【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于輸配電系統，具體涉及一種混合輸配電系統分布式隨機優化及負荷轉供方法。
技術介紹
1、輸配電系統是一個具有“源-網-荷”時空耦合特性的混合物理系統，輸、配電系統間通過變電站節點實現信息交互口，在傳統潮流流向下，輸電系統相對于配電系統可視為一個虛擬發電廠，而配電系統相對于輸電系統可視為一個虛擬負荷，近年來，隨著分布式電源(dg)在配電系統層面的大規模接入，配電系統實現了從無源到有源的轉變，而現有獨立運行規劃方法難以解決高比例可再生能源接入帶來的電壓越限、dg消納、線路阻塞等系統運行問題，與此同時，由于dg出力、負荷接入具有時變特性為保證系統安全可靠運行，規劃問題需充分計及以上不確定因素給系統運行帶來的影響，因此，有必要綜合利用系統協同理論和隨機規劃實現輸配電系統運行的全局優化；另外隨著國民經濟的發展，電網規模日益擴大化和復雜化，電網發生故障的幾率也相應增大，當配電網發生故障后，如何通過開關的開閉以及負荷的切除等操作在保證網絡滿足安全約束的前提下，使故障發生后盡快恢復失電區內盡量多負荷的供電，以使損失最小化成為亟待解決的問題；因此，提供一種利用分解優化建模、構建二階錐規劃模型、結合生成樹和環路矩陣、負荷切除時考慮可控性的一種混合輸配電系統分布式隨機優化及負荷轉供方法是非常有必要的。
技術實現思路
1、本專利技術的目的是為了克服現有技術的不足，而提供一種利用分解優化建模、構建二階錐規劃模型、結合生成樹和環路矩陣、負荷切除時考慮可控性的一種混合輸配電系統分布式隨機優化及負荷轉供
2、本專利技術的目的是這樣實現的：一種混合輸配電系統分布式隨機優化及負荷轉供方法，包括以下步驟：
3、步驟1：構建輸配電系統分布式優化規劃模型；
4、步驟2：分布式優化求解：采用基于atc的分布式優化算法對聯合優化規劃模型加以求解；
5、步驟3：建立負荷轉供數學模型：控制變量為線路上的開關和失電區域內負荷點的負荷切除量；
6、步驟4：采用啟發式算法進行不需要負荷切除時解的快速搜索；
7、步驟5：如果無法將失電區域內負荷全部恢復，則采用粒子群算法隨機優化進行負荷的切除以保證系統滿足安全約束。
8、所述步驟1中的構建輸配電系統分布式優化規劃模型包括以下步驟：
9、步驟1.1：分解優化建模；
10、步驟1.2：共享變量建模：選取輸、配電系統間的交換有功功率作為共享變量，假設交換功率的正方向由輸電系統流向配電系統，則其相對于配電系統來說可以看作一個虛擬發電廠，對輸電系統來說可以看作一個虛擬負荷，當共享變量為負值時，則表示功率由配電系統傳輸至相鄰輸電系統，因此，共享變量可表達為：t2q,s＝pt,q,s(5)，r2q,s＝pd,q,s(6)，式中，pt,q,s、pd,q,s分別為場景s下，在輸電系統側和配電系統側，輸電系統與第q個配電系統間的交換有功功率；
11、步驟1.3：輸電系統規劃子模型；
12、步驟1.4：配電系統規劃子模型。
13、所述步驟1.3中的輸電系統規劃子模型，具體為：對于輸電系統，與投資有關的決策變量為新建線路，而與運行有關的決策變量為發電機出力和與各個配電系統相連的交換功率，其優化目標為：
14、式中，為二進制變量；為走廊ij上新建線路數；為走廊ij上新建線路的單位投資成本；lij為走廊ij的長度；cg,i(·)為位于節點i發電機的發電成本函數；pg,i,s為場景s下位于節點i發電機的有功出力；ρt,q為輸電系統從相連的第q個配電系統購電的單位電價；ωc、ωg、ωd分別為待新建線路走廊集、發電機安裝節點集和配電系統集；所述輸電系統規劃子模型的約束條件包括新建線路數約束、輸電系統節點功率平衡約束、已有線路直流潮流約束、新建線路直流潮流約束、已有線路容量約束、新建線路容量約束、發電機出力約束以及輸電系統側共享變量約束。
15、所述步驟1.4中的配電系統規劃子模型具體為：對于配電系統q，與投資有關的決策變量為改造線路、新建線路和變電站擴容，而與運行有關的決策變量為dg出力和與輸電系統的交換功率，其優化目標為：式中，為二進制變量；uss同為二進制變量；css分別為走廊護ij上改造線路的單位投資成本和變電站ss擴容成本；cdg,i(·)為位于節點i的dg發電成本函數；pdg,i,s為場景s下位于節點i的dg有功出力；ρd,q為配電系統q向輸電系統供電的單位電價；ωs、ωdg分別為已有變電站集和dg安裝節點集；所述配電系統規劃子模型的約束條件包括改造線路數約束、配電系統節點功率平衡約束、線路潮流方程、線路容量約束、節點電壓約束、dg出力約束、輻射狀約束以及配電系統側共享變量約束。
16、所述步驟2中的分布式優化求解包括以下步驟：
17、步驟2.1：二階錐松弛配電系統規劃子模型；
18、步驟2.2：采用基于atc的分布式優化算法對聯合優化規劃模型求解。
19、所述步驟2.1中的二階錐松弛配電系統規劃子模型具體為：綜合利用大m法和二階錐松弛將式(18)-(21)和式(27)含有交叉項和二次項非線性項的非凸優化問題轉換為二階錐規劃模型凸優化問題，通過引入兩個新變量和一個足夠大的正數m，式(18-(23)和式(27)可以改寫為：
20、(vimin)2≤ui,s≤(vimax)2(35)，式(29)可以松弛為二階錐約束，即：經過上述轉換，從而將原配電系統規劃子問題建模為凸二階錐規劃問題。
21、所述步驟2.2中的采用基于atc的分布式優化算法對聯合優化規劃模型求解，包括以下步驟：
22、步驟2.21：置內層循環迭代次數初值l＝0和外層循環迭代次數初值d＝0，設定一致性約束罰函數系數權重和輸電系統側共享變量
23、步驟2.22：令l＝l+1，求解第q個配電系統規劃子問題，得到配電系統側共享變量
24、步驟2.23：求解輸電系統規劃子問題，得到輸電系統側共享變量
25、步驟2.24：判斷內層循環是否收斂，其中，內層循環收斂判據為如果不收斂，返回步驟2.22，否則繼續；
26、步驟2.25：判斷外層循環是否收斂，其中，外層循環收斂判據為|cd|≤ε2(40)，cd-cd-1|≤ε3(41)，如果收斂，則輸出最優解并退出循環，否則繼續；
27、步驟2.26：令d＝d+1，根據式更新致性約束罰函數系數和權重的數值；
28、步驟2.27：設定和l＝0，返回步驟2.22。
29、所述步驟3中的建立負荷轉供數學模型具體為：①負荷切除量最少：②開關動作次數之和最少：同時恢復策略需要滿足的約束條件有：①拓撲結構約束：系統保持沒有閉環和孤島的輻射狀態；②支路電流不越限：ii≤ii,n，式中，ii為流經線路i的穩態電流；ii,n為線路i的額定電流；③母線電壓不越限：ui,min≤ui≤ui,max，式中，ui,min、ui,max分別為節本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種混合輸配電系統分布式隨機優化及負荷轉供方法，其特征在于：所述方法包括以下步驟：
2.如權利要求1所述的一種混合輸配電系統分布式隨機優化及負荷轉供方法，其特征在于：所述步驟1中的構建輸配電系統分布式優化規劃模型包括以下步驟：
3.如權利要求2所述的一種混合輸配電系統分布式隨機優化及負荷轉供方法，其特征在于：所述步驟1.3中的輸電系統規劃子模型，具體為：對于輸電系統，與投資有關的決策變量為新建線路，而與運行有關的決策變量為發電機出力和與各個配電系統相連的交換功率，其優化目標為：
4.如權利要求2所述的一種混合輸配電系統分布式隨機優化及負荷轉供方法，其特征在于：所述步驟1.4中的配電系統規劃子模型具體為：對于配電系統q，與投資有關的決策變量為改造線路、新建線路和變電站擴容，而與運行有關的決策變量為DG出力和與輸電系統的交換功率，其優化目標為：式中，為二進制變量；uss同為二進制變量；Css分別為走廊護ij上改造線路的單位投資成本和變電站ss擴容成本；CDG,i(·)為位于節點i的DG發電成本函數；PDG,i,s為場景s下位于節點i的DG有功出
5.如權利要求1所述的一種混合輸配電系統分布式隨機優化及負荷轉供方法，其特征在于：所述步驟2中的分布式優化求解包括以下步驟：
6.如權利要求5所述的一種混合輸配電系統分布式隨機優化及負荷轉供方法，其特征在于：所述步驟2.1中的二階錐松弛配電系統規劃子模型具體為：綜合利用大M法和二階錐松弛將式(18)-(21)和式(27)含有交叉項和二次項非線性項的非凸優化問題轉換為二階錐規劃模型凸優化問題，通過引入兩個新變量和一個足夠大的正數M，式(18-(23)和式(27)可以改寫為：式(29)可以松弛為二階錐約束，即：經過上述轉換，從而將原配電系統規劃子問題建模為凸二階錐規劃問題。
7.如權利要求5所述的一種混合輸配電系統分布式隨機優化及負荷轉供方法，其特征在于：所述步驟2.2中的采用基于ATC的分布式優化算法對聯合優化規劃模型求解，包括以下步驟：
8.如權利要求1所述的一種混合輸配電系統分布式隨機優化及負荷轉供方法，其特征在于：所述步驟3中的建立負荷轉供數學模型具體為：①負荷切除量最少：②開關動作次數之和最少：同時恢復策略需要滿足的約束條件有：①拓撲結構約束：系統保持沒有閉環和孤島的輻射狀態；②支路電流不越限：Ii≤Ii,N，式中，Ii為流經線路i的穩態電流；Ii,N為線路i的額定電流；③母線電壓不越限：Ui,min≤Ui≤Ui,max，式中，Ui,min、Ui,max分別為節點電壓下限和上限值；④切除負荷量約束：即負荷點切除的負荷量不能超過本負荷點的負荷量0≤Picut≤Pi；⑤負荷約束：負荷為可控、不可控或不完全可控；可控負荷可連續變化，可根據需要切除不超過負荷點最大負荷量的任意負荷量；不可控負荷需要切除時，只能夠將所有負荷全部切除；不完全可控負荷只能夠按照一定的負荷等級切除一定量的負荷。
9.如權利要求1所述的一種混合輸配電系統分布式隨機優化及負荷轉供方法，其特征在于：所述步驟4中的采用啟發式算法進行不需要負荷切除時解的快速搜索，具體為：隨機方法中目標函數包括：各類負荷切除量之和，開關動作次數以及越限懲罰項，目標函數表達式如下：其中，式中，第一項為失電區內各負荷有功切除量之和；dj為第j個負荷的權重系數；第二項為開關動作總次數；第三項為電壓越限懲罰項；第四項為功率越限懲罰項；Vj為第j點電壓幅值；Vj,max、Vj,min分別為j點電壓幅值上下限；Sj為第j條線路當前視在功率；Sj,max為其功率上限；λp、λn、λu、λs分別為各項在目標函數中的權重系數；所述采用啟發式算法系統在進行搜索過程中自動保持輻射狀拓撲，需要滿足的安全約束有：潮流方程收斂、線路不過載、電壓不越限。
10.如權利要求9所述的一種混合輸配電系統分布式隨機優化及負荷轉供方法，其特征在于：所述步驟4中的啟發式算法相關參數包括：①聯絡開關的剩余容量IM：IM＝min{(I1,max-I1),(I2,max-I2),...,(In,max-In)}(47)，式中，I1...In為從該聯絡開關到電源點的路徑上各支路允許的最大電流與實際電流之差，某個聯絡開關的IM表示該聯絡開關在發生過載前還能夠增加多少負荷；②發生電壓越線母線與某個聯絡開關的電氣距離Z...
【技術特征摘要】
1.一種混合輸配電系統分布式隨機優化及負荷轉供方法，其特征在于：所述方法包括以下步驟：
2.如權利要求1所述的一種混合輸配電系統分布式隨機優化及負荷轉供方法，其特征在于：所述步驟1中的構建輸配電系統分布式優化規劃模型包括以下步驟：
3.如權利要求2所述的一種混合輸配電系統分布式隨機優化及負荷轉供方法，其特征在于：所述步驟1.3中的輸電系統規劃子模型，具體為：對于輸電系統，與投資有關的決策變量為新建線路，而與運行有關的決策變量為發電機出力和與各個配電系統相連的交換功率，其優化目標為：
4.如權利要求2所述的一種混合輸配電系統分布式隨機優化及負荷轉供方法，其特征在于：所述步驟1.4中的配電系統規劃子模型具體為：對于配電系統q，與投資有關的決策變量為改造線路、新建線路和變電站擴容，而與運行有關的決策變量為dg出力和與輸電系統的交換功率，其優化目標為：式中，為二進制變量；uss同為二進制變量；css分別為走廊護ij上改造線路的單位投資成本和變電站ss擴容成本；cdg,i(·)為位于節點i的dg發電成本函數；pdg,i,s為場景s下位于節點i的dg有功出力；ρd,q為配電系統q向輸電系統供電的單位電價；ωs、ωdg分別為已有變電站集和dg安裝節點集；所述配電系統規劃子模型的約束條件包括改造線路數約束、配電系統節點功率平衡約束、線路潮流方程、線路容量約束、節點電壓約束、dg出力約束、輻射狀約束以及配電系統側共享變量約束。
5.如權利要求1所述的一種混合輸配電系統分布式隨機優化及負荷轉供方法，其特征在于：所述步驟2中的分布式優化求解包括以下步驟：
6.如權利要求5所述的一種混合輸配電系統分布式隨機優化及負荷轉供方法，其特征在于：所述步驟2.1中的二階錐松弛配電系統規劃子模型具體為：綜合利用大m法和二階錐松弛將式(18)-(21)和式(27)含有交叉項和二次項非線性項的非凸優化問題轉換為二階錐規劃模型凸優化問題，通過引入兩個新變量和一個足夠大的正數m，式(18-(23)和式(27)可以改寫為：式(29)可以松弛為二階錐約束，即：經過上述轉換，從而將原配電系統規劃子問題建模為凸二階錐規劃問題。
7.如權利要求5所述的一種混合輸配電系統分布式隨機優化及負荷轉供方法，其特征在于：所述步驟2.2中的采用基于atc的分布式優化算法對聯合優化規劃模型求解，包括以下步驟：
8.如權利要求1所述的...
【專利技術屬性】
技術研發人員：陳露，呂士良，朱軍軍，呂憶慈，高筱麗，郭巖妍，
申請(專利權)人：國網河南省電力公司洛陽市孟津供電公司，
類型：發明
國別省市：
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