一种多源协同的智能配电网故障恢复次序优化决策方法技术

本发明专利技术提供的一种多源协同的智能配电网故障恢复次序优化决策方法，包括根据配电网的节点分布情况，建立配电网故障恢复的目标函数和相应的优化变量；基于目标函数，通过加入三相不对称潮流约束和稳态运行约束，建立配电网故障恢复次序优化模型，获得配电网故障恢复次序优化结果。本发明专利技术提供的方法没通过计及故障恢复过程中系统三相不对称潮流约束以及其他各项稳态运行约束、辐射状拓扑约束和操作过程相关约束，提出更为完善的配电网故障恢复次序优化混合整数线性规划模型，形成了一种智能配电网故障恢复次序优化决策方法，以确保每次恢复操作后均能满足配电网各项稳态约束，确保系统的稳定运行。

A multi-source collaborative decision-making method for intelligent distribution network fault recovery sequence optimization

【技术实现步骤摘要】
一种多源协同的智能配电网故障恢复次序优化决策方法
本专利技术涉及配电网故障恢复
，尤其涉及一种多源协同的智能配电网故障恢复次序优化决策方法。
技术介绍
近年来世界范围内自然灾害、恐怖袭击等极端事件频发，对电力设施造成严重损害，并带来了巨大的经济损失。配电网韧性描述配电网在极端事件中采取主动措施保证重要负荷供电，并迅速响应恢复断电负荷的能力。随着分布式发电技术的不断发展，利用配电网内分布式资源，如分布式电源、储能系统和微电网等为重要负荷恢复供电已成为提升配电网韧性的有效方法之一。本专利技术重点关注利用配电网本地分布式资源恢复重要负荷的最优恢复操作次序的决策方法。目前已有部分技术对恢复操作次序的确定方法进行了探索。例如在一些现有技术中利用改进粒子群算法和最短路径算法求解通过分布式电源恢复配电网的操作顺序。在另一些现有技术中将问题建模为混合整数线性规划，得到分布式电源与线路的一系列控制操作。上述现有技术的缺点在于，在其恢复过程中涉及同时闭合多个线路开关或同时连接多个负荷，与实际操作有所差别。
技术实现思路
本专利技术的实施例提供了一种多源协同的智能配电网故障恢复次序优化决策方法，用于解决申请人发现的现有技术中，未考虑三相不对称潮流约束条件，使实际恢复过程与实际操作有较大差别的技术问题。为了实现上述目的，本专利技术采取了如下技术方案。一种多源协同的智能配电网故障恢复次序优化决策方法，其特征在于，包括：建立配电网故障恢复的目标函数，该目标函数具有优化变量；基于目标函数，通过加入三相不对称潮流约束、稳态运行约束和过程操作约束，建立配电网故障恢复次序优化模型，获得配电网故障恢复次序优化结果。优选地，目标函数为：优化变量为：公式(1)中，N为配电网中所有节点集合；Y为整个故障恢复过程中所有操作的集合；y表示某一次操作，第0次操作表示配电网故障隔离后恢复的初始状态；y的最大值为ymax＝nload+nL+ngen+nes，其中nload表示带有开关的负荷数量，nL表示带开关的线路数量，ngen表示分布式电源的数量，nes表示储能系统的数量；ωi为节点i所连接的负荷的权重系数；为整数变量，表示第y次操作后，节点i所连接的负荷是否被恢复；表示负荷被恢复，否则负荷未被恢复。优选地，基于目标函数，通过加入三相不对称潮流约束和稳态运行约束，建立配电网故障恢复次序优化模型，获得配电网故障恢复次序优化结果的步骤中，三相不对称潮流约束包括：通过表示流入节点i的功率之和等于流出节点i的总和；通过表示和之间的关系；通过表示线路(i,j)上的两端节点的电压差；通过表示线路(i,j)是否连接的两种情况，当时，该式为支路首末两端电压模值平方差的关系，当时，支路两端电压无约束；通过和表明节点i的注入功率；若节点i与分布式电源连接，则节点i的注入功率等于连接到节点i的分布式电源的发电量减去节点i的负荷功率；若节点i与储能连接，则节点i的注入功率等于连接到节点i的储能系统的发电量减去节点i的负荷功率；若节点i不与分布式电源或储能系统连接，则节点i的注入功率等于负的节点i的负荷功率；上述公式中，G为配电网中所有可控分布式电源的集合；E为配电网中所有储能系统集合；L为配电网中所有支路集合；函数DIAG(·)返回以输入向量为对角元素的对角矩阵；表示第y次操作后从节点h流向i的复功率，为3×3维矩阵；表示的对角线元素，为3×1维向量；δ为线性化转换矩阵；为中间辅助变量；是节点i第y次操作后的电压，为3×1维向量；为i节点第y次操作后的电压向量与其共轭转置相乘得到的3×3维矩阵，是一个对角矩阵，其对角线元素为节点电压各相幅值的平方；zij表示线路(i,j)的3×3维阻抗矩阵；表示第y次操作后节点i的注入功率，为3×1维向量，表示节点i的负荷功率需求，为3×1维向量；表示第y次操作后节点i分布式电源出力，为3×1维向量；表示第y次操作后节点i储能出力，为3×1维向量；表示第y次操作后线路状态，表示线路被连接；否则线路未被连接；M为值很大的正实数。优选地，基于目标函数，通过加入三相不对称潮流约束和稳态运行约束，建立配电网故障恢复次序优化模型，获得配电网故障恢复次序优化结果的步骤中，稳态运行约束包括运行安全约束和拓扑约束；过程操作约束包括初始状态约束；运行安全约束包括：通过表示线路功率约束，具体表示线路(i,j)是否连接的两种情况，当时，未对进行限制，当时，限制使得其值为0；通过表示节点电压上下限约束，若节点没有通电，则限制其电压为0；通过和表示节点电压上下限约束，若节点没有通电，则限制其电压为0；通过和表示储能的容量约束；公式(9)-(14)中，函数diag(·)返回由输入矩阵的对角元素组成的向量；函数Re(·)返回输入矩阵的实部；函数Im(·)返回输入矩阵的虚部；函数ones(·)返回维度是输入数的单位矩阵；与表示节点电压各相幅值最小值的平方与幅值最大值的平方，为3×1维向量；表示第y次操作后节点i的通电状态，表示节点i在第y次操作后通电；否则节点i没有通电；表示第y次操作后分布式电源i的连接状态，表示分布式电源i接入电网，否则其没有接入电网；表示第y次操作后储能i的连接状态，表示储能i接入电网，否则其没有接入电网；表示分布式电源与储能系统的有功功率最大值和无功功率最大值,为3×1维向量；拓扑约束包括：通过表示在图论的树的定义中，每一个可以形成环的线路组合中，至少有一条线路是断开的；通过表示树的连通性，表示树的必要不充分条件，所有通电节点之和减去所有通电线路之和小于等于1；通过和表示线路通电与节点通电状态和线路连通状态的关系；公式(15)-(20)中，K为配电网中全部可用线路连接后形成的环的集合；Ck为第k个环中所包含的线路的集合；为第k个环中所包含的线路数量，表示第y次操作后节点线路(i,j)是否通电，表示线路(i,j)通电，否则表示线路(i,j)未通电；过程操作约束包括：通过表示只有节点通电时，该节点的负荷才能够接入配电网；通过表示只有节点通电时，ES才能启动；通过表示除根节点之外的DG，只有在所连接节点通电时，才能启动；通过表示当具有黑启动能力且容量最大的DG接入配电网时，其所连接的节点也同时通电；通过表示节点若通电，就不能断电；通过和表示DG、ES、负荷若接入系统就不能再断开；通过表示每次只进行一项操作，Lc,Lo分别为2种线路类型的集合，发生故障后，初始状态为闭合的线路集合与初始状态为断开的线路集合；通过表示对于初始状态为断开的线路，上一个操作后的线路连接状态总是闭合或与下一个操作后的线路连接状态相同；通过表示对于初始状态为闭合的线路，上一个操作后的线路连接状态总是断开或与下一个操作后的线路连接状态相同；通过表示对于当线路状态为连接时，线路两端的通电节点状态总是相同的；通过表示对于初本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多源协同的智能配电网故障恢复次序优化决策方法，其特征在于，包括：/n建立配电网故障恢复的目标函数，该目标函数具有优化变量；/n基于目标函数，通过加入三相不对称潮流约束、稳态运行约束和过程操作约束，建立配电网故障恢复次序优化模型，获得配电网故障恢复次序优化结果。/n

【技术特征摘要】
1.一种多源协同的智能配电网故障恢复次序优化决策方法，其特征在于，包括：
建立配电网故障恢复的目标函数，该目标函数具有优化变量；
基于目标函数，通过加入三相不对称潮流约束、稳态运行约束和过程操作约束，建立配电网故障恢复次序优化模型，获得配电网故障恢复次序优化结果。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述目标函数为：



所述优化变量为：公式(1)中，N为配电网中所有节点集合；Y为整个故障恢复过程中所有操作的集合；y表示某一次操作，第0次操作表示配电网故障隔离后恢复的初始状态；y的最大值为ymax＝nload+nL+ngen+nes，其中nload表示带有开关的负荷数量，nL表示带开关的线路数量，ngen表示分布式电源的数量，nes表示储能系统的数量；ωi为节点i所连接的负荷的权重系数；为整数变量，表示第y次操作后，节点i所连接的负荷是否被恢复；表示负荷被恢复，否则负荷未被恢复。


3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的基于目标函数，通过加入三相不对称潮流约束和稳态运行约束，建立配电网故障恢复次序优化模型，获得配电网故障恢复次序优化结果的步骤中，三相不对称潮流约束包括：
通过表示流入节点i的功率之和等于流出节点i的总和；
通过表示和之间的关系；
通过表示线路(i,j)上的两端节点的电压差；
通过表示线路(i,j)是否连接的两种情况，当时，该式为支路首末两端电压模值平方差的关系，当时，支路两端电压无约束；
通过和表明节点i的注入功率；若节点i与分布式电源连接，则节点i的注入功率等于连接到节点i的分布式电源的发电量减去节点i的负荷功率；若节点i与储能连接，则节点i的注入功率等于连接到节点i的储能系统的发电量减去节点i的负荷功率；若节点i不与分布式电源或储能系统连接，则节点i的注入功率等于负的节点i的负荷功率；
上述公式中，G为配电网中所有可控分布式电源的集合；E为配电网中所有储能系统集合；L为配电网中所有支路集合；函数DIAG(·)返回以输入向量为对角元素的对角矩阵；表示第y次操作后从节点h流向i的复功率，为3×3维矩阵；表示的对角线元素，为3×1维向量；δ为线性化转换矩阵；为中间辅助变量；是节点i第y次操作后的电压，为3×1维向量；为i节点第y次操作后的电压向量与其共轭转置相乘得到的3×3维矩阵，是一个对角矩阵，其对角线元素为节点电压各相幅值的平方；zij表示线路(i,j)的3×3维阻抗矩阵；表示第y次操作后节点i的注入功率，为3×1维向量，表示节点i的负荷功率需求，为3×1维向量；表示第y次操作后节点i分布式电源出力，为3×1维向量；表示第y次操作后节点i储能出力，为3×1维向量；表示第y次操作后线路状态，表示线路被连接；否则线路未被连接；M为值很大的正实数。


4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的基于目标函数，通过加入三相不对称潮流约束和稳态运行约束，建立配电网故障恢复次序优化模型，获得配电网故障恢复次序优化结果的步骤中，稳态运行约束包括运行安全约束和拓扑约束；过程操作约束包括初始状态约束；
运...

【专利技术属性】
技术研发人员：许寅，王颖，和敬涵，王小君，马佳骏，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：北京;11