基于灾害预测的配电网多时段供电弹性提升方法技术

本发明专利技术公开基于灾害预测的配电网多时段供电弹性提升方法，+涉及电力系统技术领域，包括以下步骤：建立配电网故障防御模型；建立配电网故障抵御模型；建立配电网故障恢复模型；对配电网故障防御模型、配电网故障抵御模型和配电网故障恢复模型求解获得配电网弹性供电策略。本发明专利技术配电网弹性恢复可以在突发性灾害情况下，基于灾害预估，通过故障预防、故障抵御和故障恢复三阶段模型在多种约束下的求解，得到可以提高灾后配电网储备电量、提升配电网弹性的配电网多时段弹性提升策略。性的配电网多时段弹性提升策略。性的配电网多时段弹性提升策略。

【技术实现步骤摘要】
基于灾害预测的配电网多时段供电弹性提升方法


[0001]本专利技术涉及电力系统
，具体涉及基于灾害预测的配电网多时段供电弹性提升方法。

技术介绍

[0002]随着全球气候变化，极端天气灾害发生日益频繁，造成的大规模停电事故频发，由此带来巨大的经济损失。配电网在极端天气情况下的正常运行，对保障人们生活生产、抵御灾害事故，推动社会发展具有重要意义。
[0003]随着电力信息物理融合的深入，极端事件下配电网灾害损毁预测已经成为可能。由于极端灾害引发的停电事故逐渐增多，灾害风险下如何提升配电网弹性逐渐成为研究热点。现有的对于含分布式电源的配电网在发生故障后，通过孤岛划分与网络重构减少系统停电范围，利用储能等分布式电源向配电网内重要负荷持续供电，减小停电损失，从而提高整个配电网的供电弹性。
[0004]提升配电网应对低频率极端事件的能力和尽快恢复到正常供电状态的能力尤为重要，而目前采用的方式主要是从配电网在灾害中抵御或灾害后恢复的阶段制定运行策略，未考虑配电网在极端事件前的准备与防御能力，导致配电网的整体供电弹性较弱，不能进行事件前准备，事件发生前的防御能力低下。

技术实现思路

[0005]为了解决上述现有技术存在的不足，本专利技术提供基于灾害预测的配电网多时段供电弹性提升方法。将电力系统的灾变防御架构贯穿于电力规划期到恢复控制的整个过程，并将气象和地质等电力系统外部预测信息融入停电防御系统，灾害预测技术将极大提升电力系统的故障感知力，其将为配电网弹性的提升带来巨大潜力。
[0006]本专利技术提出的技术方案为：
[0007]基于灾害预测的配电网多时段供电弹性提升方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0008]建立配电网故障防御模型；
[0009]建立配电网故障抵御模型；
[0010]建立配电网故障恢复模型；
[0011]对配电网故障防御模型、配电网故障抵御模型和配电网故障恢复模型求解获得配电网弹性供电策略。
[0012]作为本专利技术的进一步技术方案为，所述建立配电网故障防御模型，具体包括：
[0013]故障防御模型包括建立网架结构强度函数和储备电量函数，其中，
[0014][0015][0016]式(3)、(4)中，Ω
td
为灾害持续时间段集合；w
i
为负荷i的权重系数；r
t,i
为t时段负荷i的故障吸收弹性系数；Ω
tb
为灾害发生前时间段集合；Ω
b
为储能节点集合；为t时段储能i充放电功率，充电功率为正，放电功率为负；f
b1
为网架结构强度函数，f
b2
为储备电量函数。
[0017]作为本专利技术的进一步技术方案为，所述故障吸收弹性系数为：
[0018][0019]式(5)中，λ
t,ji
表示t时段负荷j对负荷i的影响系数，λ
t,ji
＝0表示电流无法从负荷j流向负荷i，当电流可以从负荷i流向负荷j时，为量化电源至负荷的供电跳数，考虑配电网节点规模，λ
t,ji
∈(0,1)；A
t
为t时段内的线路开断矩阵，B
t
为t时段内的负荷节点与电源关联矩阵：
[0020][0021]式(6)中，α
t,ij
表示线路ij在t时段内线路的开断状态，α
t,ij
＝1表示线路联通，α
t,ij
＝0表示线路断开；β
t,ii
表示负荷与电源连接状态，β
t,ii
＝1表示负荷i与电源直接连接，β
t,ii
＝0表示负荷与电源无直接连接或与其连接的电源在t时段无法供电。
[0022]作为本专利技术的进一步技术方案为，所述建立配电网故障抵御模型，具体包括：
[0023]故障抵御模型包括负荷总恢复价值和网络损耗；故障抵御模型的目标函数为：
[0024][0025]式(7)中，θ
t,i
为t时段负荷i的供电恢复状态，θ
t,i
＝1表示t时段负荷i恢复供电，θ
t,i
＝0表示停电；l
t,i
表示t时段i节点负荷大小；P
tloss
为系统在t时段的有功损耗。
[0026]作为本专利技术的进一步技术方案为，所述建立配电网故障恢复模型，具体包括：故障恢复模型的目标函数为：
[0027][0028]式(8)中，Ω
ta
为灾害后至恢复前的时间段集合；Ω
v
为应急电源车集合；为应急电源车i的最大放电功率；δ
t,i
为t时段应急电源车i的运行状态，δ
t,i
＝0表示应急电源车接入孤岛，δ
t,i
＝1表示应急电源车处于电能转运途中。
[0029]作为本专利技术的进一步技术方案为，对配电网故障防御模型、配电网故障抵御模型和配电网故障恢复模型求解获得配电网弹性供电策略，具体包括：
[0030]建立配电网的运行约束；
[0031]建立配电网拓扑约束、系统潮流约束和系统安全约束；
[0032]对配电网的运行约束、配电网拓扑约束、系统潮流约束和系统安全约束进行松弛处理；
[0033]采用二阶锥模型对配电网的运行约束、配电网拓扑约束、系统潮流约束和系统安全约束进行旋转锥约束转化为混合整数二阶锥规划模型；
[0034]采用YAMIP编程，CPLEX、MOSEK对混合整数二阶锥规划模型进行求解得到配电网弹性供电策略。
[0035]作为本专利技术的进一步技术方案为，所述配电网的运行约束包括：分布式电源出力约束和储能、应急电源车运行约束；其中，
[0036]分布式电源出力约束为：
[0037][0038][0039][0040]其中分别为时间段t内i节点处的电源发出的有功功率和无功功率；为时间段t内i节点处的电源有功出力的上下限；为i节点接入电源的容量；为节点i处的电源最小运行功率因数；
[0041]储能、应急电源车运行约束为：
[0042][0043][0044][0045][0046][0047]其中为时间段t内i节点处的储能充放电功率，充电功率为正，放电功率为负；为时间面t内i节点处的储能发出的无功功率；为i节点处储能的容量；为i节点处储能无功功率上限，为时间段t初始时刻i节点处储能荷电状态；Δt为时间段步长；为时间段t内节点i处储能运行损耗；为接入节点i上储能系统的损耗系数；和分别为节点i处储能荷电状态的上、下限。
[0048]作为本专利技术的进一步技术方案为，所述配电网拓扑约束为：
[0049]α
ij
＝γ
ij
+γ
ji i,j∈Ω
b
；
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(17)
[0050][本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于灾害预测的配电网多时段供电弹性提升方法，其特征在于，包括以下步骤：建立配电网故障防御模型；建立配电网故障抵御模型；建立配电网故障恢复模型；对配电网故障防御模型、配电网故障抵御模型和配电网故障恢复模型求解获得配电网弹性供电策略。2.根据权利要求1所述的基于灾害预测的配电网多时段供电弹性提升方法，其特征在于，所述建立配电网故障防御模型，具体包括：故障防御模型包括建立网架结构强度函数和储备电量函数，其中，故障防御模型包括建立网架结构强度函数和储备电量函数，其中，式(3)、(4)中，Ω
td
为灾害持续时间段集合；w
i
为负荷i的权重系数；r
t,i
为t时段负荷i的故障吸收弹性系数；Ω
tb
为灾害发生前时间段集合；Ω
b
为储能节点集合；为t时段储能i充放电功率，充电功率为正，放电功率为负；f
b1
为网架结构强度函数，f
b2
为储备电量函数。3.根据权利要求2所述的基于灾害预测的配电网多时段供电弹性提升方法，其特征在于，所述故障吸收弹性系数为：式(5)中，λ
t,ji
表示t时段负荷j对负荷i的影响系数，λ
t,ji
＝0表示电流无法从负荷j流向负荷i，当电流可以从负荷i流向负荷j时，为量化电源至负荷的供电跳数，考虑配电网节点规模，λ
t,ji
∈(0,1)；A
t
为t时段内的线路开断矩阵，B
t
为t时段内的负荷节点与电源关联矩阵：式(6)中，α
t,ij
表示线路ij在t时段内线路的开断状态，α
t,ij
＝1表示线路联通，α
t,ij
＝0表示线路断开；β
t,ii
表示负荷与电源连接状态，β
t,ii
＝1表示负荷i与电源直接连接，β
t,ii
＝0表示负荷与电源无直接连接或与其连接的电源在t时段无法供电。4.根据权利要求1所述的基于灾害预测的配电网多时段供电弹性提升方法，其特征在于，所述建立配电网故障抵御模型，具体包括：故障抵御模型包括负荷总恢复价值和网络损耗；故障抵御模型的目标函数为：式(7)中，θ
t,i
为t时段负荷i的供电恢复状态，θ
t,i
＝1表示t时段负荷i恢复供电，θ
t,i
＝0表示停电；l
t,i
表示t时段i节点负荷大小；P
tloss
为系统在t时段的有功损耗。5.根据权利要求1所述的基于灾害预测的配电网多时段供电弹性提升方法，其特征在
于，所述建立配电网故障恢复模型，具体包括：故障恢复模型的目标函数为：式(8)中，Ω
ta
为灾害后至恢复前的时间段集合；Ω
v
为应急电源车集合；为应急电源车i的最大放电功率；δ
t,i
为t时段应急电源车i的运行状态，δ
t,i
＝0表示应急电源车接入孤岛，δ
t,i
＝1表示应急电源车处于电能转运途中。6.根据权利要求1所述的基于灾害预测的配电网多时段供电弹性提升方法，其特征在于，对配电网故障防御模型、配电网故障抵御模型和配电网故障恢复模型求解获得配电网弹性供电策略，具体包括：建立配电网的运行约束；建立配电网拓扑约束、系统潮流约束和系统安全约束；对配电网的运行约束、配电网拓扑约束、系统潮流约束和系统安全约束进行松弛处理；采用二阶锥模型对配电网的运行约束、配电网拓扑约束、系统潮流约束和系统安全约束进行旋转锥约束转化为混合整数二阶锥规划模型；采用YAMIP编程，CPLEX、MOSEK对混合整数二阶锥规划模型进行求解得到配电网弹性供电策略。7.根据权利要求6所述的基于灾害预测的配电网多时段供电弹性提升方法，其特征在于，所述配电网的运行约束包括：分布式电源出力约束和储能、应急电源车运行约束；其中，分布式电源出力约束为：分布式电源出力约束为：分布式电源出力约束为：其中分别为时间段t内i节点处的电源发出的有功功率和无功功率；为时间段t内i节点处的电源有功出力的上下限；为i节点接入电源的容量；为节点i处的电源最小运行功率因数；储能、应急电源车运行约束为：储能、应急电源车运行约束为：储能、应急电源车运行约束为：储能、应急电源车运行约束为：储能、应急电源车运行约束为：
其中为时间段t内i节点处的储能充...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩昊，袁文海，马静，郑斌，居来提，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：发明
国别省市：