荷，主动配电网最大恢复能力小于失电区域的负荷量，切除可控负荷后，继续按不可控负荷的等级切除不可控负荷，以切除不可控负荷失电代价最小为目标调度相应资源；/n(四)采用博弈论的方法进行孤岛恢复；/n(五)优化整个修复周期的恢复方案。/n

【技术特征摘要】
1.一种主动配电网大面积断电动态孤岛恢复方法，其特征在于，它按照以下步骤顺序进行：
(一)预测停电时间内的分布式资源的出力和负荷曲线；
(二)根据所述出力和负荷曲线，得出主动配电网最大恢复能力，即非故障失电区域内通过形成分布式电源孤岛供电能够恢复的最大负荷功率；
(三)根据主动配电网最大恢复能力和主动配电网失电区域的负荷量的相对大小关系，判断故障恢复场景的所属场景类型，调度相应的资源；所属场景类型包括场景一、场景二和场景三；
所述场景一为：不考虑可控负荷，主动配电网最大恢复能力大于失电区域的负荷量，以恢复成本最小为目标调度相应资源；
所述场景二为：考虑可控负荷，主动配电网最大恢复能力大于失电区域的负荷量，以切除可控负荷量最小为目标调度相应资源；
所述场景三为：考虑可控负荷，主动配电网最大恢复能力小于失电区域的负荷量，切除可控负荷后，继续按不可控负荷的等级切除不可控负荷，以切除不可控负荷失电代价最小为目标调度相应资源；
(四)采用博弈论的方法进行孤岛恢复；
(五)优化整个修复周期的恢复方案。


2.根据权利要求1所述的主动配电网大面积断电动态孤岛恢复方法，其特征在于，分布式资源包括光储分布式电源和传统分布式电源；所述光储分布式电源为主动配电系统中接入储能装置的光伏发电系统，传统分布式电源是由蓄电池、柴油发电机、微型燃气轮机构成的分布式电源。


3.根据权利要求2所述的主动配电网大面积断电动态孤岛恢复方法，其特征在于，所述步骤(二)中主动配电网最大恢复能力的计算公式为PMLRC(t)＝∑PPE(t)+∑PCO(t)+θ·∑PL1(t)；式中，PMLRC(t)为分布式电源孤岛在t时刻能够恢复的最大负荷功率，PPE(t)为光储分布式电源在t时刻的出力，PCO(t)为传统分布式电源在t时刻的出力，PL1(t)为可控负荷在t时刻的负荷量，θ为场景系数，场景一时θ＝0，场景二和场景三时θ＝1；
所述光储分布式电源在t时刻的出力计算公式为PPE(t)＝PES(t)+PK(t)；式中，PK(t)为光伏发电系统在t时刻的出力，PES(t)为储能装置在t时刻的出力。


4.根据权利要求2或3所述的主动配电网大面积断电动态孤岛恢复方法，其特征在于，所述步骤(三)中三个场景的目标函数如下：
①场景一以恢复成本最小为目标函数，即



式中，Cj代表第j个分布式电源发单位电量的成本，S为分布式资源的集合，即光储分布式电源和传统分布式电源的集合，PL-i(t)为t时刻节点i的负荷量，Dj为第j种分布式电源恢复供电区域的负荷集合；
②场景二以切除可控负荷量最小为目标函数，即



式中，M为切除的可控负荷节点的集合，PL1-i(t)为t时刻节点i的可控负荷量，αi为节点i的可控负荷量在负荷量中所占的比例；
③场景三按不可控负荷的等级切除不可控负荷，以切除不可控负荷的失电代价最小为目标函数，即



式中，D为切除的不可控负荷节点的集合，PL2-i(t)为t时刻节点i的不可控负荷量，kc为切除的第c等级不可控负荷获得的赔偿费用。


5.根据权利要求4所述的主动配电网大面积断电动态孤岛恢复方法，其特征在于，三个场景目标函数的约束条件如下：
①辐射状结构
gk∈Gk
式中，gk表示已恢复的供电区域，Gk表示保证配电网辐射状的所有拓扑结构集合；
②配电网各线路的容量约束
Il≤Ilmax,(l＝1,2,…,n)
式中，Il为流过线路l的电流，Ilmax为流过线路l的最大电流，n为配电网支路数量；
③节点电压约束
Uimin≤Ui≤Uimax,(i＝1,2,…,m)
式中，Umin、Umax分别为节点i的电压下限和电压上限，m为配电网节点数量；
④孤岛静态稳定储备系数
借鉴中国现行的《电力系统安全稳定导则》，规定事故后孤岛运行方式需满足的静态稳定储备要求如下：



式中，PDG(j,t)代表第j个分布式电源在t时刻的出力，代表t时刻被第j个分布式电源恢复供电的节点的负荷量之和；
⑤储能装置充放电约束






式中，分别为t时刻储能装置的实际充电、放电功率，为储能装置放电功率的上、下限，为储能装置充电功率的上、下限；
⑥传统分布式电源放电约束
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【专利技术属性】
技术研发人员：曹玉洁，刘方鑫，
申请(专利权)人：国网冀北电力有限公司张家口供电公司，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：河北;13