专利名称：一种含分布式电源并网的配电网快速供电恢复方法
技术领域：
本发明涉及智能电网领域对于配电网发生故障后非故障失电电网快速恢复供电技术，特别涉及考虑并网分布式电源在配电网故障态下的运行方式，考虑配电网拓扑连接约束、节点电压约束、支路额定容量约束，以恢复供电的负荷最大为优化目标的供电恢复优化模型，以及优化模型的快速求解技术。
背景技术：
配电网一次网架一般为环形接线，在实际运行中通过断开联络开关的方式开环运行，避免产生电磁环网。配电线路中接入分段开关，提高配电网运行的灵活性。配电网发生故障后，断开故障点分段开关隔离故障，对非故障电网进行网络重构以实现供电恢复。随着智能电网技术的发展，多种类型的分布式电源(DG)接入配电网。配电网故障后，DG可能处于停运、并网运行、孤岛运行等多种运行状态，使传统配电网供电恢复算法面临新的挑战。同时由于配电网规模的发展以及对配网供电可靠性要求的提高，互联的配电线路数量增大，使得电网中分段开关与联络开关数量越来越多，故障态供电恢复计算量急剧增大，难以实现快速求解。目前常见的网络重构算法主要有遗传算法、粒子群算法、人工神经网络等人工智能算法，以及最优流算法、支路交换算法等启发式算法。人工智能算法一般具有全局寻优的优点，但是计算量较大，较难实用化。启发式算法计算速度快，鲁棒性好，实用性较好，但一般应用于正常态的配电网网络重构，且线路过载等问题处理过程较复杂，而线路过载是故障态供电恢复必须考虑的因素之一。
发明内容
本发明建立了考虑并网分布式电源的配电网故障态供电恢复模型，以恢复供电负荷最大为目标，考虑了电网拓扑连接、节点电压、线路额定电流等约束条件，基于贪婪算法的供电恢复快速计算算法，提出一种含分布式电源并网的配电网快速供电恢复方法。本发明通过以下技术方案实现:一种含分布式电源并网的配电网快速供电恢复方法，包括以下步骤:S01、将一含分布式电源并网的配电网内的所有开关的初始状态均置为断开，将与第二类节点互为邻接节点的第一类节点置为供电前端节点；S02、查找含分布式电源并网的配电网内的所有的供电前端节点与第二类节点为一对一串联类型的拓扑连接，并闭合对应的开关，将得电后的该第二类节点设置为新的供电前端节点；S03、查找所有的两个及以上供电前端节点为单个第二类节点供电的类型的拓扑连接，并按照择优推进的方式闭合对应的开关，将得电后的该第二类节点设置为新的供电前端节点，若产生新的供电前端节点与第二类节点为一对一串联类型的拓扑连接，则返回步骤S02 ；
S04、查找所有单个供电前端节点为两个及以上第二类节点供电的类型的拓扑连接，并将供电前端节点分裂为多个虚拟节点，虚拟节点的数量与第二类节点的数量相同，将多个虚拟节点置为供电前端节点，返回步骤S02 ；S05、直到所有的供电前端节点都无法再为其他节点供电，或所有节点都已恢复供电，供电恢复结束；其中，第一类节点为已恢复供电的节点；第二类节点为当前状态可恢复供电的节点，与第二类节点的邻接节点中至少有一个为第一类节点；当含分布式电源并网的配电网中有多条配电线路互联时，第二类节点由配电线路供电的必要条件为第二类节点的邻接节点中，至少有一个节点由配电线路供电。较佳的，择优推进的方式具体为:比较各供电前端节点的可提供的最大功率，将提供的最大功率较小的供电前端节点不再作为供电前端节点，选择可提供更大功率的供电前端节点为该第二类节点供电，并将供电后的该第二类接点作为新的供电前端节点，保存相应的信息。较佳的，含分布式电源并网的配电网快速供电恢复方法在恢复供电过程中，满足支路潮流约束、节点电压约束。较佳的，还包括:在上述步骤SOl至步骤S04中记录每个供电前端节点的供电路径信息，包括供电路径上每条线路的阻抗、额定容量以及线路上的功率，功率包括负荷与线损，通过潮流计算或简化的潮流计算得到。较佳的，含分布式电源并网的配电网包括分布式电源或储能系统，含分布式电源并网的配电网快速供电恢复方法在恢复供电过程中，若分布式电源或储能系统能够接入配电线路，则根据分布式电源或储能系统输出功率，更新供电路径的功率。较佳的，含分布式电源并网的配电网快速供电恢复方法在恢复供电结束后，若存在未与配电线路并网的分布式电源或储能系统，则根据分布式电源或储能系统的最大输出功率搜索其最大供电区域；若最大供电区域可与配电线路已供电电网相连，那么该分布式电源或储能系统并网运行；若无法与配电线路已供电电网相连，那么可孤岛运行的分布式电源、储能系统孤岛运行，不可孤岛运行的分布式电源、储能系统退出运行。较佳的，假设含分布式电源并网的配电网中有m条配电线路，那么每个节点供电状态参数为一个m维向量，m维向量的第i个元素表示配电线路i是否为该节点供电，取值O为不供电，I为供电，定义节点供电参数向量的幅值为向量各元素之和，那么含分布式电源并网的配电网开环运行的约束条件为:各节点供电参数向量幅值不大于I。较佳的，含分布式电源并网的配电网快速供电恢复方法还包括输出节点供电状态及开关状态。与已有算法相比，本算法避免了进化算法反复迭代所造成的计算时间久的问题，具有计算速度快的优点；避免了传统算法需要遍历所研究范围的电网以验证配电线路是否开环运行的问题，通过节点供电状态参数向量验证开环运行约束条件，大大减少了计算量。
图1为配电网拓扑连接与供电顺序示意图2为根据供电状态配电网中节点分类示意图；图3为第一类拓扑连接示意图；图4为第二类拓扑连接示意图；图5为第三类拓扑连接示意图；图6为供电恢复算法流程图；图7为分布式电源、储能系统在配电网故障恢复算法中的处理方式示意图。
具体实施例方式下面结合实施例对本发明作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。图1是电网拓扑连接示意图。配电线路为负荷供电需满足电网拓扑约束。节点B1的邻接点分别为B2, B3, B4，若为节点B1供电，其必要条件为B1的邻接点集合中，至少要有一个节点已供电。该约束可用下式描述:
权利要求
1.一种含分布式电源并网的配电网快速供电恢复方法，其特征在于，包括以下步骤: 501、将一含分布式电源并网的配电网内的所有开关的初始状态均置为断开，将与第二类节点互为邻接节点的第一类节点置为供电前端节点； 502、查找所述含分布式电源并网的配电网内的所有的供电前端节点与第二类节点为一对一串联类型的拓扑连接，并闭合对应的开关，将得电后的该第二类节点设置为新的供电前端节点； 503、查找所有的两个及以上供电前端节点为单个第二类节点供电的类型的拓扑连接，并按照择优推进的方式闭合对应的开关，将得电后的该第二类节点设置为新的供电前端节点，若产生新的供电前端节点与第二类节点为一对一串联类型的拓扑连接，则返回步骤S02 ； 504、查找所有单个供电前端节点为两个及以上第二类节点供电的类型的拓扑连接，并将供电前端节点分裂为多个虚拟节点，所述虚拟节点的数量与所述第二类节点的数量相同，将所述多个虚拟节点置为供电前端节点，返回步骤S02 ； 505、直到所有的供电前端节点都无法再为其他节点供电，或所有节点都已恢复供电，供电恢复结束； 其中，所述第一类节点为已恢复供电的节点；所述第二类节点为当前状态可恢复供电的节点，与所述第二类节点的邻接节点中至少有一个为所述第一类节点；当所述含分布式电源并网的配电网中有多条配电线路互联时，第二类节点由配电线路供电的必要条件为第二类节点的邻接节点中，至少有一个节点由配电线路供电。
2.如权利要求1所述的含分布式电源并网的配电网快速供电恢复方法，其特征在于，所述择优推进的方式具体为:比较各供电前端节点的可提供的最大功率，将提供的最大功率较小的供电前端 节点不再作为供电前端节点，选择可提供更大功率的供电前端节点为该第二类节点供电，并将供电后的该第二类接点作为新的供电前端节点，保存相应的信息。
3.如权利要求1所述的含分布式电源并网的配电网快速供电恢复方法，其特征在于，所述含分布式电源并网的配电网快速供电恢复方法在恢复供电过程中，满足支路潮流约束、节点电压约束。
4.如权利要求1所述的含分布式电源并网的配电网快速供电恢复方法，其特征在于，还包括:在上述步骤SOl至步骤S04中记录每个供电前端节点的供电路径信息，包括供电路径上每条线路的阻抗、额定容量以及线路上的功率，所述功率包括负荷与线损，通过潮流计算或简化的潮流计算得到。
5.如权利要求1所述的含分布式电源并网的配电网快速供电恢复方法，其特征在于，所述含分布式电源并网的配电网包括分布式电源或储能系统，所述含分布式电源并网的配电网快速供电恢复方法在恢复供电过程中，若分布式电源或储能系统能够接入配电线路，则根据分布式电源或储能系统输出功率，更新供电路径的功率。
6.如权利要求5所述的含分布式电源并网的配电网快速供电恢复方法，其特征在于，所述含分布式电源并网的配电网快速供电恢复方法在恢复供电结束后，若存在未与配电线路并网的分布式电源或储能系统，则根据分布式电源或储能系统的最大输出功率搜索其最大供电区域； 若最大供电区域可与配电线路已供电电网相连，那么该分布式电源或储能系统并网运行；若无法与配电线路已供电电网相连，那么可孤岛运行的分布式电源、储能系统孤岛运行，不可孤岛运行的分布式电源、储能系统退出运行。
7.如权利要求1所述的含分布式电源并网的配电网快速供电恢复方法，其特征在于，假设所述含分布式电源并网的配电网中有m条配电线路，那么每个节点供电状态参数为一个m维向量，所述m维向量的第i个元素表示配电线路i是否为该节点供电，取值O为不供电，I为供电，定义节点供电参数向量的幅值为向量各元素之和，那么所述含分布式电源并网的配电网开环运行的约束条件为:各节点供电参数向量幅值不大于I。
8.如权利要求1所述的含分布式电源并网的配电网快速供电恢复方法，其特征在于，所述含分布式电源并网的 配电网快速供电恢复方法还包括输出节点供电状态及开关状态。
全文摘要
一种含分布式电源并网的配电网快速供电恢复方法，在对配电网拓扑连接约束、配电线路开环运行约束条件的数学分析与描述的基础上，分析各分布式电源或储能系统最大供电范围，并确定其运行状态，以待研究配电网内的所有开关均断开为初始状态，根据配电网拓扑连接的顺序，依次选择最优的开关并将其闭合，直至所有可恢复供电的节点恢复供电或配电线路载流量达到其额定值。
文档编号H02H3/06GK103138227SQ20131004831
公开日2013年6月5日 申请日期2013年2月6日 优先权日2013年2月6日
发明者刘 东, 于文鹏, 凌万水, 黄玉辉, 翁嘉明 申请人:上海交通大学