一种配电网故障自愈调度方法技术

本发明专利技术公开了一种配电网故障自愈调度方法，（一）配电终端上传配电网和电力设备的监测信息至监测平台；（二）监测平台进行信息处理与分析，判断是否发生故障；（三）如果未发生故障，则以配电网运行经济成本最低为目标进行优化调度，如果发生故障则以故障状态下配电网运行成本最低为目标进行优化调度。本发明专利技术充分利用了分布式电源的可调度特性和配电网用户的需求响应特性，同时考虑了不同故障场景下配电网的自愈调度，能够在故障时尽可能多的恢复用户供电，减小负荷削减，提高配电网的自愈能力。

A self-healing scheduling method for distribution network fault

【技术实现步骤摘要】
一种配电网故障自愈调度方法
本专利技术涉及一种配电网调度方法，尤其是一种考虑分布式电源和用户主动响应的调度方法，属配电网运行调度

技术介绍
配电网位于电力系统的末端，起到连接电力系统和用电用户并分配电能的重要作用。随着经济发展与社会进步，用户对配电网的安全运行与可靠供电提出了更高的要求。配电网自愈是指依托成熟的配电自动化体系和通信技术，使配电网能够实时感知监测运行状态，预防风险并从故障中快速恢复的能力。当配电网处于正常状态时，调度的主要目的是实现配电网的经济运行；当配电网处于故障状态时，自愈调度的主要目的是保障非故障区负荷的供电，并快速恢复正常供电状态。配电网故障后的自愈能力取决于两个因素：可用的恢复能力和实施故障恢复计划的速度。传统上，配电网所需的恢复能力由相邻的馈线负责提供，若故障恰好发生在负荷点与转供线路之间，则负荷点只能等到故障修复后才能恢复供电。随着技术的发展，越来越多的包括可再生能源在内的分布式电源接入到配电网中，以及越来越多的用户主动参与需求侧管理，这些新技术增加了故障恢复操作的灵活性和自愈调度可行性。但是，配电网运营商无法准确预测故障发生的时间与位置，难以及时制定准确有效的调度方案来增强配电网的自愈能力，减少故障过程中的负荷损失。
技术实现思路
本专利技术提出了一种配电网故障自愈调度方法，其目的是：利用分布式电源和需求侧管理等新技术的优势，减少故障过程中的负荷损失。本专利技术技术方案如下：一种配电网故障自愈调度方法，针对包含有分布式电源的配电网，通过计算机装置实现以下步骤：(一)配电终端上传配电网和电力设备的监测信息至监测平台；(二)监测平台进行信息处理与分析，判断是否发生故障；(三)如果未发生故障，则以配电网运行经济成本最低为目标进行优化调度，如果发生故障则以故障状态下配电网运行成本最低为目标进行优化调度；优化调度时以系统中分布式电源有功出力、分布式电源无功出力、负荷点的有功负荷削减量和负荷点的无功负荷削减量为决策变量进行求解计算，根据计算结果对配电系统进行故障调度。作为本方法的进一步改进：配电网在非故障状态下，所述的配电网运行经济成本最低是指：上式中，cost1为正常状态下配电网运行经济成本；N为配电网中节点个数；i为配电网节点编号；Pig为节点i处分布式电源的有功出力大小；Ji(.)为节点i处分布式电源的发电成本函数：Ji(Pig)＝ai(Pig)2+biPig+ci；上式中，ai、bi和ci为Ji(.)的计算系数。作为本方法的进一步改进：非故障状态下进行优化调度时，要满足以下约束：1)功率平衡约束：其中，Qig为节点i处安装的分布式电源无功功率出力大小；Pid为节点i处连接负荷的有功功率大小；Qid为节点i处连接负荷的无功功率大小；Vi为节点i处节点电压大小；Vj为节点j处节点电压大小；Gij和Bij分别为以节点i和节点j为首末节点的线路的电导和电纳大小；δij为节点i和节点j处电压的相角差；2)支路潮流约束：其中，Pij为以节点i和节点j为首末节点的馈线有功潮流大小；为以节点i和节点j为首末节点的馈线有功潮流最大值；3)节点电压约束：Vmin≤Vi≤Vmax；其中，Vmin和Vmax分别为电压下限和上限；4)分布式电源出力约束：其中，Pig,min和Pig,max分别为Pig的下限和上限；和分别为的下限和上限。作为本方法的进一步改进：配电网在故障状态下，所述的配电网运行成本最低是指：上式中，cost2为故障状态下配电网运行成本，包括经济调度成本cost1和加权的负荷削减成本两部分；λ为失负荷惩罚因子；s为故障场景编号；Ns为故障场景个数；πs和τs分别为故障场景s的出现概率和持续时间；ωi为节点i处负荷的权重系数，故障时用户主动响应，不同等级用户设置不同的权重系数；为故障场景s中节点i处负荷的有功削减量。作为本方法的进一步改进：故障状态下进行优化调度时，要满足以下约束：1)功率平衡约束：其中，和分别为故障场景s中的有功功率和无功功率；为故障场景s中节点i处连接的用户的无功负荷削减大小；Vs,i和Vs,j分别为故障场景s中节点i和节点j处电压幅值的大小；δs,ij为故障场景s中的δij；2)支路潮流约束：其中，us,i和us,j均为二元变量，分别表示故障场景s中节点i和节点j是否受到故障影响；γs,ij为故障场景s中以节点i和节点j为首末节点的线路分配容量减少的百分比；3)节点电压约束：Vmin≤Vs,i≤Vmax；4)分布式电源出力约束：其中，ks.i为故障场景s中节点i处分布式电源发电量减少的百分比；5)负荷削减约束：相对于现有技术，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术建立了故障状态下的配电网自愈调度模型，将经济调度成本和负荷削减成本同时考虑，形成了一个混合整数非线性优化问题，充分利用了分布式电源的可调度特性和配电网用户的需求响应特性，同时考虑了不同故障场景下配电网的自愈调度，能够在故障时尽可能多的恢复用户供电，减小负荷削减，提高配电网的自愈能力。附图说明图1为配电网自愈调度的架构示意图。图2为本专利技术调度方法的流程示意图。图3为实施例中改进的IEEE33节点配电系统的架构示意图。图4为本专利技术自愈调度方法与传统调度方法负荷削减成本的对比图。具体实施方式下面结合附图详细说明本专利技术的技术方案：本专利技术的目的在于建立一种考虑分布式电源和用户主动响应的自愈配电网调度方法，该方法针对含分布式电源的配电网，利用先进的配电自动化技术和需求侧管理技术，在正常状态下保证配电网经济运行，在故障状态下保证配电网最大程度的恢复用户供电，尤其是保证关键用户的供电。本专利技术能够为城市配电网的运行调度提供指导，有利于提升城市配电网的运行及管理水平，促进城市配电网向坚强和自愈的方向发展。本调度方法的具体步骤为：(一)建立配电网自愈调度架构与流程。本专利技术建立的配电网自愈调度架构如附图1所示，主要包含三层结构，第一层是终端感知层，主要是配电网及电力设备的数据采集和状态感知，包括输电线路、变压器、继电保护装置和配电终端等；第二层是综合监测平台，主要负责电力设备参数监测、任务管理与分配和电网状态监测等；第三层是自愈控制系统，主要负责分析预警、自动决策、状态评估、自动控制和自愈恢复。通过自愈调度架构中三层之间的相互通信与配合，实现故障状态下配电网自愈调度指令的生成与执行。调度流程如附图2所示，首先是配电终端上传配电网和电力设备的监测信息，然后综合监测平台进行信息处理与分析，判断是否发生故障，如果发生故障则进行配电网本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种配电网故障自愈调度方法，针对包含有分布式电源的配电网，其特征在于通过计算机装置实现以下步骤：/n(一)配电终端上传配电网和电力设备的监测信息至监测平台；/n(二)监测平台进行信息处理与分析，判断是否发生故障；/n(三)如果未发生故障，则以配电网运行经济成本最低为目标进行优化调度，如果发生故障则以故障状态下配电网运行成本最低为目标进行优化调度；/n优化调度时以系统中分布式电源有功出力、分布式电源无功出力、负荷点的有功负荷削减量和负荷点的无功负荷削减量为决策变量进行求解计算，根据计算结果对配电系统进行故障调度。/n

【技术特征摘要】
1.一种配电网故障自愈调度方法，针对包含有分布式电源的配电网，其特征在于通过计算机装置实现以下步骤：
(一)配电终端上传配电网和电力设备的监测信息至监测平台；
(二)监测平台进行信息处理与分析，判断是否发生故障；
(三)如果未发生故障，则以配电网运行经济成本最低为目标进行优化调度，如果发生故障则以故障状态下配电网运行成本最低为目标进行优化调度；
优化调度时以系统中分布式电源有功出力、分布式电源无功出力、负荷点的有功负荷削减量和负荷点的无功负荷削减量为决策变量进行求解计算，根据计算结果对配电系统进行故障调度。


2.如权利要求1所述的配电网故障自愈调度方法，其特征在于：配电网在非故障状态下，所述的配电网运行经济成本最低是指：



上式中，cost1为正常状态下配电网运行经济成本；N为配电网中节点个数；i为配电网节点编号；Pig为节点i处分布式电源的有功出力大小；Ji(.)为节点i处分布式电源的发电成本函数：
Ji(Pig)＝ai(Pig)2+biPig+ci；
上式中，ai、bi和ci为Ji(.)的计算系数。


3.如权利要求2所述的配电网故障自愈调度方法，其特征在于：非故障状态下进行优化调度时，要满足以下约束：
1)功率平衡约束：






其中，Qig为节点i处安装的分布式电源无功功率出力大小；Pid为节点i处连接负荷的有功功率大小；Qid为节点i处连接负荷的无功功率大小；Vi为节点i处节点电压大小；Vj为节点j处节点电压大小；Gij和Bij分别为以节点i和节点j为首末节点的线路的电导和电纳大小；δij为节点i和节点j处电压的相角差；
2)支路潮流约束：



其中，Pij为以节点i和节点j为首末节点的馈线有功潮流大小；为以节点i和节点j为首末节点的馈线有功潮流最大值；
3)节点电压约束：

【专利技术属性】
技术研发人员：刘海信，赵瑞锋，高贞彦，李波，刘延乐，卢建刚，潘凯岩，郭文鑫，
申请(专利权)人：东方电子股份有限公司，广东电网有限责任公司电力调度控制中心，
类型：发明
国别省市：山东;37