区域电网灾变源荷匹配优化恢复方法及系统技术方案

一种基于源荷匹配度的区域电网灾变恢复方法及系统，通过在负荷恢复过程中定量计算系统频率变化，并基于恢复负荷的特性函数计算节点电压变化以及在负荷恢复过程中产生的系统功角的变化，再将系统频率变化、节点电压变化以及功角变化进行标幺化处理并取相反数，从而得到区域电网灾变恢复过程中的源荷匹配度优化指标，利用源荷匹配度优化指标进行区域电网灾变源荷匹配恢复，指导用于调度的发电机组选择性地为待恢复负荷供电，实现区域电网灾变源荷匹配优化恢复。本发明专利技术实现了量化了灾变后的负荷投入后频率低落、电压及功角变化指标，通过构建综合权重指标，形成了恢复过程中的源荷匹配度模型，实现在灾变后负荷的合理恢复，保障了系统安全稳定运行。

【技术实现步骤摘要】
区域电网灾变源荷匹配优化恢复方法及系统
本专利技术涉及的是一种电力系统领域的技术，具体是一种区域电网灾变源荷匹配优化恢复方法及系统。
技术介绍
区域电网发生灾变现象后，电网稳定性将大大下降，形成薄弱电网的形态，迅速制定合理的调度策略具有重要的研究意义。区域电网灾变恢复问题首要考虑的是尽可能地实现停电区域内负荷的最优化恢复。目前对多源电网的供电恢复往往是一个复杂的多目标数学规划模型，需要充分考虑区域电网灾变恢复过程中的源荷匹配问题。在区域电网灾变恢复过程中，为防止由于电压暂降、频率突变等问题影响恢复过程中机组的投切，系统安全稳定运行必须纳入考虑范围内。目前源荷匹配多用于电力系统的规划、电网调度方面及电网协调控制方案方面，对于源荷匹配运用于电网故障或电网灾变恢复过程中的研究较少，缺少区域电网灾变源荷匹配恢复方法及系统。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术存在的上述不足，提出一种区域电网灾变源荷匹配优化恢复方法及系统，通过对区域电网中不同类型负荷投入时将引起的频率、电压和功角变化进行观测，构建综合权重指标，形成源荷匹配度模型。本专利技术是通过以下技术方案实现的：本专利技术通过在负荷恢复过程中定量计算系统频率变化，并基于恢复负荷的特性函数计算节点电压变化以及在负荷恢复过程中产生的系统功角的变化，再将系统频率变化、节点电压变化以及功角变化进行标幺化处理并取相反数，从而得到区域电网灾变恢复过程中的源荷匹配度优化指标，利用源荷匹配度优化指标进行区域电网灾变源荷匹配恢复，指导用于调度的发电机组选择性地为待恢复负荷供电，实现区域电网灾变源荷匹配优化恢复。所述的频率跌落变化是指：在负荷恢复过程中基于失电负荷所需的恢复功率较投入机组的备用容量足够小的情况，具体为：其中：Li为节点i处负荷的恢复量，Sj为第j个投入机组容量，rj为其频率跌落率，Δfi为投入负荷后引起的频率跌落变化量。所述的节点电压变化，具体通过微分方程的数学解析表达式，通过求取恢复过程中节点电压的暂态变化曲线，计算得到由负荷恢复而导致的节点电压变化。所述的负荷恢复过程中注入电流和节点电压的关系满足：其中：Ii为恢复过程中的注入电流矩阵，Ui为节点i处电压矩阵，A和B为节点导纳系数矩阵。所述的节点包括：静态负荷和动态负荷。所述的节点电压变化其中：Ui(t0)为节点i处负荷投入瞬间的节点电压值，Ui(t0+t)为负荷投入后的t时刻节点电压值。所述的系统功角其中：δim和δin分别为节点i处负荷投入后，第m台和第n台发电机之间的相角差，Δδi为投入负荷后的系统功角的变化。所述的系统功角的稳定性判据为Δδi≤δ0，其中：Δδi为节点i处负荷投入后的系统功角，δ0为系统功角稳定极限的规定值。所述的标幺化处理的标幺值为0～1。所述的源荷匹配度优化指标其中：Δfmax、ΔUmax、Δδmax分别为各节点负荷投入后频率跌落、电压及功角变化指标的最大变化值，mf、mu、mδ分别为频率跌落、电压及功角变化指标的权重参数规定值，Mi为投入负荷后的源荷匹配度指标。本专利技术涉及一种实现上述方法的系统，包括：负荷恢复单元、元约束条件单元以及源荷匹配单元，其中：负荷恢复单元分别输出恢复节点负荷信息至元约束条件单元以及源荷匹配单元，元约束条件单元根据恢复节点负荷信息生成节点约束条件信息并反馈至负荷恢复单元，源荷匹配单元根据恢复节点负荷信息生成源荷匹配单元信息并反馈至负荷恢复单元。技术效果本专利技术整体解决了在区域电网灾变恢复过程中，为防止由于电压暂降、频率突变等问题影响恢复过程中机组的投切。与现有技术相比，本专利技术实现了量化灾变后的负荷投入后频率跌落、电压及功角变化指标，通过构建综合权重指标，形成了恢复过程中的源荷匹配度模型，实现在灾变后负荷的合理恢复，保障了系统安全稳定运行。附图说明图1为本专利技术改进的IEEE标准39节点算例示意图；图2为源荷匹配度优化结果图。具体实施方式如图1所示，为本实施例涉及的一种基于源荷匹配度的区域电网灾变恢复方法，本实施例采用改进的IEEE39节点电力系统网架结构作为验证算例，包含：风电机组、光伏电站和储能系统，并随机生成各个待恢复节点的三类负荷的重要性等级的比重，得到各个待恢复节点的重要度。调节接入系统的分布式能源的节点个数，验证分布式能源对于区域电网供电恢复有积极的作用。所述待恢复节点与分布式能源接入节点个数分别为9和10。本实施例包含以下具体步骤：步骤1：计算在负荷恢复过程中产生的系统频率变化；所述的当失电负荷所需的恢复功率较投入机组的备用容量足够小时，由负荷恢复而导致的频率跌落变化其中：Li为节点i处负荷的恢复量，Sj为第j个投入机组容量，rj为其频率跌落率，Δfi为投入负荷后引起的频率跌落变化量。步骤2：基于恢复负荷的特性函数，利用微分方程的数学解析表达式，求取恢复过程中节点电压的暂态变化曲线，计算在负荷恢复过程中产生的节点电压变化；所述的负荷恢复过程中注入电流和节点电压的关系满足：其中：Ii为恢复过程中的注入电流矩阵，Ui为节点i处电压矩阵，A和B为节点导纳系数矩阵。所述的节点电压变化其中：Ui(t0)为节点i处负荷投入瞬间的节点电压值，Ui(t0+t)为负荷投入后的t时刻节点电压值。步骤3：计算在负荷恢复过程中产生的系统功角的变化；所述的投入负荷后，系统功角计算公式为其中：δim和δin分别为节点i处负荷投入后，第m台和第n台发电机之间的相角差，Δδi为投入负荷后的系统功角的变化。步骤4：将上述三个量化指标做标幺化处理，并取相反数，得到区域电网灾变恢复过程中的源荷匹配度优化指标。所述的标幺化处理的标幺值为0～1。所述的源荷匹配度优化指标其中：Δfmax、ΔUmax、Δδmax分别为节点i处负荷投入后频率跌落、电压及功角变化指标的最大变化值mf、mu、mδ分别为频率跌落、电压及功角变化指标的权重参数规定值，在此算例中mf、mu、mδ均规定为1.0，Mi为投入负荷后的源荷匹配度指标。如图2所示，选用NSGA-II求解算法对式5进行求解，以90min的恢复总时长为样本，以10min为统计优化结果的步长，得到优化目标的优化结果。仿真结果表示，在基于源荷匹配度的灾变恢复策略指导下，可以有效提升区域电网的灾变恢复的恢复效果。以上组件算法中为本专利技术独创、从未被公开且其工作方式与任何现有文献记载均不相同的是：提出源荷匹配度优化指标及其计算方法。所述的源荷匹配度优化指标的技术细节具体为：源荷匹配度优化指标可以通过计算，其中：Δfmax、ΔUmax、Δδmax分别为节点i处负荷投入后频率跌落、电压及功角变化指标的最大变化值mf、mu、mδ分别为频率跌落、电压及功角变化指标的权重参数规定值。经过具体实际实验在改进的IEEE39节点电力系统网架结构，含有14个待恢复节点，10个分布式电源接入节点，经过具体实验后高比本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种区域电网灾变源荷匹配优化恢复方法，其特征在于，通过在负荷恢复过程中定量计算系统频率变化，并基于恢复负荷的特性函数计算节点电压变化以及在负荷恢复过程中产生的系统功角的变化，再将系统频率变化、节点电压变化以及功角变化进行标幺化处理并取相反数，从而得到区域电网灾变恢复过程中的源荷匹配度优化指标，利用源荷匹配度优化指标进行区域电网灾变源荷匹配恢复，指导用于调度的发电机组选择性地为待恢复负荷供电，实现区域电网灾变源荷匹配优化恢复。/n

【技术特征摘要】
1.一种区域电网灾变源荷匹配优化恢复方法，其特征在于，通过在负荷恢复过程中定量计算系统频率变化，并基于恢复负荷的特性函数计算节点电压变化以及在负荷恢复过程中产生的系统功角的变化，再将系统频率变化、节点电压变化以及功角变化进行标幺化处理并取相反数，从而得到区域电网灾变恢复过程中的源荷匹配度优化指标，利用源荷匹配度优化指标进行区域电网灾变源荷匹配恢复，指导用于调度的发电机组选择性地为待恢复负荷供电，实现区域电网灾变源荷匹配优化恢复。


2.根据权利要求1所述的区域电网灾变源荷匹配优化恢复方法，其特征是，所述的频率跌落变化是指：在负荷恢复过程中基于失电负荷所需的恢复功率较投入机组的备用容量足够小的情况，具体为：其中：Li为节点i处负荷的恢复量，Sj为第j个投入机组容量，rj为其频率跌落率，Δfi为投入负荷后引起的频率跌落变化量。


3.根据权利要求1所述的区域电网灾变源荷匹配优化恢复方法，其特征是，所述的节点电压变化，具体通过微分方程的数学解析表达式，通过求取恢复过程中节点电压的暂态变化曲线，计算得到由负荷恢复而导致的节点电压变化。


4.根据权利要求1所述的区域电网灾变源荷匹配优化恢复方法，其特征是，所述的负荷恢复过程中注入电流和节点电压的关系其中：Ii为恢复过程中的注入电流矩阵，Ui为节点i处电压矩阵，A和B为节点导纳系数矩阵，节点包括：静态负荷和动态负荷。


5.根据权利要求4所述的区域电网灾变源荷匹配优化恢复方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：王俊，郑晓冬，丛新鹏，邰能灵，李卫彬，宋平，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海;31