一种基于可靠性约束的配电网自动化系统综合规划方法技术方案

本发明专利技术提出一种基于可靠性约束的配电网自动化系统综合规划方法，属于电力系统规划与评估技术领域。该方法将配电网自动化系统统筹规划，其中配电网自动化系统包括断路器、刀闸、馈线终端控制单元和控制中心；建立由目标函数和约束条件构成的配电网可靠性评估优化模型，对模型求解得出满足系统可靠性要求的断路器、刀闸、馈线终端控制单元的安装位置，以及是否需要建设配电自动化系统控制中心。在可靠性约束中，该方法同时考虑了故障后断路器跳闸、故障自动及人工隔离和基于网络重构的受影响负荷供电恢复。本发明专利技术方法简单方便，且能保证所得到的规划方案的最优性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于可靠性约束的配电网自动化系统综合规划方法
本专利技术属于电力系统规划
，特别涉及一种基于可靠性约束的配电网自动化系统综合规划方法。
技术介绍
随着电力用户对供电可靠性要求的提升，配电自动化系统广泛应用于城区配电网中，投资巨大。对配电自动化系统中的设备进行精益化规划，需要在满足系统可靠性要求的前提下尽可能降低投资成本。配电自动化中的一次设备主要包括断路器、刀闸、馈线终端控制单元和控制中心，二次设备为其配套的连通各一次设备与控制中心的通讯装置。在电力领域，可靠性是指电力系统持续满足终端用户电力需求数量和质量的能力。配电网可靠性主要包括以下几个指标：用户中断频率(customerinterruptionfrequency(CIF))、用户中断持续时间(customerinterruptionduration(CID))、系统年平均中断频率指数(systemaverageinterruptionfrequencyindex(SAIFI))、系统年平均中断持续时间指数(systemaverageinterruptionduratio本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于可靠性约束的配电网自动化系统综合规划方法，其特征在于，包括以下步骤：/n1)定义器件安装状态和支路故障后故障隔离、负荷转供和故障恢复动作原则，如下所示：/n1-1)断路器和刀闸安装在支路的两端，馈线控制终端单元安装在断路器和刀闸上用于接收控制中心指令控制该断路器和刀闸的开关状态，假设正常运行状态下断路器闭合；/n1-2)在支路故障发生后，首先支路上游最靠近故障支路的断路器动作打开，开断故障电流，断路器下游节点断电；在自动动作阶段，装有馈线终端控制单元的所有配电网中的刀闸进行打开或闭合动作，进行故障自动隔离，隔离故障支路；同时，通过装有馈线终端控制单元的所有刀闸和装有馈线终端控制单元...

【技术特征摘要】
1.一种基于可靠性约束的配电网自动化系统综合规划方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)定义器件安装状态和支路故障后故障隔离、负荷转供和故障恢复动作原则，如下所示：
1-1)断路器和刀闸安装在支路的两端，馈线控制终端单元安装在断路器和刀闸上用于接收控制中心指令控制该断路器和刀闸的开关状态，假设正常运行状态下断路器闭合；
1-2)在支路故障发生后，首先支路上游最靠近故障支路的断路器动作打开，开断故障电流，断路器下游节点断电；在自动动作阶段，装有馈线终端控制单元的所有配电网中的刀闸进行打开或闭合动作，进行故障自动隔离，隔离故障支路；同时，通过装有馈线终端控制单元的所有刀闸和装有馈线终端控制单元的所有断路器动作进行网络重构以恢复断电节点负荷；在人工动作阶段，人工操作所有刀闸和断路器，进一步恢复断电节点负荷；最后，修复故障支路，修复后通过动作开关和断路器恢复原供电网络结构；
2)构建基于混合整数线性规划的配电网可靠性评估优化模型，该模型由目标函数和约束条件构成；具体步骤如下：
2-1)确定模型的目标函数；如式(1)所示：
Minimize:
其中，cTotal为配电网综合投资成本，cCB为单个断路器投资成本，为支路ij上靠近节点i断路器的安装状态的0-1变量，表示安装，表示未安装；为支路ij上靠近节点j断路器的安装状态的0-1变量，表示安装，表示未安装；cSW为单个刀闸投资成本，为支路ij上靠近节点i刀闸的安装状态的0-1变量，表示安装，表示未安装；为支路ij上靠近节点j刀闸的安装状态的0-1变量，表示安装，表示未安装；cFTU为单个馈线终端控制单元投资成本，为支路ij上靠近节点i馈线终端控制单元的安装状态的0-1变量，表示安装，表示未安装；为支路ij上靠近节点j馈线终端控制单元的安装状态的0-1变量，表示安装，表示未安装；cCCS为控制中心投资成本，xCCS为控制中心的建设状态的0-1变量，xCCS＝1表示建设，xCCS＝0表示未建设；
2-2)确定模型的约束条件，具体如下：
2-2-1)配电网功率平衡约束，如式(2)和(3)所示：






其中，上标xy表示在支路xy发生故障下的场景；sc∈{A,M}中，sc代表所处阶段，A代表自动动作阶段，M代表人工动作阶段；表示在支路xy发生故障时节点i的负荷，表示在支路xy发生故障时支路ij上由节点j流向节点i的功率，Ψi表示与节点i直接相连的支路集合，ΨLN表示负荷节点集合，Υ表示所有支路的集合，代表所有支路故障场景；
2-2-2)支路功率约束，如式(4)-(6)所示：









其中，M为正数，表示在支路xy发生故障时支路ij上靠近节点i开关的状态的0-1变量，表示开关闭合，表示开关打开；表示在支路xy发生故障时支路ij上靠近节点j开关的状态的0-1变量，表示开关闭合，表示开关打开；表示支路ij额定传输容量；
2-2-3)变压器功率约束，如式(7)-(8)所示：






其中，为在支路xy发生故障时变压器f的功率，为在支路xy发生故障时连接变压器的支路trf由变压器节点流向下游节点的功率，ΨF表示所有变压器节点的集合；
2-2-4)断路器动作约束，如式(9)-(16)所示：



























其中，为在支路xy发生故障时在断路器动作阶段支路ij的故障波及标志的0-1变，表示支路xy发生故障时支路ij受故障波及而处于断电状态，表示支路xy发生故障时支路ij处于正常运行状态；Fixy,B为在支路xy发生故障时在断路器动作阶段节点i的故障波及标志的0-1变量，Fixy,B＝0表示支路xy发生故障时节点i受故障波及而处于断电状态，Fixy,B＝1表示支路xy发生...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴文传，张伯明，栗子豪，孙宏斌，王彬，郭庆来，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11