配电网主动重构策略及其预防控制方法
【专利摘要】本发明涉及主动配电网安全运行及预防控制技术，为通过网络结构的优化施行预防性控制以实时满足配电网运行的安全裕度要求，有效提高配电网运行的可靠性，同时，指导配电网的运行以及短期规划，达成较好的经济效益和社会效益，为此，本发明采用的技术方案是，配电网主动重构策略及其预防控制方法，包括如下步骤：首先构建适用于主动配电网的最大供电能力评估指标；当配电网最大供电能力指标低于系统安全警戒线时，则以最大供电能力指标提升和网络重构开关操作次数最小为多目标进行配电网主动重构；若当前运行方式下配电网的最大供电能力指标低于预定安全警戒线，则启动主动重构模块进行网络优化重构。本发明主要应用于配电网安全运行及预防控制。
【专利说明】配电网主动重构策略及其预防控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及主动配电网安全运行及预防控制技术，具体讲，涉及配电网主动重构策略及其预防控制系统。
【背景技术】
[0002]近年来，随着分布式电源以及各类新型用电负荷(如电动汽车等)在配电网层面的大量接入，配电网面临着前所未有的不确定性外部环境。由此导致配电网的规划和运行方式变得愈加复杂；配电网保护装置的运行和故障处理也带来了一定程度的影响，给配电网的安全运行带来前所未有的挑战[1-2]。
[0003]然而，随着配电管理和配电自动化系统的不断完善，使得配电网具有随着外部环境的不断变化[3](负荷、间歇性分布式电源等)动态选择经济、可靠的运行方式的能力
[4]，具有了主动性的特征。主动配电网[5]是一种新型的、区别于微网的大规模分布式电源接入配电网的方式，一方面可以协调控制包括分布式电源、储能装置、可控负荷、需求侧管理等在内的多种分布式能源[6]，加大配电网对可再生能源的接纳能力，提升配电网的资产利用率；另一方面可以满足更加高级的配电自动化应用，可以动态选择经济、可靠的运行方式、拓扑结构，呈现出比传统的配电网更加灵活的运行特征。为此，欧盟提出将自动化、通信以及先进的电力电子等技术引入到配电网的主动管理(Active Distribution NetworkManagement, ADM)之中，主导了 ADM相关示范工程[7];美国在主动配电网及其相关领域也开展了大量的研究工作；在我国由国网公司牵头实施的国家高技术研究发展计划(863计划)“主动配电网关键技术研究及示范”也正在开展针对主动配电网条件下的协同优化调度、交互控制技术等方面的研究。
[0004]利用主动配电网的灵活性可对不断变化的配电网运行状态进行实时监控及评估，以给出当前运行方式下配电网的最大供电能力指标，在到达配网运行安全裕度警戒线时采取相应的控制措施，及时调整运行方式，可以极大的提高网络运行的安全性。在所有控制策略中，配电网络重构可根据系统运行状况实时调整网络拓扑结构，具有重要现实意义。国内外已有针对配电网重构的大量研究:在正常的运行状态下配电网重构往往是以网损最小[8-10]或者负荷平衡[11-12]为目标；在紧急状态下，配电网重构往往作为故障恢复的一种手段，以开关操作次数最小[13-14]或者以最大限度负荷供电恢复[15-16]等为目标。
[0005]然而，当前的配电网重构策略具有以下不足:
[0006].无论是正常运行状态下的网络优化重构[9-13]还是紧急状态下的故障恢复重构[14-17]往往是被动的，无法对系统运行安全性情况起到充分的预警作用，不符合当今主动配电网的发展需求；
[0007].当前的配电网重构目标单一，无法充分计及配电网运行时大量外部不确定因素，进而引发系统运行中的潜在安全性隐患。
【发明内容】
[0008]本发明旨在解决克服现有技术的不足，通过网络结构的优化施行预防性控制以实时满足配电网运行的安全裕度要求，有效提高配电网运行的可靠性，同时，指导配电网的运行以及短期规划，达成较好的经济效益和社会效益，为此，本发明采用的技术方案是，配电网主动重构策略及其预防控制方法，包括如下步骤:首先构建适用于主动配电网的最大供电能力评估指标，并通过变步长的重复潮流算法对其进行在线监测，以实时评估配电网的最大供电能力；当配电网最大供电能力指标低于系统安全警戒线时，则以最大供电能力指标提升和网络重构开关操作次数最小为多目标进行配电网主动重构，在系统出现紧急状况前，通过网络结构的优化施行预防性控制以实时满足配电网运行的安全裕度要求；同时，主动重构策略应用于配电网在线安全预防控制系统，全天候监测配电网的安全运行状况，若当前运行方式下配电网的最大供电能力指标低于预定安全警戒线，则启动主动重构模块进行网络优化重构。
[0009]最大供电能力评估指标的构建具体步骤为:
[0010]配电网最大供电能力指标(power supply capability Index, PSCI)数学模型表述如下:
[0011]
【权利要求】
1.一种配电网主动重构策略及其预防控制方法，其特征是，包括如下步骤:首先构建适用于主动配电网的最大供电能力评估指标，并通过变步长的重复潮流算法对其进行在线监测，以实时评估配电网的最大供电能力；当配电网最大供电能力指标低于系统安全警戒线时，则以最大供电能力指标提升和网络重构开关操作次数最小为多目标进行配电网主动重构，在系统出现紧急状况前，通过网络结构的优化施行预防性控制以实时满足配电网运行的安全裕度要求；同时，主动重构策略应用于配电网在线安全预防控制系统，全天候监测配电网的安全运行状况，若当前运行方式下配电网的最大供电能力指标低于预定安全警戒线，则启动主动重构模块进行网络优化重构。
2.如权利要求1所述的配电网主动重构策略及其预防控制方法，其特征是，最大供电能力评估指标的构建具体步骤为: 配电网最大供电能力指标(power supply capability Index, PSCI)数学模型表述如下:
3.如权利要求1所述的配电网主动重构策略及其预防控制方法，其特征是，面向最大供电能力提升的配电网主动重构策略具体为: O目标函数与约束条件 max PSCI (5)
【文档编号】H02J3/00GK103779861SQ201310755765
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2013年12月30日 优先权日:2013年12月30日
【发明者】贾宏杰, 穆云飞, 靳小龙, 余晓丹, 王明深 申请人:天津大学