[发明专利]一种考虑用户停电损失的多目标配电网供电恢复方法

权利要求书

1.一种考虑用户停电损失的多目标配电网供电恢复方法，其特征在于，所述配电网供电恢复方法包括以下步骤：

S1:根据中断供电产生的影响，对配电网内的负荷用户进行等级划分；

S2:根据配电网内负荷用户分级信息，计算配电网的负荷点停电损失指标值；

其中，所述负荷点停电损失指标值用于描述配电网的重要负荷和用户停电损失信息，包括高停电损失用户百分比和配电网平均单小时每千瓦用户停电损失值；

S3:对所述配电网的负荷点停电损失指标值进行归一化处理，建立平衡考虑用户停电损失和供电恢复成本的目标函数，并计算目标函数中各个子目标函数的权重系数；

其中，所述目标函数中的供电恢复成本为供电恢复中的电源输出成本，包括变电站节点输出成本和分布式电源成本，所述权重系数根据负荷点停电损失指标值计算，具备对不同配电网的适应性，可根据配电网中重要用户和高停电损失用户所占比重而调整；

S4:根据配电网内负荷用户分级信息，添加保障重要用户供电恢复的约束条件；

S5:添加电源配电网供电恢复约束条件并线性化，建立多时段的多目标配电网供电恢复最优化问题的混合整数线性规划模型；

其中，所述电源配电网供电恢复约束条件包含考虑孤岛融合的辐射状拓扑约束，所述混合整数线性规划模型为考虑孤岛融合情况的混合整数线性规划模型；

S6:求解所述多目标配电网供电恢复最优化问题，得到多时段的多目标配电网供电恢复方案；

所述S1中根据用户类型，对配电网内的负荷用户进行等级划分的方法包括：

根据停电造成的影响和损失，将配电网负荷用户分为重要用户和普通用户；

所述重要用户为中断供电将造成人身伤亡，在政治、经济上造成重大损失的用户；

根据普通用户停电产生的经济损失，将普通用户按停电损失从大到小进一步分为一级用户、二级用户和三级用户；

所述S2中根据配电网内负荷用户分级信息，计算配电网的负荷点停电损失指标值，具体如下：

通过间接分析法计算配电网内负荷用户的单小时每千瓦用户停电损失值：

产业用户的停电损失通过下式获取：

其中，CIC_indu表示产业用户的单小时每千瓦用户停电损失值；VA表示产业用户产值的平均年增加值；P_fp表示产业用户全产能生产时的平均用电需求；T_p表示产业用户一年内平均用于生产的时间；c_va为比例系数，表示产业用户平均总停电损失与平均断电停产损失之比；

住宅用户的单小时停电损失值通过下式计算：

其中，CIC_redi表示住宅用户的单小时每千瓦用户停电损失值；w表示该地区平均时薪；P_max表示住宅用户的用电功率峰值；

根据配电网内负荷用户的单小时每千瓦用户停电损失值计算配电网的负荷点停电损失指标值：

所述负荷点停电损失指标用于描述配电网内重要负荷的用户停电损失信息，包括高停电损失用户百分比和配电网平均单小时每千瓦用户停电损失值；

所述高停电损失用户比例值通过下式计算：

其中，η_highCIC表示配电网中的高停电损失用户百分比；N_total表示该配电网中的用户总数；N_import表示该配电网中的重要用户数；N_first表示该配电网中一级用户数；N_second表示该配电网中的二级用户数；

所述配电网平均单小时每千瓦用户停电损失值通过下式计算：

其中，CIC_avg表示配电网平均单小时每千瓦用户停电损失值；CIC_i表示配电网内第i个用户的单小时每千瓦用户停电损失值；P_i表示配电网内第i个用户负荷的有功功率值；

所述S3中对所述配电网的负荷点停电损失指标值进行归一化处理，建立平衡考虑用户停电损失和供电恢复成本的目标函数，并计算目标函数中各个子目标函数的权重系数，具体包括：

对配电网平均单小时每千瓦用户停电损失值进行归一化处理，通过下式进行计算：

其中，CIC′_avg表示归一化后的配电网平均单小时每千瓦用户停电损失值；CIC_min表示配电网内所有用户单小时用户停电损失的最小值；CIC_max表示配电网内所有用户单小时用户停电损失的最大值；

所述建立平衡考虑用户停电损失和供电恢复成本的目标函数，其中所述目标函数的形式如下：

其中，w₁和w₂为权重系数；f₁为表示用户停电损失的子目标函数；f₂为表示供电恢复成本的子目标函数；N为配电网所有节点的集合；T为所有停电恢复时段的集合；CIC_i，t表示t时段节点i处负荷的单小时用户停电损失；P_i^D表示t时段节点i处负荷的有功功率需求；r_i，t为决策变量，表示t时段节点i处负荷的恢复状态，r_i，t为1表示此时节点i处负荷已恢复供电，r_i，t为0表示此时节点i处负荷未恢复供电；T_int表示每个断电恢复时段的时长；表示t时段节点i处所连分布式电源的成本系数；表示t时段节点i处所连分布式电源输出有功功率；表示t时段变电站节点i处的成本系数；表示t时段变电站节点i处电源输出有功功率；

所述目标函数中各个子目标函数的权重系数，通过下式计算：

所述S4中根据配电网内负荷用户分级信息，添加保障重要用户供电恢复的约束条件，具体包括：

对于配电网中的重要用户，为了确保其恢复供电优先级，添加以下约束：

r_i，t＝1 i∈N_import，t∈T

其中，N_import为配电网所有重要用户节点的集合；

所述S5中添加电源配电网供电恢复约束条件并线性化，建立多时段的多目标配电网供电恢复最优化问题的混合整数线性规划模型，具体包括：

所述配电网供电恢复约束条件包括：分布式电源及储能输出约束、配电网潮流约束、考虑孤岛融合的辐射状拓扑约束以及变量边界约束；

所述分布式电源及储能输出约束包括：

式中，S_DG为配电网连接分布式电源的节点集合；S_ESS为配电网连接储能系统的节点集合；和分别表示t时段节点i处所连分布式电源输出有功功率和无功功率，和分别表示t时段节点i处所连储能系统的放电功率和充电功率；和分别表示t时段节点i处所连分布式电源输出有功功率下限和上限；和分别表示t时段节点i处所连分布式电源输出无功功率下限和上限；表示节点i处所连分布式电源输出有功功率的变化率的上限；和为决策变量，分别表示t时段节点i处所连储能系统的充电状态和放电状态，当为1，表示t时段节点i处所连ESS正在充电；为1，表示t时段节点i处所连ESS正在放电；和分别表示节点i处所连储能系统的最大放电功率和最大充电功率；k_i，0表示节点i处所连储能系统的荷电状态的初始值，和分别表示节点i处所连储能系统的荷电状态的下限和上限；C_rated，i表示节点i处所连储能系统的额定能量容量；和分别表示节点i处所连储能系统的充电效率和放电效率；

所述配电网潮流约束包括：

式中，P_ij，t和Q_ij，t分别表示t时段流经支路ij的有功功率潮流和无功功率潮流；表示t时段变电站节点i处电源输出无功功率；表示t时段节点j处负荷的无功功率需求；R_ij和X_ij分别表示配电网支路ij的电阻和电抗；表示t时段节点i处电压幅值的平方；表示t时段流经支路ij的电流幅值的平方；

所述考虑孤岛融合的辐射状拓扑约束包括：

∑α_ij，t＝|N|-∑Ar_k，tij∈E，k∈S_DG，t∈T

|F_ij，t|≤α_ij，tM ij∈E，t∈T

式中，Ar_k，t为t时段电源点k的孤岛主导电源节点状态决策变量，Ar_k，t为1表示当前时刻以该电源节点为主导电源节点的孤岛存在，α_ij，t为决策变量，表示t时段支路ij的开关状态，α_ij，t为0表示t时段支路ij断开；α_ij，t为1表示t时段支路ij连通；F_ij，t表示t时段流经支路ij的虚拟潮流；D_j表示t时段节点j处的虚拟负荷需求；M表示一个无穷大的正数；E表示配电网所有支路的集合；

所述变量边界约束包括：

式中，分别表示t时段节点i处电压幅值的下限、上限；表示t时段流经支路ij的有功功率潮流的上限；表示t时段流经支路ij的无功功率潮流的上限。

2.根据权利要求1所述的一种考虑用户停电损失的多目标配电网供电恢复方法，其特征在于，所述线性化方法为对配电网供电恢复约束条件中的非线性部分进行分段近似线性化，具体包括：

对有功功率潮流平方项的分段线性化近似过程如下：

式中，表示所述有功功率潮流平方项的近似值；和为线性化过程的辅助积分变量；a为计数变量；A为分段近似的段数；

无功功率潮流平方项的近似值通过相同过程计算得到；

对电压幅值平方项以常数标准值近似线性化；如下所示：

式中，U^nsqr表示电压幅值平方项的常数标准值。