一种计及柔性负荷的主动配电网故障重构方法及系统技术方案

本发明专利技术提出了一种计及柔性负荷的主动配电网故障重构方法及系统，包括：基于主动配电网参数建立重构目标函数和约束条件；基于目标函数和约束条件求取孤岛划分的最优解，作为待恢复孤岛集合；将柔性负荷依次与距离最近的待恢复孤岛集合进行匹配，并输出孤岛划分结果；更新下一时段孤岛划分的供电功率，对主动配电网进行实时动态的孤岛划分。本发明专利技术通过将柔性负荷与待恢复孤岛集合进行匹配提高了孤岛划分与运行效率。分与运行效率。分与运行效率。

【技术实现步骤摘要】
一种计及柔性负荷的主动配电网故障重构方法及系统


[0001]本专利技术属于主动配电网故障恢复
，尤其涉及一种计及柔性负荷的主动配电网故障重构方法及系统。

技术介绍

[0002]本部分的陈述仅仅是提供了与本专利技术相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。
[0003]主动配电网是指含有一定比例的分布式电源，通过灵活调整网络拓扑，主动管理控制分布式电源，实现网络内有限资源协调优化的配电系统。主动配电网是配电网的高级形态，是配电网未来发展的必然趋势。当前主动配电网的故障日益增多，据统计，主动配电网故障占电力系统故障的80％～95％。主动配电网一旦发生故障如果不能及时地排除，就有可能造成整个电力系统的瘫痪，给人民生产、生活带来巨大损失。因此，针对主动配电网故障重构方法的研究至关重要。
[0004]配电网的故障重构主要是在配电网发生故障后，通过改变配电网络中分段开关和联络开关的状态改变网络结构，对故障区域进行隔离，将失电区域的负荷转移到其他线路上实现供电恢复。当主网无法完全恢复失电电荷时，故障重构主要以孤岛的划分与运行为主。随着储能系统、电动汽车、微电网等技术的发展，主动配电网中的负荷单元日趋复杂，柔性负荷的占比和种类不断增加，传统配电网重构方法难以满足当前的需要。
[0005]主动配电网故障重构是一个多目标、多约束、多时段、非线性并且不连续的优化组合问题。
[0006]针对此问题，国内外进行了大量的研究，其中，对于故障环境下静态孤岛划分的研究已经非常充分，然而静态的孤岛划分无法一直满足整个故障时间段内各因素的变化，尤其是DG出力的变化，使得孤岛划分策略的效率较低，同时大量柔性负荷的接入也给主动配电网故障重构带来了更多不确定性。当前对实时动态的孤岛划分以及大量柔性负荷接入主动配电网的研究较少，大多是在传统静态孤岛划分的基础上简单改进，未充分利用柔性负荷的特性。

技术实现思路

[0007]为克服上述现有技术的不足，本专利技术提供了一种计及柔性负荷的主动配电网故障重构方法，能够在故障发生时对主动配电网进行实时动态的孤岛划分，并利用柔性负荷的特性，提高孤岛划分效率，恢复非故障区域供电。柔性负荷是指在一定时间段内灵活可变、具有柔性特征的负荷，如可调节负荷或可转移负荷、储能、蓄能及分布式电源、微电网等。本专利技术将柔性负荷划分为两类，一类是电动汽车、储能、微电网等能源互动型负荷，在孤岛划分中作为供电单元，为孤岛中的其他负荷进行供电；一类是居民生活负荷中的空调、冰箱等，作为可调节负荷，在孤岛划分中可以根据需要降低工作功率，从而使复电总功率尽可能大。
[0008]为实现上述目的，本专利技术的一个或多个实施例提供了如下技术方案：
[0009]第一方面，公开了一种计及柔性负荷的主动配电网故障重构方法，包括：
[0010]基于主动配电网参数建立重构目标函数和约束条件；
[0011]基于目标函数和约束条件求取孤岛划分的最优解，作为待恢复孤岛集合；
[0012]将柔性负荷依次与距离最近的待恢复孤岛集合进行匹配，并输出孤岛划分结果；
[0013]更新下一时段孤岛划分的供电功率，对主动配电网进行实时动态的孤岛划分。
[0014]作为进一步的技术方案，所述主动配电网参数包括网络拓扑结构、线路参数及负荷参数，根据主动配电网参数将所有负荷分为供电单元、刚性负荷单元和柔性负荷单元。
[0015]作为进一步的技术方案，所述重构目标函数包括：
[0016]恢复负荷总功率尽可能大：
[0017]式中，n为支路总数，k
i
为第i条支路的重要系数，S
i
为第i条支路开关状况，取0或1，“0”为打幵，“1”为闭合，P
i
为第i条支路节点负荷的有功功率；以及
[0018]网络损耗尽可能小：
[0019]式中，W
i
是第i条支路的网络损耗。
[0020]作为进一步的技术方案，所述约束条件包括：
[0021]电力平衡约束；
[0022]节点电压约束；以及
[0023]孤岛独立约束，该约束条件表示不存在两个供电单元为同一个负荷共同供电的情况。
[0024]作为进一步的技术方案，求取孤岛划分的最优解时基于遗传优化的麻雀故障重构方法求解；
[0025]进一步优选的，求解具体为：
[0026]编码：使用二进制编码方式对配电网络中的开关状态进行编码；
[0027]参数设置：设置种群数量、最大迭代次数、初始惯性权值、最终惯性权值；
[0028]种群初始化：将一个可能的解作为一只麻雀，在满足约束条件范围内随机产生麻雀初始种群；
[0029]根据重构目标函数构建适应度函数，计算麻雀个体适应度值；
[0030]最后输出最优解作为待恢复孤岛集合。
[0031]进一步优选的，计算麻雀个体适应度值之后还包括：
[0032]引入基于线性递减权值策略的惯性因子对发现者、加入者、警戒者位置进行更新；
[0033]重新计算麻雀适应度值并进行遗传选择；
[0034]对麻雀实行交叉变异；
[0035]重新计算麻雀适应度值，并与变异前适应度值进行比较，如果大于变异前适应度值，更新麻雀位置；
[0036]判断是否达到终止条件，如果达到终止条件，迭代结束；
[0037]判断是否满足约束条件，将不满足约束条件的解筛除，最后输出最优解作为待恢复孤岛集合。
[0038]作为进一步的技术方案，根据重构目标函数构建适应度函数，具体为将两个重构目标函数式进行组合得到适应度函数：
[0039]maxF＝μ1f
‑
μ2W
[0040]式中，μ1、μ2为目标函数的权重系数。
[0041]作为进一步的技术方案，所述柔性负荷与待恢复孤岛集合匹配的具体过程为：
[0042]搜索与柔性负荷欧式距离最小的供电单元，将柔性负荷降至最低值P
fmin
，与距离最近的供电单元所在的待恢复孤岛集合进行匹配：
[0043]若P
fmin
<P
r
，则将柔性负荷接入孤岛；
[0044]若P
fmin
>P
r
，则匹配下一个待恢复孤岛集合，直到P
fmin
<P
r
，更新孤岛集合；
[0045]P
r
指当前孤岛剩余功率，即孤岛内供电单元总功率减去当前负荷总功率。
[0046]作为进一步的技术方案，对下一时段孤岛划分的供电功率的更新过程是：
[0047]对主动配电网中供电单元的功率进行监测并记录，每隔设定时间统计该时段的功率变化率v，当功率变化率|v|高于阈值k时，更新当前供电单元的功率作为孤岛划分的供电功率；
[0048]当功率变化率|v|小于阈值k时，维持原孤岛划分情况不变本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种计及柔性负荷的主动配电网故障重构方法，其特征是，包括：基于主动配电网参数建立重构目标函数和约束条件；基于目标函数和约束条件求取孤岛划分的最优解，作为待恢复孤岛集合；将柔性负荷依次与距离最近的待恢复孤岛集合进行匹配，并输出孤岛划分结果；更新下一时段孤岛划分的供电功率，对主动配电网进行实时动态的孤岛划分。2.如权利要求1所述的一种计及柔性负荷的主动配电网故障重构方法，其特征是，所述主动配电网参数包括网络拓扑结构、线路参数及负荷参数，根据主动配电网参数将所有负荷分为供电单元、刚性负荷单元和柔性负荷单元。3.如权利要求1所述的一种计及柔性负荷的主动配电网故障重构方法，其特征是，所述重构目标函数包括：恢复负荷总功率尽可能大：式中，n为支路总数，k
i
为第i条支路的重要系数，S
i
为第i条支路开关状况，取0或1，“0”为打幵，“1”为闭合，P
i
为第i条支路节点负荷的有功功率；以及网络损耗尽可能小：式中，W
i
是第i条支路的网络损耗。4.如权利要求1所述的一种计及柔性负荷的主动配电网故障重构方法，其特征是，所述约束条件包括：电力平衡约束；节点电压约束；以及孤岛独立约束，该约束条件表示不存在两个供电单元为同一个负荷共同供电的情况。5.如权利要求1所述的一种计及柔性负荷的主动配电网故障重构方法，其特征是，求取孤岛划分的最优解时基于遗传优化的麻雀故障重构方法求解；进一步优选的，求解具体为：编码：使用二进制编码方式对配电网络中的开关状态进行编码；参数设置：设置种群数量、最大迭代次数、初始惯性权值、最终惯性权值；种群初始化：将一个可能的解作为一只麻雀，在满足约束条件范围内随机产生麻雀初始种群；根据重构目标函数构建适应度函数，计算麻雀个体适应度值；最后输出最优解作为待恢复孤岛集合。进一步优选的，计算麻雀个体适应度值之后还包括：引入基于线性递减权值策略的惯性因子对发现者、加入者、警戒者位置进行更新；重新计算麻雀适应度值并进行遗传选择；对麻雀实行交叉变异；重新计算麻雀适应度值，并与变异前适应度值进行比较，如果大于变异前适应度值，更新麻雀位置；判断是否达到终止条件，如果达到终止条件，迭代结束；判断是否满足约束条件，将不满足约束条件的解筛除，最后输出最优解作为待恢复孤
岛集合；优选的，根据重构目标...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘玉娇，康文文，李国亮，王新永，付俊虎，徐亿，潘彪，李森，闫立冬，林煜清，李苑红，孟梅，孟剑，王坤，代二刚，杨凤文，燕重阳，韩锋，
申请(专利权)人：国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：