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专利号: 2024102318489
申请人: 南京师范大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-08-18
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种考虑孤岛划分与网络重构的主动配电网故障恢复方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1、配电网发生故障后,读入网络信息与故障参数,确定分布式电源的位置及容量;

步骤2、建立含负荷恢复总量、网络损耗、节点电压偏移量、开关操作次数的多目标函数,以负荷约束、网络拓扑约束、潮流约束、DG出力约束和检修策略约束构建约束条件;

步骤3、使用新变量替换模型中的非线性项,将原问题采用二阶锥优化方法规范为二阶锥优化问题,并进行求解;所述的二阶锥优化方法具体为:通过引入二阶锥松弛,将非线性项转化为线性或凸形式,对于约束条件中的二次项 ,通过二阶锥松弛进行处理,即引入一个辅助变量tij;将原模型转化为标准混合整数二阶锥模型,从而降低模型求解难度;对于二次项 和辅助变量tij约束如下:;

步骤4、确定主电源和分布式电源的出力与负荷匹配,采用改进迪杰斯特拉算法进行孤岛划分,然后进行网络重构,确认负荷恢复量;所述的采用改进迪杰斯特拉算法进行孤岛划分具体为:(4.1)初始化,输入配电网的基本信息,包括DG分布、网络架构、线路长度、负荷等级及权重;

(4.2)根据网络初始信息得到各DG的初始孤岛可行范围;

(4.3)采用改进迪杰斯特拉算法得到每个DG所在的节点与其它所有一级负荷节点的最短路径,并按其对应的最短距离进行排序;

(4.3.1)根据网络拓扑结构形成邻接矩阵A;其中,邻接矩阵各元素aij的取值如下式所示:;

式中qi和qj分别为节点i、j的负荷量;

(4.3.2)以DG所在的节点为起点,负荷节点为终点;

(4.3.3)设网络的起始点为x,终点为y;顶点数为q个,分别为T={t1,t2,t3,……,tq};Sij表示边(ti,tj)的权值,其满足(ti,tj)≥0;设TxTj表示起始点到选定点的最短路径;

(4.3.4)初始化,令T1=0,如果直线距离TxTj等于TxTy,即此时为最短路径;若x→j过程中不只是存在一条边链,记录每条边链经过的顶点和距离;

(4.3.5)增加约束条件,对路径中所有节点进行标记,能够保证任何节点在路径搜索时不重复经过,提高算法速度,从顶点x出发,寻找边链经过相邻两个顶点的最小权值,设两个顶点为ti、tj,即:;

(4.3.6)重复(4.3.5),寻找(ti+1,tj+1)最小权值,直至最后一个节点为y时结束,此时得到最短路径;

(4.3.7)同样以x为顶点,y为终点,采用二叉树法从x、y出发,通过逆向跟踪可对最短路径进行检验;

(4.4)根据约束条件判断节点能否按其最短路径划入孤岛,若能则把节点按其最短路径划入孤岛并标记该节点并转步骤(4.5),若不能则只标记该节点转步骤(4.6);

(4.5)把孤岛内的所有负荷权重设为零,并更新最短路径;

(4.6)孤岛可行范围内所有重要节点是否全部被标记,若是则转步骤(4.7),若不是则转步骤(4.3);

(4.7)按照上一步得到的一级负荷划入孤岛的顺序在满足约束的条件下把一级负荷划入孤岛;

(4.8)是否存在同一节点被划入两个DG所对应的孤岛,若存在则进行下一步,若不存在则算法结束;

(4.9)把存在同一节点的两个孤岛合并为新的孤岛U;

(4.10)把与孤岛U直接连接的所有负荷按其重要程度进行排序;

(4.11)按上一步得到的顺序把节点划入孤岛;

(4.12)算法结束;

步骤5、判断配电网是否满足潮流约束,若不满足,则返回步骤4;

步骤6、输出配电网多时段故障恢复运行结果。

2.根据权利要求1所述的一种考虑孤岛划分与网络重构的主动配电网故障恢复方法,其特征在于,步骤1所述的网络信息包括故障计划总停电时间、DG输出功率、负荷预测功率、储能的荷电状态。

3.根据权利要求1所述的一种考虑孤岛划分与网络重构的主动配电网故障恢复方法,其特征在于,步骤2所述的负荷恢复总量的计算公式为:;

式中,f1表示负荷恢复总量;N表示负荷节点的集合;ωi表示节点i的负荷权重;Xi是二进制变量,分别以1和0表示是否对节点i进行负荷恢复;t表示故障持续时间;Li,t为节点i处的负荷t时段内有功功率;

所述网络损耗的计算公式为:

式中,f2表示网络损耗;Ω为配电网中所有支路的合集; 表示t时刻节点i与节点j间支路电流; 表示节点i与节点j间支路电阻;

所述节点电压偏移量的计算公式为:

式中,f3表示节点电压偏移量; 表示节点i的参考电压;ui表示节点i的实际电压;

所述开关操作次数的计算公式为:

式中,f4表示开关操作次数;Yij,t与Yij,t‑1分别表示线路i‑j相邻两时刻的开关状态,等于1时表示开关闭合,等于0时表示开关断开;

所述负荷约束为:

其中,上式为可控负荷的甩负荷约束,下式表示不可控负荷的甩负荷约束, 表示t时间段、j节点甩负荷有功总量; 表示t时间段、j节点甩负荷无功总量; 表示t时t间段、j节点预测有功负荷; 表示t时间段、j节点预测无功负荷;z为0‑1变量,z 表示t时刻可控负荷的投切状况,1表示负荷切除,0表示负荷接入;NT为故障持续时间内以Δt为时间区间均分的故障时段个数;

所述网络拓扑约束为:

式中,Zij、Zji为线路流通方向变量,Zij=1表示支路lij上的功率由节点i流向节点j,Zji同理;Yij表示线路i‑j的开关状态,等于1时表示开关闭合,等于0时表示开关断开;Yi为节点i的负荷状态;节点的负荷状态定义为流入该节点的流通方向变量之和,为0或1;定义后能进一步简化潮流约束;当负荷状态为0时,表示将该节点的负荷切除,从而简化运算;

所述潮流约束为:

式中,αij,t为t时段线路i‑j开关状态;Pi,t、Qi,t分别为t时段节点i处注入的有功功率和无功功率;Gij、Bij分别为支路i‑j的电导和电纳;Bii为节点i的自电导;Gii为节点i的自电纳;

δij,t为t时段支路i‑j电压相角差;Ωi为与节点i相连节点集合;Vi,t为t时段节点i的电压;

Vj,t为t时段节点j的电压;

所述DG出力约束为:

式中,PDG,i,t、QDG,i,t分别为t时段节点i处分布式电源的有功出力和无功出力; 、为t时段节点i处DG的有功和无功出力下限; 、 为t时段节点i处DG的有功和无功出力上限;

所述检修策略约束为:

式中,βij,t表示各故障线路开关的状态;Ω为所有故障线路的集合;k为单个时段内最多能检修线路的个数。

4.一种计算机存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,该计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1‑3中任一项所述的一种考虑孤岛划分与网络重构的主动配电网故障恢复方法。

5.一种计算机设备,包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序,其特征在于,所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1‑3中任一项所述的一种考虑孤岛划分与网络重构的主动配电网故障恢复方法。