一种基于动态孤岛划分的主动配电网故障恢复方法和系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于动态孤岛划分的主动配电网故障恢复方法和系统，所述方法包括：基于配电网内联络线的建设情况和配电网区域内各发电机的运行特性，建立主动配电网运行连通分量模型；根据主动配电网运行连通分量模型，建立考虑网络结构限制与微网控制器限制的负荷恢复模型；求解所建立的模型，获取故障时间内配电网的动态孤岛划分方案；建立配电网线性潮流模型，并根据动态孤岛划分方案，求解配电网线性潮流模型，得到各发电机的发电规划，结合动态孤岛划分方案进行故障恢复。本发明专利技术可以协同分段开关、断路器与分布式电源，实现配电网在大停电后的快速恢复，统一配电网故障恢复中的孤岛划分与网络重构过程，提升配电网运行弹性。行弹性。行弹性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于动态孤岛划分的主动配电网故障恢复方法和系统


[0001]本专利技术属于配电网控制、运行与优化
，具体涉及一种基于动态孤岛划分的主动配电网故障恢复方法和系统。

技术介绍

[0002]近年来，全球变暖导致极端天气频发。各类极端天气频发，凸显了自然灾害预防的重要性，促进了人们探索如何在大停电后快速恢复供电。
[0003]利用主动配电网技术，通过变换配电网拓扑，可以实现大停电后对关键负荷的持续供电。然而现有孤岛划分方案中，通常依赖图论理论，基于根节点或预处理等方法提出孤岛划分方案，包含有缩小方案可行域的缺陷，导致提出孤岛的方案范围内不存在多个电源，电源间不能协同出力。

技术实现思路

[0004]为解决现有技术中存在的不足，本专利技术提供一种基于动态孤岛划分的主动配电网故障恢复方法和系统，可以协同联络开关、断路器与分布式电源，实现配电网在大停电后的快速恢复，通过建立考虑网络结构限制与微网控制器限制的负荷恢复模型，统一配电网故障恢复中的孤岛划分与网络重构过程，提升配电网运行弹性。
[0005]本专利技术采用如下的技术方案。
[0006]一种基于动态孤岛划分的主动配电网故障恢复方法，所述方法包括以下步骤：S1：基于配电网内联络线的建设情况和配电网区域内各发电机的运行特性，建立考虑多类型电源出力的主动配电网运行连通分量模型；S2：基于所述主动配电网运行连通分量模型，建立考虑网络结构限制与微网控制器限制的负荷恢复模型；S3：求解步骤S1和S2所建立的模型，得到故障时间内配电网各节点处非黑启动电源的开机时间与各联络线在不同时刻的通断状态，形成故障时间内配电网的动态孤岛划分方案；S4：建立配电网线性潮流模型，并根据动态孤岛划分方案，求解配电网线性潮流模型，得到各发电机的发电规划，结合动态孤岛划分方案进行故障恢复。
[0007]优选地，所述主动配电网运行连通分量模型包括配电网结构模型、配电网各节点处非黑启动电源出力模型、配电网各节点处风光电源出力模型、配电网各节点处储能装置出力模型和配电网内不含电源的节点出力模型。
[0008]优选地，所述配电网结构模型为：(1)(2)
其中，x
it
表示t时刻i节点所连接的联络线总数；为t时刻节点i和节点j的关系，表示各联络线在不同时刻的通断状态，表示t时刻节点i和节点j相连，表示t时刻节点i和节点j不相连；表示节点i和节点j间是否装有含分段开关或断路器的联络线，表示节点i和节点j间装有含分段开关或断路器的联络线，节点i和节点j间未装有含分段开关或断路器的联络线，且节点i和节点j间的联络线故障无法连接时，视作节点i和节点j间无联络线，即；N表示节点j的数量。
[0009]优选地，所述配电网各节点处非黑启动电源出力模型为：(3)(4)(5)(6)其中，是包含非黑启动电源的节点集合；表示t时刻i节点处电源的最大出力；为i节点的非黑启动电源启动时刻，即i节点处非黑启动电源的开机时间；为i节点的非黑启动电源所需启动功率；T为非黑启动电源恢复阶段所需时间；为i节点处非黑启动电源的最大上爬坡率；为i节点处电源的最大输出功率；t1为满足非黑启动电源启动条件的启动时间；为相邻两时刻间的时间间隔；
为t时刻i节点处非黑启动电源状态，表示t时刻i节点处非黑启动电源具备启动条件，表示t时刻i节点处非黑启动电源不具备启动条件；为i节点的非黑启动电源达到最大出力的最小时刻；是t时刻通过联络线和节点与j节点相连的节点集合。
[0010]优选地，所述配电网各节点处风光电源出力模型为：(7)其中，表示t时刻i节点处电源的最大出力；表示i节点处风光电源在t时刻的预测出力；是包含电源的节点集合；是包含非黑启动电源的节点集合；是包含储能装置的节点集合。
[0011]优选地，所述配电网各节点处储能装置出力模型为：(8)其中，表示a时刻i节点处电源的最大出力；是t时刻通过联络线和节点与i节点相连的节点集合；表示t时刻j节点处的预测有功负荷，表示j节点当前时刻的有功负荷大小，表示j节点在24 h后的预测有功负荷大小；为i节点处电源的最大输出功率；是包含储能装置的节点集合；为i节点处储能装置的总容量；为相邻两时刻间的时间间隔。
[0012]优选地，所述配电网内不含电源的节点出力模型为：
(9)表示t时刻i节点处电源的最大出力；是包含电源的节点集合；i表示节点，t表示时刻。
[0013]优选地，所述S2中建立的考虑网络结构限制与微网控制器限制的负荷恢复模型如下：(10)(11)（12）(13)(14)(15)式中，为目标函数；N为网络中的节点总数；表示j节点在t时刻的预测有功负荷；表示i节点在t时刻的预测有功负荷；分别表示t时刻和t
‑
1时刻i节点所连接的联络线总数；表示i节点在t时刻的状态，表示t时刻i节点处的负荷被恢复；表示t时刻i节点处的负荷未被恢复；表示t时刻j节点处电源的最大出力；是t时刻通过联络线和节点与j节点相连的节点集合；为负荷权重系数；是开关操作次数的权重系数；
表示配网在未来24h内开关的操作次数；表示t时刻i节点与j节点的关系,代表t时刻i节点通过联络线或节点与j节点相连，代表t时刻i节点不通过联络线或节点与j节点相连；是t时刻由组成的N*N矩阵；是矩阵的第i行；是单位矩阵，其主对角线上的元素均为1，其余元素均为0；是一个1行N列的矩阵，该矩阵的所有元素均为1；表示含微网控制器的节点集合；是包含电源的节点集合。
[0014]优选地，步骤S3中，利用离散粒子群算法求解S1和S2所建立模型，得到故障时间内配电网各节点处非黑启动电源的开机时间与各联络线在不同时刻的通断状态，形成故障时间内配电网的动态孤岛划分方案，所述离散粒子群算法流程为：（1）首先对粒子群进行初始化：将随机生成的配电网各时段结构记为粒子的初始位置和速度，其中，配电网各时段结构生成方式为：先随机生成一个配电网结构拓扑，再将粒子所有时刻的网络拓扑都变为该随机生成的结构拓扑；如果当前该粒子的配电网结构拓扑不能满足所有约束条件，则找出该粒子不满足约束条件的所有时刻中的最小时刻t1，然后在0时刻和t1时刻间选一个时刻t，执行变异操作，生成新的配电网结构拓扑，然后该粒子t时刻和t时刻之后的时段都执行复制操作，将新的配电网结构拓扑复制到t时刻和t时刻之后的所有时段，通过复制和变异使所有约束条件都得到满足时该粒子初始化完成；（2）所有粒子完成初始化后，初始化粒子群：根据目标函数，比较所有粒子的适应度，找出当前的全局最优解，并暂记各粒子当前值为个体最优解，完成粒子群初始化；（3）粒子群初始化完成后，算法通过对种群迭代寻找全局最优解：先交叉：根据惯性因子和学习因子c1、c2，分别将个体最优解和全局最优解中部分时刻的网络拓扑复制进粒子中，使个体最优解和全局最优解的拓扑结构信息扩散到各粒子中；然后迭代更新粒子位置信息；最后变异和复制：执行初始化时的变异与复制过程，确保所有粒子记录的都是可行解，直到达到最大迭代次数，输出可行解，算法结束。
[001本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于动态孤岛划分的主动配电网故障恢复方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：S1：基于配电网内联络线的建设情况和配电网区域内各发电机的运行特性，建立考虑多类型电源出力的主动配电网运行连通分量模型；S2：基于所述主动配电网运行连通分量模型，建立考虑网络结构限制与微网控制器限制的负荷恢复模型；S3：求解步骤S1和S2所建立的模型，得到故障时间内配电网各节点处非黑启动电源的开机时间与各联络线在不同时刻的通断状态，形成故障时间内配电网的动态孤岛划分方案；S4：建立配电网线性潮流模型，并根据动态孤岛划分方案，求解配电网线性潮流模型，得到各发电机的发电规划，结合动态孤岛划分方案进行故障恢复。2.根据权利要求1所述的一种基于动态孤岛划分的主动配电网故障恢复方法，其特征在于：所述主动配电网运行连通分量模型包括配电网结构模型、配电网各节点处非黑启动电源出力模型、配电网各节点处风光电源出力模型、配电网各节点处储能装置出力模型和配电网内不含电源的节点出力模型。3.根据权利要求2所述的一种基于动态孤岛划分的主动配电网故障恢复方法，其特征在于：所述配电网结构模型为：(1)(2)其中，x
it
表示t时刻i节点所连接的联络线总数；为t时刻节点i和节点j的关系，表示各联络线在不同时刻的通断状态，表示t时刻节点i和节点j相连，表示t时刻节点i和节点j不相连；表示节点i和节点j间是否装有含分段开关或断路器的联络线，表示节点i和节点j间装有含分段开关或断路器的联络线，节点i和节点j间未装有含分段开关或断路器的联络线，且节点i和节点j间的联络线故障无法连接时，视作节点i和节点j间无联络线，即；N表示节点j的数量。4.根据权利要求2所述的一种基于动态孤岛划分的主动配电网故障恢复方法，其特征在于：所述配电网各节点处非黑启动电源出力模型为：
(3)(4)(5)(6)其中，是包含非黑启动电源的节点集合；表示t时刻i节点处电源的最大出力；为i节点的非黑启动电源启动时刻，即i节点处非黑启动电源的开机时间；为i节点的非黑启动电源所需启动功率；T为非黑启动电源恢复阶段所需时间；为i节点处非黑启动电源的最大上爬坡率；为i节点处电源的最大输出功率；t1为满足非黑启动电源启动条件的启动时间；为相邻两时刻间的时间间隔；为t时刻i节点处非黑启动电源状态，表示t时刻i节点处非黑启动电源具备启动条件，表示t时刻i节点处非黑启动电源不具备启动条件；为i节点的非黑启动电源达到最大出力的最小时刻；是t时刻通过联络线和节点与j节点相连的节点集合。5.根据权利要求2所述的一种基于动态孤岛划分的主动配电网故障恢复方法，其特征在于：所述配电网各节点处风光电源出力模型为：
(7)其中，表示t时刻i节点处电源的最大出力；表示i节点处风光电源在t时刻的预测出力；是包含电源的节点集合；是包含非黑启动电源的节点集合；是包含储能装置的节点集合。6.根据权利要求2所述的一种基于动态孤岛划分的主动配电网故障恢复方法，其特征在于：所述配电网各节点处储能装置出力模型为：(8)其中，表示a时刻i节点处电源的最大出力；是t时刻通过联络线和节点与i节点相连的节点集合；表示t时刻j节点处的预测有功负荷；为i节点处电源的最大输出功率；是包含储能装置的节点集合；为i节点处储能装置的总容量；为相邻两时刻间的时间间隔。7.根据权利要求2所述的一种基于动态孤岛划分的主动配电网故障恢复方法，其特征在于：所述配电网内不含电源的节点出力模型为：(9)表示t时刻i节点处电源的最大出力；是包含电源的节点集合；i表示节点，t表示时刻。
8.根据权利要求1所述的一种基于动态孤岛划分的主动配电网故障恢复方法，其特征在于：所述S2中建立的考虑网络结构限制与微网控制器限制的负荷恢复模型如下：(10)(11)(12) (13)(14)(15)式中，为目标函数；N为网络中的节点总数；表示j节点在t时刻的预测有功负荷；表示i节点在t时刻的预测有功负荷；分别表示t时刻和t
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1时刻i节点所连接的联络线总数；表示i节点在t时刻的状态，表示t时刻i节点处的负荷被恢复；表示t时刻i节点...

【专利技术属性】
技术研发人员：龚逊东，郭维嘉，黄国栋，杨晨，朱俊澎，郦君婷，朱琼，周力，董晓峰，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：