[发明专利]计及分布式电源和需求响应的配电安全域模型构建方法

说明书

本发明涉及一种计及分布式电源和需求响应的配电安全域模型构建方法，包括以下步骤：获取配电系统网络拓扑结构等参数；建立工作点向量式，给出工作点向量元素的取值范围区间；建立配电网潮流方程；建立配电系统正常运行安全约束模型；建立N‑1场景下不同类型分布式电源(DG)的动作模型；建立需求响应(DR)节点的N‑1故障前后功率变化映射模型；建立配电系统N‑1安全约束模型；综合构建计及DG和DR的配电安全域模型。本发明设计合理，其在配电安全域模型中同时计及了DG和DR的模型，可适用于同时含DG和DR的复杂配电网，有利于直接分析DG接入对配电安全域的影响，排除其它节点元件的干扰，可广泛用于配电系统领域中。

技术领域

本发明属于配电系统调度技术领域，尤其是一种计及分布式电源和需求响应的配电安全域模型构建方法。

背景技术

安全性是电力系统规划运行的重要目标，在配电系统中主要指N-1安全性，其含义是单一元件退出运行后，系统在满足线路容量、电压约束等条件下，仍能向负荷持续供电。目前，城市电网正逐步发展为智能配电网，不仅具备高度的自动化与信息化，还将包含分布式电源(distributed generation,DG)、分布式储能系统、需求响应(demand response,DR)等多种新元件与新运行模式，系统运行环境将越来越复杂。

配电系统安全域(distribution system security region,DSSR)是智能配电系统安全运行与分析的有效工具。DSSR定义为状态空间中所有N-1安全工作点构成的封闭集合。相比与常规安全分析法，“域”能够刻画系统安全运行的边界，提供可视化的全局安全信息，避免逐个元件的N-1仿真校验，大大提升安全分析速度，有利于实时安全监控和预防性控制，具有较好的实际应用价值。

已有DSSR研究多针对自动化条件下的传统无源配电网，已形成了涵盖定义、仿真观测、存在性推导证明、模型、性质以及实际应用的理论体系，但对于含多种新元素的有源配电网研究仍然较少。

DG的接入是智能配电网的首要特征，研究人员提出了有源配电网的全象限安全域(total quadrants security region,TQSR)，TQSR可以反映有源配网双向潮流的特征，但是模型以节点下多个元件的总功率为观察视角，不利于分析单纯DG接入对于传统DSSR的影响。DR是智能电网框架下重要的用户互动资源，也是竞争性电力市场的研究热点，研究人员提出了计及DR的最大供电能力(total supply capability,TSC)模型，指出DR可以增加TSC。还有研究人员指出DR会扩大DSSR的体积(大小)，但未分析DR对DSSR几何性质的影响，此外，其研究对象为传统无源配网，未考虑DG接入的场景。传统配电网一般只能通过网络重构等少数手段调整工作点在DSSR中的位置，而DG和DR增强了系统的可控性，可以进一步发挥DSSR在优化决策方面的作用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出一种设计合理、性能稳定且安全可靠的计及分布式电源和需求响应的配电安全域模型构建方法。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种计及分布式电源和需求响应的配电安全域模型构建方法，包括以下步骤：

步骤1、获取配电系统如下参数：网络拓扑结构、节点规模与类型、分布式电源类型及其容量和参与需求响应的节点及其参与方式；

步骤2、建立工作点向量式，给出工作点向量元素的取值范围区间；

步骤3、建立配电网直流潮流方程；

步骤4、建立配电系统正常运行安全约束模型；

步骤5、针对系统N-1故障场景，建立N-1场景下不同类型DG的动作数学模型；

步骤6、针对系统N-1故障场景，建立DR节点的N-1故障前后功率变化映射模型；