CN110676838B - 柔性配电系统故障自适应鲁棒优化恢复方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于配电网故障恢复技术领域,尤其涉及一种柔性配电系统故障自适应鲁棒优化恢复方法,包括:步骤1:基于柔性多状态开关控制和配电网功率流动来建立计及损耗的SNOP的功率数学模型;步骤2:以开关状态、SNOP有功功率为决策变量,计及SNOP的自身损耗以及用户失负荷损失的差异性,建立了以失负荷风险最小为目标的故障优化恢复模型;步骤3:通过调节SNOP有功功率应对源、荷的不确定性对开关状态最优方案进行微调优化,以减小网损和电压偏差为目标函数,同时根据电压偏差大小自适应调整其权重系数,得到网损和电压的SNOP参数值。
Description
技术领域
本发明属于配电网故障恢复技术领域,尤其涉及一种柔性配电系统故障自适应鲁棒优化恢复方法。
背景技术
随着国家新能源和电改政策的逐步推进,大量的分布式能源、电动汽车充电装置、储能装置以及微网接入配电网,且渗透率不断提高。新能源和负荷的随机性以及多主体利益特征下分散控制特性,容易引起馈线功率大幅度波动以及电压越限,使配电网的运行面临严峻挑战。同时,基于联络开关的网络重构则受到开关响应速度、动作寿命和冲击电流等问题的限制,不能满足未来高可靠性用户的需求。采用柔性多状态开关设备实现馈线互联,不仅可以平衡馈线负载,改善系统整体的潮流分布,而且可以在故障情况下保障负荷的不间断供电,为负荷提供电压频率支撑,提高电网供电可靠性。
对于基于SNOP的配电网的故障恢复尚在起步阶段。Li P,Song G,Ji H等人在以两端口SNOP替代配电网中分支线间的联络开关,故障后通过优化SNOP非故障端有功功率,达到最大化恢复失电负荷的目的,并与传统联络开关、联络开关+网络重构、SNOP+网络重构分别进行对比,说明了SNOP与网络重构联合调度具有更好的效果。由于故障情况下SNOP故障端切换为V/f模式,而以有功为控制变量,无法保证故障侧电压的合格。娄铖伟,张筱慧,丛鹏伟等人首先建立了SNOP最大供电能力模型,然后以此为约束,以失电负荷最小、失去连接的DG最少、网络损耗最小的加权求和为目标,建立了SNOP故障侧出口电压和开关状态联合优化模型,并通过混合蚁群联合优化算法求解,但只分析了两端柔性多状态开关,也没有考虑分布式电源与负荷的不确定性问题。
目前,针对传统配电网考虑分布式电源不确定性的故障恢复已有相关研究。杨丽君,卢志刚将风电出力划分为多个典型场景,开展基于多场景的配电网故障优化恢复,但场景分析法采用每个场景下期望值,不能较好模拟分布式电源出力的随机性。陈昕玥,唐巍,陈禹等人构造了光伏发电功率的离散概率模型,并以高于置信水平的失电负荷量最小为目标函数,建立基于机会约束规划的故障恢复模型,但机会约束法不能严格保证节点电压、支路功率满足约束,不能实现对不确定集合内的任意元素都保证约束可行性。
发明内容
针对上述技术问题,本发明提出了一种柔性配电系统故障自适应鲁棒优化恢复方法,包括:
步骤1:基于柔性多状态开关控制和配电网功率流动来建立计及损耗的SNOP的功率数学模型;
步骤2:以开关状态、SNOP有功功率为决策变量,计及SNOP的自身损耗以及用户失负荷损失的差异性,建立了以失负荷风险最小为目标的故障优化恢复模型;
步骤3:通过调节SNOP有功功率应对源、荷的不确定性对开关状态最优方案进行微调优化,以减小网损和电压偏差为目标函数,同时根据电压偏差大小自适应调整其权重系数,得到网损和电压的SNOP参数值。
所述故障优化恢复模型的目标函数为:
式中,f表示切负荷风险,k为系统编号,nk为第k个配电系统的节点数;γn为节点n状态变化参数,γn=1表示停电状态,γn=0表示供电状态;Pcut,n为节点n的负荷大小;σn为节点n上负荷的重要程度,0<σn<1。
所述微调优化的目标函数为:
g=min{αg1+βg2}
g表示微调优化的目标函数,g1、g2分别表示电压偏差与网损,α、β分别表示电压偏差与网损的权重系数;ωk,n为第k条馈线中节点n电压的权重;Uk,n为第k个配电系统中节点n的电压;nk为第k个配电系统的节点数;b为支路编号,Nk为第k个配电系统的支路数;Ik,b、Rk,b分别为第k个配电系统第b条支路的电流和电阻;Psnop.lose为柔性多状态开关SNOP自身的有功损耗。
所述网损权重系数β设为1/2;电压偏差权重系数α根据节点电压偏差值自适应调整,Umax、Umin分别表示节点电压幅值上限和下限:
所述故障优化恢复模型还满足:潮流约束、节点电压约束、支路功率约束、保持辐射型拓扑以及SNOP功率约束。
所述步骤3还包括:对日前配电网各节点负荷以及光伏、风机出力进行预测,获得三者在时刻t的变化范围,通过预测误差聚合值和可自适应调整的参与因子,将误差进行分配,获得包含负荷、光伏和风机出力偏差聚合值的网络损耗和电压偏差量,并结合微调优化的目标函数获得考虑了聚合误差的鲁棒目标函数。
本发明的有益效果:
(1)本发明建立了计及自身损耗的柔性多状态开关的数学模型,可以在求取配电网故障恢复策略时,能够更加准确的调整SNOP各端口的功率流动;
(2)本发明分两阶段进行建模,突出了故障恢复的本质是尽可能减少失电负荷,进而优化故障期间的运行状态;
(3)本发明计及了风机、光伏与负荷预测的不确定性,调整SNOP各端口功率以优化故障期间网络的运行状态,同时节点电压偏差值得权重系数自适应调整,更加符合实际情况。
(4)本发明能够保证最优方案是切负荷最小情况下的最优运行方案,同时由于第二阶段采用了鲁棒优化、权重系数的自适应调整,确保了方案在最恶劣的情况下保证用户可靠性。
附图说明
图1为三端SNOP接入配电网示意图;
图2为不同状态下配电网的功率流动示意图;
图3为不确定因子变化范围与趋势示意图;
图4为失负荷风险与分布式电源渗透率的关系示意图;
图5为失负荷风险与SNOP容量/线路容量的关系示意图;
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
柔性多状态开关目前的实现形式是背靠背电压源型变流器(B2B VSC)结构,各变流器单元直流侧通过直流母线连接,交流侧连接不同的馈线端,如图1所示。
正常运行状态下,有端口实现对直流电压的稳定控制,有端口实现对功率传输的实时控制,选择两个端口为PQ控制,一个端口为VdcQ控制实现正常运行时经济性最好。实际中馈线负荷分配一般不均衡,但与SNOP相连的三个网络的潮流能够选择方向平滑地相互支援,改善系统的潮流分布,达到馈线均衡的效果;当馈线F1出口发生故障时,由于电力电子器件SNOP阻尼小、响应快,会先闭锁,清除故障电流钳位电容电压,同时切换控制方式为电流控制,防止短路电流过大对开关器件造成不可逆损伤,隔离故障,SNOP解除闭锁,同时故障端切换到V/f控制,非故障段由馈线F2、F3提供功率支持。运行与故障状态下的功率流动如图2所示,由于正常时为闭环运行,因此可以实现非故障段负荷的不间断供电。
第一阶段是求取故障恢复策略,以失负荷风险最小为目标函数。不同负荷对电能质量的要求不同,而停电对不同负荷带来的损失也不尽相同,将负荷分为普通负荷与重要负荷,并分别赋予不停的权重系数,来准确衡量不同故障恢复策略的优劣程度。
式中,f表示切负荷风险,k为系统编号,nk为第k个配电系统的节点数;γn为节点n状态变化参数,γn=1表示停电状态,γn=0表示供电状态;Pcut,n为节点n的负荷大小;σn为节点n上负荷的重要程度,0<σn<1。
求取基于SNOP的配电网优化故障恢复策略时,除了传统故障恢复过程中的潮流约束、节点电压约束、支路功率约束以及各自保持辐射型拓扑外,还要考虑SNOP传输的功率不能越过上限。
1)柔性多状态开关非故障侧的网络潮流约束:
式中,Φi为以节点i为末端节点支路的首端节点的集合;Ψi为以节点i为首端节点支路的末端节点的集合;Ui、Uj分别为节点i、j电压;Iji为节点j流向节点i的电流;Rij和Xij分别为支路ij的电阻和电抗;Pij和Qij分别为节点i流向节点j的有功功率和无功功率;Pik和Qik分别为节点i流向节点k的有功功率和无功功率;Pi和Qi分别为节点i上注入的有功功率和无功功率之和;PDG,i和QDG,i分别为节点i上DG注入的有功功率和无功功率;Pload,i和Qload,i分别为节点i负荷消耗的有功功率和无功功率;Psnop,i和Qsnop,i分别为t时刻柔性多状态开关i端口输出的有功功率和无功功率。
2)节点电压约束、支路电流约束以及配电网辐射状运行约束:
Ui.min,Ui.max分别为节点i电压的上下限;Sj,max为支路j容量上限;Tr为放射性网络结构。
3)SNOP端口无功功率限制:
式中,Psnop.i(t)、Psnop.j(t)、Psnop.h(t)Qsnop.i(t)、Qsnop.j(t)、Qsnop.h(t)分别为t时刻柔性多状态开关i、j、h端口输出的有功功率和无功功率, 分别为柔性多状态开关i、j、h端口变流器的输出无功功率的上下限值。
4)SNOP端口容量约束
由于直流环节的存在,变流器的无功输出相互隔离,在建模时只需考虑各变流器的容量约束。
式中,Ssnop.i、Ssnop.j、Ssnop.h分别为柔性多状态开关i、j、h端口的变流器接入容量。
然后,对故障期间的运行状态进行优化。考虑到故障恢复过程中,切负荷量是离散变化的,因此,最终只能得到使得切负荷风险最小的开关状态与SNOP各端口传输功率允许变化范围。在此基础上,保持拓扑结构不变,在SNOP传输功率允许范围内调整各端口P、Q来优化网络电能质量。
g1 0、g2 0分别表示电压偏差与网损,α、β分别表示二者的权重系数;ωk,n为第k条馈线中节点n电压的权重;Uk,n为第k个配电系统中节点n的电压;nk为第k个配电系统的节点数;Umax、Umin分别表示节点电压幅值上限和下限;b为支路编号,Nk为第k个配电系统的支路数;Ik,b、Rk,b分别为第k个配电系统第b条支路的电流和电阻。
考虑到g1主要表征系统各节点的电压偏差大小,当节点电压偏离额定值,趋近于阈值时,该项指标权重相应增大,防止出现电压越限。因此,设定网损权重系数为1/2,电压偏差权重系数根据节点电压偏差值自适应调整:
其中考虑到了风机、光伏和负荷预测的不确定性,如图3所示。
综上,计及系统特征的多属性目标函数最终表述为:
约束条件和第一阶段相同。
模型修正
在上述模型基础上,计及分布式电源出力和负荷预测误差对模型进行修正。通常可对日前配电网各节点负荷以及光伏、风机出力进行预测,获得三者在时刻t的变化范围。
不考虑光伏、风电与负荷三者的相关性,预测误差聚合值可表述为下式:
为了直观反映预测误差对优化结果的影响,本发明通过预测误差聚合值和可自适应调整的的参与因子,将误差进行分配,获得包含负荷、光伏和风机出力偏差聚合值的网络损耗和电压偏差量:
基于以上仿射关系与未考虑不确定因子的目标函数(9),可获得考虑了聚合误差的鲁棒目标函数式(15)。
最终通过自适应鲁棒方法优化故障期间运行状态。同时,分析了分布式电源渗透率和SNOP容量/线路容量对优化策略的影响,结果如图4-5所示。
此实施例仅为本发明较佳的具体实施方式,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 (4)
1.一种柔性配电系统故障自适应鲁棒优化恢复方法,其特征在于,包括:
步骤1:基于柔性多状态开关控制和配电网功率流动来建立计及损耗的SNOP的功率数学模型;
步骤2:以开关状态、SNOP有功功率为决策变量,计及SNOP的自身损耗以及用户失负荷损失的差异性,建立了以失负荷风险最小为目标的故障优化恢复模型;
步骤3:通过调节SNOP有功功率应对源、荷的不确定性对开关状态最优方案进行微调优化,以减小网损和电压偏差为目标函数,同时根据电压偏差大小自适应调整其权重系数,得到网损和电压的SNOP参数值;
所述微调优化的目标函数为:
g=min{αg1+βg2}
g表示微调优化的目标函数,g1、g2分别表示电压偏差与网损,α、β分别表示电压偏差与网损的权重系数;ωk,n为第k条馈线中节点n电压的权重;Uk,n为第k个配电系统中节点n的电压;nk为第k个配电系统的节点数;b为支路编号,Nk为第k个配电系统的支路数;Ik,b、Rk,b分别为第k个配电系统第b条支路的电流和电阻;Psnop.lose为柔性多状态开关SNOP自身的有功损耗;
所述网损的权重系数β设为1/2;电压偏差权重系数α根据节点电压偏差值自适应调整,Umax、Umin分别表示节点电压幅值上限和下限:
3.根据权利要求1所述柔性配电系统故障自适应鲁棒优化恢复方法,其特征在于,所述故障优化恢复模型还满足:潮流约束、节点电压约束、支路功率约束、保持辐射型拓扑以及SNOP功率约束。
4.根据权利要求1所述柔性配电系统故障自适应鲁棒优化恢复方法,其特征在于,所述步骤3还包括:对日前配电网各节点负荷以及光伏、风机出力进行预测,获得三者在时刻t的变化范围,通过预测误差聚合值和可自适应调整的参与因子,将误差进行分配,获得包含负荷、光伏和风机出力偏差聚合值的网络损耗和电压偏差量,并结合微调优化的目标函数获得考虑了聚合误差的鲁棒目标函数。
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CN111767656B (zh) * | 2020-07-03 | 2023-05-02 | 西安交通大学 | 一种弹性配电网远动开关优化配置方法、存储介质及设备 |
CN112072657B (zh) * | 2020-09-15 | 2022-05-20 | 国网山西省电力公司经济技术研究院 | 用于柔性互联配电系统的连锁故障风险评估方法及系统 |
CN112436547B (zh) * | 2020-11-17 | 2022-07-05 | 青岛大学 | 一种具有sop功能的双并网接口中压光伏发电系统 |
CN112615373B (zh) * | 2020-12-25 | 2024-09-10 | 华北电力大学 | 一种计及信息失效的柔性配电系统分散控制策略优化方法 |
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CN113708421A (zh) * | 2021-08-23 | 2021-11-26 | 国网吉林省电力有限公司长春供电公司 | 一种柔性配电网的改进两阶段鲁棒运行优化方法及系统 |
CN114355829A (zh) * | 2022-01-07 | 2022-04-15 | 西南石油大学 | 一种天然气管道多状态故障模型及电-气耦合连锁故障模拟方法 |
CN115133573A (zh) * | 2022-06-24 | 2022-09-30 | 浙江工业大学 | 一种考虑负荷光伏随机性的配电网故障恢复滚动优化方法 |
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Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN109687496A (zh) * | 2018-11-20 | 2019-04-26 | 中国能源建设集团江苏省电力设计院有限公司 | 一种交直流混联柔性配电网可靠性计算方法 |
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Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
《含SNOP的柔性互联配电网无功优化技术研究评述》;袁勇等;《电力电容器与无功补偿》;20190630;第40卷(第3期);第116-119页 * |
《含SNOP的配电网故障恢复优化方法研究》;侯宇馨;《CNKI优秀硕士论文全集》;20190430;第32-37页 * |
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