CN107482680A - 一种基于孤岛划分的电动汽车调度方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种基于孤岛划分的电动汽车调度方法，涉及电动汽车技术领域。本发明实施例包括：确定配电网故障区域，对所述故障区域进行孤岛划分；根据所述配电网故障区域的拓扑结构生成矩形网络；基于时延脉冲耦合神经网络原理搜索接入配电网的电动汽车，建立电动汽车调度优先顺序表；根据所述调度优先顺序表，反馈电动汽车基本信息至电力调度中心；所述电力调度中心处理所述电动汽车基本信息，形成初步调度方案并执行；结合初步调度方案执行后情况，对所有孤岛进行电力潮流计算，校验孤岛安全性；根据孤岛安全性校验结果进行相应调整，输出电动汽车最终调度方案。

Description

一种基于孤岛划分的电动汽车调度方法

技术领域

本发明涉及电动汽车技术领域，尤其涉及一种基于孤岛划分的电动汽车调度方法。

背景技术

随着分布式电源的逐步发展，在配电网发生故障情况下，出现了以分布式电源为中心，向周围负荷供电的供电方式——孤岛运行。在这种运行方式下，配电系统的部分负荷仅由DG(分布式电源)供电，在配电系统因故障停运后，为了检修人员安全，不扩大故障范围以达到快速恢复供电的目的。但DG具有很强的随机性与间歇性，根据孤岛划分算法划分出来的孤岛有别却类似于微网，稳定性较差，一旦出现大的负荷波动或是频率波动，极有可能失稳。

在能源转型的过程中，电动汽车的出现有望使这一问题得到解决。电动汽车作为一种解决能源安全、环境污染问题的有效途径，它的电池所具备的储能特性使它有别于常规负荷，它不仅可以作为负荷从电网内汲取能量，还可以通过电动汽车入网技术向系统输送能量。一方面通过合理的充放电调度策略削弱电动汽车规模化发展对电力系统的负面影响，另一方面还能降低发电的总成本与系统网损，充分发挥“削峰填谷”的作用。

到目前为止，对电动汽车的协调调度策略方面的研究主要是针对充放电过程的，对电动汽车电池储能的特性，甚至电动汽车接入电网的功能考虑甚少，尚未涉及在配电网故障情况下，通过对电动汽车的合理的调度策略，保证电网的供电可靠性。综上所述，考虑将电动汽车引入孤岛系统，考虑电动汽车实行特殊的有序的充放电控制，结合分布式电源的应用，可达到削峰填谷的作用，增加孤岛的供电的可靠性；本发明从电动汽车的调度策略角度入手，在配电网故障情下，通过对配电网进行孤岛划分，研究电动汽车合理的调度策略，提供一个具有实际工程应用价值的配电网故障情况下对入网的电动汽车接入孤岛的调度方案，提高孤岛稳定性。

发明内容

本发明的实施例提供一种基于孤岛划分的电动汽车调度方法，能够根据配电网进行孤岛划分，结合初步调度方案对入网的电动汽车接入孤岛的安全性进行校验，根据校验结果做相应调整，输出最终调度方案，保证配电网供电可靠性。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

第一方面，本发明的实施例提供一种基于孤岛划分的电动汽车调度方法，包括：

S01、确定配电网故障区域，并对所述故障区域进行孤岛划分；

S02、根据配电网故障区域的拓扑结构生成矩形网络；

S03、基于时延脉冲耦合神经网络原理搜索接入配电网的电动汽车，建立电动汽车调度优先顺序表；

S04、根据所述调度优先顺序表，反馈电动汽车基本信息至电力调度中心；

S05、所述电力调度中心处理所述基本信息并执行电动汽车初步调度方案；

S06、结合所述初步调度方案，对所有孤岛进行电力潮流计算，校验孤岛安全性；

S07、根据孤岛安全性校验结果进行相应调整，输出电动汽车最终调度方案。

作为一个优选地实施例，步骤S01所述配电网故障区域是含有分布式电源的配电网故障区域。

作为一个优选地实施例，步骤S01中所述孤岛划分是采用脉冲耦合神经网络模型，以分布式电源为中心，向下进行搜索，形成初步孤岛划分。

作为一个优选地实施例，步骤S02包括：

根据配电网故障区域电网的拓扑结构，转化成无向图，构建邻接矩阵；

根据所述邻接矩阵，以分布式电源为中心，以网格最小为原则，将负荷有序地排列在所述分布式电源附近，生成配配电网矩形网络。

作为一个优选地实施例，步骤S03还包括：

根据时延脉冲耦合神经网络模型，对接入配电网的电动汽车进行搜索，并对搜索到的电动汽车依次编号，建立电动汽车调度优先顺序表

作为一个优选地实施例，步骤S04所述电动汽车基本信息包括：电动汽车运行状态，包括充电与放电；电池荷电状态；续航能力；位置信息。

作为一个优选地实施例，步骤S05所述处理所述基本信息包括：

根据反馈时刻电网的负荷运行状态与电动汽车荷电状态，位置信息，在兼顾经济性因素下，确定电动汽车的充放电状态，并由电动汽车的续航能力决定其接入相应的孤岛。

作为一个优选地实施例，步骤S06所述校验孤岛安全性包括：

孤岛内功率平衡约束；孤岛内节点电压约束；线路传输功率约束；电动汽车技术约束。

作为一个优选地实施例，步骤S07所述根据孤岛安全性校验结果进行相应调整包括：

若孤岛不安全，则采取调整方案进行调整，所述调整方案包括：削减非重要负荷、增设分布式电源或根据孤岛状态，动态调整电动汽车调度方案。。

若孤岛安全，则在保证孤岛稳定性与安全性的前提下，对孤岛进行微调。

本发明实施例提供的一种基于孤岛划分的电动汽车调度方法，对配电网故障区域进行孤岛划分，在基于配电网故障区域的拓扑结构，形成矩形网络，利用时延脉冲耦合神经网络对入网的电动汽车进行搜索，建立电动汽车优先顺序表，根据优先顺序表向电网运行商反馈电动汽车基本信息并处理，根据处理后的电动汽车基本信息执行初步调度方案，结合初步调度方案对接入电动汽车的孤岛进行安全性校验与调整，输出电动汽车最优调度方案，既保证了孤岛的安全性，又保障了电网供电的可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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它的附图。

图1为本发明实施例提供的IEEE-33节点配电系统示意图；

图2为本发明实施例提供的流程示意图；

图3为本发明实施例提供的单个神经元示意图；

图4为本发明实施例提供的配电网矩形网络示意图；

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。下文中将详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

本发明的实施例提供一种基于孤岛划分的电动汽车调度方法，能够根据配电网进行孤岛划分，结合初步调度方案对入网的电动汽车接入孤岛的安全性进行校验，根据校验结果做相应调整，输出最终调度方案，保证配电网供电可靠性。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

本发明实施例以IEEE-33节点配电系统为算例，如图1所示；

本发明的实施例提供一种基于孤岛划分的电动汽车调度方法，如图2所示，包括：

S01、确定配电网故障区域，并对所述故障区域进行孤岛划分；

S02、根据配电网故障区域的拓扑结构生成矩形网络；

S03、基于时延脉冲耦合神经网络原理搜索接入配电网的电动汽车，建立电动汽车调度优先顺序表；

S04、根据所述调度优先顺序表，反馈电动汽车基本信息至电力调度中心；

S05、所述电力调度中心处理所述基本信息并执行电动汽车初步调度方案；

S06、结合所述初步调度方案，对所有孤岛进行电力潮流计算，校验孤岛安全性；

S07、根据孤岛安全性校验结果进行相应调整，输出电动汽车最终调度方案。

作为一个优选地实施例，步骤S01所述配电网故障区域是含有分布式电源的配电网故障区域。所述确定配电网故障区域是以故障点为起点，其下游区域均为故障区域(下游区域不包含分布式电源)

作为一个优选地实施例，步骤S01中所述孤岛划分是采用脉冲耦合神经网络模型，以分布式电源为中心，向下进行搜索，即以分布式电源为根节点，向周围负荷及其电源进行搜索。形成初步孤岛划分。

具体地，当配电网发生最严重故障(如配电变压器故障)时，以配电变压器为根节点，向下包含所有馈线的区域均为故障区域，包括了风电、光伏、微型燃气轮机等分布式电源，电动汽车、储能装置等移动电源以及由部分分布式电源组成的虚拟发电厂(VirtualPower Plant，VPP)。

采用时延脉冲耦合神经网络进行孤岛划分其单个神经元(节点)模型如下：

F_j(n)＝I_j,

U_j(n)＝F_j(n)(1+β·L_j(n))

该模型中，L通道接受神经元的反馈输入Y_j(n),L_j(n)是来自其他神经元的输入Y₁...Y_k进行时延d_1j...d_kj后的求和，作为L通道的输出，F_j是外界激励I_j送至F通道后的输出，信号L_j加上一个正的偏移量后与信号F_j进行相调制，得到内部状态信号U_j，当神经元输出一个脉冲，阈值θ_j就通过反馈迅速提高到使此神经元熄火，然后阈值线性下降，在下降过程中，如果有反馈输入Y_k，它导致U_j(n)>θ_j(n)，则神经元被捕获。如图3所示，是单个神经元(节点)图示。

作为一个优选地实施例，步骤S02包括：

根据配电网故障区域电网的拓扑结构，转化成基于图论学的无向图，构建邻接矩阵；

根据所述邻接矩阵体现的连接关系，以分布式电源为中心，以网格最小为原则，将负荷有序地排列在所述分布式电源附近，生成配电网矩形网络图，如图4所示。

作为一个优选地实施例，步骤S03还包括：

根据时延脉冲耦合神经网络模型，对接入配电网的电动汽车进行搜索，并对搜索到的电动汽车依次编号，建立电动汽车调度优先顺序表。

具体地，采用时延脉冲耦合神经网络，对介入配电网的电动汽车进行搜索，以各个分布式电源为根神经元进行点火并行搜索，一旦确定电动汽车进入某电源区域网格内，则将此电源所在的孤岛作为此电动汽车后备接入孤岛，对电动汽车依次编号，建立电动汽车调度优先顺序表。

作为一个优选地实施例，步骤S04所述电动汽车基本信息包括：电动汽车运行状态，包括充电与放电；电池荷电状态；续航能力；位置信息。

作为一个优选的实施例，步骤S05所述处理所述基本信息包括：

根据反馈时刻电网的负荷运行状态与电动汽车荷电状态，位置信息，在兼顾经济性因素下，确定电动汽车的充放电状态，并由电动汽车的续航能力决定其接入相应的孤岛。

作为一个优选地实施例，步骤S06所述校验孤岛安全性包括：

孤岛内功率平衡约束；孤岛内节点电压约束；线路传输功率约束；电动汽车技术约束。

孤岛功率平衡约束：

P_i为节点i的注入有功功率，Q_i为节点i的注入无功功率，U_i为节点i的电压幅值，U_j为节点j的电压幅值，G_ij和B_ij为分别为节点导纳矩阵元素Y_ij的实部和虚部，δ_ij为节点i与节点j之间电压相位之差。

节点电压约束：

U_imin<U_i<U_imax

其中：U_imin为节点i电压幅值的最小值，U_imax为节点i电压幅值的最大值。

线路过载约束：

S_ij≤S_ijmax

其中：S_ij为线路流过实际容量；S_ijmax为线路允许流过最大容量。

电动汽车技术约束：

P_EV≤P_EVmax

SOC_min≤SOC≤SOC_max

其中：PEV电动汽车充电功率，P_EVmax电动汽车最大充电功率，SOC表示电动汽车的荷电状态，SOC_min、SOC_max分别表示电动汽车最小、最大荷电状态。

作为一个优选地实施例，步骤S07所述根据孤岛安全性校验结果进行相应调整包括：

根据电动汽车接入的孤岛，以就近原则采取调整方案进行孤岛调整，在保证孤岛安全性以及稳定性的前提下，使孤岛数最少，动态调整孤岛，以便在故障排除后，能够迅速恢复供电。

若孤岛不安全，则采取调整方案进行调整，所述调整方案包括：削减非重要负荷、增设分布式电源或根据根据孤岛状态，动态调整电动汽车调度方案。

若孤岛安全，则在保证孤岛稳定性与安全性的前提下，对孤岛进行微调，所述微调整是指孤岛留有一定安全裕度的前提下，充分消纳分布式电源，使冗余最小；维持保证重要负荷供电使孤岛数目最小，便于故障消除后快速恢复供电和系统恢复。

本发明实施例提供的一种基于孤岛划分的电动汽车调度方法，对配电网故障区域进行孤岛划分，在基于配电网故障区域的拓扑结构，形成矩形网络，利用时延脉冲耦合神经网络对入网的电动汽车进行搜索，建立电动汽车优先顺序表，根据优先顺序表向电网运行商反馈电动汽车基本信息并处理，根据处理后的电动汽车基本信息执行初步调度方案，结合初步调度方案对接入电动汽车的孤岛进行安全性校验与调整，输出电动汽车最优调度方案，既保证了孤岛的安全性，又保障了电网供电的可靠性。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于设备实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种基于孤岛划分的电动汽车调度方法，其特征在于，包括：

S01、确定配电网故障区域，对所述故障区域进行孤岛划分；

S02、根据所述配电网故障区域的拓扑结构生成矩形网络；

S03、基于时延脉冲耦合神经网络原理搜索接入配电网的电动汽车，建立电动汽车调度优先顺序表；

S04、根据所述调度优先顺序表，反馈电动汽车基本信息至电力调度中心；

S05、所述电力调度中心处理所述电动汽车基本信息，形成初步调度方案并执行；

S06、结合初步调度方案执行后情况，对所有孤岛进行电力潮流计算，校验孤岛安全性；

S07、根据孤岛安全性校验结果进行相应调整，输出电动汽车最终调度方案。

2.根据权利要求1所述的一种基于孤岛划分的电动汽车调度方法，其特征在于，步骤S01所述配电网故障区域是含有分布式电源的配电网故障区域。

3.根据权利要求1所述的一种基于孤岛划分的电动汽车调度方法，其特征在于，步骤S01中所述孤岛划分是采用脉冲耦合神经网络模型，以分布式电源为中心，向下进行搜索，形成初步孤岛划分。

4.根据权利要求1所述的一种基于孤岛划分的电动汽车调度方法，其特征在于，步骤S02包括：

根据配电网故障区域电网的拓扑结构，转化成无向图，构建邻接矩阵；

根据所述邻接矩阵，以分布式电源为中心，以网格最小为原则，将负荷有序地排列在所述分布式电源附近，生成配配电网矩形网络。

5.根据权利要求1所述的一种基于孤岛划分的电动汽车调度方法，其特征在于，步骤S03还包括：

根据时延脉冲耦合神经网络模型，对接入配电网的电动汽车进行搜索，并对搜索到的电动汽车依次编号，建立电动汽车调度优先顺序表。

6.根据权利要求1所述的一种基于孤岛划分的电动汽车调度方法，其特征在于，步骤S04所述电动汽车基本信息包括：电动汽车运行状态，包括充电与放电；电池荷电状态；续航能力和位置信息。

7.根据权利要求1所述的一种基于孤岛划分的电动汽车调度方法，其特征在于，步骤S05所述处理所述基本信息包括：根据反馈时刻电网的负荷运行状态与电动汽车荷电状态，位置信息，在兼顾经济性因素下，确定电动汽车的充放电状态，并由电动汽车的续航能力决定其接入相应的孤岛。

8.根据权利要求1所述的一种基于孤岛划分的电动汽车调度方法，其特征在于，步骤S06所述校验孤岛安全性包括：

孤岛内功率平衡约束；孤岛内节点电压约束；线路传输功率约束；电动汽车技术约束。

9.根据权利要求1所述的一种基于孤岛划分的电动汽车调度方法，其特征在于，步骤S07所述根据孤岛安全性校验结果进行相应调整包括：

若孤岛不安全，则根据孤岛状态动态调整电动汽车调度方案，所述调整方案包括：削减非重要负荷、增设分布式电源。

若孤岛安全，则在保证孤岛稳定性与安全性的前提下，对孤岛进行微调。