br>[0126]
[0127] 式中：Ddg为系统DG集合。DNSdg为非可靠性DG集合。gNSi是第i台非可靠性DG 的接入功率。
[0128] 2)可靠且有调节能力的DG出力约束
[0129] 当DG孤岛运行时，由于没有大网作为依托对岛内的频率和电压进行调节，因此需 要部分机组具备一定的调节能力以应对可能出现的削峰填谷、平滑功率、调峰调频等情况。 如带有通信和控制策略的燃料电池系统、微型燃气轮机等。此时该类DG输出功率的约束 为：
[0130]
[0131] 式中：Dbdg为系统可靠且有调节能力的DG集合。瓦:为该类DG的最大出力。考 虑到系统的安全因素系统需预留（1_广)瓦的备用，其大小可根据具体情况而定，0在?至 1之间取值。
[0132] (3)负荷约束：
[0133] 电力负荷对供电可靠性的要求及中断供电在对人身安全、经济损失上所造成的影 响程度进行分级。
[0134] 1) 一级负荷
[0135] 此类负荷中断供电将造成人身伤害、经济重大损失或影响重要单位正常工作等情 况，因此该类负荷在配电网发生故障时应100%的恢复供电，使各项损失降低到最小。一级 负荷的供电约束为：
[0136]
[0137] 式中：Dvl是该配电网一级负荷的集合。
[0138] 2)二级不可控负荷
[0139] 此类负荷中断供电将在经济上造成较大损失或影响较重要单位正常工作等情况， 虽然该类负荷重要程度不及一级负荷，但停电也会对经济和生活带来不小的影响，因此在 目标函数中引入权值a a 2，使得二级负荷的供电优先级大于三级负荷。二级不可控负荷 的供电约束为：
[0140]
[0141] 式中：Dv2是该配电网二级不可控负荷的集合。当DG剩余功率无法满足某个二级 不可控负荷节点时，k v2i= 0。当DG剩余功率能够满足某个二级不可控负荷节点时，kv2i = 1〇
[0142] 3)二级可控负荷
[0143] 该类负荷的供电要求与不可控的二级负荷一致。其供电约束为：
[0144]
[0145] 式中：Dv3是该配电网二级可控负荷集合。当DG剩余功率无法满足某个二级可控 负荷节点时，w v3i= 0。当DG剩余功率能够满足该节点部分负荷时，wv3i取0到1之间的数。 当DG剩余功率能够满足该二级可控负荷节点时，w v3i= 1。
[0146] 4)三级不可控负荷
[0147] 不属于一级和二级负荷者为三级负荷。三级负荷的供电优先级为最低。三级不可 控负荷的供电约束为： L1N丄 A 巧j 丄0/丄/ JM
[0148]
[0149] 式中：Qv4是该配电网三级不可控负荷的集合。当DG剩余功率无法满足某个三级 不可控负荷节点时，l v4i= 0。当DG剩余功率能够满足某个三级不可控负荷节点时，1 v4i = 1〇
[0150] 5)三级可控负荷
[0151] 三级可控负荷的供电约束为：
[0152]
[0153] 式中：Qv5是该配电网三级可控负荷集合。当DG剩余功率无法满足某个三级可控 负荷节点时，z v5i= 0。当DG剩余功率能够满足该节点部分负荷时，z v5i取0到1之间的数。 当DG剩余功率能够满足该三级可控负荷节点时，zv5i= 1。
[0154] (4)线路功率约束：
[0155] 在电力系统实际运行中，若要切除某一点的负荷，通常情况下会断开该负荷点两 侧的线路开关。因此，在孤岛划分中，如果某一负荷点没有接入孤岛内，应断开其两侧的连 接线路：
[0163] 式中：&是支路ij支路传输的最大功率。xi的取值与kv2i、w v3i、lv4i、zv5^*，i 负荷节点所有负荷均被切除，则Xi= 0 ;当负荷节点所有负荷均接入孤岛内，则x i= 1 ;当 可控负荷点接入部分负荷时，则Xi= 1。n表示无穷小数，为保证可控负荷部分接入时Xi = 1〇
[0164] 6、利用实例所建立的模型对系统内失电节点进行孤岛划分：通过CPLEX求解模 型，得到如图4所示的孤岛方案。总的负荷恢复量为2139. 5kW，一级负荷为410. 95kW，二级 负荷为1659. 05kW，三级负荷为69. 5kW。可控负荷点34、35、39、56、57、66、68、69的负荷（分 别为19. 5、6、64. 52、14. 15、28、6、5. 58、39. 22kW)得到恢复。40%可控负荷点38的负荷为 153. 88kW得到恢复。DG点的实际出力如表9所示，除32节点的DG输出功率为39. 5kW外， 其余机组均处于出力的最大值。
[0165] 表9分布式电源参数
[0166]
[0167] 因此，通过求解孤岛划分模型，得到当线路2-3发生故障后的孤岛运行方案，对部 分重要负荷或全部负荷持续供电，能有效提高系统的供电可靠性。
【主权项】
1. 一种含分布式电源的配电网重构和孤岛划分方法，其特征在于，包括减少配电网网 络损耗和提高配电系统可靠性的优化模型，W及配合该优化模型用于提高配电网可靠性的 方法；具体包括W下步骤： 步骤1、读取配电网网架结构数据、实时负荷数据、W及分布式电源的出力情况； 步骤2、数据的初始处理，计算相应参数的标么值并进行编号； 步骤3、将步骤2得到的数据导入含分布式电源的配电网重构的非线性互补约束模型 中； 步骤4、对配电网重构的非线性互补约束模型进行计算得到优化后的网络拓扑结构； 步骤5、通过可靠性分析得到最有可能出现故障的线路； 步骤6、将步骤2得到的数据W及线路故障数据导入含分布式电源的孤岛划分模型中； 步骤7、对含分布式电源的孤岛划分模型进行计算得到优化后的孤岛运行方式。2. 根据权利要求1所述的一种含分布式电源的配电网重构和孤岛划分方法，其特征 在于，所述减少配电网网络损耗和提高配电系统可靠性的优化模型分别W配电系统中网络 损耗最小和电力中断时系统所能恢复的最大负荷量作为目标函数，确定网络支路的开关状 态；其中，含分布式电源的配电网重构的非线性互补约束模型为含分布式电源的孤岛划分模型为式中，Ml为系统中所有支路的集合；i为支路编号；ri为支路i的电阻；Ii为流过支路i的电流；dyii、cUi、cUi、cUi、dyw分别表示一级负荷、二级不可控负荷、二级可控负荷、S级不 可控负荷化及S级可控负荷的有功负载；11、111、1'、口、9分别表示系统中该五种不同负荷的数 量；为〇、1变量，0表示该节点的二级不可控负荷不接入孤岛，1表示该节点的二级不可 控负荷接入孤岛，二级负荷的供电系统；的取值可在0到1之间变化，表示该二级负荷节 点为可控节点，负荷接入量可控；为0、1变量；ZYW的取值可在0到1之间变化，表示该 S级负荷节点为可控节点，负荷接入量可控；a1和a2分别为二级不可控负荷和二级可控 负荷的优先供给权值。3. 根据权利要求1所述的一种含分布式电源的配电网重构和孤岛划分方法，其特征在 于，所述减少配电网网络损耗和提高配电系统可靠性的优化模型W配电网福射状约束、线 路开关开合约束、计及负荷优先级约束、可控性/不可控性约束W及功率平衡约束为约束 条件，所述配电网福射状、功率平衡约束条件和线路开关开合约束条件包括如下：Si(Si-1) = 0 (5) e《Si(Si-l)《e(6) 式中，Si为支路的开关状态变量，0表示开断，1表示闭合；N为系统的节点个数；N,为系 统的变电站节点个数;Mb为系统中所有节点集合;Mb,为变电站出力节点的集合；k为节点的 编号；U为变电站节点的编号；gu为变电站节点U的总电流如为负荷节点k的负载电流；松 弛参数e将模型转化成常规非线性规划问题；式（3)为系统支路数约束；式（4)为节点功 率平衡约束条件，式（5)为开关开断的互补约束条件；式（6)为松弛后的开关开断的互补约 束条件。4.根据权利要求1所述的一种含分布式电源的配电网重构和孤岛划分方法，其特征在 于，依据约束条件采用现代内点算法对所述目标函数求解W获得最优的配电网拓扑方案的 步骤，具体包括： (1) 引入松弛变量，W将不等式约束化为等式约束； (2) 形成拉格朗日函数； (3) 计算KKT一阶最优性条件； (4) 求解牛顿法计算修正方程，得到新的修正量并代入公式得到新的近似解。
【专利摘要】本发明提出一种含分布式电源的配电网重构和孤岛划分方法，包括以下内容：在含分布式电源的配电网重构模型中引入互补约束条件，利用速度快、鲁棒性强的现代内点法进行模型求解；对于可灵活并网或者孤岛运行的分布式电源，根据其供电特性和配电网孤岛运行的特点，建立了计及负荷优先级、可控性/不可控性以及功率平衡约束的配电网孤岛划分模型。与传统通过搜索方法得到的孤岛划分方案相比，本模型采用数学优化技术求解，得到的孤岛方案不需要再进行额外的校验和修正，能够快速、合理地恢复重要负荷的供电，并减少配电系统运行时电能损耗，提高配电网运行的经济性和可靠性。
【IPC分类】H02J3/00, G06Q10/04, G06Q50/06
【公开号】CN104934964
【申请号】CN201510119990
【发明人】黄伟, 张勇军, 黄向敏
【申请人】华南理工大学
【公开日】2015年9月23日
【申请日】2015年3月18日