[发明专利]一种基于PMU量测的面向主动配电网的网络分区方法

说明书

本发明公开了一种基于PMU量测的面向主动配电网的网络分区方法，其步骤包括：1、建立分区后微电网集群的运行约束条件；2、定位发生故障的孤岛区域；3、划分满足运行约束的基本微电网；4、根据PMU采集的量测数据，计算基本微电网的等效电路；5、根据所有可能合并的基本微电网组合，确定候选微电网集群；6、根据区域的等效电路，计算候选微电网集群集的运行因子；7、计算目标函数，从候选微电网集群中选择最佳集群。本发明无需网络模型的拓扑结构与设备参数，即可得到最佳分区拓扑，从而能在主动配电网某处馈线出现故障时及时调整分区，进而减少配电网故障时长，降低经济损失。

技术领域

本发明涉及主动配电网故障分区领域，具体地说是一种基于PMU量测的面向主动配电网的网络分区方法，适用于主动配电网中随机区域出现故障的情况，无需网络模型的拓扑结构与设备参数，即可得到最佳分区拓扑。

背景技术

主动配电网是一种高度集成，完全互连且具有通信功能的电气系统。与传统的配电网相比，主动配电网可以对电网运行状态进行主动控制，对可控资源实现主动管理，以解决电网兼容性和大规模间歇性可再生能源的应用问题。在正常运行期间，主动配电网通过输电网络和分布式发电设备对用户测供电；一旦发生故障，整个配电网(或一部分配电网)可能会与主电网断开连接，孤岛区域内的负载只能由分布式发电设备供电。在这种情况下，作为一种自我修复措施，主动配电网分区(聚类)可以将孤岛区域适当地分成满足一系列技术要求的微电网集群，以更有效地对孤岛区域继续可靠供电。

现有的主动配电网分区方法，是通过分配分布式储能资源和分布式无功资源，将配电系统分为微电网集群。通过引入多个自治微电网作为解决方案，考虑可靠性和供应充足指数、通信连接成本、分布式发电设备输出和负载消耗的不确定性、电压和电流的可控性等一系列指标，并将其作为网络分区的依据，以在上游网络受到干扰的情况下提高主动配电网的可靠性。

中国农业大学陆凌芝等提出了一种基于电气距离矩阵特征根分析的主动配电网电压控制分区方法(电力建设，2018，“基于电气距离矩阵特征根分析的主动配电网电压控制分区方法”)。该方案使用牛顿－拉夫逊法进行潮流计算，得到电压/无功灵敏度矩阵，对其进行处理得到增广矩阵；然后根据增广电压/无功灵敏度矩阵定义电气距离，得到电气距离矩阵；接着建立描述电气距离矩阵特征根序列的一个指标作为判断依据来确定较大特征根个数，该个数即为分区数；最后，采用基于Ward距离的凝聚层次聚类算法对电气距离矩阵进行聚类，得出分区结果。仿真结果表明，与传统分区方法中人为指定分区数或通过比较不同分区数下各分区方案的各类指标来确定最佳分区数的情况相比，提出的方案可用量化的指标来确定分区数，更加简单高效，且能得到较为稳定的分区方案。但是此方案无法跟踪负载、分布式发电设备功率的实时变化而调整分区结果，无法保证方法的普适性。

山东大学于琳等提出了一种引入社团结构理论与粒子群算法的主动配电网电压控制分区算法(山东大学硕士学位论文，2017，“主动配电网多目标规划及控制分区研究”)，该算法定义电气距离并以此建立权重矩阵，为主动配电网控制区域划分提供度量单位；以模块度为衡量标准对分区结果进行评估；采用粒子群算法对其进行计算，针对粒子的编码与更新提出适应主动配电网网络拓扑特点的编码方式以及更新策略，从而加速收敛并节约储存空间。仿真结果表明，与传统以地理区域为根据的分区方法相比，该方法避免了人为因素的干扰，兼顾网络拓折结构特性和电气特性，保证了电网分区的合理性及有效性。但是此方案的模型将分布式发电设备抽象为PQ节点，准确性与实用性容易因分布式发电设备间歇性行为而受到不利影响。

发明内容

本发明是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种基于PMU量测的面向主动配电网的网络分区方法，以期能在无需网络模型的拓扑结构与设备参数的情况下，即可得到最佳分区拓扑，从而能在主动配电网某处馈线出现故障时及时调整分区，进而减少配电网故障时长，降低经济损失。

本发明为解决技术问题采用如下技术方案：