一种基于优化重构的配电网阻塞管理及降损方法和装置制造方法及图纸

本申请实施例公开了一种基于优化重构的配电网阻塞管理及降损方法和装置，首先建立配电网网络拓扑模型，接着设定配电网重构约束条件和电动汽车调度约束条件，建立目标函数。根据两个约束条件和目标函数，建立配电网阻塞管理及降损模型，求解配电网重构后的支路分段开关的状态、电动汽车最佳充电时间以及充电功率上下限，对电动汽车进行充电。本发明专利技术实施例能够通过获取的配电网重构的支路分段开关状态可以对传输线路进行重构，有效缓解发生阻塞的线路压力；通过获取电动汽车的最佳充电时间及充电功率上下限，避免了电动汽车无引导、无约束充电造成的配电网阻塞。建立目标函数时，将配电网线损成本限制为最小，显著降低了配电网产生的线损。

【技术实现步骤摘要】
一种基于优化重构的配电网阻塞管理及降损方法和装置
本申请涉及配电网优化调度
，尤其涉及一种基于优化重构的配电网阻塞管理及降损方法和装置。
技术介绍
配电网包括供电侧和用电侧，在整个电力系统中占有重要的位置，配电网能否安全稳定的运行决定着用电侧的电能质量。当配电网用电侧有大量的用电需求时，例如配电网接入大量的电动汽车，大量的电动汽车需要充电，将会导致配电网中节点的负荷急剧增长，严重时甚至造成配电网阻塞，其中，节点是指配电网中负荷所在的位置。另外，接入配电网中的电动汽车产生的大量用电需求在造成配电网负荷急剧增长的同时，也会造成配电网的线路传输功率急剧增加，导致消耗在配电网线路中电阻、电导上的功率也增加，从而提高了配电网的线损，造成电能的大量浪费。为了解决配电网阻塞问题，除了增加供电侧的电力输送容量这一方法以外，供电侧通常还使用价格手段引导用电侧节约用电和有序用电。价格手段即制定节点边际电价，使得不同节点在不同时刻的电价不同，例如用电高峰时段制定较高电价，用电低谷时段制定较低电价，从而引导用电侧根据节点边际电价调整用电时间。针对电动汽车接入配电网这一应用场景，制定节点边际电价可以引导车主根据不同电价分布时段，调整电动汽车的充电时间，减小对配电网用电负荷的影响，实现配电网阻塞管理。但是专利技术人在本申请的研究过程中发现，供电侧制定节点边际电价后，只能引导用电侧改变用电时间，如果用电侧本身有大量的用电需求，即使根据节点边际电价不同的分布时段调整自己的用电时间，仍会在用电时对配电网产生影响，造成配电网阻塞。而且通过价格手段在没有减少用电侧用电量，缓解配电网阻塞这一情况下，更是无法降低配电网因负荷急剧增长而产生的线损，无法减少电能浪费。针对电动汽车接入配电网这一应用场景，即使选择在用电低谷时段进行充电，其大量的用电需求仍会造成配电网负荷急剧增长，导致配电网阻塞，同时额外产生的配电网线损也无法进行有效降低。
技术实现思路
为了解决现有技术中无法有效进行配电网阻塞管理以及降低配电网线损的问题，本专利技术通过以下各个实施例公开了一种基于优化重构的配电网阻塞管理及降损方法和装置。在本专利技术的第一方面，公开一种基于优化重构的配电网阻塞管理及降损方法，包括：获取配电网中支路分段开关的状态，根据所述支路分段开关的状态建立配电网网络拓扑模型；根据预设的规划周期以及所述配电网网络拓扑模型，设定配电网重构约束条件，其中，所述设定配电网重构约束条件包括设定所述配电网网络拓扑模型的重构约束条件、设定基于所述配电网网络拓扑模型的线路传输功率约束条件以及设定所述配电网网络拓扑模型中支路分段开关的状态约束条件；设定电动汽车调度约束条件，其中，所述设定电动汽车调度约束条件包括设定直流潮流方程约束条件、设定配电网线路负载约束条件、设定配电网线路传输功率约束条件以及设定电动汽车充电限制约束条件；建立配电网电能规划成本函数以及配电网线损成本函数，并根据所述电能规划成本函数以及所述配电网线损成本函数，建立目标函数，其中，所述目标函数用于计算所述电能规划成本函数与所述配电网线损成本函数之和的最小值；根据所述配电网重构约束条件、所述电动汽车调度约束条件以及所述目标函数，建立配电网阻塞管理及降损模型；根据所述配电网阻塞管理及降损模型，求解所述配电网重构的支路分段开关的状态，并基于重构后的配电网，求解配电网线路传输功率以及电动汽车的充电功率；根据所述配电网线路传输功率以及所述电动汽车的充电功率，获取所述电动汽车最佳充电时间以及所述电动汽车充电功率上下限，并根据所述电动汽车最佳充电时间、所述电动汽车充电功率上下限以及所述重构后的配电网，对所述电动汽车进行充电。可选的，所述根据预设的规划周期以及所述配电网网络拓扑模型，设定配电网重构约束条件，其中，所述设定配电网重构约束条件包括设定所述配电网网络拓扑模型的重构约束条件、设定基于所述配电网网络拓扑模型的线路传输功率约束条件以及设定所述配电网网络拓扑模型中支路分段开关的状态约束条件，包括：根据以下公式设定所述配电网网络拓扑模型的重构约束条件：其中，jk表示所述配电网中的任意一条线路，xjk,t表示jk线路在t时段分段开关的状态，nv为所述配电网网络拓扑模型中的节点集合Nv的元素数，NT为预设的规划周期的集合，C为nw×nS维的关联矩阵，nw为集合Nv中除变电站外的子集Nw的元素数，nS为所述配电网中配备有分段开关的线路集合NS的元素数，Kt为t时段基于配电网网络拓扑模型的线路传输功率；根据以下公式设定所述基于配电网网络拓扑模型的线路传输功率约束条件：其中，M为大于所述配电网用电侧的用电需求最大值的数值；根据以下公式设定所述配电网网络拓扑模型中支路分段开关的状态约束条件：其中，0表示所述配电网支路分段开关的状态为断开，1表示所述配电网支路分段开关的状态为关闭。可选的，所述设定电动汽车调度约束条件，其中，所述设定电动汽车调度约束条件包括设定直流潮流方程约束条件、设定配电网线路负载约束条件、设定配电网线路传输功率约束条件以及设定电动汽车充电限制约束条件，包括：根据以下公式设定所述直流潮流方程约束条件：其中，B为nd×nL维的关联矩阵，nd为所述配电网中实际节点中除变电站外的子集Nd的元素数，nL为所述配电网接入所述电动汽车的线路集合NL的元素数，Xt为所述配电网t时段线路的传输功率，为t时段集合Nd中负荷节点的非柔性用电需求，所述非柔性用电需求是指受电价影响较小的用电需求，所述负荷节点为接入用电负荷的节点，Ei为用户到负荷节点的nd×mi维映射矩阵，mi为负荷聚合商i的用户数，pi,t为负荷聚合商i在t时段调度给电动汽车的充电功率，NB为负荷聚合商的集合，所述负荷聚合商用于专门整合用电侧中小负荷资源；根据以下公式设定所述配电网线路负载约束条件：其中，ft为所述配电网在t时段的线路负载限制；根据以下公式设定所述配电网线路传输功率约束条件：其中，如果t时段所述配电网中jk线路的支路分段开关的状态为断开，则jk线路的传输功率为0；根据以下公式设定所述电动汽车充电限制约束条件：其中，t_为不超过t的时间段，为所述电动汽车电量的初始值，为所述电动汽车电量的下限，为所述电动汽车电量的上限，di,t_为所述电动汽车在使用时所消耗的电量，为所述负荷聚合商i在t时段调度给电动汽车充电的充电功率下限，为所述负荷聚合商i在t时段调度给电动汽车充电的充电功率上限。可选的，所述建立配电网电能规划成本函数以及配电网线损成本函数，并根据所述电能规划成本函数以及所述配电网线损成本函数，建立目标函数，包括：根据以下公式建立所述配电网电能规划成本函数：其中，at为t时段的市场电价；根据以下公式建立所述配电网线损成本函数：其中，rjk为jk线路的电阻，Vn为jk线路的电压，Xjk,t为jk线路在t时段的传输功率；根据以下公式建立所述目标函数：其中，g(pi，t)为所述电能规划成本函数，h(Xjk，t)为所述配电网中jk线路的线损成本函数，为所述配电网中线路的线损成本函数之和。可选的，根据以下公式建立所述配电网阻塞管理及降损模型：s.t.(1)-(9)；其中，s.t.(1)-(9)表示受约束于公式(1)-(9)。在本专利技术的第二方面，公开一种基于优化重构的配电网本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于优化重构的配电网阻塞管理及降损方法，其特征在于，包括：获取配电网中支路分段开关的状态，根据所述支路分段开关的状态建立配电网网络拓扑模型；根据预设的规划周期以及所述配电网网络拓扑模型，设定配电网重构约束条件，其中，所述设定配电网重构约束条件包括设定所述配电网网络拓扑模型的重构约束条件、设定基于所述配电网网络拓扑模型的线路传输功率约束条件以及设定所述配电网网络拓扑模型中支路分段开关的状态约束条件；设定电动汽车调度约束条件，其中，所述设定电动汽车调度约束条件包括设定直流潮流方程约束条件、设定配电网线路负载约束条件、设定配电网线路传输功率约束条件以及设定电动汽车充电限制约束条件；建立配电网电能规划成本函数以及配电网线损成本函数，并根据所述电能规划成本函数以及所述配电网线损成本函数，建立目标函数，其中，所述目标函数用于计算所述电能规划成本函数与所述配电网线损成本函数之和的最小值；根据所述配电网重构约束条件、所述电动汽车调度约束条件以及所述目标函数，建立配电网阻塞管理及降损模型；根据所述配电网阻塞管理及降损模型，求解所述配电网重构的支路分段开关的状态，并基于重构后的配电网，求解配电网线路传输功率以及电动汽车的充电功率；根据所述配电网线路传输功率以及所述电动汽车的充电功率，获取所述电动汽车最佳充电时间以及所述电动汽车充电功率上下限，并根据所述电动汽车最佳充电时间、所述电动汽车充电功率上下限以及所述重构后的配电网，对所述电动汽车进行充电。...

【技术特征摘要】
1.一种基于优化重构的配电网阻塞管理及降损方法，其特征在于，包括：获取配电网中支路分段开关的状态，根据所述支路分段开关的状态建立配电网网络拓扑模型；根据预设的规划周期以及所述配电网网络拓扑模型，设定配电网重构约束条件，其中，所述设定配电网重构约束条件包括设定所述配电网网络拓扑模型的重构约束条件、设定基于所述配电网网络拓扑模型的线路传输功率约束条件以及设定所述配电网网络拓扑模型中支路分段开关的状态约束条件；设定电动汽车调度约束条件，其中，所述设定电动汽车调度约束条件包括设定直流潮流方程约束条件、设定配电网线路负载约束条件、设定配电网线路传输功率约束条件以及设定电动汽车充电限制约束条件；建立配电网电能规划成本函数以及配电网线损成本函数，并根据所述电能规划成本函数以及所述配电网线损成本函数，建立目标函数，其中，所述目标函数用于计算所述电能规划成本函数与所述配电网线损成本函数之和的最小值；根据所述配电网重构约束条件、所述电动汽车调度约束条件以及所述目标函数，建立配电网阻塞管理及降损模型；根据所述配电网阻塞管理及降损模型，求解所述配电网重构的支路分段开关的状态，并基于重构后的配电网，求解配电网线路传输功率以及电动汽车的充电功率；根据所述配电网线路传输功率以及所述电动汽车的充电功率，获取所述电动汽车最佳充电时间以及所述电动汽车充电功率上下限，并根据所述电动汽车最佳充电时间、所述电动汽车充电功率上下限以及所述重构后的配电网，对所述电动汽车进行充电。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据预设的规划周期以及所述配电网网络拓扑模型，设定配电网重构约束条件，其中，所述设定配电网重构约束条件包括设定所述配电网网络拓扑模型的重构约束条件、设定基于所述配电网网络拓扑模型的线路传输功率约束条件以及设定所述配电网网络拓扑模型中支路分段开关的状态约束条件，包括：根据以下公式设定所述配电网网络拓扑模型的重构约束条件：其中，jk表示所述配电网中的任意一条线路，xjk,t表示jk线路在t时段分段开关的状态，nv为所述配电网网络拓扑模型中的节点集合Nv的元素数，NT为预设的规划周期的集合，C为nw×nS维的关联矩阵，nw为集合Nv中除变电站外的子集Nw的元素数，nS为所述配电网中配备有分段开关的线路集合NS的元素数，Kt为t时段基于配电网网络拓扑模型的线路传输功率；根据以下公式设定所述基于配电网网络拓扑模型的线路传输功率约束条件：其中，M为大于所述配电网用电侧的用电需求最大值的数值；根据以下公式设定所述配电网网络拓扑模型中支路分段开关的状态约束条件：其中，0表示所述配电网支路分段开关的状态为断开，1表示所述配电网支路分段开关的状态为关闭。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述设定电动汽车调度约束条件，其中，所述设定电动汽车调度约束条件包括设定直流潮流方程约束条件、设定配电网线路负载约束条件、设定配电网线路传输功率约束条件以及设定电动汽车充电限制约束条件，包括：根据以下公式设定所述直流潮流方程约束条件：其中，B为nd×nL维的关联矩阵，nd为所述配电网中实际节点中除变电站外的子集Nd的元素数，nL为所述配电网接入所述电动汽车的线路集合NL的元素数，Xt为所述配电网t时段线路的传输功率，为t时段集合Nd中负荷节点的非柔性用电需求，所述非柔性用电需求是指受电价影响较小的用电需求，所述负荷节点为接入用电负荷的节点，Ei为用户到负荷节点的nd×mi维映射矩阵，mi为负荷聚合商i的用户数，pi,t为负荷聚合商i在t时段调度给电动汽车的充电功率，NB为负荷聚合商的集合，所述负荷聚合商用于专门整合用电侧中小负荷资源；根据以下公式设定所述配电网线路负载约束条件：其中，ft为所述配电网在t时段的线路负载限制；根据以下公式设定所述配电网线路传输功率约束条件：其中，如果t时段所述配电网中jk线路的支路分段开关的状态为断开，则jk线路的传输功率为0；根据以下公式设定所述电动汽车充电限制约束条件：其中，t_为不超过t的时间段，为所述电动汽车电量的初始值，为所述电动汽车电量的下限，为所述电动汽车电量的上限，di,t_为所述电动汽车在使用时所消耗的电量，为所述负荷聚合商i在t时段调度给电动汽车充电的充电功率下限，为所述负荷聚合商i在t时段调度给电动汽车充电的充电功率上限。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述建立配电网电能规划成本函数以及配电网线损成本函数，并根据所述电能规划成本函数以及所述配电网线损成本函数，建立目标函数，包括：根据以下公式建立所述配电网电能规划成本函数：其中，at为t时段的市场电价；根据以下公式建立所述配电网线损成本函数：其中，rjk为jk线路的电阻，Vn为jk线路的电压，Xjk,t为jk线路在t时段的传输功率；根据以下公式建立所述目标函数：其中，g(pi,t)为所述电能规划成本函数，h(Xjk,t)为所述配电网中jk线路的线损成本函数，为所述配电网中线路的线损成本函数之和。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，根据以下公式建立所述配电网阻塞管理及降损模型：s.t.(1)-(9)；其中，s.t.(1)-...

【专利技术属性】
技术研发人员：李文云，曹敏，王恩，方正云，沈鑫，杨成涛，李燕，王艳琪，赵现平，王科，黄星，
申请(专利权)人：云南电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：云南,53