一种含分布式电源的配网多阶段故障恢复方法技术

本发明专利技术公开了一种含分布式电源的配网多阶段故障恢复方法，当配电网发生故障时，采用故障拓扑识别法分析故障区域，确定下一步故障恢复执行阶段并更新失电区的拓扑参数；孤岛配置阶段，提出了深度优先搜索算法的孤岛划分方法，以优先恢复关键负荷和最大化负荷恢复量为目标，并提高DGs利用率；采用启发式规则优选联络开关迅速恢复失电区与主网的连通性；网络重构阶段基于父子链表规则避免了不可行解的产生，潮流计算验证是否执行下一阶段；切负荷阶段切除非关键负荷以保证系统稳定运行。本发明专利技术适用于含DGs的配电网发生大面积停电、多重故障、连锁故障等情况，能根据实际情况制定有效恢复策略，提高了复杂故障恢复的效率，具有很强的适用性。强的适用性。强的适用性。

【技术实现步骤摘要】
一种含分布式电源的配网多阶段故障恢复方法


[0001]本专利技术涉及配电网络故障恢复领域，特别涉及一种含分布式电源的配网多阶段故障恢复方法。

技术介绍

[0002]在配电网系统中分布式电源(distribution generations，DGs)的渗透率日益增加，对配网重构的影响已不容忽视。为提高分布式电源的利用率，现通过技术手段实现计划孤岛运行。计划孤岛(intentional islanding)指的是根据故障前的运行方式，负荷大小以及分布式电源出力等预先确定孤岛划分方案，当上级电网故障时，能够依据预定方案将配电网划分成一个或几个孤立的子网，对部分或全部负荷恢复供电，并制定有效的控制策略，保证孤岛稳定运行。
[0003]在现有技术中，有采用节点深度编码和多目标进化算法，对大规模配网系统进行孤岛划分，虽能获取恢复方案的最优，但花费时间较长，不能满足故障恢复的快速性；也有基于多代理的故障恢复方法，实现了故障的快速合理恢复；又或者利用模糊理论求得故障恢复最优路径，并通过潮流计算验证其正确性；以及将孤岛划分问题等效成多背包问题，并采用分支定界算法进行寻优搜索，但该方法无法兼顾故障恢复的最优性和快速性。
[0004]网络故障后，保护继电器动作，将失电区隔离成故障失电区和非故障失电区，不含DGs配网不存在孤岛模式，可改变开关的开合状态进行网络重构来恢复负荷正常供电。
[0005]在现有技术中，已对网络重构方面进行研究。例如：有通过对交叉率和变异率进行模糊控制，选择交叉点来减少不可行解的数量，但此方法与配电网开关的编号是否连续有关，开关编号不连续，仍会产生大量不可行解。又例如，在复杂配电网络中出现含有公共支路的环路，染色体上就会出现重叠的基因位，搜索过程中仍会产生不可行解。还有就是，采用配电网的回路支路关联矩阵动态切割来保证辐射状拓补结构，以及回路解环技术处理产生的不可行解，但此方法效率不高，仍有部分不可行解未被处理。
[0006]由此可见，网络重构故障恢复的关键是避免不可行解的产生，实现快速重构，但现有技术中，无法对其进行避免。

技术实现思路

[0007]本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种含分布式电源的配网多阶段故障恢复方法，有机融合了计划孤岛运行，恢复网络连通性，网络重构以及切除非关键负荷这四个阶段，以实现故障快速恢复区域最大化。
[0008]本专利技术解决上述问题所采用的技术方案为：一种含分布式电源的配网多阶段故障恢复方法，当配电网发生故障时，采用故障拓扑识别法分析故障区域，确定下一步故障恢复执行阶段并更新失电区的拓扑参数，具体包括如下步骤：
[0009]S1、建立故障恢复问题模型；
[0010]S2、计划孤岛运行下的故障恢复，提出深度优先搜索算法的孤岛划分方法，以优先
恢复关键负荷和最大化负荷恢复量为目标，并提高DGs利用率；
[0011]S3、基于网络重构的故障恢复，先采用启发式规则优选联络开关迅速恢复失电区与主网的连通性，然后网络重构，最后切负荷阶段切除非关键负荷以保证系统稳定运行；
[0012]其中，在步骤S1当中，优先保证关键负荷恢复供电，其次使恢复负荷量占比达到最大，以及最大化地减少开关的动作量，在这个过程中，首先需建立目标函数：
[0013]式中，k
i
为负荷i的投入状态，k
i
＝0表示负荷i未投入，k
i
＝1表示负荷i投入；w
i
为故障区负荷的重要等级；S
Li
为负荷i的视在功率；S
Lsum
为非故障失电区内所有负荷视在功率之和；
[0014]为保证网络稳定运行，还需满足以下约束条件：
[0015](1)潮流方程约束
[0016][0017]式中，P
i
、Q
i
分别为节点i注入的有功、无功功率；P
DGi
、Q
DGi
分别第i个DG 的有功、无功出力；P
Li
、Q
Li
分别为负荷i的有功、无功功率；G
ij
、B
ij
、θ
ij
分别为节点i、j之间支路的电导、电纳、电压相角差；
[0018](2)孤岛连通性约束
[0019]A、使得m
Mg
＝1；
[0020]B、使得m
Md
＝1；
[0021]C、使得n
Mi
‑
Mj
＝1；
[0022]其中，D为孤岛内DGs的集合；N为节点集合；m
Mg
＝1表示孤岛内包含第M
g
个DG，即孤岛内至少含有1个DG；m
Md
＝1表示孤岛内包含第M
d
个负荷，即孤岛内至少含有1个负荷；n
Mi
‑
Mj
＝1表示节点i和节点j相邻，n
Mi
‑
Mj
＝0表示节点i和节点j不相邻；
[0023](3)孤岛功率平衡约束
[0024]由于配网的无功主要在负荷端进行集中补偿，因此孤岛内只需考虑有功功率的平衡，则孤岛内DGs的总出力应大于负荷总功率，并且各DGs出力小于最大出力；
[0025]和0≤P
Gi
≤P
Gimax
[0026]式中，P
Gi
为孤岛内第i个DG的有功功率；P
Dj
为负荷j的有功功率；P
Gimax
为第i个DG的最大有功功率；N
g
为接入孤岛DGs个数总和：N
d
为并入孤岛负荷个数总和；
[0027](4)电压和容量约束
[0028]母线电压不越限，线路容量不过载；
[0029]U
imin
≤U
i
≤U
imax
；
[0030]S
j
≤S
jmax
；
[0031]式中，U
i
为母线i的电压；U
imin
和U
imax
分别为母线i的电压最小值和最大值； S
j
为线路j的容量；S
jmax
为线路j的最大容量。
[0032]与现有技术相比，本专利技术的优点在于：该故障恢复方法有机融合了故障拓扑识别、孤岛划分、含DGs主网连通性恢复和网络重构、切负荷操作四个阶段；提出基于深度优先搜索算法的孤岛划分方法，该方法以保障尽可能多关键负荷正常供电为目标，相较于已有的智能算法耗时更短，效率更高；不同故障位置会导致不同故障恢复途径，需匹配不同的恢复方案，也要求兼顾故障恢复的最优性和快速性；针对IEEE69节点的配电网系统，对不含分布式电源和含分布式电源的配电网进行仿真分析，以验证本文方法的有效性和可行性。
[003本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种含分布式电源的配网多阶段故障恢复方法，其特征在于：当配电网发生故障时，采用故障拓扑识别法分析故障区域，确定下一步故障恢复执行阶段并更新失电区的拓扑参数，具体包括如下步骤：S1、建立故障恢复问题模型；S2、计划孤岛运行下的故障恢复，提出深度优先搜索算法的孤岛划分方法，以优先恢复关键负荷和最大化负荷恢复量为目标，并提高DGs利用率；S3、基于网络重构的故障恢复，先采用启发式规则优选联络开关迅速恢复失电区与主网的连通性，然后网络重构，最后切负荷阶段切除非关键负荷以保证系统稳定运行；其中，在步骤S1当中，优先保证关键负荷恢复供电，其次使恢复负荷量占比达到最大，以及最大化地减少开关的动作量，在这个过程中，首先需建立目标函数：式中，k
i
为负荷i的投入状态，k
i
＝0表示负荷i未投入，k
i
＝1表示负荷i投入；w
i
为故障区负荷的重要等级；S
Li
为负荷i的视在功率；S
Lsum
为非故障失电区内所有负荷视在功率之和；为保证网络稳定运行，还需满足以下约束条件：(1)潮流方程约束式中，P
i
、Q
i
分别为节点i注入的有功、无功功率；P
DGi
、Q
DGi
分别第i个DG的有功、无功出力；P
Li
、Q
Li
分别为负荷i的有功、无功功率；G
ij
、B
ij
、θ
ij
分别为节点i、j之间支路的电导、电纳、电压相角差；(2)孤岛连通性约束A、使得m
Mg
＝1；B、使得m
Md
＝1；C、使得n
Mi
‑
Mj
＝1；其中，D为孤岛内DGs的集合；N为节点集合；m
Mg
＝1表示孤岛内包含第M
g
个DG，即孤岛内至少含有1个DG；m
Md
＝1表示孤岛内包含第M
d
个负荷，即孤岛内至少含有1个负荷；n
Mi
‑
Mj
＝1表示节点i和节点j相邻，n
Mi
‑
Mj
＝0表示节点i和节点j不相邻；(3)孤岛功率平衡约束由于配网的无功主要在负荷端进行集中补偿，因此孤岛内只需考虑有功功率的平衡，则孤岛内DGs的总出力应大于负荷总功率，并且各DGs...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁阳，邱剑斌，张惠芳，鲍海荣，张一川，李小燕，
申请(专利权)人：宁波市永能电力产业投资有限公司鄞州电气分公司绍兴职业技术学院，
类型：发明
国别省市：