一种考虑可再生能源和负荷不确定性的配电网灾后抢修运行策略优化方法技术

本发明专利技术公开了一种考虑可再生能源和负荷不确定性的配电网灾后抢修运行策略优化方法，首先构建考虑可再生能源和负荷不确定的两阶段配电网灾后抢修运行决策鲁棒优化模型，并基于列和约束生成方法将优化模型进行分解，将双层结构问题转化为单层问题，并求解得到优化后的配网抢修运行鲁棒方案。基于本发明专利技术得到的配网抢修运行方案能考虑可再生能源和负荷不确定性的最坏情况，可以保证配网灾后恢复过程的有效性和安全性，可以加快配电网抢修恢复进程，减少负荷损失，具有一定的理论价值和工程价值。价值。价值。

【技术实现步骤摘要】
一种考虑可再生能源和负荷不确定性的配电网灾后抢修运行策略优化方法


[0001]本专利技术属于电网
，特别涉及一种考虑可再生能源和负荷不确定性的配电网灾后抢修运行策略优化方法。

技术介绍

[0002]配电网作为电力系统的末端负责将电能输送给用户，但由于其暴露在户外，易受极端灾害影响导致故障。为了减少停电损失，需要制定合理的抢修策略，实现配网负荷快速恢复。在配网灾后恢复过程中，除了派遣施工队修复电网故障，也可以通过利用分布式电源和移动电源提供功率支持，以减少负荷损失。因此，考虑分布式电源和移动电源参与的配电网灾后抢修运行策略有助于提高配网恢复的效率、最大化停电负荷失电量。
[0003]由于配网恢复过程中可再生能源出力和负荷波动存在不确定性，可能会给配网负荷恢复带来一系列安全问题。由此，有必要研究考虑可再生能源和负荷不确定性的配电网灾后抢修运行策略。处理可再生能源和负荷不确定性的可以采用场景概率法，但概率分布函数难以获取，通过采样方法模拟出的概率密度函数也难以保证准确性，同时为了保证不确定性处理精度，需要生成大量可能的场景，也增加了计算负担。鲁棒优化是也一种常用的求解不确定性方法，与场景概率法相比，只需要不确定性量的有界区间，且计算规模较小，优化结果更为保守。

技术实现思路

[0004]针对上述问题，本专利技术的目的在于在配电网灾后恢复过程中，提供一种考虑可再生能源和负荷不确定性的配电网灾后抢修运行策略优化方法。
[0005]实现本专利技术目的的具体技术方案为：
[0006]一种考虑可再生能源和负荷不确定性的配电网灾后抢修运行策略优化方法，包括以下步骤：
[0007]步骤1、构建考虑可再生能源和负荷不确定的两阶段配电网灾后抢修运行决策鲁棒优化模型；
[0008]步骤2、对步骤1中的优化模型进行处理，基于列和约束生成方法将其分解为求解抢修运行策略的主问题和求解最差恢复不确定性场景的子问题；
[0009]步骤3、采用强对偶定理将步骤2中子问题的双层结构问题转换为单层问题；
[0010]步骤4、将两阶段鲁棒优化模型的主问题和子问题相互迭代，利用CPLEX求解，得到优化后的配网抢修运行鲁棒方案。
[0011]本专利技术与现有技术相比，其显著优点在于：
[0012](1)本专利技术的技术方案充分考虑了分布式电源和移动电源协调配合问题，基于此进行配电网抢修策略的优化，可以加快配电网抢修恢复进程，减少负荷损失；
[0013](2)本专利技术的技术方案无需已知可再生能源和负荷波动的不确定性分布，只需确
定不确定区间，即可确定最优抢修策略，方法鲁棒性强，利用本专利技术得到的配网抢修运行方案能够抵抗可再生能源和负荷波动的不确定区间内的所有波动；
[0014](3)本专利技术的技术方案构建了配网灾后抢修运行决策两阶段鲁棒优化模型，考虑分布式电源出力和负荷需求的双重不确定性，利用列和约束生成方法进行求解，保证配网灾后恢复过程的有效性和安全性，具有一定的理论价值和工程价值。
[0015]下面结合附图对本专利技术作进一步详细描述。
附图说明
[0016]图1为本专利技术的方法步骤流程图。
[0017]图2为本专利技术的CCG算法迭代求解流程图。
[0018]图3为本专利技术的实施例中的IEEE 33节点示意图。
[0019]图4为本专利技术的实施例中的移动电源和施工队调度路径示意图。
[0020]图5为本专利技术的实施例中的移动电源和施工队调度路由图。
[0021]图6为本专利技术的实施例中的考虑不同调度对象的恢复结果对比图。
[0022]图7为本专利技术的实施例中的本方法和其他求解方法的恢复结果对比图。
具体实施方式
[0023]结合图1，一种考虑可再生能源和负荷不确定性的配电网灾后抢修运行策略优化方法，包括以下步骤：
[0024]步骤1、构建考虑可再生能源和负荷不确定的两阶段配电网灾后抢修运行决策鲁棒优化模型，具体为：
[0025]步骤1
‑
1、基于配网灾后抢修运行策略鲁棒优化目标，采用最大化极小极大问题的形式，构建最坏场景下的抢修运行策略：
[0026][0027]其中，x表示配网抢修运行策略，包括施工队调度、移动电源调度及联络线动作方案，p表示不确定性变量，包括分布式电源出力和负荷需求波动，ρ
i
表示节点i上的负荷权重，表示节点i在时间t的负荷恢复量；
[0028]步骤1
‑
2、确定优化模型中的约束条件，具体为：
[0029]步骤1
‑2‑
1、确定配电网恢复过程中施工队调度的约束；
[0030](1)施工队调度起点和终点约束为：
[0031][0032][0033]其中，表示施工队c的移动路径，如果施工队c从点i运动到j点，等于1，D施工队c的营地，Φ
F
表示故障点集合；
[0034](2)施工队调度移动约束：
[0035][0036]式中表示了施工队c从点j移动到点i再到点k的逻辑顺序；
[0037](3)每个故障至多被一个施工队修复：
[0038][0039][0040]其中，表示故障点i是否被施工队c修复，如果是则等于1，Φ
C
表示施工队集合；
[0041](4)施工队到达至故障点的时间约束：
[0042][0043][0044]其中，AT
ic
表示施工队c到达故障点i的时间，表示施工队c在故障点i和故障点j的运动时间，表示施工队c修复故障点j所需要的修复时间；
[0045](5)故障点的修复时间和故障元件的可用状态约束：
[0046][0047][0048][0049]其中，表示故障点i在时刻t是否被修复，如果是则为1，表示故障元件i的可用状态，如果t时刻之前故障已被修复，则为1；T表示灾后修复总时步；
[0050]步骤1
‑2‑
2、确定配电网恢复过程中移动电源调度的约束；
[0051](1)移动电源调度的逻辑顺序约束：
[0052][0053][0054][0055][0056]其中，表示移动电源m的移动路径，如果m从节点i运动到j点，等于1，d表示移动电源m的初始节点，表示移动电源m是否接入节点i，如果是则等于1，Φ
M
表示移动电源集合；
[0057](2)移动电源的可用状态约束：
[0058][0059][0060][0061][0062][0063][0064][0065]其中，AT
im
表示移动电源m到达节点i的时间，表示移动电源m在节点i和节点j的运动时间，表示移动电源m在节点j的停留时间，M表示一个极大的数，仅当表示移动电源由节点i移动至节点j时，
[0066]步骤1
‑2‑
3、确定配电网恢复过程中分布式电源出力的约束；
[0067](1)可再生本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种考虑可再生能源和负荷不确定性的配电网灾后抢修运行策略优化方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、构建考虑可再生能源和负荷不确定的两阶段配电网灾后抢修运行决策鲁棒优化模型；步骤2、对步骤1中的优化模型进行处理，基于列和约束生成方法将其分解为求解抢修运行策略的主问题和求解最差恢复不确定性场景的子问题；步骤3、采用强对偶定理将步骤2中子问题的双层结构问题转换为单层问题；步骤4、将两阶段鲁棒优化模型的主问题和子问题相互迭代，利用CPLEX求解，得到优化后的配网抢修运行鲁棒方案。2.根据权利要求1所述的考虑可再生能源和负荷不确定性的配电网灾后抢修运行策略优化方法，其特征在于，所述步骤1中的构建鲁棒优化模型，具体为：步骤1
‑
1、基于配网灾后抢修运行策略鲁棒优化目标，构建最坏场景下的抢修运行策略：其中，x表示配网抢修运行策略，包括施工队调度、移动电源调度及联络线动作方案，p表示不确定性变量，包括分布式电源出力和负荷需求波动，ρ
i
表示节点i上的负荷权重，表示节点i在时间t的负荷恢复量；步骤1
‑
2、确定优化模型中的约束条件。3.根据权利要求2所述的考虑可再生能源和负荷不确定性的配电网灾后抢修运行策略优化方法，其特征在于，所述步骤1
‑
2中的约束条件，具体为：步骤1
‑2‑
1、确定配电网恢复过程中施工队调度的约束；(1)施工队调度起点和终点约束为：(1)施工队调度起点和终点约束为：其中，表示施工队c的移动路径，如果施工队c从点i运动到j点，等于1，D施工队c的营地，Φ
F
表示故障点集合；(2)施工队调度移动约束：(3)每个故障至多被一个施工队修复：(3)每个故障至多被一个施工队修复：其中，表示故障点i是否被施工队c修复，如果是则等于1；Φ
C
表示施工队集合；
(4)施工队到达至故障点的时间约束：(4)施工队到达至故障点的时间约束：其中，AT
ic
表示施工队c到达故障点i的时间，表示施工队c在故障点i和故障点j的运动时间，表示施工队c修复故障点j所需要的修复时间；(5)故障点的修复时间和故障元件的可用状态约束：(5)故障点的修复时间和故障元件的可用状态约束：(5)故障点的修复时间和故障元件的可用状态约束：其中，表示故障点i在时刻t是否被修复，如果是则为1，表示故障元件i的可用状态，如果t时刻之前故障已被修复，则为1；T表示灾后修复总时步；步骤1
‑2‑
2、确定配电网恢复过程中移动电源调度的约束；(1)移动电源调度的逻辑顺序约束：(1)移动电源调度的逻辑顺序约束：(1)移动电源调度的逻辑顺序约束：(1)移动电源调度的逻辑顺序约束：其中，表示移动电源m的移动路径，如果m从节点i运动到j点，等于1，d表示移动电源m的初始节点，表示移动电源m是否接入节点i，如果是则等于1，Φ
M
表示移动电源集合；(2)移动电源的可用状态约束：(2)移动电源的可用状态约束：(2)移动电源的可用状态约束：(2)移动电源的可用状态约束：(2)移动电源的可用状态约束：(2)移动电源的可用状态约束：
其中，AT
im
表示移动电源m到达节点i的时间，表示移动电源m在节点i和节点j的运动时间，表示移动电源m在节点j的停留时间，M表示一个极大的数，仅当表示移动电源由节点i移动至节点j时，步骤1
‑2‑
3、确定配电网恢复过程中分布式电源出力的约束；(1)可再生能源的出力约束：(1)可再生能源的出力约束：其中，表示可再生能源k在t时刻的有功出力，表示可再生能源k在t时刻的无功出力，表示可再生能源k的有功出力上限；表示可再生能源k的功率因数；(2)移动电源的出力约束：(2)移动电源的出力约束：其中，表示移动电源在节点i在t时刻的有功出力，表示移动电源在节点i在t时刻的无功出力，表示移动电源m的有功出力上限，表示移动电源m的无功出力上限，表示移动电源t时刻是否在节点i；步骤1
‑2‑
4、确定配电网恢复过程中分布式电源出力的约束；(1)线路潮流方向约束：(1)线路潮流方向约束：(1)线路潮流方向约束：(1)线路潮流方向约束：其中，Z
i,j,t
表示节点i至节点j在时间t的潮流方向，表示故障线路ij在时刻t的可用状态，表示联络线ij在时刻t的可用状态；N表示电网节点集合；(2)节点负荷恢复量约束：(2)节点负荷恢复量约束：(2)节点负荷恢复量约束：(2)节点负荷恢复量约束：
其中，v
i,t
表示节点i在时刻t是否属于已恢复区域，表示节点i的负荷值；M表示一个极大的数，仅当Z
i,j,t
＝1表示潮流方向由节点i到节点j时，v
j,t
＝v
i,t
，否则等式不成立；(3)节点功率平衡约束：(3)节点功率平衡约束：(3)节点功率平衡约束：(3)节点功率平衡约束：其中，P
i,t
表示时刻t流出节点i的有功功率，Q
i,t
表示时刻t流出节点i的无功功率，表示时刻t节点i的负荷恢复有功功率，表示时刻t节点i的负荷恢复无功功率；(4)节点电压约束：(4)节点电压约束：(4)节点电压约束：其中，U
i,t
表示时刻t节点i的电压幅值，R
i,j
表示线路ij的电阻，X
i,j
表示线路ij的电抗，表示节点i的电压幅值上限，U
i
表示节点i的电压幅值下限；M表示一个极大的数，仅当Z
i,j,t
＝1表示潮流方向由节点i到节点j时，可以计算节点电压，U
j,t
＝U
i,t
‑
2(R
i,j
·
P
i,t
+X
i,j
·
Q
i,t
)，否则等式不成立；步骤1
‑2‑
5、可再生能源出力和负荷波动约束：其中，表示节点i的负荷波动值，P
iL,E
表示节点i的负荷预测值，表示节点i的负荷预测值的下偏差，表示节点i的负荷预测值的上偏差，表示可再生能源i的出力波动值，P
iG,E
表示可再生能源i的出力预测值，表示可再生能源i的出力预测值的下偏差，表示可再生能源i的出力预测值的上偏差。4.根据权利要求2所述的考虑可再生能源和负荷不确定性的配电网灾后抢修运行策略优化方法，其特征在于，所述步骤2中的将优化模型进行分解，具体为：步骤2
‑
1、主问题为在不确定性场景即可再生能源出力和负荷波动给定下求解最优抢修运行策略，目标函数为：
其中，x表示配网抢修运行策略，包含施工队、移动电源调度及联络线动作方案，ρ
i
表示节点i上的负荷权重，表示节点i在时间t的负荷恢复量；步骤2
‑
2、子问题为在配网抢修运行策略即施工队和移动电源调度、联络线动作方案给定下求解最差恢复的可再生能源出力和负荷波动不确定性场景，目标函数为：其中，p表示不确定性变量，包含分布式电源出力和负荷需求波动，ρ
i
表示节点i上的负荷权重，表示节点i在时间t的负荷恢复量。5.根据权利要求4所述的考虑可再生能源和负荷不确定性的配电网灾后抢修运行策略优化方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢云云，吴昊，蔡胜，时涵，卜京，殷明慧，邹云，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：