[发明专利]一种基于RMPC的主动配电网供电恢复方法

权利要求书

1.一种基于RMPC的主动配电网供电恢复方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1、根据鲁棒方法，确定风机允许的出力约束；

步骤2、根据RMPC控制原理，以开关操作、负荷缩减和可控机组出力的总成本最小为目标函数，建立主动配电网多时步滚动优化供电恢复模型；

步骤3、根据风机允许出力最小值，确定主动配电网供电恢复功率平衡的约束条件；

步骤4、根据对偶理论，将主动配电网供电恢复功率平衡的约束条件转化为不等式约束；

步骤5、综合不等式约束和主动配电网多时步滚动优化供电恢复模型，得到最终的基于RMPC的多时步滚动优化供电恢复模型，利用CPLEX求解，即得供电恢复方案；

步骤2中，建立主动配电网多时步滚动优化供电恢复模型，具体为：

(一)目标函数

式中，c^S、——表示将联络线开关操作、负荷缩减、微网内负荷缩减、燃气轮机出力值转换为成本的对应系数；

P_i^D(k)——表示k时步母线i所连接的负荷有功值；

——表示k时步母线i所连微网内负荷有功值；

——决策变量，表示在k时步i线路所连微网内燃气轮机有功出力值；

y_i,j——决策变量，i与j线路之间的联络线开关状态，0代表断开，1代表闭合；

——决策变量，表示配网内i母线上的负荷恢复比例；

——决策变量，表示i母线所连微网内负荷恢复比例；

B、B^G——分别表示母线的集合、连接微网母线的集合；

L^S——表示有联络线开关的线路的集合；

N——表示微网内负荷节点的集合；

W——表示微网内分布式电源节点的集合；

目标函数中，第一项表示联络线开关操作成本，第二项表示配网内负荷缩减成本，第三项表示微网内负荷缩减成本，第四项表示常规机组燃气轮机的出力成本；

(二)约束条件

(1)连接微网的线路有功、无功潮流约束和没有连接微网的线路有功、无功潮流约束：

式中，B、B^S、B^G——分别表示母线集合、与主网连接的母线集合以及连接微网的母线集合；

——分别表示i母线连接负荷的有功、无功功率；

P_i,j、Q_i,j——决策变量，分别表示i、j线路之间的有功、无功功率；

P_i^G、——决策变量，分别表示微网能向配网外送的有功、无功功率；

y_i,j——决策变量，i与j线路之间的联络线开关状态；

——决策变量，表示配网内i母线上的负荷恢复比例；

(2)微网外送功率约束：

式中，——分别表示微网内燃气轮机、风机、光伏以及储能装置发出的有功功率；

——决策变量，分别表示微网内燃气轮机发出的有功、无功功率；

——分别表示微网内负荷的有功和无功功率；

——表示燃气轮机最大发电容量；

——决策变量，表示i母线所连微网内负荷恢复比例；

(3)拓扑约束：

z_i,j(k)+z_j,i(k)＝1，(i,j)∈L\{L^S∪L^F},k＝{1,2,…,N_p}

z_i,j(k)+z_j,i(k)＝y_i,j(k),(i,j)∈L^S,k＝{1,2,…,N_p}

z_i,j(k)+z_j,i(k)＝0,(i,j)∈L^F,k＝{1,2,…,N_p}

z_i,j(k),y_i,j(k)∈{0,1},k＝{1,2,…,N_p}

式中，L、L^S、L^F——分别表示线路集合、有联络线开关的线路集合以及有故障的线路集合；

M——表示一个足够大的析取参数；

z_i,j——决策变量，表示功率从母线i流向母线j，z_i,j＝1表示功率流向从i到j；z_i,j＝0表示线路无功率流过，z_j,i＝1表示功率流向是从j母线流向i母线；

y_i,j——决策变量，表示联络线开关的状态；

P_i,j、Q_i,j——决策变量，分别表示线路有功、无功功率；

(4)电压安全约束：

式中：V_j、V_i——决策变量，表示母线j、i的电压；

V₀——表示与主网相连的母线电压；

r_i,j、x_i——分别表示线路上的电阻和电抗；

ε——表示电压的松弛变量；

当z_i,j＝1时，电压安全约束为线性化的配网潮流方程，当z_i,j＝0时相应的约束失效；

(5)支路容量约束：

式中，——表示线路额定视在功率；

(6)储能约束如下：

α_i,w(k),β_i,w(k)∈{0,1},k＝{1,2,…,N_p}

式中，α_i,w、β_i,w——分别表示充、放电模式；

——分别表示充、放电功率的最大值；

SOC_i,w——决策变量，表示微网内储能装置ESS的电量状态；

SOC_i,w^min、SOC_i,w^max——分别表示储能装置ESS允许的电量最小值，允许的电量最大值；

T——表示k时步和k-1时步之间的时间间隔；

——表示最大充电容量；

步骤3中，构建功率平衡约束条件，具体为：

式中，P_1,2——表示主网向配网提供的有功功率；

P_i^D(k)——表示k时步母线i所连接的负荷有功值；

——决策变量，表示配网内i母线上的负荷恢复比例；

P_i^G——决策变量，表示微网能向配网外送的有功功率；

——母线i所连微网内风机在k时步的预测出力值；

——母线i所连微网内风机在k时步的预测出力下限；

——母线i所连微网内风机在k时步的预测出力上限；

B^G——表示连接微网母线的集合；

W——微网内分布式电源节点的集合；

步骤4中，转化为不等式约束，具体为：

式中，ε_i,w——决策变量，是风机出力的对偶变量；

P_1,2——表示主网向配网提供的有功功率；

——分别表示微网内燃气轮机、风机、光伏以及储能装置发出的有功功率；

——母线i所连微网内风机在k时步的预测出力下限；

——母线i所连微网内风机在k时步的预测出力上限；

P_i^D(k)——表示k时步母线i所连接的负荷有功值；

——表示k时步母线i所连微网内负荷有功值；

——决策变量，表示配网内i母线上的负荷恢复比例；

——决策变量，表示i母线所连微网内负荷恢复比例。

2.根据权利要求1所述的基于RMPC的主动配电网供电恢复方法，其特征在于，步骤1中，确定风机允许的出力约束的具体方法为：

首先，考虑风机出力的不确定性，将风机出力描述为有界区间；

风机出力预测区间可以表示为：

式中，——母线i所连微网内风机在k时步的预测出力值；

——母线i所连微网内风机在k时步的预测出力下限；

——母线i所连微网内风机在k时步的预测出力上限；

B^G——微网所连母线的集合；

W——微网内分布式电源节点的集合；

N_p——预测周期内预测时步的最大值；

允许的风机出力区间可以表示为：

式中，——决策变量，母线i所连微网内风机在k时步的允许出力上限；

——决策变量，母线i所连微网内风机在k时步的预测出力下限；

然后，根据允许的风机出力区间的上限应小于或等于预测的风机出力区间的上限，以及允许的风机出力区间的下限应小于或等于预测的风机出力区间的下限，确定风机允许的出力约束为：