一种基于配电网状态评估的主从式自愈控制方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于配电网状态评估的主从式自愈控制方法及系统，包括：主站获取配电网的无功

【技术实现步骤摘要】
一种基于配电网状态评估的主从式自愈控制方法及系统


[0001]本专利技术涉及配电网保护与控制
，并且更具体地，涉及一种基于配电网状态评估的主从式自愈控制方法及系统。

技术介绍

[0002]配电网承载了为生产和生活输送稳定电能的重任。随着城市发展不断完善，配电网供电负荷密度显著增大，负荷种类多样性强；敏感负荷和重要负荷电能质量要求日益提升，配电网安全性和可靠性尤为重要。然而，配电网结构变化复杂，其可靠性受到元件、环境等多方因素制约，故障发生在所难免。且配电网通常为辐射状无源结构，各节点获取发电机节点输送功率只有唯一的路径，故障跳闸势必会造成部分区域失电。目前，配电网短时停电现象多发，对依赖电力的生产和生活带来了影响，并造成一定的经济损失，因此，配电网自愈功能的重要性不言而喻。故障自愈控制成为当今智能配电网的重要特征，有效的自愈控制技术是提高配电网供电安全性、可靠性和经济性的重要保障。配电网的故障自愈控制需要快速切除故障，自动进行配电网失电负荷转供，减小停电范围，缩短停电时间，最大程度地保障配电网连续供电能力。通常情况下，故障发生后需快速控制开关动作，恢复失电区域供电，保证配电网供电可靠性。但现有的故障自愈控制大多基于智能优化算法，面临配电网节点数众多、网络拓扑结构复杂、电气参数千变万化等特点，求解过程受到众多约束条件的制约，需要依靠大量的迭代计算，试错并寻找最优解，导致其求解速度慢；加之配电网线路电阻不能忽略，有功无功难以解耦，进一步增大了迭代求解计算量，导致供电恢复方案计算时间长，难以满足配电网故障自愈恢复的快速性要求。因此，有必要针对配电网故障自愈恢复进行研究，以得到能满足供电恢复快速性要求的配电网故障自愈方案。
[0003]随着配电网的发展和完善，配电网结构也愈加复杂。同时，越来越多的分布式电源和可控负荷将接入配电网，为配电网优化自愈提供了更多的控制余地，也加重了传统集中控制时控制站的运算负担。

技术实现思路

[0004]本专利技术提出一种基于配电网状态评估的主从式自愈控制方法及系统，以解决如何对配电网进行控制的问题。
[0005]为了解决上述问题，根据本专利技术的一个方面，提供了一种基于配电网状态评估的主从式自愈控制方法，所述方法包括：
[0006]主站获取配电网的无功
‑
电压灵敏度矩阵，基于所述无功
‑
电压灵敏度矩阵进行配电网区域的划分，获取配电网子区域；
[0007]确定每个配电网子区域内的中枢母线，以所述中枢母线为基准电压进行潮流计算，确定每个配电网子区域内每个节点当前的运行电压；
[0008]根据每个节点当前的运行电压和不同运行状态的预设电压量阈值，确定配电网的运行状态；
[0009]从站根据配电网的运行状态确定控制模式，以基于所述控制对应的优化方案使配电网恢复至正常运行状态。
[0010]优选地，其中所述无功
‑
电压灵敏度矩阵，包括：
[0011]S＝(L
‑
MH
‑1N)
‑1，
[0012]其中，S为无功
‑
电压灵敏度矩阵；为ΔP对δ
T
的偏导；为
△
P对U
T
的偏导；为
△
Q对δ
T
的偏导；为
△
Q对U
T
的偏导；P为节点有功功率；Q为节点无功功率；δ为节点电压相角；U为节点电压幅值；T为矩阵转置符号；
△
P为P的变化量；
△
Q为Q的变化量。
[0013]优选地，其中所述基于所述无功
‑
电压灵敏度矩阵进行配电网区域的划分，获取配电网子区域，包括：
[0014]对所述无功
‑
电压灵敏度矩阵S进行预处理，获取中间矩阵X；
[0015]根据所述中间矩阵X建立表示节点间电气距离的模糊相似矩阵ED；
[0016]根据所述模糊相似矩阵ED，利用传递闭包法计算模糊等价矩阵；
[0017]根据所述模糊等价矩阵和预设隶属度阈值进行聚类，以进行配电网区域的划分，获取配电网子区域。
[0018]优选地，其中所述对所述无功
‑
电压灵敏度矩阵S进行预处理，获取矩阵X，包括：
[0019]对所述无功
‑
电压灵敏度矩阵S中的任一个元素依次进行标准差变换和极差变换，得到矩阵X；
[0020]其中，矩阵X中的任一元素x
ij
为：
[0021][0022][0023][0024][0025]其中，i和j对应配电网中的节点i和j，n为节点数量；为无功
‑
电压灵敏度矩阵S的第j列元素的均值，W
j
为无功
‑
电压灵敏度矩阵S的第j列元素的标准差。
[0026]优选地，其中所述模糊相似矩阵ED中的任一元素ED
ij
为：
[0027][0028]其中，ED
ij
为节点i和节点j之间的电气距离；i和j对应配电网中的节点i和j，n为节点数量；x
ik
为矩阵X中第i行第k列的元素；x
jk
为矩阵X中第j行第k列的元素。
[0029]优选地，其中所述根据所述模糊相似矩阵ED，利用传递闭包法计算模糊等价矩阵，包括：
[0030]计算表示电气距离的模糊相似矩阵ED的平方，用ED
(1)
表示，判断ED
(1)
是否等于ED，如果ED
(1)
＝＝ED，则ED
(1)
就为模糊等价矩阵；反之，则如果ED
(1)
≠ED，则将ED
(1)
平方，记为ED
(2)
，继续判断ED
(2)
是否等于ED
(1)
，直到第s次时ED
(s)
＝＝ED
(s
‑
1)
时，确定ED
(s)
为所述模糊等价矩阵；
[0031]其中，
[0032][0033]其中，ED
ij
为节点i和节点j之间的电气距离；ED
ik
为节点i和节点k之间的电气距离；ED
kj
为节点k和节点j之间的电气距离；n为节点数量，∨代表取大，∧代表取小。
[0034]优选地，其中所述根据所述模糊等价矩阵和预设隶属度阈值进行聚类，以进行配电网区域的划分，获取配电网子区域，包括：
[0035]对于模糊等价矩阵中的任一个元素，若该任一个元素的值大于等于预设隶属度阈值，则更新该认为一个元素的值为第一预设值，若该任一个元素的值小于预设隶属度阈值，则更新该认为一个元素的值为第二预设值；
[0036]将更新后的模糊等价矩阵中矩阵元素相同的列对应的节点归并为一类，并根据归类后的节点确定配电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于配电网状态评估的主从式自愈控制方法，其特征在于，所述方法包括：主站获取配电网的无功
‑
电压灵敏度矩阵，基于所述无功
‑
电压灵敏度矩阵进行配电网区域的划分，获取配电网子区域；确定每个配电网子区域内的中枢母线，以所述中枢母线为基准电压进行潮流计算，确定每个配电网子区域内每个节点当前的运行电压；根据每个节点当前的运行电压和不同运行状态的预设电压量阈值，确定配电网的运行状态；从站根据配电网的运行状态确定控制模式，以基于所述控制模式对应的优化方案使配电网恢复至正常运行状态。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述无功
‑
电压灵敏度矩阵，包括：S＝(L
‑
MH
‑1N)
‑1，其中，S为无功
‑
电压灵敏度矩阵；为ΔP对δ
T
的偏导；为
△
P对U
T
的偏导；为
△
Q对δ
T
的偏导；为
△
Q对U
T
的偏导；P为节点有功功率；Q为节点无功功率；δ为节点电压相角；U为节点电压幅值；T为矩阵转置符号；
△
P为P的变化量；
△
Q为Q的变化量。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述无功
‑
电压灵敏度矩阵进行配电网区域的划分，获取配电网子区域，包括：对所述无功
‑
电压灵敏度矩阵S进行预处理，获取中间矩阵X；根据所述中间矩阵X建立表示节点间电气距离的模糊相似矩阵ED；根据所述模糊相似矩阵ED，利用传递闭包法计算模糊等价矩阵；根据所述模糊等价矩阵和预设隶属度阈值进行聚类，以进行配电网区域的划分，获取配电网子区域。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述对所述无功
‑
电压灵敏度矩阵S进行预处理，获取矩阵X，包括：对所述无功
‑
电压灵敏度矩阵S中的任一个元素依次进行标准差变换和极差变换，得到矩阵X；其中，矩阵X中的任一元素x
ij
为：为：为：为：
其中，i和j对应配电网中的节点i和j，n为节点数量；为无功
‑
电压灵敏度矩阵S的第j列元素的均值，W
j
为无功
‑
电压灵敏度矩阵S的第j列元素的标准差。5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述模糊相似矩阵ED中的任一元素ED
ij
为：其中，ED
ij
为节点i和节点j之间的电气距离；i和j对应配电网中的节点i和j，n为节点数量；x
ik
为矩阵X中第i行第k列的元素；x
jk
为矩阵X中第j行第k列的元素。6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述模糊相似矩阵ED，利用传递闭包法计算模糊等价矩阵，包括：计算表示电气距离的模糊相似矩阵ED的平方，用ED
(1)
表示，判断ED
(1)
是否等于ED，如果ED
(1)
＝＝ED，则ED
(1)
就为模糊等价矩阵；反之，则如果ED
(1)
≠ED，则将ED
(1)
平方，记为ED
(2)
，继续判断ED
(2)
是否等于ED
(1)
，直到第s次时ED
(s)
＝＝ED
(s
‑
1)
时，确定ED
(s)
为所述模糊等价矩阵；其中，其中，ED
ij
为节点i和节点j之间的电气距离；ED
ik
为节点i和节点k之间的电气距离；ED
kj
为节点k和节点j之间的电气距离；n为节点数量，∨代表取大，∧代表取小。7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述模糊等价矩阵和预设隶属度阈值进行聚类，以进行配电网区域的划分，获取配电网子区域，包括：对于模糊等价矩阵中的任一个元素，若该任一个元素的值大于等于预设隶属度阈值，则更新该认为一个元素的值为第一预设值，若该任一个元素的值小于预设隶属度阈值，则更新该认为一个元素的值为第二预设值；将更新后的模糊等价矩阵中矩阵元素相同的列对应的节点归并为一类，并根据归类后的节点确定配电网子区域。8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据每个节点当前的运行电压和不同运行状态的预设电压量阈值，确定配电网的运行状态，包括：根据每个节点当前的运行电压和不同运行状态的预设电压量阈值，确定每个节点的运行状态，并确定所有节点中最高优先级的运行状态为配电网的运行状态；其中，运行状态的优先级从高到低依次为：紧急状态、恢复状态、异常状态、警戒状态和正常状态；其中，若任一节点当前的运行电压满足U
S
＞U1或U
S
＜U8，则确定该任一节点处于紧急状态；若任一节点当前的运行电压满足U1≥U
S
＞U2或U7＞U
S
≥U8，则确定该任一节点处于恢复状态；若任一节点当前的运行电压满足U2≥U
S
＞U3或U6＞U
S
≥U7，则确定该任一节点处于异常
状态；若任一节点当前的运行电压满足U3≥U
S
＞U4或U5＞U
S
≥U6，则确定该任一节点处于警戒状态；若任一节点当前的运行电压满足U1≥U
S
≥U5，则确定该任一节点处于正常状态；U
S
为当前的运行电压；U1、U2、U3、U4、U5、U6、U7和U8分别为第一预设电压量阈值、第二预设电压量阈值、第三预设电压量阈值、第四预设电压量阈值、第五预设电压量阈值、第六预设电压量阈值、第七预设电压量阈值和第八预设电压量阈值。9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述从站根据配电网的运行状态确定控制模式，以基于所述控制模式对应的优化方案使配电网恢复至正常运行状态，包括：在主站监测配电网状态后，从站根据配电网的运行状态确定控制模式，根据控制模式启动优化方案，在配电网子区域内通过优化分布式电源的出力和/或控制负荷功率的手段，使配电网恢复至正常运行状态；其中，若子区域内的调节不能满足配电网运行需求，则通过主站调控相邻子区域的分布式电源，改善配电网潮流水平，以使配电网恢复至正常运行状态。10.一种基于配电网状态评估的主从式自愈控制系统，其特征在于，所述系统包括：配电网区域划分单元，用于使主站获取配电网的无功
‑
电压灵敏度矩阵，基于所述无功
‑
电压灵敏度矩阵进行配电网区域的划分，获取配电网子区域；运行电压确定单元，用于确定每个配电网子区域内的中枢母线，以所述中枢母线为基准电压进行潮流计算，确定每个配电网子区域内每个节点当前的运行电压；运行状态确定单元，用于根据每个节点当前的运行电压和...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋帅，李仲青，周泽昕，余越，刘宇，刘丹，孙天甲，沈冰，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院有限公司国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：