一种以减少用户停电损失目标的动态孤岛划分方法技术

本发明专利技术公开了一种以减少用户停电损失目标的动态孤岛划分方法，其步骤包括：1)拟合各类用户停电损失函数；2)建立分布式电源和负荷的不确定性模型；3)建立以停电损失最小为目标的动态孤岛划分理论最优模型；4)建立以停电损失最小为目标的动态孤岛划分简化模型；5)用爬山法求解简化模型，得到动态孤岛划分结果。本发明专利技术方法可以在系统停电期间内动态地划分孤岛，使分布式电源获得最大效率地利用，减少用户因停电造成的损失。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于配电网控制、运行与优化领域，涉及一种以减少用户停电损失目标的动态孤岛划分方法。
技术介绍
电力孤岛运行是智能电网中的一种特殊运行方式。对于配电网而言，由于分布式电源(distributedgenerator,DG)的渗透性越来越强，如国内6MW以下的光伏电站无条件并网的政策已经在部分地区试执行。随着该政策的全面执行，在国内的各地配电网中即将包含有大量以小光伏发电为主的DG系统，配电网正逐步拥有某些与输电网类似的运行特性。在因输电系统或配电系统发生故障导致配电系统全面停电的情况下，因DG具有主动发电的能力，可以通过形成以DG为电源的配电网电力孤岛运行而恢复一部分重要负荷的供电。孤岛划分是孤岛运行的重要环节，用于确定DG的供电范围，合理的孤岛划分可以进一步提升DG的利用效率，减少配网故障导致的损失，提升供电可靠性。
技术实现思路
技术问题：本专利技术提供一种以减少用户停电损失目标的动态孤岛划分方法，该方法可以最大程度地减少系统总停电损失，提升配电网运行的经济性。技术方案：本专利技术的以减少用户停电损失目标的动态孤岛划分方法，包括以下步骤：1)拟合各类用户停电损失函数；2)建立分布式电源和负荷的不确定性模型；3)建立以停电损失最小为目标的动态孤岛划分理论最优模型；4)对动态孤岛划分理论最优模型进行简化，获得简化模型；5)用爬山法求解简化模型，得到动态孤岛划分结果。作为优选例，所述步骤1)中，各类用户停电损失函数拟合方法如下：根据统计数据，采用最小二乘法，对各类用户停电损失和停电时长的关系进行指数函数拟合：fIC,type(t)＝10^(αtype*ln(t)+βtype)/t式(1)其中，type为负荷种类，type∈Ωtype，Ωtype是负荷种类的集合，fIC,type是种类为type的负荷的用户停电损失函数，t为停电时长，αtype是第一拟合参数，βtype是第二拟合参数。作为优选例，所述步骤2)中，分布式电源包括光伏和储能，其中，光伏的出力随机性用正态分布表示，如式(2)所示：PPV～N(PPV,exp,σPV)式(2)其中，PPV为实际光伏出力值，PPV,exp为正态分布的期望值，取值为光伏出力的预测值，σPV为正态分布的标准差，N为正态分布符号；储能的剩余电量SOC，如式(3)所示：其中，SOC(BE,t2)表示储能在t2时刻的剩余电量，SOC(BE,t1)表示储能在t1时刻的剩余电量。PBE为储能的功率，当储能放电时，PBE取值为负；当储能充电时，PBE取值为正；η为储能充放电的效率，CapBE为储能的容量，t1为起始时刻，t2为终止时刻；负荷的不确定性用正态分布表示，如式(4)所示：PL～N(PL,exp,σL)式(4)其中，PL为实际负荷功率值，PL,exp为正态分布的期望值，取值为负荷的预测功率，σL为正态分布的标准差。作为优选例，所述步骤3)中，建立以停电损失最小为目标的动态孤岛划分理论最优模型的优化目标表达式，如式(5)：其中，V0为停电区域的节点集合，Ni为节点i的停电次数，Tsi,j为节点i第j次停电的开始时刻，Tei,j为节点i第j次停电的结束时刻，PLi(t)为节点i处的负荷在t时刻的有功功率,itype为节点i处负荷的用户类型，fIC,itype是在节点i处负荷的用户停电损失函数，Pi,j,a为节点i处负荷在时间区间[Tsi,j,Tei,j]内的平均有功功率；动态孤岛划分理论最优模型的约束条件包括：孤岛内功率平衡约束：储能功率约束：PDis,i>PBEi(t)>-PCh,i式(7)储能电量约束：SOC(BE,t)>SOCmin式(8)其中，PRO()表示括号中事件发生的概率，Vk为Gk中节点的集合，Gk表示第k个孤岛，Gk∈ΩCS(t)，Ωcs(t)为在t时刻的系统内孤岛的集合，PPVi(t)为节点i处的光伏在t时刻的有功功率，PBEi(t)为节点i处的储能在t时刻的有功功率，PLi(t)为节点i处的负荷在t时刻的有功功率，ε是置信度，PDis,i为节点i处储能放电的功率上限，PCh,i为节点i处储能充电的功率上限，SOC(BE,t)表示储能在t时刻的剩余电量，SOCmin为储能的剩余电量下限。作为优选例，所述的步骤4)具体包括：将时间离散化，孤岛划分中所有开关的操作每t′时间进行一次，将所述t′时间区间内的系统状态视为不变；其中，t′取值为10—20min；基于储能即使在孤岛划分期间最大功率放电，不会达到容量下限，忽略储能电量约束；基于避免负荷的频繁停电，设负荷在系统故障期间最多只能被供电一次；简化后的模型的目标函数表达式，如式(9)为：其中，Ts为系统故障的起始时间，Te为系统故障的结束时间，Tis为节点i在系统故障期间被供电的起始时间，Tie为节点i在系统故障期间被供电的结束时间，为节点i处负荷在时间区间[Ts,Tis]内的平均有功功率，为节点i处负荷在时间区间[Tie,Te]内的平均有功功率；如果节点i在系统故障期间没有被供电，则设置Tis＝Tie＝Ts，且约束条件为：其中，t∈[Ts,Te]。作为优选例，所述的步骤5)具体包括：501)初始化初始可行解，优化简化模型的控制量A表达式，如式(11)所示：A＝{[T1s,T1e],[T2s,T2e]...[Tis,Tie]...[Tms,Tme]本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种以减少用户停电损失目标的动态孤岛划分方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：1)拟合各类用户停电损失函数；2)建立分布式电源和负荷的不确定性模型；3)建立以停电损失最小为目标的动态孤岛划分理论最优模型；4)对动态孤岛划分理论最优模型进行简化，获得简化模型；5)用爬山法求解简化模型，得到动态孤岛划分结果。

【技术特征摘要】
1.一种以减少用户停电损失目标的动态孤岛划分方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：1)拟合各类用户停电损失函数；2)建立分布式电源和负荷的不确定性模型；3)建立以停电损失最小为目标的动态孤岛划分理论最优模型；4)对动态孤岛划分理论最优模型进行简化，获得简化模型；5)用爬山法求解简化模型，得到动态孤岛划分结果。2.根据权利要求1所述的以减少用户停电损失目标的动态孤岛划分方法，其特征在于，所述步骤1)中，各类用户停电损失函数拟合方法如下：根据统计数据，采用最小二乘法，对各类用户停电损失和停电时长的关系进行指数函数拟合：fIC,type(t)＝10^(αtype*ln(t)+βtype)/t式(1)其中，type为负荷种类，type∈Ωtype，Ωtype是负荷种类的集合，fIC,type是种类为type的负荷的用户停电损失函数，t为停电时长，αtype是第一拟合参数，βtype是第二拟合参数。3.根据权利要求1所述的以减少用户停电损失目标的动态孤岛划分方法，其特征在于，所述步骤2)中，分布式电源包括光伏和储能，其中，光伏的出力随机性用正态分布表示，如式(2)所示：PPV～N(PPV,exp,σPV)式(2)其中，PPV为实际光伏出力值，PPV,exp为正态分布的期望值，取值为光伏出力的预测值，σPV为正态分布的标准差，N为正态分布符号；储能的剩余电量SOC，如式(3)所示：其中，SOC(BE,t2)表示储能在t2时刻的剩余电量，SOC(BE,t1)表示储能在t1时刻的剩余电量。PBE为储能的功率，当储能放电时，PBE取值为负；当储能充电时，PBE取值为正；η为储能充放电的效率，CapBE为储能的容量，t1为起始时刻，t2为终止时刻；负荷的不确定性用正态分布表示，如式(4)所示：PL～N(PL,exp,σL)式(4)其中，PL为实际负荷功率值，PL,exp为正态分布的期望值，取值为负荷的预测功率，σL为正态分布的标准差。4.根据权利要求1所述的以减少用户停电损失目标的动态孤岛划分方法，其特征在于，所述步骤3)中，建立以停电损失最小为目标的动态孤岛划分理论最优模型的优化目标表达式，如式(5)：其中，V0为停电区域的节点集合，Ni为节点i的停电次数，Tsi,j为节点i第j次停电的开始时刻，Tei,j为节点i第j次停电...

【专利技术属性】
技术研发人员：顾伟，朱俊澎，蒋平，吴志，聂颖慧，任佳依，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32