面向配电网可靠性提升的孤岛划分方法及系统与流程

本发明涉及配电网优化控制，尤其涉及一种面向配电网可靠性提升的孤岛划分方法及系统。

背景技术：

1、分布式电源可以在配电网发生故障时通过孤岛向部分负荷供电，提高配电网的供电可靠性。因此，如何选取计划孤岛的范围关系着分布式电源对配电网可靠性的提升作用。由于分布式电源的出力主要依赖于风电、光伏等可再生能源，可再生能源出力存在间歇性，这就导致分布式电源的出力也存在不确定性。一旦在孤岛运行模式下，分布式电源的出力小于孤岛内负荷的需求，孤岛就无法顺利形成。孤岛范围太小，被供电负荷少，对可靠性的改善不明显；孤岛范围太大，容易出现孤岛无法正常形成的情况，也无法改善配电网的可靠性，因此需要新的技术方案来解决上述问题。

技术实现思路

1、发明目的：本发明提出一种面向配电网可靠性提升的孤岛划分方法及系统，旨在有效解决现有技术存在的上述问题。

2、第一方面，提出一种面向配电网可靠性提升的孤岛划分方法，步骤如下：

3、s1、基于预定区域范围、预定时段内的总负荷需求，并基于计划孤岛在预定时段内的分布式电源出力，计算得到预定时段内的孤岛形成率；

4、s2、基于所述孤岛形成率的计算结果，建立最优计划孤岛划分模型；

5、s3、求解所述最优计划孤岛划分模型，得到孤岛划分的最优解，完成孤岛划分。

6、在第一方面进一步的实施例中，步骤s1包括计算计划孤岛在时段j内的形成率：

7、

8、式中，表示计划孤岛在时段j内的总负荷需求；表示计划孤岛在时段j内的分布式电源出力；表示计划孤岛成功形成的概率；表示分布式电源的出力和负荷需求之差的概率分布；

9、当计划孤岛内负荷总需求小于分布式电源出力时，孤岛成功运行。

10、在第一方面进一步的实施例中，步骤s1还包括对每个时段j的孤岛形成率求平均值，得到长时间段内的孤岛形成率：

11、

12、式中，表示长时间段内的孤岛形成率；表示划分的时间间隔数。

13、在第一方面进一步的实施例中，步骤s2进一步包括：

14、s2-1、基于长时间段内的孤岛形成率，分别计算得到节点修复-切换中断故障时间和节点切换中断故障时间；

15、s2-2、整合所述节点修复-切换中断故障时间和节点切换中断故障时间，得到节点的平均故障时间；

16、s2-3、基于所述节点的平均故障时间，得到电量不足指标ensi，将所述电量不足指标ensi作为目标函数，使目标函数最小的孤岛范围即为所要求的最优计划孤岛范围，建立最优计划孤岛划分模型。

17、在第一方面进一步的实施例中，基于长时间段内的孤岛形成率，计算得到节点修复-切换中断故障时间：

18、<msubsup><mi>d</mi><mi>s</mi><mi>rp</mi></msubsup><mi>=</mi><mstyle displaystyle="false"><munder><mo>∑</mo><mo><mi>(i,j)</mi><mi>∈</mi><mi>υ</mi></mo></munder><mrow><mi>[((</mi><msub><mover><mi>f</mi><mo stretchy="true">̃</mo></mover><mi>ijs</mi></msub></mrow></mstyle><mo>+</mo><msub><mover><mi>f</mi><mo stretchy="true">̃</mo></mover><mi>jis</mi></msub><mi>)</mi><msub><mi>λ</mi><mi>ij</mi></msub><msubsup><mi>τ</mi><mi>ij</mi><mi>rp</mi></msubsup><mi>i</mi><msub><mi>n</mi><mi>s</mi></msub><mi>(1</mi><mi>-</mi><mover><mi>iplp</mi><mo stretchy="true">¯</mo></mover><mi>)+(</mi><msub><mover><mi>f</mi><mo stretchy="true">̃</mo></mover><mi>ijs</mi></msub><mo>+</mo><msub><mover><mi>f</mi><mo stretchy="true">̃</mo></mover><mi>jis</mi></msub><mi>)</mi><msub><mi>λ</mi><mi>ij</mi></msub><msubsup><mi>τ</mi><mi>ij</mi><mi>rp</mi></msubsup><mi>(1</mi><mi>-</mi><mi>i</mi><msub><mi>n</mi><mi>s</mi></msub><mi>))(1</mi><mi>-</mi><mi>i</mi><msub><mi>l</mi><mi>ij</mi></msub><mi>)+(</mi><msub><mover><mi>f</mi><mo stretchy="true">̃</mo></mover><mi>ijs</mi></msub><mo>+</mo><msub><mover><mi>f</mi><mo stretchy="true">̃</mo></mover><mi>jis</mi></msub><mi>)</mi><msub><mi>λ</mi><mi>ij</mi></msub><msubsup><mi>τ</mi><mi>ij</mi><mi>rp</mi></msubsup><mi>i</mi><msub><mi>l</mi><mi>ij</mi></msub><mi>];</mi><mi>∀</mi><mi>s</mi><mi>∈</mi><msup><mi>ψ</mi><mi>ln</mi></msup>

19、基于长时间段内的孤岛形成率，计算得到节点切换中断故障时间：

20、

21、式中，表示虚拟网络中支路ij上由节点i流向节点j的虚拟功率；表示支路的集合；表示虚拟网络中支路ij上由节点j流向节点i的虚拟功率；表示由于支路故障而产生修复-切换中断的持续时间；表示由于支路ij故障而产生切换中断的持续时间；表示支路ij的故障率；表示节点s是否在网络重构后的计划孤岛内，表示节点在孤岛内，表示节点不在孤岛内；表示线路ij是否在计划孤岛内，表示线路在孤岛内，表示线路不在孤岛内；表示负荷节点的集合。

22、在第一方面进一步的实施例中，整合所述节点修复-切换中断故障时间和节点切换中断故障时间，得到节点的平均故障时间：

23、

24、式中，表示负荷节点的集合。

25、在第一方面进一步的实施例中，基于所述节点的平均故障时间，得到电量不足指标ensi，将所述电量不足指标ensi作为目标函数，使目标函数最小的孤岛范围即为所要求的最优计划孤岛范围：

26、

27、式中，表示节点s的负荷平均值。

28、在第一方面进一步的实施例中，步骤s3在执行孤岛划分时，在配电网线路和负荷节点都装设有开关装置的情况下：

29、向负荷节点供电的线路闭合的同时负荷节点的开关打开，负荷节点不被供电；

30、负荷节点被供电则表示向负荷节点供电的线路闭合；

31、步骤s3采用遗传算法求解所述最优计划孤岛划分模型，用每一个负荷节点开关是否闭合来描述计划孤岛的范围，即遗传算法中的粒子为象征每个负荷节点开关是否闭合的0-1变量，粒子维数等于负荷节点数；

32、遗传算法中的适应度值即为最优计划孤岛的目标函数。

33、在第一方面进一步的实施例中，采用遗传算法求解所述最优计划孤岛划分模型，包括：

34、s3-1、设在一个s维的目标搜索空间中，有m个个体组成一个群体，其中第i个个体表示一个s维的向量；

35、s3-2、将向量代入所述目标函数，记第i个个体目前搜索到的最优位置为，整个群体目前搜索到的最优位置为；

36、s3-3、求解所述目标函数的最小值，则个体i的当前最优位置表示为：

37、

38、式中，为目标函数；表示第i个个体在时段t搜索到的最优位置；表示第i个个体在时段t+1搜索到的最优位置；表示第i个个体在t+1时段的位置；

39、s3-4、个体i的当前最优位置即表示所构建的计划孤岛所求得的电量不足指标最小，则以此作为孤岛划分的最优解，完成孤岛划分。

40、作为本发明的第二个方面，提出一种面向配电网可靠性提升的孤岛划分系统，该孤岛划分系统可以实现如第一方面及其进一步的实施例所公开的面向配电网可靠性提升的孤岛划分方法。具体来说，该孤岛划分系统包括第一计算单元、划分模型构建单元、第二计算单元三个组成部分。第一计算单元基于预定区域范围、预定时段内的总负荷需求，并基于计划孤岛在预定时段内的分布式电源出力，计算得到预定时段内的孤岛形成率。划分模型构建单元基于所述孤岛形成率的计算结果，建立最优计划孤岛划分模型。第二计算单元用于求解所述最优计划孤岛划分模型，得到孤岛划分的最优解，完成孤岛划分。

41、有益效果：本发明提出了一种面向配电网可靠性提升的孤岛划分及系统，本发明所提出的技术方案考虑了时序性、相关性等实际因素，求解上更为精确。以提升配电网可靠性为目标所计算出的最优计划孤岛范围，可以更有效的发挥分布式电源对供电可靠性的改善作用，也为配电系统的运行、规划提供了新的思路。