基于孤岛划分的交直流混合配电网负荷恢复方法及系统技术方案

本发明专利技术提出的基于孤岛划分的交直流混合配电网负荷恢复方法及系统，将输入参数输入预设的故障恢复模型中得到二阶锥规划模型；使用GUROBI，对所述二阶锥规划模型求解，得到负荷恢复控制指令；根据负荷恢复控制指令对所述失电范围中的负荷进行操作，恢复所有一级负荷供电，恢复部分二级负荷和三级负荷供电。实现一级负荷的全部恢复供电，大幅提升系统负荷恢复水平及供电可靠性。通过二阶锥规划，能有效地适应交直流混合配电网特殊的电气结果，有效恢复供电，减少故障时段的甩负荷量。减少故障时段的甩负荷量。减少故障时段的甩负荷量。

【技术实现步骤摘要】
基于孤岛划分的交直流混合配电网负荷恢复方法及系统


[0001]本专利技术涉及交直流混合配电网领域，具体为基于孤岛划分的交直流混合配电网负荷恢复方法及系统。

技术介绍

[0002]当前配电网中直流负荷越来越多，且以风电、光伏为代表的分布式电源在电网中的渗透率不断提高，给传统交流电网带来了严峻挑战，而直流系统由于具有损耗低、电能质量高、功率控制容易、输电容量大以及环境污染小等优势，近年来受到广泛的关注和研究。
[0003]因此，交直流混合配电网具备交流及直流电网的优势，能够实现交流及直流负荷的分区互给，促进分布式电源的消纳，将是未来主动配电网的重要实现形式之一。
[0004]网络重构技术是指通过改变配电网络拓扑结构来提高可靠性，降低线损，均衡负荷和改善供电电压质量的技术。是一种优化配电系统技术，提高配电系统安全性和经济性的重要手段。配电网重构是在满足配电网呈辐射状、馈线热熔、节点电压偏差要求和变压器容量要求的前提下，确定使配电网线损、负荷均衡度、供电质量等指标最佳的配电网运行方式。
[0005]孤岛运行(或独立子系统运行)是互联电网和含分布式发电(DG)配电系统的一类特殊运行方式。对于前者而言，及时地将系统解列成多个能够稳定运行的孤岛系统可以避免局部事故扩散引发大面积停电甚至系统崩溃；对于后者而言，灵活、优化的孤岛运行方式可以提高配电系统供电可靠性，充分发挥分布式能源的潜力。
[0006]电压源型换流器(VSC)由具有关断能力的器件(如绝缘栅双极晶体管(IGBT))组成的换流器。电压源换流器(VSC)在电机变频调速、柔性交流输电及高压直流输电中得到了越来越广泛的应用。VSC的拓扑结构主要有两种，一种是传统的三相全桥换流器；另一种是多电平换流器。其中，后者可以在较低的开关频率下，通过增加电平数来提高输出电压和减少谐波含量，达到电力系统应用时的容量要求。
[0007]分布式电源(DG)是指为了满足特定电力用户的电力需求，在用户附近布置的35kV及以下电压等级的独立电源。DG通常采用技术先进的控制设备，具有操作简单、投切机组方便和能源利用率高等优势。当大电网发生故障时，DG可作为孤岛内的电源实现孤岛运行。位置和容量合理的DG可满足偏远地区的小负荷用电需求，提高对用户的供电可靠性。分布式电源并不是简单地采用传统的发电技术，而是建立在自动控制系统、先进的材料技术、灵活的制造工艺等新技术的基础上，具有低污染排放，灵活方便，高可靠性和高效率的新型能源生产系统。
[0008]当交直流混合配电网发生故障时，甩负荷量增加。在故障之后对负荷进行恢复供电的过程中，由于重构过程中交直流混合配电网具有不同于交流配电网或者直流配电网的电气结果，使得计算模型复杂，运算效率低，导致无法使得重要负荷的全部恢复供电，在进入孤岛运行状态后，孤岛区域范围的过大使得电网电能质量问题突出，导致交直流混合配电网不能有效恢复。

技术实现思路

[0009]为了解决上述问题，本专利技术提出了基于孤岛划分的交直流混合配电网负荷恢复方法及系统，能有效地适应交直流混合配电网特殊的电气结果，减少故障时段的甩负荷量，实现全部重要负荷的恢复供电，孤岛运行区域分配适宜，确保有效恢复，提升交直流混合配电网故障恢复的可靠性。
[0010]为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：
[0011]本专利技术提出了基于孤岛划分的交直流混合配电网负荷恢复方法，包括，
[0012]当负荷失电时，获取负荷的失电范围和所述交直流混合配电网中的输入参数，所述失电范围中的负荷包括一级负荷、二级负荷和三级负荷；
[0013]将所述输入参数输入预设的故障恢复模型中得到二阶锥规划模型；
[0014]使用GUROBI，对所述二阶锥规划模型求解，得到负荷恢复控制指令；
[0015]根据负荷恢复控制指令对所述失电范围中的负荷进行重构，恢复所有一级负荷供电，恢复部分二级负荷和三级负荷供电，并划分形成多个孤岛运行状态，完成基于孤岛划分的交直流混合配电网负荷恢复。
[0016]优选的，根据失电范围中的负荷对配电网的重要性，对失电范围中的负荷进行分配权重，权重最高对应一级负荷，权重最低对应三级负荷，其余为二级负荷；
[0017]所述输入参数包括网络参数和DG参数。
[0018]优选的，所述故障恢复模型的构建过程时建立目标函数，所述目标函数的表达式为：
[0019]minF＝
‑
λ1f1+λ2f2；
[0020]式中，f1为最大化故障期间负荷恢复量，f2为最小化恢复后运行状态下网络损耗，λ1为第一权重，λ2为第二权重。
[0021]优选的，在建立目标函数之后建立约束条件，所述约束条件包括辐射状约束，所述辐射状约束的公式为：
[0022]β
ij
+β
ji
＝α
i，
，ij∈Ω
b
；
[0023]式中，Ω
b
表示节点合集，α
ij
表示支路ij的连接状态，β
ij
为节点i和节点j的关系，β
ji
是从节点i至节点j的关系。
[0024]优选的，所述约束条件还包括DG约束，所述DG约束的公式为：
[0025][0026][0027][0028][0029]式中，为接入节点i的可控分布式电源的有功出力下限，为接入节
点i的可控分布式电源的有功出力，为接入节点i的可控分布式电源的有功出力上限，
[0030]为接入节点i的可控分布式电源的无功出力，为节点i上分布式电源最小运行功率因数；
[0031]为接入节点i的可控分布式电源容量；
[0032]为t时段光伏的有功出力值，为t时段光伏的有功出力最大值。
[0033]优选的，所述约束条件还包括VSC约束，所述VSC约束的公式如下：
[0034][0035][0036]Q
VSC,min
≤Q
c,t
≤Q
VSC,max
；
[0037]式中，P
al，t
为t时段交流侧有功功率，为交流线路电流平方，P
dl，t
为t时段直流侧有功功率，R
v
表示VSC内部的电阻；
[0038]Q
al，t
为t时段交流侧无功功率，X
v
表示VSC内部的电抗，Q
c,t
为VSC的无功出力；
[0039]Q
VSC,max
为VSC无功出力的上限，Q
VSC,min
为VSC无功出力的下限。
[0040]优选的，所述约束条件还包括系统运行约束，所述系统运行约束包括交流网络潮流约束，所述交流网络潮流约束的公式如下：
[0041]‑
Mα
AC,ij
≤P
AC,ij,t
≤Mα
AC,ij
；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于孤岛划分的交直流混合配电网负荷恢复方法，其特征在于，包括，当负荷失电时，获取负荷的失电范围和所述交直流混合配电网中的输入参数，所述失电范围中的负荷包括一级负荷、二级负荷和三级负荷；将所述输入参数输入预设的故障恢复模型中得到二阶锥规划模型；使用GUROBI，对所述二阶锥规划模型求解，得到负荷恢复控制指令；根据负荷恢复控制指令对所述失电范围中的负荷进行重构，恢复所有一级负荷供电，恢复部分二级负荷和三级负荷供电，并划分形成多个孤岛运行状态，完成基于孤岛划分的交直流混合配电网负荷恢复。2.根据权利要求1所述的基于孤岛划分的交直流混合配电网负荷恢复方法，其特征在于，根据失电范围中的负荷对配电网的重要性，对失电范围中的负荷进行分配权重，权重最高对应一级负荷，权重最低对应三级负荷，其余为二级负荷；所述输入参数包括网络参数和DG参数。3.根据权利要求1所述的基于孤岛划分的交直流混合配电网负荷恢复方法，其特征在于，所述故障恢复模型的构建过程时建立目标函数，所述目标函数的表达式为：minF＝
‑
λ1f1+λ2f2；式中，f1为最大化故障期间负荷恢复量，f2为最小化恢复后运行状态下网络损耗，λ1为第一权重，λ2为第二权重。4.根据权利要求3所述的基于孤岛划分的交直流混合配电网负荷恢复方法，其特征在于，在建立目标函数之后建立约束条件，所述约束条件包括辐射状约束，所述辐射状约束的公式为：β
ih
+β
hi
＝α
ih
,ij∈Ω
b
；式中，Ω
b
表示节点合集，α
jj
表示支路ij的连接状态，β
ij
为节点i和节点j的关系，β
hi
是从节点i至节点j的关系。5.根据权利要求4所述的基于孤岛划分的交直流混合配电网负荷恢复方法，其特征在于，所述约束条件还包括DG约束，所述DG约束的公式为：于，所述约束条件还包括DG约束，所述DG约束的公式为：于，所述约束条件还包括DG约束，所述DG约束的公式为：于，所述约束条件还包括DG约束，所述DG约束的公式为：式中，为接入节点i的可控分布式电源的有功出力下限，为接入节点i的可控分布式电源的有功出力，为接入节点i的可控分布式电源的有功出力上限，为接入节点i的可控分布式电源的无功出力，为节点i上分布式电源最小运
行功率因数；为接入节点i的可控分布式电源容量；为t时段光伏的有功出力值，为t时段光伏的有功出力最大值。6.根据权利要求5所述的基于孤岛划分的交直流混合配电网负荷恢复方法，其特征在于，所述约束条件还包括VSC约束，所述VSC约束的公式如下：于，所述约束条件还包括VSC约束，所述VSC约束的公式如下：Q
VSC,min
≤Q
c,t
≤Q
VSC,max
；式中，P
al,t
为t时段交流侧有功功率，为交流线路电流平方，P
dl,t
为t时段直流侧有功功率，R
v
表示VSC内部的电阻...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄佳，刘毅然，惠慧，李蕊，赵阳，黄玲，张纯，李文辉，贾勇，高杨，刘瑶，王大玮，张伟豪，赵朋，丁纪军，施冕雄，郑伟，张维，刘海波，
申请(专利权)人：国家电网有限公司中国电力科学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：