一种含分布式电源的配电网故障后供电恢复的方法及系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种含分布式电源的配电网故障后供电恢复的方法及系统，所述的方法根据分布式电源控制方式对配电网内融入的分布式电源进行分类处理，将分布式电源划分为主电源和普通电源，所述的主电源为可控的分布式电源，所述的普通电源为随机不可控的分布式电源；同时，将备用联络线路等值为主电源，然后建立含分布式电源的配电网故障后供电恢复的多代理系统，在主从控制模式下制定失电区域的最佳恢复供电方案。与现有技术相比，本发明在恢复过程中充分利用配电网中备用联络线路和内部融入的分布式电源，最大化地恢复停电负荷，并充分考虑分布式电源的孤岛运行能力和输出功率的随机性与波动性，使得恢复方案可持续稳定运行。
【专利说明】—种含分布式电源的配电网故障后供电恢复的方法及系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及配电网发生故障后快速恢复供电【技术领域】，尤其是涉及一种含分布式电源的配电网故障后供电恢复的方法及系统。
【背景技术】
[0002]近年来，风力、光伏、储能电站、微燃气轮机等分布式电源(DistributedGeneration, DG)以清洁、可再生、高效等特点受到广泛关注,作为集中式发电的有效补充，分布式电源接入配电网已成为必然趋势。分布式电源融入配电网后，给配电网故障后恢复供电带来了新的资源，可有效提高配电网供电的可靠性。然而，不少现有的配电网故障后恢复供电的技术仅仅利用配电网建设过程中设计的备用联络线路恢复停电负荷的供电，没有考虑分布式电源的利用，这对含有分布式电源的配电网来说，造成了分布式电源资源的浪费，且恢复负荷量较少。
[0003]关于综合利用配电网中备用的联络线路和内部融入的分布式电源的配电网故障恢复技术，王增平、黎恒煊、Perez-Guerrero R E、徐玉琴、冯雪平等人进行了深入的研究，但是上述研究者所提出的配电网故障后供电恢复技术虽考虑了分布式电源，但要么仅仅利用分布式电源恢复供电，没有考虑传统备用线路的利用；要么将分布式电源资源和备用线路资源完全分开，分两步优化，忽略了两者之间的耦合性，难以获得最优的恢复方案，不能最大化的恢复停电负荷。
[0004]目前的供电恢复技术中之所以将分布式电源资源和备用线路资源完全分开，分两步优化，主要是因为备用线路和分布式电源的工作模式、运行特性、数学模型等完全不同，难以在同一个数学模型下对两类资源进行综合优化，这是供电恢复综合优化决策的一个难点。
[0005]在基于分布式电源对停电负荷恢复供电方案的决策过程中，现有技术都对分布式电源做了大量的简化，都存在以下问题:1、没有考虑不同种类分布式电源的控制方式，而是假设分布式电源都具备孤岛运行能力，但这与实际情况是不符的，如风力发电机和光伏电池板这类分布式电源就难以孤岛运行；2、将分布式电源按常规可控电源简单化处理，忽略了分布式电源输出功率的随机性与波动性，使得恢复后的孤岛难以可持续稳定运行。
【发明内容】
[0006]本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种含分布式电源的配电网故障后供电恢复的方法及系统，在恢复过程中充分利用配电网备用的联络线路和内部融入的分布式电源，最大化地恢复停电负荷，并充分考虑分布式电源的孤岛运行能力和输出功率的随机性与波动性，使得恢复方案可持续稳定运行。
[0007]本发明的目的可以通过以下技术方案来实现:一种含分布式电源的配电网故障后供电恢复的方法，其特征在于，该方法根据分布式电源控制方式对配电网内融入的分布式电源进行分类处理，将分布式电源划分为主电源和普通电源，所述的主电源为可控的分布式电源，即可提供稳定电压和频率，具有孤岛运行能力的分布式电源，所述的普通电源为随机不可控的分布式电源；同时，将备用联络线路等值为主电源，然后建立含分布式电源的配电网故障后供电恢复的系统，在主从控制模式下制定失电区域的最佳恢复供电方案，具体实现包括以下步骤:
[0008](I)设备层中的普通电源代理对普通电源的实时输出功率、运行状态及控制方式信息进行实时更新管理，设备层中的待恢复供电负荷代理对负荷容量以及恢复状态进行实时更新管理，两类代理分别通过多代理技术中“黑板”的方式将实时更新的信息汇报给决策层，黑板是多个不同代理均可访问的集中对象，其最大特点是它支持并行性，在一个需要并行性和分布式智能的系统中，黑板为代理间的信息交互提供了方便的平台，设备层的普通电源代理和负荷代理将自己的信息放到黑板上进行公开，决策层中各主电源代理通过该黑板获取设备层代理的信息；
[0009](2)当决策层检测到需要供电恢复时，将备用联络线路等值为主电源，该主电源对应有主电源代理，该主电源代理结合配电网中其他主电源的主电源代理首先根据网络拓扑结构，分别形成以各个主电源为根节点的搜索树，该搜索树称为孤岛，并基于自己的容量范围限制，以改进的广度优先搜索算法搜索可行的孤岛范围，然后上报给协调层的供电恢复协调代理；
[0010](3)供电恢复协调代理收到决策层上报的孤岛范围后，判断各个孤岛范围之间是否存在冲突，所述的冲突为供电范围交叉，若没有冲突，则各个孤岛根据孤岛范围中包含的分布式电源和负荷进行供电恢复，整个供电恢复过程结束；若存在冲突，供电恢复协调代理制定多种协调孤岛范围冲突的方案，使得各个孤岛获得彼此之间不冲突的孤岛范围，并发送给决策层；
[0011](4)决策层主电源代理基于各个方案对各个孤岛重新进行拓扑搜索，然后上报给协调层，协调层供电恢复协调代理基于分层多目标优化算法选择出最佳方案实行恢复供电，供电恢复过程结束。
[0012]步骤(4)所述的协调层供电恢复协调代理基于分层多目标优化算法选择出最佳方案实行恢复供电具体为，所述的供电恢复协调代理计算各个孤岛按照各个协调方案实行恢复供电产生的孤岛供电负荷、协调收益以及静态稳定裕度水平Kp，并基于分层多目标优化算法将协调收益和静态稳定裕度水平Kp作为两个优化目标，其中协调收益为第一优先层次的优化目标，静态稳定裕度水平Kp为第二优先层次的优化目标，先找出比各个孤岛协调前协调收益大的协调方案组成可行方案集，再在该可行方案集中找出静态稳定裕度水平Kp最大的方案作为最佳方案，各个孤岛按照最佳方案实行供电恢复。
[0013]—种含分布式电源的配电网故障后供电恢复的系统，其特征在于，该系统为多代理系统，包括协调层、决策层及设备层，所述的协调层由一个供电恢复协调代理组成，所述的决策层由主电源代理组成，所述的设备层由普通电源代理和待恢复供电负荷代理组成，
[0014]所述的供电恢复协调代理基于分层多目标优化算法，协调决策层中各个主电源代理之间的矛盾与冲突，使得恢复停电负荷最大化；
[0015]所述的主电源代理用于优化制定孤岛的孤岛范围，并使得该孤岛在满足静态稳定裕度水平Kp约束的条件下，最大化恢复停电负荷；
[0016]所述的普通电源代理用于管理和更新该电源的实时信息，并执行具体的恢复控制指令，所述的待恢复供电负荷代理管理该负荷属性，并执行负荷恢复控制指令。
[0017]所述的静态稳定裕度水平Kp计算公式如下，
[0018]
【权利要求】
1.一种含分布式电源的配电网故障后供电恢复的方法，其特征在于，该方法根据分布式电源控制方式对配电网内融入的分布式电源进行分类处理，将分布式电源划分为主电源和普通电源，所述的主电源为可控的分布式电源，即可提供稳定电压和频率，具有孤岛运行能力的分布式电源，所述的普通电源为随机不可控的分布式电源；同时，将备用联络线路等值为主电源，然后建立含分布式电源的配电网故障后供电恢复的系统，在主从控制模式下制定失电区域的最佳恢复供电方案，具体实现包括以下步骤: (1)设备层中的普通电源代理对普通电源的实时输出功率、运行状态及控制方式信息进行实时更新管理，设备层中的待恢复供电负荷代理对负荷容量以及恢复状态进行实时更新管理，两类代理分别通过多代理技术中“黑板”的方式将实时更新的信息汇报给决策层； (2)当决策层检测到需要供电恢复时，将备用联络线路等值为主电源，该主电源对应有主电源代理，该主电源代理结合配电网中其他主电源的主电源代理首先根据网络拓扑结构，分别形成以各个主电源为根节点的搜索树，该搜索树称为孤岛，并基于自己的容量范围限制，以改进的广度优先搜索算法搜索可行的孤岛范围，然后上报给协调层的供电恢复协调代理； (3)供电恢复协调代理收到决策层上报的孤岛范围后，判断各个孤岛范围之间是否存在冲突，所述的冲突为供电范围交叉，若没有冲突，则各个孤岛根据孤岛范围中包含的分布式电源和负荷进行供电恢复，整个供电恢复过程结束；若存在冲突，供电恢复协调代理制定多种协调孤岛范围冲突的方案，使得各个孤岛获得彼此之间不冲突的孤岛范围，并发送给决策层； (4)决策层主电源代理基于各个方案对各个孤岛重新进行拓扑搜索，然后上报给协调层，协调层供电恢复协调代理基于分层多目标优化算法选择出最佳方案实行恢复供电，供电恢复过程结束。
2.根据权利要求1所述的一种含分布式电源的配电网故障后供电恢复的方法，其特征在于，步骤(4)所述的协调层供电恢复协调代理基于分层多目标优化算法选择出最佳方案实行恢复供电具体为，所述的供电恢复协调代理计算各个孤岛按照各个协调方案实行恢复供电产生的孤岛供电负荷、协调收益以及静态稳定裕度水平Kp，并基于分层多目标优化算法将协调收益和静态稳定裕度水平Kp作为两个优化目标，其中协调收益为第一优先层次的优化目标，静态稳定裕度水平Kp为第二优先层次的优化目标，先找出比各个孤岛协调前协调收益大的协调方案组成可行方案集，再在该可行方案集中找出静态稳定裕度水平Kp最大的方案作为最佳方案，各个孤岛按照最佳方案实行供电恢复。
3.—种如权利要求1所述的含分布式电源的配电网故障后供电恢复的系统，其特征在于，该系统为多代理系统，包括协调层、决策层及设备层，所述的协调层由一个供电恢复协调代理组成，所述的决策层由主电源代理组成，所述的设备层由普通电源代理和待恢复供电负荷代理组成， 所述的供电恢复协调代理基于分层多目标优化算法，协调决策层中各个主电源代理之间的矛盾与冲突，使得恢复停电负荷最大化； 所述的主电源代理用于优化制定孤岛的孤岛范围，并使得该孤岛在满足静态稳定裕度水平Kp约束的条件下，最大化恢复停电负荷； 所述的普通电源代理用于管理和更新该电源的实时信息，并执行具体的恢复控制指令，所述的待恢复供电负荷代理管理该负荷属性，并执行负荷恢复控制指令。
4.根据权利要求3所述的一种含分布式电源的配电网故障后供电恢复的系统，其特征在于，所述的静态稳定裕度水平Kp计算公式如下，
5.根据权利要求1所述的一种含分布式电源的配电网故障后供电恢复的方法，其特征在于，所述的将备用联络线路等值为主电源具体做法为，若备用联络线路的容量为S，则将其等值为输出容量在[-S，S]区间内的主电源。
【文档编号】H02J3/00GK103532140SQ201310500931
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2013年10月22日 优先权日:2013年10月22日
【发明者】李振坤, 符杨, 蒋一鎏, 卫春峰 申请人:上海电力学院