CN106340883B - 一种配电网孤岛运行模式下的负荷削减方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种配电网孤岛运行模式下的负荷削减方法及系统，方法根据当前的配电网结构，建立配电网简化模型；获取所述配电网简化模型中的各负荷组的权重系数；根据所述配电网简化模型中的各负荷组的权重系数，建立负荷削减模型；求解所述负荷削减模型，获取配电网孤岛运行模式下的负荷削减最优方案。系统包括配电网简化模型建立模块、权重系数获取模块、负荷削减模型建立模块及负荷削减模型求解模块。本发明实现了能够计及DG、负荷以及网络结构等多方面因素的影响，使有源配电网的可靠性评估更加合理，为有源配电网的规划和建设提供了有效的工具手段。

Description

一种配电网孤岛运行模式下的负荷削减方法及系统

技术领域

本发明涉及配电系统规划控制领域，具体涉及一种配电网孤岛运行模式下的负荷削减方法及系统。

背景技术

随着智能电网的发展，各种分布式电源(Distributed Generation，DG)大规模地接入配电网，使得配电网的运行方式发生了重大改变，进而对配电网的可靠性评估和故障恢复也愈发受到重视。包含DG的配电网发生故障时，在一定条件下，局部区域能够以孤岛方式运行，由DG独立供电，实现该区域内的功率平衡。而在孤岛运行模式下，合理的负荷削减策略可以有效提高含DG的配电网的供电可靠性。使孤岛既能充分发挥DG的供电能力，又不会造成过负荷；同时计及了不同等级负荷对于供电可靠性的不同要求，保证重要负荷优先供电。因此，如何合理的对孤岛运行模式下的负荷进行削减，是保证配电网的供电可靠性的必要研究课题之一。

目前，现阶段可靠性研究中的孤岛策略虽然充分考虑了孤岛内负荷容量与发电容量的匹配关系，但该策略仅从功率平衡的角度出发，未能充分计及配电网网络结构特殊性的影响；而且欠缺对系统及负荷侧可靠性的全面考虑，得到的负荷方案并不十分合理，无法兼顾供电的可靠性和经济性。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种配电网孤岛运行模式下的负荷削减方法及系统，能够计及DG、负荷以及网络结构等多方面因素的影响，使有源配电网的可靠性评估更加合理，为有源配电网的规划和建设提供了有效的工具手段。

为解决上述技术问题，本发明提供以下技术方案：

一方面，本发明提供了一种配电网孤岛运行模式下的负荷削减方法，包括：

根据当前的配电网结构，建立配电网简化模型；

获取所述配电网简化模型中的各负荷组的权重系数；

根据所述配电网简化模型中的各负荷组的权重系数，建立负荷削减模型；

求解所述负荷削减模型，获取配电网孤岛运行模式下的负荷削减最优方案。

进一步的，所述根据当前的配电网结构，建立配电网简化模型，包括：

根据当前的配电网结构中的各开关的分布情况，将相邻两开关之间的负荷划分为同一负荷组，且任意一个负荷组内不含有任何开关装置；

以各所述负荷组为基本单元，建立配电网简化模型；其中，当前的配电网结构中的各负荷在所述配电网模型的各负荷组中以负荷点的形式体现。

进一步的，所述获取所述配电网简化模型中的各负荷组的权重系数包括：

根据所述配电网简化模型中的各负荷组中的各负荷点的停电损失度、负荷点的位置以及负荷点的用户数，获取各负荷组的权重系数w_i：

式(1)中：α_i为第i个负荷组的停电损失系数；c_m为第m个负荷点的停电损失度；β_i为第i块负荷的位置系数；d_m为第m个负荷点与电源节点的电气距离；γ_i为第i个负荷组的用户削减系数；n为第i个负荷组中的负荷点的个数，u_m为第m个负荷点的用户数；u为孤岛内用户总数。

进一步的，所述根据所述配电网简化模型中的各负荷组的权重系数，建立负荷削减模型，包括：

根据所述配电网简化模型中的各负荷组的权重系数w_i，确定所述负荷削减模型的目标函数maxL：

式(2)中：R为孤岛内能实现有效供电的负荷组组成的区域；L_i为第i块负荷的需求功率；

确定所述负荷削减模型的约束条件为：

式(3)中：L_i(t)表示负荷在t时刻的需求功率；P_DG(t)表示分布式电源DG在t时刻的输出功率，P_S(t)表示储能装置在t时刻的输出功率；L_i(τ)表示负荷在τ时刻的需求功率；P_DG(τ)表示DG在τ时刻的输出功率；R为孤岛内能实现有效供电的负荷组组成的区域；j表示电源节点；t_d表示DG和储能装置为岛内负荷稳定供电的最小时长。

进一步的，所述求解所述负荷削减模型，获取孤岛模式的负荷削减最优方案包括：

根据所述负荷削减模型，建立有根树模型，其中，所述有根树模型中包括：作为根节点的电源节点、从所述电源节点的分出的各支路、及各支路上的负荷组；

将所述有根树模型中的每个支路上的负荷组均确定为一种负荷组组合；

采用启发式搜索和广度优先搜索算法遍历各所述负荷组组合，筛选出满足功率约束条件的所述负荷组组合；

将筛选出的所述负荷组组合代入所述负荷削减模型的目标函数，求解所述负荷削减模型；

根据所述负荷削减模型的求解结果，确定配电网孤岛运行模式下的负荷削减最优方案。

另一方面，本发明提供一种配电网孤岛运行模式下的负荷削减系统，包括：

配电网简化模型建立模块，用于根据当前的配电网结构，建立配电网简化模型；

权重系数获取模块，用于获取所述配电网简化模型中的各负荷组的权重系数；

负荷削减模型建立模块，用于根据所述配电网简化模型中的各负荷组的权重系数，建立负荷削减模型；

负荷削减模型求解模块，用于求解所述负荷削减模型，获取配电网孤岛运行模式下的负荷削减最优方案。

进一步的，所述配电网简化模型建立模块包括：

负荷划分单元，用于根据当前的配电网结构中的各开关的分布情况，将相邻两开关之间的负荷划分为同一负荷组，且任意一个负荷组内不含有任何开关装置；

配电网简化模型建立单元，用于以各所述负荷组为基本单元，建立配电网简化模型；其中，当前的配电网结构中的各负荷在所述配电网模型的各负荷组中以负荷点的形式体现。

进一步的，所述权重系数获取模块包括：

权重系数获取单元，用于根据所述配电网简化模型中的各负荷组中的各负荷点的停电损失度、负荷点的位置以及负荷点的用户数，根据下式(1)获取各负荷组的权重系数w_i；

式(1)中：α_i为第i个负荷组的停电损失系数；c_m为第m个负荷点的停电损失度；β_i为第i块负荷的位置系数；d_m为第m个负荷点与电源节点的电气距离；γ_i为第i个负荷组的用户削减系数；n为第i个负荷组中的负荷点的个数，u_m为第m个负荷点的用户数；u为孤岛内用户总数。

进一步的，所述负荷削减模型建立模块包括：

目标函数确定单元，用于根据所述配电网简化模型中的各负荷组的权重系数w_i，根据下式(2)确定所述负荷削减模型的目标函数maxL；

式(2)中：R为孤岛内能实现有效供电的负荷组组成的区域；L_i为第i块负荷的需求功率；

约束条件确定单元，用于根据下式(3)确定所述负荷削减模型的约束条件；

式(3)中：L_i(t)表示负荷在t时刻的需求功率；P_DG(t)表示分布式电源DG在t时刻的输出功率，P_S(t)表示储能装置在t时刻的输出功率；L_i(τ)表示负荷在τ时刻的需求功率；P_DG(τ)表示DG在τ时刻的输出功率；R为孤岛内能实现有效供电的负荷组组成的区域；j表示电源节点；t_d表示DG和储能装置为岛内负荷稳定供电的最小时长。

进一步的，所述负荷削减模型求解模块包括：

有根树模型建立单元，用于根据所述负荷削减模型，建立有根树模型，其中，所述有根树模型中包括：作为根节点的电源节点、从所述电源节点的分出的各支路、及各支路上的负荷组；

负荷组组合确定单元，用于将所述有根树模型中的每个支路上的负荷组均确定为一种负荷组组合；

负荷组组合筛选单元，用于采用启发式搜索或广度优先搜索算法遍历各所述负荷组组合，筛选出满足功率约束条件的所述负荷组组合；

负荷削减模型求解单元，用于将筛选出的所述负荷组组合代入所述负荷削减模型的目标函数，求解所述负荷削减模型；

负荷削减最优方案确定单元，用于根据所述负荷削减模型的求解结果，确定配电网孤岛运行模式下的负荷削减最优方案。

由上述技术方案可知，本发明所述的一种配电网孤岛运行模式下的负荷削减方法及系统，根据常用的配电网可靠性指标体系，从提高供电可靠性的角度出发，并同时兼顾负荷点的经济效益，以孤岛内等值供电功率最大为目标函数建立负荷削减模型。该方法综合考虑了配电网简化模型，综合考虑负荷点的停电损失度、负荷点的位置及负荷点的用户数三方面的因素，作为衡量负荷组重要程度的标准。本发明提出的有源配电网孤岛模式下负荷的削减方法，能够计及DG、负荷以及网络结构等多方面因素的影响，采用本发明提供的负荷策略进行配电网的可靠性评估将更加合理，为有源配电网的规划建设提供了有效的工具手段。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的一种配电网孤岛运行模式下的负荷削减方法的流程示意图；

图2是本发明的负荷削减方法中的步骤100的流程示意图；

图3是本发明的负荷削减方法中的步骤300的流程示意图；

图4是本发明的负荷削减方法中的步骤400的流程示意图；

图5是本发明的负荷削减方法的具体应用例中的配电网孤岛负荷削减方案设计图；

图6是本发明的负荷削减方法的具体应用例中的孤岛结构特征图；

图7是本发明的负荷削减方法的具体应用例中的孤岛有根树模型图；

图8是本发明的一种配电网孤岛运行模式下的负荷削减系统的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

建立合理有效的孤岛范围划分方法，实现停电区域中非故障网络及重要负荷的快速恢复供电，有利于减小故障损失，提高配电网的供电可靠性。在孤岛模式下，合理的负荷削减策略可以有效提高含DG的配电网的供电可靠性。现阶段可靠性研究中的孤岛策略充分考虑了孤岛内负荷容量与发电容量的匹配关系，使孤岛既能充分发挥DG的供电能力，又不会造成过负荷；同时计及了不同等级负荷对于供电可靠性的不同要求，保证重要负荷优先供电。上述策略仅从功率平衡的角度出发，未能充分计及配电网网络结构特殊性的影响；而且欠缺对系统及负荷侧可靠性的全面考虑，得到的负荷方案并不十分合理，无法兼顾供电的可靠性和经济性。

而DG的接入给配电网的运行可靠性带来了显著的影响。在配电网发生故障以后，利用DG的独立供电能力，可将非故障停电区域转化为若干孤岛运行，由此减小停电面积，提高供电可靠性。孤岛模式下负荷削减策略应该重点考虑电力系统整体对可靠性的要求，并计及负荷特性以及网络结构等因素的影响，既保证孤岛的稳定运行，又尽可能地提高配电网的供电可靠性。

本发明根据常用的配电网可靠性指标体系，从提高系统与负荷侧可靠性的角度出发，以孤岛内等值供电功率最大为目标函数；约束条件为，孤岛期间的每一时刻，岛内所有储能装置能够释放的最大功率与所有DG的发电功率之和不小于岛内的负荷总需求。该方法利用配电网简化模型，综合考虑负荷点的停电损失度、负荷点的位置及负荷点的用户数三方面的因素，制定负荷的削减方案。本发明提出的有源配电网孤岛模式下负荷的削减方法，能够计及DG、负荷以及网络结构等多方面因素的影响，使有源配电网的可靠性评估更加合理，为有源配电网的规划和建设提供了有效的工具手段。

本发明的实施例一提供了一种配电网孤岛运行模式下的负荷削减方法。参见图1，该负荷削减方法具体包括如下内容：

步骤100：根据当前的配电网结构，建立配电网简化模型。

在上述步骤中，建立配电网简化模型。本环节采用分块思想简化配电网，以线路上的开关为边界将网络划分为若干分块子系统。划分原则为：从电源节点出发，顺着正常潮流方向，查找分支馈线上的开关。将相邻两个开关之间所经线路和节点归入同一分块，直至线路末端。根据配电网的结构特征可知，为兼顾可靠性和经济性，并不会给每个负荷都安装智能开关，并不能任意切除某一负荷。因此，从负荷的可控性角度出发，需将全部负荷以开关为边界分块后，以每一个分块为单位进行削减。

步骤200：获取配电网简化模型中的各负荷组的权重系数。

在上述步骤中，计算负荷组的权重系数。配电网在孤岛模式下，通常需要为某些重要的负荷供电，因此将每个负荷组赋予一定的权重系数来表示其重要程度。本发明中权重系数的计算考虑了负荷点的停电损失度、负荷点的位置以及负荷点的用户数三方面因素，最终由这三个因素共同决定某一负荷组的权重。

步骤300：根据配电网简化模型中的各负荷组的权重系数，建立负荷削减模型。

在上述步骤中，建立负荷削减模型。制定负荷削减方案时考虑以下两方面原则：(1)在满足孤岛内总负荷需求不超过DG及储能装置总容量的条件下，应为孤岛中尽可能多的负荷供电；(2)根据电力系统中各类负荷对可靠性的不同要求，结合网络结构特点，从提高供电可靠性水平的角度出发，优先为孤岛中更加重要的负荷供电。

步骤400：求解负荷削减模型，获取配电网孤岛运行模式下的负荷削减最优方案。

在上述步骤中，模型求解。配电网故障后的孤岛方案是根据故障点的位置和故障前配电网的实际运行情况而确定的。通过负荷削减，将正常供电的电源和孤岛中的分布式电源充分利用，为尽可能多的负荷提供电能。负荷削减问题是一个多组合多约束的非线性优化问题，针对以上特点，可采用启发式搜索和广度搜索进行求解，并以分块为单位进行切负荷。

从上述描述可知，根据常用的配电网可靠性指标体系，从提高供电可靠性的角度出发，并同时兼顾负荷点的经济效益，以孤岛内等值供电功率最大为目标函数建立负荷削减模型。该方法综合考虑了配电网简化模型，综合考虑负荷点的停电损失度、负荷点的位置及负荷点的用户数三方面的因素，作为衡量负荷组重要程度的标准。为有源配电网的规划建设提供了有效的工具手段。

进一步的，本发明的实施例二提供了上述步骤100的一种具体实现方式。参见图2，步骤100中具体包括如下内容：

步骤101：根据当前的配电网结构中的各开关的分布情况，将相邻两开关之间的负荷划分为同一负荷组，且任意一个负荷组内不含有任何开关装置；

步骤102：以各负荷组为基本单元，建立配电网简化模型；其中，当前的配电网结构中的各负荷在配电网模型的各负荷组中以负荷点的形式体现。

从上述描述可知，通过根据实际的配电网结构进行简化建模，使有源配电网的可靠性评估更加合理。

进一步的，本发明的实施例三提供了上述步骤200的一种具体实现方式。步骤200中具体包括如下内容：

根据配电网简化模型中的各负荷组中的各负荷点的停电损失度、负荷点的位置以及负荷点的用户数，获取各负荷组的权重系数w_i：

式(1)中：α_i为第i个负荷组的停电损失系数；c_m为第m个负荷点的停电损失度；β_i为第i块负荷的位置系数；d_m为第m个负荷点与电源节点的电气距离；γ_i为第i个负荷组的用户削减系数；n为第i个负荷组中的负荷点的个数，u_m为第m个负荷点的用户数；u为孤岛内用户总数。

从上述描述可知，将每个负荷组赋予一定的权重系数来表示其重要程度。本发明中权重系数的计算考虑了负荷点的停电损失度、负荷点的位置以及负荷点的用户数三方面因素，最终由这三个因素共同决定某一负荷组的权重，保证了获取各负荷重要性的过程的可靠性。

进一步的，本发明的实施例四提供了上述步骤300的一种具体实现方式。参见图3，上述步骤300中具体包括如下内容：

步骤301：根据配电网简化模型中的各负荷组的权重系数w_i，确定负荷削减模型的目标函数max L：

式(2)中：R为孤岛内能实现有效供电的负荷组组成的区域；L_i为第i块负荷的需求功率；

步骤302：确定负荷削减模型的约束条件为：

式(3)中：L_i(t)表示负荷在t时刻的需求功率；P_DG(t)表示分布式电源DG在t时刻的输出功率，P_S(t)表示储能装置在t时刻的输出功率；L_i(τ)表示负荷在τ时刻的需求功率；P_DG(τ)表示DG在τ时刻的输出功率；R为孤岛内能实现有效供电的负荷组组成的区域；j表示电源节点；t_d表示DG和储能装置为岛内负荷稳定供电的最小时长。

从上述描述可知，在满足孤岛内总负荷需求不超过DG及储能装置总容量的条件下，应为孤岛中尽可能多的负荷供电；以及根据电力系统中各类负荷对可靠性的不同要求，结合网络结构特点，从提高供电可靠性水平的角度出发，优先为孤岛中更加重要的负荷供电，保证了供电策略的准确性及可靠性。

进一步的，本发明的实施例五提供了上述步骤400的一种具体实现方式。参见图4，上述步骤400中具体包括如下内容：

步骤401：根据负荷削减模型，建立有根树模型，其中，有根树模型中包括：作为根节点的电源节点、从电源节点的分出的各支路、及各支路上的负荷组。

步骤402：将有根树模型中的每个支路上的负荷组均确定为一种负荷组组合。

步骤403：采用启发式搜索和广度优先搜索算法遍历各负荷组组合，筛选出满足功率约束条件的负荷组组合。

步骤404：将筛选出的负荷组组合代入负荷削减模型的目标函数，求解负荷削减模型。

步骤405：根据负荷削减模型的求解结果，确定配电网孤岛运行模式下的负荷削减最优方案。

从上述描述可知，为尽可能多的负荷提供电能。负荷削减问题是一个多组合多约束的非线性优化问题，针对以上特点，可采用启发式搜索和广度搜索进行求解，并以分块为单位进行切负荷，确保了最终的负荷削减结果的可靠性。

为更好的说明该方法，本发明的实施例六提供了上述方法的一种具体应用例。参见图5至7，方法的实例具体包括如下内容：

5.1建立配电网简化模型。

根据配电网的结构特征可知，为兼顾可靠性和经济性，并不会给每个负荷都安装智能开关，并不能任意切除某一负荷。因此，考虑负荷的可控性，需将全部负荷以开关为边界分块后，以每一个分块为单位进行削减。

以图6为例，展示了配电网中的孤岛结构特征，节点1为公共连接点，各支路分别安装有能有效切断负荷电流的开关。

基于分块简化思想，将相邻两个开关之间所经线路和节点归入同一分块，直至线路末端，简化结果见表1：

表1负荷分块简化

5.2计算负荷分块的权重系数。

由于孤岛内有效供电功率是有限的，当DG与储能的容量不能满足负荷需求时，需要进行负荷削减，优先保证为相对重要的负荷供电。本发明综合考虑了负荷点的停电损失度、负荷点的位置以及负荷点的用户数三方面因素，作为衡量负荷分块重要程度的标准。停电损失度表示负荷点因断电造成损失的严重程度，应优先削减停电损失度较小的负荷。负荷点的位置决定了该负荷被切除后是否会影响其他负荷的正常供电，以电源节点的位置为参考，上游负荷切除后会影响下游负荷的可靠性；因此，从提高负荷侧可靠性水平的角度出发，应优先削减下游的负荷。负荷点的用户数会影响系统整体的可靠性，因此，从提高系统整体可靠性水平的角度出发，应优先削减用户数少的负荷。

综合以上因素，定义负荷分块的权重系数如下：

式(1)中：α_i为第i块负荷的停电损失系数；cm为第m个负荷点的停电损失度，根据停电所造成的损失程度对负荷进行分级；β_i为第i块负荷的位置系数；dm为第m个负荷点与电源节点的电气距离，定义相连两节点之间的电气距离为1，因此，dm只与网络结构有关，和线路长度无关；γ_i为第i块负荷的用户削减系数；n为第i块负荷中负荷点的个数，um为第m个负荷点的用户数，u为孤岛内用户总数。wi为第i块负荷的权重系数，本发明中将停电损失系数、位置系数与用户削减系数相加求和作为最终的权重系数；实际运算中，wi可以根据特殊需要整定，权重系数对不同负荷块的区分度越大，越能发挥重要负荷在目标函数中的作用。

5.3建立负荷削减模型。

为了充分发挥DG和储能装置的作用，缩小停电范围，降低主网故障造成的损失，在保证一定供电可靠性的基础上，孤岛范围内应包含尽可能多的负荷，同时计及负荷的经济效益和用户等级，优先向重要负荷供电。孤岛模式下，负荷削减的目标可以表述为：在孤岛中组合出多个负荷块集合，在满足一组约束条件的基础上，使得集合内负荷功率加权和最大。因此，负荷削减模型的目标函数为：

式(2)中：R为孤岛内能实现有效供电的负荷块组成的区域；w_i为第i块负荷的权重系数；Li为第i块负荷的需求功率。

DG出力不可调度，需由储能装置平衡负荷。计及DG输出功率和储能装置容量的限制，负荷削减模型的约束条件为：

式(3)中：L_i(t)表示负荷在t时刻的需求功率；P_DG(t)表示分布式电源DG在t时刻的输出功率，P_S(t)表示储能装置在t时刻的输出功率；L_i(τ)表示负荷在τ时刻的需求功率；P_DG(τ)表示DG在τ时刻的输出功率；R为孤岛内能实现有效供电的负荷组组成的区域；j表示电源节点；t_d表示DG和储能装置为岛内负荷稳定供电的最小时长。

5.4模型求解。

负荷削减问题是一个多组合多约束的非线性优化问题，针对以上特点，可采用启发式搜索和广度搜索进行求解，并以分块为单位进行切负荷。

(1)以电源节点为根节点，其他负荷块为分支节点，建立孤岛有根树模型。图7所示为图6孤岛的有根树模型图，孤岛有根树的每棵有根子树均代表一种负荷块组合，即孤岛负荷方案。通过有根树遍历孤岛负荷块组合的方法，能够保证得到的负荷方案满足连通性要求。Si代表含i个节点的有根子树构成的集合，从根节点出发，对Si中有根子树添加1个节点，把扩张后得到的含i+1个节点的有根子树存放到Si+1中，以此类推，可以遍历该有根树。以图7所示孤岛有根树为例，S1为{(PCC)}；S2为{(PCC，负荷块3)，(PCC，负荷块6)，(PCC，负荷块1)}；S3为{(PCC，负荷块3，负荷块6)，(PCC，负荷块3，负荷块1)，(PCC，负荷块6，负荷块1)，(PCC，负荷块3，负荷块4)，(PCC，负荷块6，负荷块7)，(PCC，负荷块1，负荷块2)}，以此类推。

(2)将上述负荷方案进行筛选，找出满足功率约束条件的负荷块组合。具体方法为：从包含节点数最少的子树开始，确定该子树内的负荷块的供电情况。如果孤岛内的电源不能为该子树内负荷稳定供电，则该子树不符合要求；如果供电功率仍有裕度，可增加该子树的节点数进行扩张，直至找出所有临界于功率约束条件的负荷块组合。

(3)将经过步骤(2)筛选出的负荷块组合代入目标函数，通过分析，确定最优的负荷削减方案。

从上述描述可知，本方法根据常用的配电网可靠性指标体系，从提高供电可靠性的角度出发，并同时兼顾负荷点的经济效益，以孤岛内等值供电功率最大为目标函数建立负荷削减模型。该方法综合考虑了配电网简化模型，综合考虑负荷点的停电损失度、负荷点的位置及负荷点的用户数三方面的因素，作为衡量负荷分块重要程度的标准。本发明提出的有源配电网孤岛模式下负荷的削减方法，能够计及DG、负荷以及网络结构等多方面因素的影响，采用本发明提供的负荷策略进行配电网的可靠性评估将更加合理，为有源配电网的规划建设提供了有效的工具手段。

为进一步的说明本方案，本发明的实施例七还提供了一种配电网孤岛运行模式下的负荷削减系统的一种具体实现方式。参见图8。负荷削减系统中，具体包括如下内容：

配电网简化模型建立模块10，用于根据当前的配电网结构，建立配电网简化模型，具体包括：

负荷划分单元，用于根据当前的配电网结构中的各开关的分布情况，将相邻两开关之间的负荷划分为同一负荷组，且任意一个负荷组内不含有任何开关装置。

配电网简化模型建立单元，用于以各负荷组为基本单元，建立配电网简化模型；其中，当前的配电网结构中的各负荷在配电网模型的各负荷组中以负荷点的形式体现。

权重系数获取模块20，用于获取配电网简化模型中的各负荷组的权重系数，具体包括：

权重系数获取单元，用于根据配电网简化模型中的各负荷组中的各负荷点的停电损失度、负荷点的位置以及负荷点的用户数，根据下式(1)获取各负荷组的权重系数w_i；

式(1)中：α_i为第i个负荷组的停电损失系数；c_m为第m个负荷点的停电损失度；β_i为第i块负荷的位置系数；d_m为第m个负荷点与电源节点的电气距离；γ_i为第i个负荷组的用户削减系数；n为第i个负荷组中的负荷点的个数，u_m为第m个负荷点的用户数；u为孤岛内用户总数。

负荷削减模型建立模块30，用于根据配电网简化模型中的各负荷组的权重系数，建立负荷削减模型，具体包括：

目标函数确定单元，用于根据配电网简化模型中的各负荷组的权重系数w_i，根据下式(2)确定负荷削减模型的目标函数max L；

式(2)中：R为孤岛内能实现有效供电的负荷组组成的区域；L_i为第i块负荷的需求功率；

约束条件确定单元，用于根据下式(3)确定负荷削减模型的约束条件；

式(3)中：L_i(t)表示负荷在t时刻的需求功率；P_DG(t)表示分布式电源DG在t时刻的输出功率，P_S(t)表示储能装置在t时刻的输出功率；L_i(τ)表示负荷在τ时刻的需求功率；P_DG(τ)表示DG在τ时刻的输出功率；R为孤岛内能实现有效供电的负荷组组成的区域；j表示电源节点；t_d表示DG和储能装置为岛内负荷稳定供电的最小时长。

负荷削减模型求解模块40，用于求解负荷削减模型，获取配电网孤岛运行模式下的负荷削减最优方案，具体包括：

有根树模型建立单元，用于根据负荷削减模型，建立有根树模型，其中，有根树模型中包括：作为根节点的电源节点、从电源节点的分出的各支路、及各支路上的负荷组；

负荷组组合确定单元，用于将有根树模型中的每个支路上的负荷组均确定为一种负荷组组合；

负荷组组合筛选单元，用于采用启发式搜索或广度优先搜索算法遍历各负荷组组合，筛选出满足功率约束条件的负荷组组合；

负荷削减模型求解单元，用于将筛选出的负荷组组合代入负荷削减模型的目标函数，求解负荷削减模型；

负荷削减最优方案确定单元，用于根据负荷削减模型的求解结果，确定配电网孤岛运行模式下的负荷削减最优方案。

从上述描述可知，本发明的系统根据常用的配电网可靠性指标体系，从提高系统与负荷侧可靠性的角度出发，以孤岛内等值供电功率最大为目标函数；约束条件为，孤岛期间的每一时刻，岛内所有储能装置能够释放的最大功率与所有DG的发电功率之和不小于岛内的负荷总需求。该方法利用配电网简化模型，综合考虑负荷点的停电损失度、负荷点的位置及负荷点的用户数三方面的因素，制定负荷的削减方案。本发明提出的有源配电网孤岛模式下负荷的削减方法，能够计及DG、负荷以及网络结构等多方面因素的影响，使有源配电网的可靠性评估更加合理，为有源配电网的规划和建设提供了有效的工具手段。

以上实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种配电网孤岛运行模式下的负荷削减方法，其特征在于，包括：

根据当前的配电网结构，建立配电网简化模型；

获取所述配电网简化模型中的各负荷组的权重系数；

根据所述配电网简化模型中的各负荷组的权重系数，建立负荷削减模型；

求解所述负荷削减模型，获取配电网孤岛运行模式下的负荷削减最优方案：根据所述负荷削减模型，建立有根树模型，其中，所述有根树模型中包括：作为根节点的电源节点、从所述电源节点的分出的各支路、及各支路上的负荷组；将所述有根树模型中的每个支路上的负荷组均确定为一种负荷组组合；采用启发式搜索和广度优先搜索算法遍历各所述负荷组组合，筛选出满足功率约束条件的所述负荷组组合；将筛选出的所述负荷组组合代入所述负荷削减模型的目标函数，求解所述负荷削减模型；根据所述负荷削减模型的求解结果，确定配电网孤岛运行模式下的负荷削减最优方案。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据当前的配电网结构，建立配电网简化模型，包括：

根据当前的配电网结构中的各开关的分布情况，将相邻两开关之间的负荷划分为同一负荷组，且任意一个负荷组内不含有任何开关装置；

以各所述负荷组为基本单元，建立配电网简化模型；其中，当前的配电网结构中的各负荷在所述配电网模型的各负荷组中以负荷点的形式体现。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取所述配电网简化模型中的各负荷组的权重系数包括：

根据所述配电网简化模型中的各负荷组中的各负荷点的停电损失度、负荷点的位置以及负荷点的用户数，获取各负荷组的权重系数w_i：

式(1)中：α_i为第i个负荷组的停电损失系数；c_m为第m个负荷点的停电损失度；β_i为第i块负荷的位置系数；d_m为第m个负荷点与电源节点的电气距离；γ_i为第i个负荷组的用户削减系数；n为第i个负荷组中的负荷点的个数，u_m为第m个负荷点的用户数；u为孤岛内用户总数。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述配电网简化模型中的各负荷组的权重系数，建立负荷削减模型，包括：

根据所述配电网简化模型中的各负荷组的权重系数w_i，确定所述负荷削减模型的目标函数maxL：

式(2)中：R为孤岛内能实现有效供电的负荷组组成的区域；L_i为第i块负荷的需求功率；

确定所述负荷削减模型的约束条件为：

式(3)中：L_i(t)表示负荷在t时刻的需求功率；P_DG(t)表示分布式电源DG在t时刻的输出功率，P_S(t)表示储能装置在t时刻的输出功率；L_i(τ)表示负荷在τ时刻的需求功率；P_DG(τ)表示DG在τ时刻的输出功率；R为孤岛内能实现有效供电的负荷组组成的区域；j表示电源节点；t_d表示DG和储能装置为岛内负荷稳定供电的最小时长。

5.一种配电网孤岛运行模式下的负荷削减系统，其特征在于，包括：

配电网简化模型建立模块，用于根据当前的配电网结构，建立配电网简化模型；

权重系数获取模块，用于获取所述配电网简化模型中的各负荷组的权重系数；

负荷削减模型建立模块，用于根据所述配电网简化模型中的各负荷组的权重系数，建立负荷削减模型；

负荷削减模型求解模块，用于求解所述负荷削减模型，获取配电网孤岛运行模式下的负荷削减最优方案：所述负荷削减模型求解模块包括：有根树模型建立单元，用于根据所述负荷削减模型，建立有根树模型，其中，所述有根树模型中包括：作为根节点的电源节点、从所述电源节点的分出的各支路、及各支路上的负荷组；负荷组组合确定单元，用于将所述有根树模型中的每个支路上的负荷组均确定为一种负荷组组合；负荷组组合筛选单元，用于采用启发式搜索或广度优先搜索算法遍历各所述负荷组组合，筛选出满足功率约束条件的所述负荷组组合；负荷削减模型求解单元，用于将筛选出的所述负荷组组合代入所述负荷削减模型的目标函数，求解所述负荷削减模型；负荷削减最优方案确定单元，用于根据所述负荷削减模型的求解结果，确定配电网孤岛运行模式下的负荷削减最优方案。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述配电网简化模型建立模块包括：

负荷划分单元，用于根据当前的配电网结构中的各开关的分布情况，将相邻两开关之间的负荷划分为同一负荷组，且任意一个负荷组内不含有任何开关装置；

配电网简化模型建立单元，用于以各所述负荷组为基本单元，建立配电网简化模型；其中，当前的配电网结构中的各负荷在所述配电网模型的各负荷组中以负荷点的形式体现。

7.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述权重系数获取模块包括：

权重系数获取单元，用于根据所述配电网简化模型中的各负荷组中的各负荷点的停电损失度、负荷点的位置以及负荷点的用户数，根据下式(1)获取各负荷组的权重系数w_i；

式(1)中：α_i为第i个负荷组的停电损失系数；c_m为第m个负荷点的停电损失度；β_i为第i块负荷的位置系数；d_m为第m个负荷点与电源节点的电气距离；γ_i为第i个负荷组的用户削减系数；n为第i个负荷组中的负荷点的个数，u_m为第m个负荷点的用户数；u为孤岛内用户总数。

8.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述负荷削减模型建立模块包括：

目标函数确定单元，用于根据所述配电网简化模型中的各负荷组的权重系数w_i，根据下式(2)确定所述负荷削减模型的目标函数maxL；

式(2)中：R为孤岛内能实现有效供电的负荷组组成的区域；L_i为第i块负荷的需求功率；

约束条件确定单元，用于根据下式(3)确定所述负荷削减模型的约束条件；

式(3)中：L_i(t)表示负荷在t时刻的需求功率；P_DG(t)表示分布式电源DG在t时刻的输出功率，P_S(t)表示储能装置在t时刻的输出功率；L_i(τ)表示负荷在τ时刻的需求功率；P_DG(τ)表示DG在τ时刻的输出功率；R为孤岛内能实现有效供电的负荷组组成的区域；j表示电源节点；t_d表示DG和储能装置为岛内负荷稳定供电的最小时长。