基于信息间隙决策理论的有源配电网孤岛划分方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了基于信息间隙决策理论的有源配电网孤岛划分方法及系统，包括以下步骤：1、获取配电网中分布式电源及各节点负荷的历史数据，对孤岛供电时段风电、光伏出力及各节点负荷需求进行预测；2、构建配电网孤岛划分模型，并将风电、光伏、负荷的预测值代入进行求解，获得基于确定性模型的孤岛划分方案及停电损失；3、基于信息间隙决策理论构建考虑风、光、负荷波动的不确定性模型；4、根据不同的风险管理策略选取相应的不确定性模型进行求解；5、得到最终的孤岛划分方案。该方法得到的孤岛划分方案能够承受分布式电源出力及负荷一定范围的波动，保证在孤岛供电时段各个孤岛运行的稳定性，实现停电损失的最小化。实现停电损失的最小化。实现停电损失的最小化。

【技术实现步骤摘要】
基于信息间隙决策理论的有源配电网孤岛划分方法及系统


[0001]本专利技术属于电力系统调度领域，具体涉及基于信息间隙决策理论的有源配电网孤岛划分方法及系统。

技术介绍

[0002]近年来，随着某些极端天气常有发生，电力企业对于配电网的黑启动和孤岛划分愈发重视。分布式电源在配电网中的广泛应用提供了配电网孤岛运行的可能性，在配电网部分线路故障或维修，失去主网电源时，充分利用配电网中的分布式电源连通周围的负载进行孤岛供电，保障重要负荷的运行，对减少停电带来的经济损失，提高供电可靠性具有重要意义。由于配电网中分布式电源发电容量有限，且不具备主网电源强大的电压频率调节能力，因此在进行孤岛划分时需充分考虑孤岛内的供电平衡关系，风电、光伏、负荷的波动性都会给孤岛电网稳定运行带来风险。
[0003]针对风光、负荷的不确定性方面的研究，一类是基于场景法，该方法需要大量的历史数据作为支撑，求解不确定性变量的概率分布，采用大量典型预测场景来表示不确定性变量可能的出力，通常求解效率较低。另一类是通过构建不确定性变量出力集，对模型进行鲁棒优化，此类方法得到的结果通常过于保守，经济性较低。
[0004]此外，在孤岛划分模型中，由于要考虑开关状态、负荷投切、网络潮流约束等因素，该问题是一个混合整数非线性规划问题，传统方法利用群体优化智能算法求解通常效率低下，求解时间长，容易陷入局部最优解。

技术实现思路

[0005]本专利技术所为了解决
技术介绍
中存在的技术问题，目的在于提供了基于信息间隙决策理论的有源配电网孤岛划分方法及系统，无需风光出力、负荷需求精确的概率分布，同时将孤岛划分模型建模为混合整数凸优化模型，利用商业求解器进行求解，求解速度快、精度高。
[0006]为了解决技术问题，本专利技术的技术方案是：
[0007]基于信息间隙决策理论的有源配电网孤岛划分方法，所述方法包括：
[0008]利用配电网中分布式电源及各节点负荷的历史数据对孤岛供电时段风电、光伏出力及各节点负荷需求进行预测，得到风电、光伏和负荷的需求预测值；
[0009]以孤岛供电时段配电网停电经济损失最小为目标函数，构建配电网孤岛划分模型；
[0010]将所述需求预测值输入到配电网孤岛划分模型中进行求解，获得基于确定性模型的停电损失；
[0011]基于确定性模型的停电损失和信息间隙决策理论的孤岛划分方法，计算不确定变量得偏差系数，构建考虑风、光、负荷波动的不确定性模型；
[0012]选择决策策略，设置偏差因子，确定考虑风、光、负荷波动的不确定性模型为鲁棒
模型或机会模型；
[0013]求解鲁棒模型或机会模型，确定最终孤岛划分方案。
[0014]进一步，所述最终孤岛划分方案，包括：各孤岛划分范围，节点负荷恢复状态，支路开关状态，分布式电源各时段出力情况。
[0015]进一步，所述配电网孤岛划分模型的目标函数为：
[0016][0017]式中，第一项代表负荷被切除的经济损失，T为孤岛供电总时段，N为负荷节点集合，ω
i
表示节点i单位负荷电量停电经济损失，P
load,i
为节点i的有功负荷需求，Y
i,t
表示t时段节点i负荷的恢复状态，负荷恢复供电其值为1，否则值为0，Δt表示单位时段；第二项表示配电网网损量，P
loss
表示当前时段配电网总网损。
[0018]进一步，所述配电网孤岛划分模型的约束条件包括：网络潮流约束、风光约束、储能约束、网络拓扑约束和运行约束；
[0019]所述网络潮流约束如下：
[0020][0021][0022][0023]式中，u
(j)
为节点j上游所有节点的集合；v
(j)
为节点j下游所有节点的集合；P
ij,t
和Q
ij,t
分别为t时段支路ij的有功功率和无功功率；P
DER,j,t
和Q
DER,j,t
分别为t时段节点j处分布式电源输出的总有功功率和总无功功率；P
D,j,t
和Q
D,j,t
为t时段节点j处负荷的实际有功和无功功率；R
ij
和X
ij
分别为支路ij的电阻和电抗；α
ij
表示支路ij的开闭状态，为1表示支路闭合，为0表示支路断开；U
sqr,i,t
为t时段节点i处电压的平方；I
sqr,ij,t
为t时段支路ij的电流的平方；M为一个足够大的正数。式(2)表示节点功率平衡方程，式(3)表示相邻节点电压关系式，式(4)表示经二阶锥松弛的支路功率定义式；
[0024]所述风光约束如下：
[0025]0≤P
pw,t
≤P
pw,max,t
ꢀꢀ
(5)
[0026]‑
P
pw,max,t
tanγ≤Q
pw,t
≤P
pw,max,t
tanγ
ꢀꢀ
(6)
[0027]式中，P
pw,t
和Q
pw,t
表示t时段风光实际有功和无功功率，P
pw,max,t
表示t时段风光出力上限，γ表示风光可调节最大功率因素角；
[0028]所述储能约束如下：
[0029][0030]SOC
min
≤SOC
t
≤SOC
max
ꢀꢀ
(8)
[0031]SOC
t+1
＝SOC
t
+ηP
ch
(t)Δt
‑
P
dis
(t)Δt/η
ꢀꢀ
(9)
[0032]式中，P
ch
(t)和P
dis
(t)分别为储能充/放电功率，P
ch,max
和P
dis,max
分别为储能最大充/放电功率，s
ch,t
和s
dis,t
分别为储能充/放电标志，为1表示储能处于充/放电状态，SOC
t
、SOC
min
、SOC
max
分别为储能当前、最小、最大荷电量，η为储能充放电效率；
[0033]所述网络拓扑约束如下：
[0034][0035][0036][0037][0038]式中，S表示配电网孤岛集合，E表示配电网支路集合，N表示配电网节点总数；c
is
表示节点孤岛划分变量，为1表示节点i属于孤岛s，l
sij
表示支路孤岛划分变量，为1表示支路ij属于孤岛s，α
ij
表示支路ij的开闭状态，为1表示支路闭合，为0表示支路断开，|S|表示配电网孤岛数量。式(10)表示配电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于信息间隙决策理论的有源配电网孤岛划分方法，其特征在于，所述方法包括：利用配电网中分布式电源及各节点负荷的历史数据对孤岛供电时段风电、光伏出力及各节点负荷需求进行预测，得到风电、光伏和负荷的需求预测值；以孤岛供电时段配电网停电经济损失最小为目标函数，构建配电网孤岛划分模型；将所述需求预测值输入到配电网孤岛划分模型中进行求解，获得基于确定性模型的停电损失；基于确定性模型的停电损失和信息间隙决策理论的孤岛划分方法，计算不确定变量的偏差系数，构建考虑风、光、负荷波动的不确定性模型；选择决策策略，设置偏差因子，确定考虑风、光、负荷波动的不确定性模型为鲁棒模型或机会模型；求解鲁棒模型或机会模型，确定最终孤岛划分方案。2.根据权利要求1所示的基于信息间隙决策理论的有源配电网孤岛划分方法，其特征在于，所述最终孤岛划分方案，包括：各孤岛划分范围，节点负荷恢复状态，支路开关状态，分布式电源各时段出力情况。3.根据权利要求1所示的基于信息间隙决策理论的有源配电网孤岛划分方法，其特征在于，所述配电网孤岛划分模型的目标函数为：式中，第一项代表负荷被切除的经济损失，T为孤岛供电总时段，N为负荷节点集合，ω
i
表示节点i单位负荷电量停电经济损失，P
load,i
为节点i的有功负荷需求，Y
i,t
表示t时段节点i负荷的恢复状态，负荷恢复供电其值为1，否则值为0，Δt表示单位时段；第二项表示配电网网损量，P
loss
表示当前时段配电网总网损。4.根据权利要求1所示的基于信息间隙决策理论的有源配电网孤岛划分方法，其特征在于，所述配电网孤岛划分模型的约束条件包括：网络潮流约束、风光约束、储能约束、网络拓扑约束和运行约束；所述网络潮流约束如下：所述网络潮流约束如下：所述网络潮流约束如下：式中，u
(j)
为节点j上游所有节点的集合；v
(j)
为节点j下游所有节点的集合；P
ij,t
和Q
ij,t
分别为t时段支路ij的有功功率和无功功率；P
DER,j,t
和Q
DER,j,t
分别为t时段节点j处分布式电源输出的总有功功率和总无功功率；P
D,j,t
和Q
D,j,t
为t时段节点j处负荷的实际有功和无功功率；R
ij
和X
ij
分别为支路ij的电阻和电抗；α
ij
表示支路ij的开闭状态，为1表示支路闭合，
为0表示支路断开；U
sqr,i,t
为t时段节点i处电压的平方；I
sqr,ij,t
为t时段支路ij的电流的平方；M为一个足够大的正数。式(2)表示节点功率平衡方程，式(3)表示相邻节点电压关系式，式(4)表示经二阶锥松弛的支路功率定义式；所述风光约束如下：0≤P
pw,t
≤P
pw,max,t
(5)
‑
P
pw,max,t
tanγ≤Q
pw,t
≤P
pw,max,t
tanγ(6)式中，P
pw,t
和Q
pw,t
表示t时段风光实际有功和无功功率，P
pw,max,t
表示t时段风光出力上限，γ表示风光可调节最大功率因素角；所述储能约束如下：SOC
min
≤SOC
t
≤SOC
max
(8)SOC
t+1
＝SOC
t
+ηP
ch
(t)Δt
‑
P
dis
(t)Δt/η(9)式中，P
ch
(t)和P
dis
(t)分别为储能充/放电功率，P
ch,max
和P
dis,max
分别为储能最大充/放电功率，s
ch,t
和s
dis,t
分别为储能充/放电标志，为1表示储能处于充/放电状态，SOC
t
、SOC
min
、SOC
max
分别为储能当前、最小、最大荷电量，η为储能充放电效率；所述网络拓扑约束如下：所述网络拓扑约束如下：所述网络拓扑约束如下：所述网络拓扑约束如下：式中，S表示配电网孤岛集合，E表示配电网支路集合，N表示配电网节点总数；c
is
表示节点孤岛划分变量，为1表示节点i属于孤岛s，l
sij
表示支路孤岛划分变量，为1表示支路ij属于孤岛s，α
ij
表示支路ij的开闭状态，为1表示支路闭合，为0表示支路断开，|S|表示配电网孤岛数量。式(10)表示配电网每个节点只属于一个孤岛；式(11)表示当一条线路ij属于某一个孤岛时，那么线路两端节点i、j也必同时属于这个孤岛；式(12)表示当线路ij不属于任何孤岛时，线路ij处于断开状态；式(13)表示配电网节点数与支路的数量关系满足辐射状要求；式(11)中存在双线性项，对其做线性转化如式(14)：所述运行约束如下：
U
min
≤U
i,t
≤U
max
(15)I
min
≤I
ij,t
≤I
max
(16)式中，U
i,t
表示t时段节点i电压，U
max
、U
min
表示节点电压上下限值，I
ij,t
表示t时段支路ij电流，I
max
、I
min
表示支路电流上下限值。5.根据权利要求1所示的基于信息间隙决策理论的有源配电网孤岛划分方法，其特征在于，所述计算不确定变量得偏差系数，具体包括：确定净负荷P为用户用电需求和风光出力的差值，所述净负荷P的波动范围如下：式中，表示净负荷的预测值，ξ为净负荷的偏差系数，0<ξ<1；确定风电、光伏、负荷对应的偏差系数为ξ
wind
、ξ
pv
、ξ
load
，对应偏差系数的权重为τ1、τ2、τ3，满足：τ1+τ2+τ3＝1(19)通过利用历史数据的最大标准方差衡量各不确定变量的波动幅度，从而确定各不确定变量对应的偏差系数；式中，x
i,T
表示在第i天第T时段变量的历史数值，表示变量在30天中第T时段历史数值的平均值，δ
max
表示将该变量30天的各个小时数据分别取标准差，再取标准差的最大值，以各不确定变量的δ
max
值作为偏差系数的确定依据；若求得配网内风电、光伏、负荷的δ
max
值分别为δ1、δ2、δ3，则有：τ1:τ2:τ3＝δ1:δ2:δ3(21)结合式(18)、(19)求得风电、光伏、负荷对应的偏差系数ξ
wind
、ξ
pv
、ξ
load
。6.根据权利要求1所示的基于信息间隙决策理论的有源配电网孤岛划分方法，其特征在于，所述基于信息间隙决策理论构建考虑风、光、负荷波动的不确定性模型，具体为：鲁棒模型：
式中，ξ表示不确定参数的波动幅度，f0表示根据风光出力、负荷预测值进行孤岛划分所造成的停电经济损失，f
c
表示决策者所能接受的最大停电经济损失，为偏差因子，表示f
c
和f0的偏差程度。ξ
wind
、ξ
pv
、ξ
load
分别为风电、光伏、负荷的偏差系数，P
wind
、P
pv
、P
load
分别表示风电、光伏、负荷实际值，P
0wind
、P
0pv
、P
0load
为预测值。d表示模型中的决策变量，f(P
wind
，P
pv
，P
load
，d)函数表示在风光、负荷不确定变量取固定值时进行孤岛划分停电经济损失目标函数；机会模型：式中，f
r
表示决策者所寻求的最小停电经济损失，为偏差因子，表示f
r
和f0的偏差程度。7.基于信息间隙决策理论的有源...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄牧涛，周胡钧，卢明，刘善峰，郭志民，李哲，周宁，文劲宇，
申请(专利权)人：国网河南省电力公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：