含柔性软开关的韧性配电网的故障恢复方法技术

本发明专利技术提供了一种含柔性软开关的韧性配电网的故障恢复方法。该方法包括：当含柔性软开关的韧性配电网发生故障后，建立所述韧性配电网的故障恢复相关的MISOCP模型，该MISOCP模型包含目标函数和约束条件，所述约束条件包括配电网运行约束、电源运行约束和柔性软开关运行约束；求解MISOCP模型，得到所述韧性配电网的各个时段的故障恢复策略；制定韧性配电网的故障恢复操作规则，确定系统在不同状态间切换的操作次序，根据故障恢复策略和故障恢复操作规则得到韧性配电网的整体恢复方案。本发明专利技术的方法可以确保含SOP的韧性配电网的配电网的故障恢复过程平稳进行，实现韧性配电网高效率的故障恢复。故障恢复。故障恢复。

【技术实现步骤摘要】
含柔性软开关的韧性配电网的故障恢复方法


[0001]本专利技术涉及
，尤其涉及一种含柔性软开关(soft open point, SOP)的韧性配电网重要负荷恢复方法。

技术介绍

[0002]随着分布式电源和电动汽车等具有随机性的源荷大量接入配电网，配电网的安全运行面临严峻挑战。SOP是提升可再生能源消纳能力和配电网调控能力、实现配电网“柔性互联”的重要手段之一。SOP为电力电子器件，利用 SOP可灵活地交换有功功率、补偿无功功率、调节和控制电压。在极端条件下，上级电网在一段时间内无法为配电网供电的情况，配电网可利用本地电源主动恢复网内重要负荷的供电，减小停电损失。含SOP的韧性配电网可充分利用SOP的电压支撑和调节能力，提升系统的恢复效果和韧性。目前，对于含 SOP的韧性配电网的故障恢复研究尚处于起步阶段。现有技术的一种方案研究了含单个SOP的有源配电网故障后，由SOP和分布式电源协同供电的故障恢复策略。现有技术中的另一种方案探讨了含多个SOP的配电网在无主网支撑下的故障恢复方法，同时给出了多SOP的协同控制策略。现有技术中的另一种方案考虑极端事件后发生大停电的场景，提出了协同维修人员、移动电源和由SOP 互联的微电网群等资源进行配电网恢复的多时段恢复方法。现有技术中的另一种方案将含SOP的配电网故障恢复问题建模为多目标优化问题，目标函数包括最小化停电负荷、网损和开关次数，提出了混合双层优化方法进行建模和求解。
[0003]但上述现有技术中的方案均是假设SOP或配电网与上级电网相连，对于上级电网无法为配电网送电的极端场景下的故障恢复策略探讨较少。然而，在实际应用中，SOP有多种控制模式，在不同的场景下需要选择不同的控制模式从而使运行效果更佳，如何给出一种合理的SOP恢复开关操作次序和相匹配的 SOP控制模式，以确保配电网恢复过程平稳进行，是一个亟待解决的问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供了一种含柔性软开关的韧性配电网的故障恢复方法，以克服现有技术的问题。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采取了如下技术方案。
[0006]一种含柔性软开关的韧性配电网重要负荷恢复方法，包括：
[0007]当含柔性软开关的韧性配电网发生故障后，建立所述韧性配电网的故障恢复相关的混合整数二阶锥规划MISOCP模型，该MISOCP模型包含目标函数和约束条件，所述约束条件包括配电网运行约束、电源运行约束和柔性软开关运行约束；
[0008]求解所述MISOCP模型，得到所述韧性配电网的各个时段的故障恢复策略；
[0009]制定所述韧性配电网的故障恢复操作规则，确定系统在不同状态间切换的操作次序，根据所述故障恢复策略和所述故障恢复操作规则得到所述韧性配电网的整体恢复方案。
[0010]优选地，所述MISOCP模型的目标函数包括：
[0011][0012]优选地，所述MISOCP模型的约束条件包括：
[0013]1)配电网运行约束：
[0014][0015][0016][0017][0018][0019][0020][0021][0022][0023][0024][0025]电源运行约束：
[0026][0027][0028][0029][0030]SOP运行约束：
[0031][0032][0033][0034][0035][0036]其中，N、E、G、B和R分别表示节点、线路、DG、ES和根节点构成的集合；α
ij
为0-1决策变量，表示线路的恢复状态；P
ij,t
、Q
ij,t
、P
hi,t
、Q
hi,t
分别为线路(i,j)和(h,i)的有功无功功率变量，ν
i,t
＝V
i,t
V
i,t*
和l
ij,t
＝I
ij,t
I
ij,t*
为非负实数变量，其中V
i,t
代表节点i的电压相量，I
ij,t
代表线路(i,j)的电流相量；和表示时段 t中节点i处电源向i注入的有功无功功率；和表示时段t中节点i处SOP 向i注入的有功无功功率；F
ij
为连续的辅助变量，表示线路的虚拟潮流，D
i
为已知常量，表示非根节点的虚拟负荷需求，此处取1；和表示时段t内节点i的负荷有功无功功率，为0-1常量，用于表示节点i的负荷在时段t是否由自备电源供电，M表示数值非常大的正实数；R
ij
和X
ij
为线路阻抗，P
imax
和为DG有功和无功功率输出上限；P
ich-max
和P
idch-max
分别为储能充电和放电的最大功率；为DG的初始能量；κ∈[0,1]表示储能的荷电状态；和分别为储能的荷电状态上下限，为初始荷电状态；ρ
i
为转换系数，将能量转换为该设备的荷电状态，和为连续变量，分别表示SOP向节点j注入的有功和无功功率，和分别表示SOP靠近i侧和j侧变流器的有功损耗；和分别表示SOP两侧变流器的损耗系数。
[0037]优选地，所述的求解所述MISOCP模型，得到所述韧性配电网的各个时段的故障恢复策略包括：
[0038]在MISOCP模型中输入算例信息，该算例信息包括节点、支路、负荷、电源与柔性软开关SOP信息，在MATLAB 2016a软件中，通过CVX优化建模包对输入了算例信息的MISOCP模型进行建模，调用优化求解器MOSEK对通过CVX优化建模包建立的模型进行求解，得到MISOCP模型的求解结果，该求解结果包括韧性配电网的各个时段的故障恢复策略，各个时段的故障恢复策略包括各个时段的负荷恢复情况与恢复后拓扑情况、SOP最后时段功率输出及两端电压情况。
[0039]优选地，所述韧性配电网的故障恢复操作规则包括：
[0040]黑启动及运行状态变化操作次序确定规则：
[0041]基于故障恢复策略中得到的运行拓扑，利用Dijkstra算法寻找黑启动机组与其他各台机组的最短路径，该最短路径的距离为黑启动机组与各台机组间可开断线路的条数，按照最短路径通过开关操作将黑启动机组与各机组依次相连，形成电气孤岛；
[0042]以故障恢复策略中通过求解恢复问题的MISOCP模型得到的可恢复的负荷集合为对象，如果电源相连路径经过重要负荷，则观察电源总容量是否有能力接入重要负荷，如有，则接入；对于不在电源相连路径中的负荷以及普通负荷，利用Dijkstra算法寻找已带电的孤岛与所有负荷的最短路径，按照负荷优先级依次恢复负荷；
[0043]对于在后续恢复中不同时段运行状态发生变化的情况，即有新的负荷恢复的情
况，以故障恢复策略中新增恢复负荷为对象，基于该时段的运行拓扑，利用Dijkstra算法寻找已带电的孤岛与所有负荷的最短路径，按照负荷优先级依次恢复负荷。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种含柔性软开关的韧性配电网重要负荷恢复方法，其特征在于，包括：当含柔性软开关的韧性配电网发生故障后，建立所述韧性配电网的故障恢复相关的混合整数二阶锥规划MISOCP模型，该MISOCP模型包含目标函数和约束条件，所述约束条件包括配电网运行约束、电源运行约束和柔性软开关运行约束；求解所述MISOCP模型，得到所述韧性配电网的各个时段的故障恢复策略；制定所述韧性配电网的故障恢复操作规则，确定系统在不同状态间切换的操作次序，根据所述故障恢复策略和所述故障恢复操作规则得到所述韧性配电网的整体恢复方案。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述MISOCP模型的目标函数包括：3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述MISOCP模型的约束条件包括：1)配电网运行约束：1)配电网运行约束：1)配电网运行约束：1)配电网运行约束：1)配电网运行约束：1)配电网运行约束：1)配电网运行约束：1)配电网运行约束：1)配电网运行约束：1)配电网运行约束：1)配电网运行约束：电源运行约束：电源运行约束：
SOP运行约束：SOP运行约束：SOP运行约束：SOP运行约束：SOP运行约束：其中，N、E、G、B和R分别表示节点、线路、DG、ES和根节点构成的集合；α
ij
为0-1决策变量，表示线路的恢复状态；P
ij,t
、Q
ij,t
、P
hi,t
、Q
hi,t
分别为线路(i,j)和(h,i)的有功无功功率变量，和l
ij,t
＝I
ij,t
I
ij,t*
为非负实数变量，其中V
i,t
代表节点i的电压相量，I
ij,t
代表线路(i,j)的电流相量；和表示时段t中节点i处电源向i注入的有功无功功率；和表示时段t中节点i处SOP向i注入的有功无功功率；F
ij
为连续的辅助变量，表示线路的虚拟潮流，D
i
为已知常量，表示非根节点的虚拟负荷需求，此处取1；和表示时段t内节点i的负荷有功无功功率，为0-1常量，用于表示节点i的负荷在时段t是否由自备电源供电，M表示数值非常大的正实数；R
ij
和X
ij
为线路阻抗，P
imax
和为DG有功和无功功率输出上限；P
ich-max
和P
idch-max
分别为储能充电和放电的最大功率；为DG的初始能量；κ∈[0,1]表示储能的荷电状态；和分别为储能的荷电状态上下限，为初始荷电状态...

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