一种基于配电网重构的供电能力挖掘方法技术

本发明专利技术公开了一种基于配电网重构的供电能力挖掘方法，通过计算供电系统的最大供电能力来指导电网的规划，改变配电网中联络开关和分段开关的状态，引入分布式电源的方法，将配电网络的拓扑结构改变，馈线和变电站之间的平均负荷分配实现，提高负荷供应能力；同时，采用蜉蝣算法计算最大供电能力，拓宽问题的求解方法。本发明专利技术以网络潮流为约束条件，通过计算系统的最大供电能力，提升配电网的负荷供应能力，将最新的蜉蝣算法应用到最大供电能力的计算中，拓宽问题的求解方法；本发明专利技术将蜉蝣算法应用于配电网供电能力挖掘，通过算例模型的计算，得到蜉蝣算法，具有更好的收敛精度和收敛速度，在保证经济性的同时，有效的提升了配电网的供电能力。网的供电能力。网的供电能力。

【技术实现步骤摘要】
一种基于配电网重构的供电能力挖掘方法

：
[0001]本专利技术属于电力工程
，具体涉及一种基于配电网重构的供电能力挖掘方法。

技术介绍
：
[0002]配电系统是联系用户和输电系统的纽带，是保证可靠供电的重要环节。配电系统的安全、经济、可靠运行，直接影响到人民生活水平质量的提高、城市经济的发展以及投资环境的优化。配电网直接面向用户，其最直接的目标是最大限度地满足供电区域内用户的用电需求。目前深入研究配电系统的需要已日趋显现。用户对可靠性要求越来越高，但大部分影响可靠性的停电都在配电系统。配电系统是城市基础设施，与发电系统、输电系统同样对供电安全具有重大影响。配电投资增幅最快，网络损耗最大的环节也在配电网。智能电网下分布式能源和微电网的接入在配电系统，智能电网相对传统电网变革最大的环节也在配电网。因此无论从安全、可靠、经济还是发展角度，配电地位都上升到与发、输电相同的高度。特别是智能电网下很多运行条件将发生重大变化，配电系统将实现信息化，配电自动化将普及。而且随着我国国民经济持续健康的发展，整个社会对电能的需求也越来越大，为了满足广大电力用户对电能的需求，配电系统的规模必须不断扩大。随着城乡电网的大规模建设改造，电力系统面临着日益繁重的规划任务，这对配电网提出了更高的要求，供电能力逐渐成为评价配电网建设水平的一个新指标。
[0003]城市电网是包括了220kV电压等级的输电网、110kV的高压配电网及以下电压等级配电网的电力系统。由于服务范围广，负荷分布的空间差异较大，负荷高峰时期局部220kV系统容易出线阻塞现象。因此工程上调度员常常通过改变110kV供电路径的主备关系，改变潮流分布，缓解输电阻塞。故分析城市片区电网供电能力时，有必要计及高压配电网重构能力对于腾挪供电空间、挖掘供电潜能的积极作用。

技术实现思路
：
[0004]本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种基于配电网重构的供电能力挖掘方法，通过计算供电系统的最大供电能力来指导电网的规划，改变配电网中联络开关和分段开关的状态，引入分布式电源的方法，将配电网络的拓扑结构改变，馈线和变电站之间的平均负荷分配实现，提高负荷供应能力；同时，采用蜉蝣算法计算最大供电能力，拓宽问题的求解方法，在配电网发生事故时，基于N
‑
1安全准则，故障点将迅速消除，供电恢复，减少停电区域，减少停电引起的生产损失。
[0005]本专利技术为解决技术问题所采取的技术方案是：
[0006]一种基于配电网重构的供电能力挖掘方法，通过计算供电系统的最大供电能力来指导电网的规划，改变配电网中联络开关和分段开关的状态，引入分布式电源的方法，将配电网络的拓扑结构改变，馈线和变电站之间的平均负荷分配实现，提高负荷供应能力；同时，采用蜉蝣算法计算最大供电能力，拓宽问题的求解方法，具体包括以下几个步骤：
[0007]A、收集配电网的信息；
[0008]B、根据收集的配电网信息，构建具体的配电网网络；
[0009]C、根据配电网网络构建基于配电网重构的最大供电能力计算的数学模型：
[0010]第一步：建立目标函数：
[0011][0012]式中：F为目标函数，L
p,i
为线路i上的有功功率，ΦN代表所有的总线集和，N表示配电网络有N条线路；
[0013]目标是使系统中所有负荷的有功功率最大化，为了简化，设定负载的功率因数为常数(0.9)，当确定了同一母线上的有功需求时，该线路自动获得所需的无功功率；
[0014]第二步：提供网络的约束条件：
[0015][0016]式中：f代表变压器出线故障的场景，x
i,j
表示分支i
‑
j的电抗，N
mode
表示不包含根总线的所有总线数量，B表示与故障变压器直接连接的一组支路；
[0017]将分支的状态描述为Boolean值，对于径向拓扑，所有连接的线路数等于节点数减去线路条数；第二行的公式表示故障变压器支路i
‑
j由于偶然事故而被断开；在分析网状网络的过程中，将表示为其中K代表独立环路的个数，i
‑
j∈f表示分支i
‑
j与变压器f
th
相连；
[0018]d
ij
＝
‑
d
ij
.d
ij
∈{
‑
1,1}
ꢀꢀ
(3)
[0019]式中d
ij
描述了分支的正方向，其在计算模型之前自定义，方向参数在优化前是恒定且已知的；
[0020][0021]式中：L
P,i
和L
Q,i
为总线i处的有功负荷和无功负荷，P
ij,i
和Q
ij,i
为支路i
‑
j的终端i的有功电源和无功电源，为功率因数；
[0022]上式描述了功率平衡的约束条件：节点注入的有功功率等于连接该节点的各支路的功率之和，无功功率由有功功率和相应的功率因数求得；
[0023]分布式发电机DG母线的功率输出约束：
[0024][0025]式中：和分别为连接到总线i上的DG的最大有功和无功功率输出，N(i)为通过分支连接到总线i的总线，Φ
DG
为连接有分布式电源的总线集；
[0026]各支路的热额定值约束：
[0027][0028]式中：为分支i
‑
j的功率限制；
[0029]在计算的过程中采用一次变量代替二次变量，如下式：
[0030][0031]式中：为母线i的电压的平方，为分支i
‑
j的电流的平方，连接支路两端节点间的电压关系表示为：
[0032][0033]式中：P
ij,i
、Q
ij,i
和X
ij,i
分别为分支i
‑
j的终端i的有功功率、无功功率和电抗，X
ij
为分支i
‑
j的电抗；
[0034]将上述式子中的节点电压限定在上下边界内：
[0035][0036]式中：和分别为母线i的电压大小的平方的上边界和下边界，支路电流的表达式为：
[0037][0038]无功损耗和有功损耗的表达式为：
[0039][0040]变压器的额定功率约束为：
[0041][0042]式中：为变压器的额定值，如果变压器发生故障且故障在考虑的场景之一被隔离，则该变压器的额定值为0，式中为电压的平方根；
[0043]上述式子中f的取值如式(13)所示，表示系统共有的几种情况，包含几种单个变压器故障的情况和一种正常情况，用f＝0表示正常情况，即所有的变压器均无故障：
[0044]f＝0,1,2,K N
t
ꢀꢀ
(13)
[0045]由于未断开支路的两端不应有式(8)中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于配电网重构的供电能力挖掘方法，通过计算供电系统的最大供电能力来指导电网的规划，改变配电网中联络开关和分段开关的状态，引入分布式电源的方法，将配电网络的拓扑结构改变，馈线和变电站之间的平均负荷分配实现，提高负荷供应能力；同时，采用蜉蝣算法计算最大供电能力，拓宽问题的求解方法，具体包括以下几个步骤：A、收集配电网的信息；B、根据收集的配电网信息，构建具体的配电网网络；C、根据配电网网络构建基于配电网重构的最大供电能力计算的数学模型：第一步：建立目标函数：式中：F为目标函数，L
p,i
为线路i上的有功功率，ΦN代表所有的总线集和，N表示配电网络有N条线路；目标是使系统中所有负荷的有功功率最大化，为了简化，设定负载的功率因数为常数(0.9)，当确定了同一母线上的有功需求时，该线路自动获得所需的无功功率；第二步：提供网络的约束条件：式中：f代表变压器出线故障的场景，x
i,j
表示分支i
‑
j的电抗，N
mode
表示不包含根总线的所有总线数量，B表示与故障变压器直接连接的一组支路；将分支的状态描述为Boolean值，对于径向拓扑，所有连接的线路数等于节点数减去线路条数；第二行的公式表示故障变压器支路i
‑
j由于偶然事故而被断开；在分析网状网络的过程中，将表示为其中K代表独立环路的个数，i
‑
j∈f表示分支i
‑
j与变压器f
th
相连；d
ij
＝
‑
d
ij
.d
ij
∈{
‑
1,1}
ꢀꢀ
(3)式中d
ij
描述了分支的正方向，其在计算模型之前自定义，方向参数在优化前是恒定且已知的；式中：L
P,i
和L
Q,i
为总线i处的有功负荷和无功负荷，P
ij,i
和Q
ij,i
为支路i
‑
j的终端i的有功电源和无功电源，为功率因数；上式描述了功率平衡的约束条件：节点注入的有功功率等于连接该节点的各支路的功率之和，无功功率由有功功率和相应的功率因数求得；
分布式发电机DG母线的功率输出约束：式中：和分别为连接到总线i上的DG的最大有功和无功功率输出，N(i)为通过分支连接到总线i的总线，Φ
DG
为连接有分布式电源的总线集；各支路的热额定值约束：式中：为分支i
‑
j的功率限制；在计算的过程中采用一次变量代替二次变量，如下式：式中：为母线i的电压的平方，为分支i
‑
j的电流的平方，连接支路两端节点间的电压关系表示为：式中：P
ij,i
、Q
ij,i
和X
ij,i
分别为分支i
‑
j的终端i的有功功率、无功功率和电抗，X
ij
为分支i
‑
j的电抗；将上述式子中的节点电压限定在上下边界内：式中：和分别为母线i的电压大小的平方的上边界和下边界，支路电流的表达式为：无功损耗和有功损耗的表达式为：变压器的额定功率约束为：
式中：为变压器的额定值，如果变压器发生故障且故障在考虑的场景之一被隔离，则该变压器的额定值为0，式中为电压的平方根；上述式子中f的取值如式(13)所示，表示系统共有的几种情况，包含几种单个变压器故障的情况和一种正常情况，...

【专利技术属性】
技术研发人员：燕跃豪，鲍薇，吴松梅，刘晓辉，王彬楠，陈启龙，王莹，刘雪珂，石云松，郑琰，王建新，蒋建东，
申请(专利权)人：郑州大学国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：