專利名稱：一種含分布式電源并網(wǎng)的配電網(wǎng)快速供電恢復(fù)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及智能電網(wǎng)領(lǐng)域?qū)τ谂潆娋W(wǎng)發(fā)生故障后非故障失電電網(wǎng)快速恢復(fù)供電技術(shù)，特別涉及考慮并網(wǎng)分布式電源在配電網(wǎng)故障態(tài)下的運(yùn)行方式，考慮配電網(wǎng)拓?fù)溥B接約束、節(jié)點(diǎn)電壓約束、支路額定容量約束，以恢復(fù)供電的負(fù)荷最大為優(yōu)化目標(biāo)的供電恢復(fù)優(yōu)化模型，以及優(yōu)化模型的快速求解技術(shù)。
背景技術(shù)：
配電網(wǎng)一次網(wǎng)架一般為環(huán)形接線，在實(shí)際運(yùn)行中通過斷開聯(lián)絡(luò)開關(guān)的方式開環(huán)運(yùn)行，避免產(chǎn)生電磁環(huán)網(wǎng)。配電線路中接入分段開關(guān)，提高配電網(wǎng)運(yùn)行的靈活性。配電網(wǎng)發(fā)生故障后，斷開故障點(diǎn)分段開關(guān)隔離故障，對(duì)非故障電網(wǎng)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)以實(shí)現(xiàn)供電恢復(fù)。隨著智能電網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，多種類型的分布式電源(DG)接入配電網(wǎng)。配電網(wǎng)故障后，DG可能處于停運(yùn)、并網(wǎng)運(yùn)行、孤島運(yùn)行等多種運(yùn)行狀態(tài)，使傳統(tǒng)配電網(wǎng)供電恢復(fù)算法面臨新的挑戰(zhàn)。同時(shí)由于配電網(wǎng)規(guī)模的發(fā)展以及對(duì)配網(wǎng)供電可靠性要求的提高，互聯(lián)的配電線路數(shù)量增大，使得電網(wǎng)中分段開關(guān)與聯(lián)絡(luò)開關(guān)數(shù)量越來越多，故障態(tài)供電恢復(fù)計(jì)算量急劇增大，難以實(shí)現(xiàn)快速求解。目前常見的網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)算法主要有遺傳算法、粒子群算法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等人工智能算法，以及最優(yōu)流算法、支路交換算法等啟發(fā)式算法。人工智能算法一般具有全局尋優(yōu)的優(yōu)點(diǎn)，但是計(jì)算量較大，較難實(shí)用化。啟發(fā)式算法計(jì)算速度快，魯棒性好，實(shí)用性較好，但一般應(yīng)用于正常態(tài)的配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)，且線路過載等問題處理過程較復(fù)雜，而線路過載是故障態(tài)供電恢復(fù)必須考慮的因素之一。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明建立了考慮并網(wǎng)分布式電源的配電網(wǎng)故障態(tài)供電恢復(fù)模型，以恢復(fù)供電負(fù)荷最大為目標(biāo)，考慮了電網(wǎng)拓?fù)溥B接、節(jié)點(diǎn)電壓、線路額定電流等約束條件，基于貪婪算法的供電恢復(fù)快速計(jì)算算法，提出一種含分布式電源并網(wǎng)的配電網(wǎng)快速供電恢復(fù)方法。本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):一種含分布式電源并網(wǎng)的配電網(wǎng)快速供電恢復(fù)方法，包括以下步驟:S01、將一含分布式電源并網(wǎng)的配電網(wǎng)內(nèi)的所有開關(guān)的初始狀態(tài)均置為斷開，將與第二類節(jié)點(diǎn)互為鄰接節(jié)點(diǎn)的第一類節(jié)點(diǎn)置為供電前端節(jié)點(diǎn)；S02、查找含分布式電源并網(wǎng)的配電網(wǎng)內(nèi)的所有的供電前端節(jié)點(diǎn)與第二類節(jié)點(diǎn)為一對(duì)一串聯(lián)類型的拓?fù)溥B接，并閉合對(duì)應(yīng)的開關(guān)，將得電后的該第二類節(jié)點(diǎn)設(shè)置為新的供電前端節(jié)點(diǎn)；S03、查找所有的兩個(gè)及以上供電前端節(jié)點(diǎn)為單個(gè)第二類節(jié)點(diǎn)供電的類型的拓?fù)溥B接，并按照擇優(yōu)推進(jìn)的方式閉合對(duì)應(yīng)的開關(guān)，將得電后的該第二類節(jié)點(diǎn)設(shè)置為新的供電前端節(jié)點(diǎn)，若產(chǎn)生新的供電前端節(jié)點(diǎn)與第二類節(jié)點(diǎn)為一對(duì)一串聯(lián)類型的拓?fù)溥B接，則返回步驟S02 ；
S04、查找所有單個(gè)供電前端節(jié)點(diǎn)為兩個(gè)及以上第二類節(jié)點(diǎn)供電的類型的拓?fù)溥B接，并將供電前端節(jié)點(diǎn)分裂為多個(gè)虛擬節(jié)點(diǎn)，虛擬節(jié)點(diǎn)的數(shù)量與第二類節(jié)點(diǎn)的數(shù)量相同，將多個(gè)虛擬節(jié)點(diǎn)置為供電前端節(jié)點(diǎn)，返回步驟S02 ；S05、直到所有的供電前端節(jié)點(diǎn)都無法再為其他節(jié)點(diǎn)供電，或所有節(jié)點(diǎn)都已恢復(fù)供電，供電恢復(fù)結(jié)束；其中，第一類節(jié)點(diǎn)為已恢復(fù)供電的節(jié)點(diǎn)；第二類節(jié)點(diǎn)為當(dāng)前狀態(tài)可恢復(fù)供電的節(jié)點(diǎn)，與第二類節(jié)點(diǎn)的鄰接節(jié)點(diǎn)中至少有一個(gè)為第一類節(jié)點(diǎn)；當(dāng)含分布式電源并網(wǎng)的配電網(wǎng)中有多條配電線路互聯(lián)時(shí)，第二類節(jié)點(diǎn)由配電線路供電的必要條件為第二類節(jié)點(diǎn)的鄰接節(jié)點(diǎn)中，至少有一個(gè)節(jié)點(diǎn)由配電線路供電。較佳的，擇優(yōu)推進(jìn)的方式具體為:比較各供電前端節(jié)點(diǎn)的可提供的最大功率，將提供的最大功率較小的供電前端節(jié)點(diǎn)不再作為供電前端節(jié)點(diǎn)，選擇可提供更大功率的供電前端節(jié)點(diǎn)為該第二類節(jié)點(diǎn)供電，并將供電后的該第二類接點(diǎn)作為新的供電前端節(jié)點(diǎn)，保存相應(yīng)的信息。較佳的，含分布式電源并網(wǎng)的配電網(wǎng)快速供電恢復(fù)方法在恢復(fù)供電過程中，滿足支路潮流約束、節(jié)點(diǎn)電壓約束。較佳的，還包括:在上述步驟SOl至步驟S04中記錄每個(gè)供電前端節(jié)點(diǎn)的供電路徑信息，包括供電路徑上每條線路的阻抗、額定容量以及線路上的功率，功率包括負(fù)荷與線損，通過潮流計(jì)算或簡化的潮流計(jì)算得到。較佳的，含分布式電源并網(wǎng)的配電網(wǎng)包括分布式電源或儲(chǔ)能系統(tǒng)，含分布式電源并網(wǎng)的配電網(wǎng)快速供電恢復(fù)方法在恢復(fù)供電過程中，若分布式電源或儲(chǔ)能系統(tǒng)能夠接入配電線路，則根據(jù)分布式電源或儲(chǔ)能系統(tǒng)輸出功率，更新供電路徑的功率。較佳的，含分布式電源并網(wǎng)的配電網(wǎng)快速供電恢復(fù)方法在恢復(fù)供電結(jié)束后，若存在未與配電線路并網(wǎng)的分布式電源或儲(chǔ)能系統(tǒng)，則根據(jù)分布式電源或儲(chǔ)能系統(tǒng)的最大輸出功率搜索其最大供電區(qū)域；若最大供電區(qū)域可與配電線路已供電電網(wǎng)相連，那么該分布式電源或儲(chǔ)能系統(tǒng)并網(wǎng)運(yùn)行；若無法與配電線路已供電電網(wǎng)相連，那么可孤島運(yùn)行的分布式電源、儲(chǔ)能系統(tǒng)孤島運(yùn)行，不可孤島運(yùn)行的分布式電源、儲(chǔ)能系統(tǒng)退出運(yùn)行。較佳的，假設(shè)含分布式電源并網(wǎng)的配電網(wǎng)中有m條配電線路，那么每個(gè)節(jié)點(diǎn)供電狀態(tài)參數(shù)為一個(gè)m維向量，m維向量的第i個(gè)元素表示配電線路i是否為該節(jié)點(diǎn)供電，取值O為不供電，I為供電，定義節(jié)點(diǎn)供電參數(shù)向量的幅值為向量各元素之和，那么含分布式電源并網(wǎng)的配電網(wǎng)開環(huán)運(yùn)行的約束條件為:各節(jié)點(diǎn)供電參數(shù)向量幅值不大于I。較佳的，含分布式電源并網(wǎng)的配電網(wǎng)快速供電恢復(fù)方法還包括輸出節(jié)點(diǎn)供電狀態(tài)及開關(guān)狀態(tài)。與已有算法相比，本算法避免了進(jìn)化算法反復(fù)迭代所造成的計(jì)算時(shí)間久的問題，具有計(jì)算速度快的優(yōu)點(diǎn)；避免了傳統(tǒng)算法需要遍歷所研究范圍的電網(wǎng)以驗(yàn)證配電線路是否開環(huán)運(yùn)行的問題，通過節(jié)點(diǎn)供電狀態(tài)參數(shù)向量驗(yàn)證開環(huán)運(yùn)行約束條件，大大減少了計(jì)算量。


圖1為配電網(wǎng)拓?fù)溥B接與供電順序示意圖2為根據(jù)供電狀態(tài)配電網(wǎng)中節(jié)點(diǎn)分類示意圖；圖3為第一類拓?fù)溥B接示意圖；圖4為第二類拓?fù)溥B接示意圖；圖5為第三類拓?fù)溥B接示意圖；圖6為供電恢復(fù)算法流程圖；圖7為分布式電源、儲(chǔ)能系統(tǒng)在配電網(wǎng)故障恢復(fù)算法中的處理方式示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)說明，本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。圖1是電網(wǎng)拓?fù)溥B接示意圖。配電線路為負(fù)荷供電需滿足電網(wǎng)拓?fù)浼s束。節(jié)點(diǎn)B1的鄰接點(diǎn)分別為B2, B3, B4，若為節(jié)點(diǎn)B1供電，其必要條件為B1的鄰接點(diǎn)集合中，至少要有一個(gè)節(jié)點(diǎn)已供電。該約束可用下式描述:
權(quán)利要求
1.一種含分布式電源并網(wǎng)的配電網(wǎng)快速供電恢復(fù)方法，其特征在于，包括以下步驟: 501、將一含分布式電源并網(wǎng)的配電網(wǎng)內(nèi)的所有開關(guān)的初始狀態(tài)均置為斷開，將與第二類節(jié)點(diǎn)互為鄰接節(jié)點(diǎn)的第一類節(jié)點(diǎn)置為供電前端節(jié)點(diǎn)； 502、查找所述含分布式電源并網(wǎng)的配電網(wǎng)內(nèi)的所有的供電前端節(jié)點(diǎn)與第二類節(jié)點(diǎn)為一對(duì)一串聯(lián)類型的拓?fù)溥B接，并閉合對(duì)應(yīng)的開關(guān)，將得電后的該第二類節(jié)點(diǎn)設(shè)置為新的供電前端節(jié)點(diǎn)； 503、查找所有的兩個(gè)及以上供電前端節(jié)點(diǎn)為單個(gè)第二類節(jié)點(diǎn)供電的類型的拓?fù)溥B接，并按照擇優(yōu)推進(jìn)的方式閉合對(duì)應(yīng)的開關(guān)，將得電后的該第二類節(jié)點(diǎn)設(shè)置為新的供電前端節(jié)點(diǎn)，若產(chǎn)生新的供電前端節(jié)點(diǎn)與第二類節(jié)點(diǎn)為一對(duì)一串聯(lián)類型的拓?fù)溥B接，則返回步驟S02 ； 504、查找所有單個(gè)供電前端節(jié)點(diǎn)為兩個(gè)及以上第二類節(jié)點(diǎn)供電的類型的拓?fù)溥B接，并將供電前端節(jié)點(diǎn)分裂為多個(gè)虛擬節(jié)點(diǎn)，所述虛擬節(jié)點(diǎn)的數(shù)量與所述第二類節(jié)點(diǎn)的數(shù)量相同，將所述多個(gè)虛擬節(jié)點(diǎn)置為供電前端節(jié)點(diǎn)，返回步驟S02 ； 505、直到所有的供電前端節(jié)點(diǎn)都無法再為其他節(jié)點(diǎn)供電，或所有節(jié)點(diǎn)都已恢復(fù)供電，供電恢復(fù)結(jié)束； 其中，所述第一類節(jié)點(diǎn)為已恢復(fù)供電的節(jié)點(diǎn)；所述第二類節(jié)點(diǎn)為當(dāng)前狀態(tài)可恢復(fù)供電的節(jié)點(diǎn)，與所述第二類節(jié)點(diǎn)的鄰接節(jié)點(diǎn)中至少有一個(gè)為所述第一類節(jié)點(diǎn)；當(dāng)所述含分布式電源并網(wǎng)的配電網(wǎng)中有多條配電線路互聯(lián)時(shí)，第二類節(jié)點(diǎn)由配電線路供電的必要條件為第二類節(jié)點(diǎn)的鄰接節(jié)點(diǎn)中，至少有一個(gè)節(jié)點(diǎn)由配電線路供電。
2.如權(quán)利要求1所述的含分布式電源并網(wǎng)的配電網(wǎng)快速供電恢復(fù)方法，其特征在于，所述擇優(yōu)推進(jìn)的方式具體為:比較各供電前端節(jié)點(diǎn)的可提供的最大功率，將提供的最大功率較小的供電前端 節(jié)點(diǎn)不再作為供電前端節(jié)點(diǎn)，選擇可提供更大功率的供電前端節(jié)點(diǎn)為該第二類節(jié)點(diǎn)供電，并將供電后的該第二類接點(diǎn)作為新的供電前端節(jié)點(diǎn)，保存相應(yīng)的信息。
3.如權(quán)利要求1所述的含分布式電源并網(wǎng)的配電網(wǎng)快速供電恢復(fù)方法，其特征在于，所述含分布式電源并網(wǎng)的配電網(wǎng)快速供電恢復(fù)方法在恢復(fù)供電過程中，滿足支路潮流約束、節(jié)點(diǎn)電壓約束。
4.如權(quán)利要求1所述的含分布式電源并網(wǎng)的配電網(wǎng)快速供電恢復(fù)方法，其特征在于，還包括:在上述步驟SOl至步驟S04中記錄每個(gè)供電前端節(jié)點(diǎn)的供電路徑信息，包括供電路徑上每條線路的阻抗、額定容量以及線路上的功率，所述功率包括負(fù)荷與線損，通過潮流計(jì)算或簡化的潮流計(jì)算得到。
5.如權(quán)利要求1所述的含分布式電源并網(wǎng)的配電網(wǎng)快速供電恢復(fù)方法，其特征在于，所述含分布式電源并網(wǎng)的配電網(wǎng)包括分布式電源或儲(chǔ)能系統(tǒng)，所述含分布式電源并網(wǎng)的配電網(wǎng)快速供電恢復(fù)方法在恢復(fù)供電過程中，若分布式電源或儲(chǔ)能系統(tǒng)能夠接入配電線路，則根據(jù)分布式電源或儲(chǔ)能系統(tǒng)輸出功率，更新供電路徑的功率。
6.如權(quán)利要求5所述的含分布式電源并網(wǎng)的配電網(wǎng)快速供電恢復(fù)方法，其特征在于，所述含分布式電源并網(wǎng)的配電網(wǎng)快速供電恢復(fù)方法在恢復(fù)供電結(jié)束后，若存在未與配電線路并網(wǎng)的分布式電源或儲(chǔ)能系統(tǒng)，則根據(jù)分布式電源或儲(chǔ)能系統(tǒng)的最大輸出功率搜索其最大供電區(qū)域； 若最大供電區(qū)域可與配電線路已供電電網(wǎng)相連，那么該分布式電源或儲(chǔ)能系統(tǒng)并網(wǎng)運(yùn)行；若無法與配電線路已供電電網(wǎng)相連，那么可孤島運(yùn)行的分布式電源、儲(chǔ)能系統(tǒng)孤島運(yùn)行，不可孤島運(yùn)行的分布式電源、儲(chǔ)能系統(tǒng)退出運(yùn)行。
7.如權(quán)利要求1所述的含分布式電源并網(wǎng)的配電網(wǎng)快速供電恢復(fù)方法，其特征在于，假設(shè)所述含分布式電源并網(wǎng)的配電網(wǎng)中有m條配電線路，那么每個(gè)節(jié)點(diǎn)供電狀態(tài)參數(shù)為一個(gè)m維向量，所述m維向量的第i個(gè)元素表示配電線路i是否為該節(jié)點(diǎn)供電，取值O為不供電，I為供電，定義節(jié)點(diǎn)供電參數(shù)向量的幅值為向量各元素之和，那么所述含分布式電源并網(wǎng)的配電網(wǎng)開環(huán)運(yùn)行的約束條件為:各節(jié)點(diǎn)供電參數(shù)向量幅值不大于I。
8.如權(quán)利要求1所述的含分布式電源并網(wǎng)的配電網(wǎng)快速供電恢復(fù)方法，其特征在于，所述含分布式電源并網(wǎng)的 配電網(wǎng)快速供電恢復(fù)方法還包括輸出節(jié)點(diǎn)供電狀態(tài)及開關(guān)狀態(tài)。
全文摘要
一種含分布式電源并網(wǎng)的配電網(wǎng)快速供電恢復(fù)方法，在對(duì)配電網(wǎng)拓?fù)溥B接約束、配電線路開環(huán)運(yùn)行約束條件的數(shù)學(xué)分析與描述的基礎(chǔ)上，分析各分布式電源或儲(chǔ)能系統(tǒng)最大供電范圍，并確定其運(yùn)行狀態(tài)，以待研究配電網(wǎng)內(nèi)的所有開關(guān)均斷開為初始狀態(tài)，根據(jù)配電網(wǎng)拓?fù)溥B接的順序，依次選擇最優(yōu)的開關(guān)并將其閉合，直至所有可恢復(fù)供電的節(jié)點(diǎn)恢復(fù)供電或配電線路載流量達(dá)到其額定值。
文檔編號(hào)H02H3/06GK103138227SQ20131004831
公開日2013年6月5日 申請(qǐng)日期2013年2月6日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月6日
發(fā)明者劉 東, 于文鵬, 凌萬水, 黃玉輝, 翁嘉明 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)