含分布式電源配電網故障的主網與孤島恢復同步算法制造技術

本發明專利技術公開了屬于配電網故障恢復算法領域的一種含分布式電源配電網故障的主網與孤島恢復同步算法。在原始配電系統基礎上，通過在分布式電源與變電站節點間增加虛擬支路，形成擴展網絡，使后面計算過程能夠通過執行一次遺傳算法，同步地處理主網重構、孤島生成、確定DG運行方式，實現全局優化；然后進入遺傳算法迭代過程，引入切負荷算子，根據待切除負荷類型和位置決定其具體切除方式；另外，每次迭代后，還需要對新種群中的不可行網絡結構進行修正，保持其為全連通的輻射狀網絡，將配電網故障后的損失降至最低。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于配電網故障恢復算法領域，特別涉及一種含分布式電源配電網故障的 主網與孤島恢復同步算法。
技術介紹
分布式發電值G)在經濟性、環保性、能源利用多樣性、安全可靠性等方面相比于 傳統集中發電形式擁有諸多優勢，在世界范圍內得到了廣泛關注和應用。對于DG運行方式 的處理，在最初制定的標準IE邸929-2000中，從系統/人員安全和電能質量的角度出發， 要求DG系統應避免孤島出現，在系統故障時受影響DG必須全部退出運行；而隨著DG滲透 率的不斷上升，W及系統自動化水平的提高，從IE邸1547- 2003標準開始，已經不再禁止 孤島的存在，而是鼓勵供電方和用戶通過技術手段實現有意識的孤島運行。另一方面，故障 后，快速、合理地恢復失電區域供電也是建設堅強智能電網的一項基本要求，因此研究如何 在配電網故障時，綜合利用系統和DG發電能力，實現故障恢復，對提高系統供電可靠性具 有十分重要的意義和價值。 涉及分布式發電的配網故障恢復是一個優化問題，它與傳統故障恢復算法存在區 另IJ。傳統算法中，整個系統可W作為統一的網絡來處理，涉及到的問題主要是網絡的重構； 而加入DG后，由于允許意識孤島存在，供電區域內不再受連通性的約束，除網絡重構外，還 涉及到主網和孤島范圍的劃分，W及DG運行方式（并網/孤島運行）的優化，問題更加復 雜。目前針對該問題的常用解決方法是，將主網重構和孤島生成兩個過程獨立開來， 分別進行優化，再通過簡單的協調規則生成最終恢復方案，即所謂的兩階段算法，它主要 包括先生成孤島，再主網重構和先主網重構，再生成孤島兩種處理方式。該算法存 在W下缺陷： 1)兩個過程采用的優化方法往往不同，存在優化標準不一致，優化目標不統一的 問題。 2)無法實現全局優化，兩個過程相互干擾，每一階段最優并不等價于全局最優。由 于該算法的兩階段特性，第一階段具有絕對的優先級，在最優化目標的驅使下，必然盡可能 擴大供電范圍，優先搶占重要負荷，導致下一階段中重要的供電路徑遭到破壞，難W得到滿 意的恢復方案。 另外，針對切負荷問題，目前算法中對可控負荷的處理，更多是直接將其切除，來 作為盡可能為重要負荷供電或擴大供電范圍的手段，而沒有考慮到它與斷開支路斷路器 形成下游失電區域該種切負荷方式的協調。因此恢復方案優劣很大程度上取決于重要負 荷和可控負荷的分布，有可能出現開關動作次數過多，恢復方案過于復雜的結果。
技術實現思路
本專利技術的目的是提出一種， 其特征在于，在原始配電系統基礎上，通過在分布式電源與變電站節點間增加虛擬支路，形 成擴展網絡，使后面計算過程能夠通過執行一次遺傳算法，同步地處理主網重構、孤島生 成、確定DG運行方式，實現全局優化；然后進入遺傳算法迭代過程，在計算個體適應度時， 引入切負荷算子，根據待切除負荷類型和位置決定其具體切除方式，并隨算法迭代優化二 者比例；另外，每次迭代后，還需要對新種群中的不可行網絡結構進行修正，保持其為全連 通的福射狀網絡，將配電網故障后的損失降至最低，具體包括如下步驟： 1)建立數學模型，涉及分布式電源的故障恢復的優化，包括： 1. 1目標函數 (1)盡可能減少停電負荷 本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種含分布式電源配電網故障的主網與孤島恢復同步算法，其特征在于，在原始配電系統基礎上，通過在分布式電源與變電站節點間增加虛擬支路，形成擴展網絡，使后面計算過程能夠通過執行一次遺傳算法，同步地處理主網重構、孤島生成、確定DG運行方式，實現全局優化；然后進入遺傳算法迭代過程，在計算個體適應度時，引入切負荷算子，根據待切除負荷類型和位置決定其具體切除方式，并隨算法迭代優化二者比例；另外，每次迭代后，還需要對新種群中的不可行網絡結構進行修正，保持其為全連通的輻射狀網絡，將配電網故障后的損失降至最低，具體包括如下步驟：1)建立數學模型，涉及分布式電源的故障恢復的優化，包括：1.1目標函數(1)盡可能減少停電負荷minf1=Σi∈MλiPL.i(1-wi)---(1)]]>式中：M為參與故障恢復的全部節點的集合；λi為節點i負荷的重要程度；PL.i為節點i的負荷；wi為節點i的負荷狀態：1表示連接，0表示切除；(2)盡可能減少開關操作次數minf2=Σi∈T(1-xi)+Σi∈Syi+Σi∈C(1-zi)---(2)]]>式中：T、S、C分別代表系統中的分段開關集合、聯絡開關集合、可控負荷開關集合；xi、yi、zi分別對應上述三種開關的狀態，1代表閉合，0代表斷開；1.2約束條件(1)機組出力約束SG.i.min≤SG.i≤SG.i.max???????????????(3)(2)配電網輻射狀運行約束g∈G????????????????????????(4)(3)節點電壓約束Vi.min≤Vi≤Vi.max??????????????(5)(4)支路容量約束Sl.i≤Sl.i.max???????????????????(6)式中：SG.i、SG.i.max、SG.i.min分別代表機組i實際出力及其出力的上、下限；G為輻射狀拓撲結構集合；Vi、Vi.max、Vi.min分別代表節點i實際電壓及其上、下限；Sl.i、Sl.i.max分別代表支路i實際潮流及其容量；2)算法綜述采用遺傳算法尋優，染色體編碼方式采用二進制編碼，并根據實際意義將變量分為兩段，其中，第一段變量代表“擴展網絡”中各支路開關的狀態，用以優化“擴展網絡”重構策略，包括孤島生成優化和主網重構優化；第二段變量代表所有節點的負荷狀態，用以優化切負荷策略；1表示連通，0表示斷開；3)構造擴展網絡由于考慮DG的故障恢復問題允許有意識的孤島存在，供電區域內不再受到連通性約束，這就大幅增加了重構問題的復雜性；目前主流算法多采用“兩階段算法”，無法對主網重構、孤島生成及DG運行方式的確定進行同步優化，只是將兩階段優化結果相疊加，顯然難以得到滿意的恢復方案；在原始配電系統基礎上，通過構造“擴展網絡”，將上述“主網重構、孤島生成、確定DG運行方式”三個問題統一為在“擴展網絡上”的生成樹問題，然而，在“擴展網絡”的重構過程中，只是通過生成樹算法產生或修正，得到了全連通的輻射狀網絡，此狀態下并不存在失電區域，負荷或連接于主網，或連接于DG形成的孤島中；因此，單憑“擴展網絡”重構形成的故障恢復方案可能會違背“支路容量”和“節點電壓”的約束，此時則需要通過染色體中第二段變量來優化切除負荷，并根據負荷切除方案得到最終的故障恢復方案；4)切負荷算子根據負荷是否參與直接負荷控制，將負荷分為可控負荷CL：負荷與母線之間具有負荷開關；和不可控負荷NCL：負荷與母線之間不具有負荷開關；相應的切負荷方式分為以下兩種：方式1：斷開負荷上游支路開關，形成失電區域，對所有負荷有效；方式2：斷開負荷開關，切除該節點負荷，只對可控負荷有效；根據負荷狀態，決定開關操作方案的具體步驟如下：(1)根據染色體中的第二段變量“負荷狀態”信息，得到待切除的負荷節點集合R；(2)斷開R中不可控負荷節點上游的支路開關，連同不可控負荷節點下游節點，一起形成失電區域A；(3)斷開R中不包含在A中的可控負荷節點的負荷開關，如果網絡拓撲的末端能找到一個最大的子樹，該子樹內的所有負荷狀態均為“斷開”，則通過斷開該子樹上游的支路開關來代替多次負荷開關動作，即用方式1代替方式2切除這些負荷，以減少開關操作次數；如果針對網絡中存在連續切負荷子樹，則斷開該子樹上游支路開關，形成失電區域。...

【技術特征摘要】
1. 一種含分布式電源配電網故障的主網與孤島恢復同步算法，其特征在于，在原始配 電系統基礎上，通過在分布式電源與變電站節點間增加虛擬支路，形成擴展網絡，使后面計 算過程能夠通過執行一次遺傳算法，同步地處理主網重構、孤島生成、確定DG運行方式，實 現全局優化；然后進入遺傳算法迭代過程，在計算個體適應度時，引入切負荷算子，根據待 切除負荷類型和位置決定其具體切除方式，并隨算法迭代優化二者比例；另外，每次迭代 后，還需要對新種群中的不可行網絡結構進行修正，保持其為全連通的輻射狀網絡，將配電 網故障后的損失降至最低，具體包括如下步驟： 1) 建立數學模型，涉及分布式電源的故障恢復的優化，包括： I. 1目標函數 (1) 盡可能減少停電負荷式中：M為參與故障恢復的全部節點的集合；A i為節點i負荷的重要程度；Pu為節點 i的負荷Wi為節點i的負荷狀態：1表示連接，O表示切除； (2) 盡可能減少開關操作次數式中：T、S、C分別代表系統中的分段開關集合、聯絡開關集合、可控負荷開關集合；Xi、yi、Zi分別對應上述三種開關的狀態，1代表閉合，〇代表斷開； 1. 2約束條件 (1) 機組出力約束 Sg. i. min ^ Sg J ^ Sg J max (3) (2) 配電網輻射狀運行約束 g e G (4) (3) 節點電壓約束 KKVlmx (5) (4) 支路容量約束 S1JSll- (6) 式中：Su、Suniaj^ St^min分別代表機組i實際出力及其出力的上、下限；G為輻射狀拓 撲結構集合；Vhw Vi^in分別代表節點i實際電壓及其上、下限S1. ^ax分別代表支 路i實際潮流及其容量； 2) 算法綜述 采用遺傳算法尋優，染色體編碼方式采用二進制編碼，并根據實際意義將變量分為兩 段，其中，第一段變量代表擴展網絡中各支路開關的狀態，用以優化擴展網絡重構策 略，包括孤島生成優化和主網重構優化；第二段變量代表所有節點的負荷狀態，用以優化切 負荷策略；1表示連通，〇表示斷開； 3) 構造擴展網絡 由于考慮DG的故障恢復問題允許有意識的孤島存在，供電區域內不再受到連通性約 束，這就大幅增加了重構問題的復雜性；目前主流算法多采用兩階段算法，無法對主網重 構、孤島生成及DG運行方式的確定進行同步優化，只是將兩階段優化結果相疊加，顯然難 以得到滿意的恢復方案； 在原始配電系統基礎上，通過構造擴展網絡，將上述主網重構、孤島生成、確定DG 運行方式三個問題統一為在擴展網絡上的生成樹問題，然而，在擴展網絡的重構過 程中，只是通過生成樹算法產生或修正，得到了全連通的輻射狀網絡，此狀態下并不存在失 ...

【專利技術屬性】
技術研發人員：黃弦超，楊雨，任小宇，孫秋潔，江成，程養春，
申請(專利權)人：華北電力大學，
類型：發明
國別省市：北京;11