一种考虑区域划分、恢复路径及供电顺序协同的配电网顺序恢复优化方法技术

本发明专利技术公开了一种考虑区域划分、恢复路径及供电顺序协同的配电网顺序恢复优化方法，首先分别构建恢复路径及恢复时刻模型和顺序恢复过程中源

【技术实现步骤摘要】
一种考虑区域划分、恢复路径及供电顺序协同的配电网顺序恢复优化方法


[0001]本专利技术属于电网
，特别涉及一种考虑区域划分、恢复路径及供电顺序协同的配电网顺序恢复优化方法。

技术介绍

[0002]近年来，极端自然灾害频繁发生，给电力系统的安全稳定运行带来了巨大挑战。尤其是配电网由于网架等基础设施薄弱、备用容量不足的原因，极易受到自然灾害的破坏而发生大面积停电事故。为了减少大停电事故造成的社会影响和经济损失，建设“弹性电网”已成为研究热点。随着新型电力系统的建设，分布式电源大规模接入配电系统，在主网发生停电事故时可以通过分布式电源构建孤岛微电网为重要负荷提供应急供电，从而提升配电网的弹性。因此，弹性配电网能够在灾害发生后快速响应并恢复部分区域供电，对于减少负荷损失，缩短停电时间，提升极端自然灾害下电力系统运行可靠性具有重要意义。
[0003]为了实现配电网停电后的供电恢复，有学者提出了基于微电网的配电网弹性运行方法，但现有研究主要聚焦于灾后微电网的静态孤岛划分以及微电网间能量调度。然而在实际运行中，由于分布式电源和负荷需求量的不确定性，孤岛微电网可能无法顺利生成。因此，对于故障后未能成功建立孤岛微电网区域，有学者提出以孤岛划分结果为目标，对配电网进行顺序恢复。顺序恢复是在配电网网络拓扑结构下，通过生成各个设备的顺序操作指令，逐步建立稳定运行的孤岛微电网，从而实现非故障停电区域的供电恢复。

技术实现思路

[0004]为解决上述问题，本专利技术提出了一种计及孤岛微电网分区、恢复路径及供电状态协同优化的顺序恢复决策方法。首先对恢复路径进行建模，在此基础上将计及微网分区优化的顺序恢复问题建模为一个混合整数非线性规划模型，并对模型中的非线性约束进行了化处理以方便求解。仿真算例表明，所提方法能够实现多个孤岛微电网的同步顺序恢复，改善传统顺序恢复方法效率较低的问题。
[0005]实现本专利技术目的的具体技术方案为：
[0006]一种考虑区域划分、恢复路径及供电顺序协同的配电网顺序恢复优化方法，包括以下步骤：
[0007]步骤1、构建恢复路径及恢复时刻模型；
[0008]步骤2、构建顺序恢复过程中源
‑
网
‑
荷
‑
储协调优化模型；
[0009]步骤3、对步骤1和步骤2构建的模型进行线性化处理并求解，得到配电网顺序恢复优化结果。
[0010]本专利技术与现有技术相比，其显著优点在于：
[0011]本专利技术的技术方案在顺序恢复过程中考虑了微电网结构的优化，实现了多个独立运行且具有自启动能力的微电网进行同步顺序恢复，使配电网在失去主网供电后能充分利
用本地分布式电源，有效减少重要负荷的停电时间。
[0012]下面结合附图对本专利技术作进一步详细描述。
附图说明
[0013]图1为本专利技术的步骤流程图。
[0014]图2为本专利技术的一个较佳实施例中的IEEE37电网拓扑示意图。
[0015]图3为本专利技术的一个较佳实施例中的恢复路径示意图。
[0016]图4为本专利技术的一个较佳实施例中的各时步电源出力图示意图。
[0017]图5为本专利技术的一个较佳实施例中的不同顺序恢复思路下的加权负荷恢复量示意图。
[0018]图6为本专利技术的一个较佳实施例中的不同顺序恢复思路下的分布式电源利用率对比示意图。
具体实施方式
[0019]结合图1，一种考虑区域划分、恢复路径及供电顺序协同的配电网顺序恢复优化方法，包括以下步骤：
[0020]步骤1、构建恢复路径及恢复时刻模型，具体为：
[0021]步骤1
‑
1、通过运动路径表对配电网中恢复路径进行建模，为保证配电网的辐射状结构，在生成恢复路径时，需满足以下约束：
[0022][0023][0024][0025][0026][0027][0028][0029]其中，表示微电网m中从节点i到节点j之间的恢复路径状态，表示在微电网m中存在恢复路径从节点i出发抵达节点j，反之，表示不存在恢复路径，N
B
表示具有黑启动能力的分布式电源所在节点，L
ij
表示配电网中线路连通矩阵，N表示配电网中节点的集合，B表示配电网中线路的集合，M表示生成的微电网的集合，n
c
表示配电网中节点的数量；
[0030]步骤1
‑
2、确定恢复路径抵达各节点的时刻：
[0031][0032][0033][0034]其中，t
i
表示节点i的恢复时刻，表示节点i上连的黑启动电源的自启动时长，ψ表示一个很大的常数，T
R.max
表示配电网停电时长，表示恢复路径从节点h出发抵达节点i需要的时长；
[0035]步骤1
‑
3、节点供电状态和线路供电状态表示为：
[0036][0037][0038][0039][0040]其中，表示t时刻节点i在微电网m中的恢复状态，表示t时刻线路(h,i)在微电网m中的恢复状态；
[0041]步骤1
‑
4、电源及负荷的供电状态表示为：
[0042][0043]式中，N
G
表示分布式电源所在节点集合，N
E
表示储能所在节点集合，N
L
表示负荷所在节点集合，表示表示t时刻微电网m中连在节点i的负荷或电源供电状态，表示t时刻微电网m中连在节点i的设备恢复供电，反之，表示不恢复供电。
[0044]步骤2、构建顺序恢复过程中源
‑
网
‑
荷
‑
储协调优化模型，具体为：
[0045]根据分布式电源的实际发电量，以故障持续时间内的加权负荷恢复量最大为顺序恢复目标，构建优化模型：
[0046][0047]其中，T表示顺序恢复时步集合，w
i
表示节点i的权重系数，表示t时刻节点i上由微电网m供电的有功负荷量，Δt表示一个优化时步内持续的时间长度。
[0048]进一步的，考虑配电网顺序恢复过程中需要满足的电源出力、负荷需求、系统潮流等安全性条件，确定需要考虑的约束条件；
[0049]所述优化模型的约束条件包括：
[0050](1)黑启动电源出力约束，在顺序恢复过程中，具有自启动能力的分布式电源操作
需要满足如下操作约束：
[0051][0052][0053][0054]其中，表示黑启动电源b的有功出力的最小值，表示黑启动电源b的有功出力的最大值，表示黑启动电源b的无功出力的最小值，表示黑启动电源b的无功出力的最大值，表示黑启动电源b在t时刻的有功出力，表示黑启动电源b在t时刻的无功出力，表示黑启动电源b的允许下调功率，表示黑启动电源b的允许上调功率；
[0055](2)非黑启动电源出力约束，对于不具有自启动的分布式电源，在运行过程中需要满足如下操作约束：：...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种考虑区域划分、恢复路径及供电顺序协同的配电网顺序恢复优化方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、构建恢复路径及恢复时刻模型；步骤2、构建顺序恢复过程中源
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网
‑
荷
‑
储协调优化模型；步骤3、对步骤1和步骤2构建的模型进行线性化处理并求解，得到配电网顺序恢复优化结果。2.根据权利要求1所述的考虑区域划分、恢复路径及供电顺序协同的配电网顺序恢复优化方法，其特征在于，所述步骤1中的构建恢复路径及恢复时刻模型，具体为：步骤1
‑
1、为保证配电网的辐射状结构，在生成恢复路径时，需满足以下约束：配电网的辐射状结构，在生成恢复路径时，需满足以下约束：配电网的辐射状结构，在生成恢复路径时，需满足以下约束：配电网的辐射状结构，在生成恢复路径时，需满足以下约束：配电网的辐射状结构，在生成恢复路径时，需满足以下约束：配电网的辐射状结构，在生成恢复路径时，需满足以下约束：配电网的辐射状结构，在生成恢复路径时，需满足以下约束：其中，表示微电网m中从节点i到节点j之间的恢复路径状态，表示在微电网m中存在恢复路径从节点i出发抵达节点j，反之，表示不存在恢复路径，N
B
表示具有黑启动能力的分布式电源所在节点，L
ij
表示配电网中线路连通矩阵，N表示配电网中节点的集合，B表示配电网中线路的集合，M表示生成的微电网的集合，n
c
表示配电网中节点的数量；步骤1
‑
2、确定恢复路径抵达各节点的时刻：2、确定恢复路径抵达各节点的时刻：2、确定恢复路径抵达各节点的时刻：其中，t
i
表示节点i的恢复时刻，表示节点i上连的黑启动电源的自启动时长，ψ表示一个很大的常数，T
R.max
表示配电网停电时长，表示恢复路径从节点h出发抵达节点i需要的时长；步骤1
‑
3、节点供电状态和线路供电状态表示为：
其中，表示t时刻节点i在微电网m中的恢复状态，表示t时刻线路(h,i)在微电网m中的恢复状态；步骤1
‑
4、电源及负荷的供电状态表示为：式中，N
G
表示分布式电源所在节点集合，N
E
表示储能所在节点集合，N
L
表示负荷所在节点集合，表示表示t时刻微电网m中连在节点i的负荷或电源供电状态，表示t时刻微电网m中连在节点i的设备恢复供电，反之，表示不恢复供电。3.根据权利要求1所述的考虑区域划分、恢复路径及供电顺序协同的配电网顺序恢复优化方法，其特征在于，所述步骤2中的构建顺序恢复过程中源
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网
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荷
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储协调优化模型，具体为：根据分布式电源的实际发电量，以故障持续时间内的加权负荷恢复量最大为顺序恢复目标，构建优化模型：其中，T表示顺序恢复时步集合，w
i
表示节点i的权重系数，表示t时刻节点i上由微电网m供电的有功负荷量，Δt表示一个优化时步内持续的时间长度。4.根据权利要求3所述的考虑区域划分、恢复路径及供电顺序协同的配电网顺序恢复优化方法，其特征在于，所述优化模型的约束条件包括：(1)黑启动电源出力约束：(1)黑启动电源出力约束：(1)黑启动电源出力约束：其中，表示黑启动电源b的有功出力的最小值，表示黑启动电源b的有功出力的最大值，表示黑启动电源b的无功出力的最小值，表示黑启动电源b的无功出力的最大值，表示黑启动电源b在t时刻的有功出力，表示黑启动电源b在t时刻的无功出力，表示黑启动电源b的允许下调功率，表示黑启动电源b的允许上调功率；
(2)非黑启动电源出力约束：(2)非黑启动电源出力约束：(2)...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡胜，谢云云，吴昊，时涵，卜京，殷明慧，邹云，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：