[发明专利]一种考虑电能质量及其不确定性约束的智能配电网自愈恢复优化方法

摘要

本发明提出一种考虑电能质量及其不确定性约束的智能配电网自愈恢复优化方法。对于每个孤岛，建立由以高重要等级负荷优化恢复、总恢复量最大为目标的切负荷优化模型，和以开关动作次数最少、网损最小为目标的网络重构优化模型构成的双层优化模型，以最优切负荷方案作为网络重构优化的输入。特别地，在网络重构优化模型中，引入点估计法对负序、谐波进行不确定性分析，进而依据不确定性分析得到的负序、谐波可能变化范围，建立包含频率约束、负序、谐波及其不确定性约束的电能质量综合约束集，以改善恢复方案的电能质量，避免恢复失败。通过建立电能质量综合约束集，本发明可实现更安全可靠的供电恢复的目标。

主权项

1.一种考虑电能质量及其不确定性约束的智能配电网自愈恢复优化方法,其特征在于，包括以下步骤：步骤1：以各个负荷的切除状态为优化变量，具体为0‑1型，建立每个孤岛的智能切负荷优化模型，采用微分进化算法确定最优切负荷方案；步骤2：根据步骤1的结果，进一步地，以各个开关的动作与否以及各个无功补偿电容器的无功补偿量为优化变量，建立综合考虑系统频率偏移、注入各个DG的负序电流以及各节点的总谐波电压畸变率，并计及负序、谐波的不确定性的每个孤岛的网络重构优化模型，采用混合粒子群算法求解，来确定需要操作的开关和电容器组的无功补偿量，得到最优网络重构方案；其中，网络重构优化模型是以开关动作次数最小前提下网损最小为目标建立的目标函数：上式中：ci、ciini分别为第i个分段开关的优化状态和初始状态；oj、ojini分别为第j个联络开关的优化状态和初始状态，m1为系统中分段开关的数量，n为联络开关的数量；Plos(ci,oj,Qck)为系统网损标幺值，其中，Qck为第k个无功补偿装置的无功补偿量；基于下述约束条件：约束条件一：SGi≤SGimaxVjmin≤Vj≤VjmaxSi≤Simax上式中：SGi、SGimax是第i个分布式电源的实际视在功率及其最大容许视在功率值；Vjmin、Vjmax分别为节点i允许的电压上下界；Si和Simax是第i条支路流过的传输功率及其最大容许值；约束条件二：在网络重构优化模型的约束条件中综合考虑系统频率偏移、注入各个DG的负序电流以及各节点的总谐波电压畸变率，并计及负序、谐波的不确定性、要求其分布范围的上限不超标，建立了包含频率约束、负序、谐波及其不确定性约束的电能质量综合约束集：其中Cu‑mei＝Ineg‑mei/Ingi,Cu‑uli＝Ineg‑uli/Ingi上式中，Δf、Cu‑mei、THD‑mei为确定性指标，Cu‑uli、THD‑uli为不确定性指标，具体说明如下：1)Δf为系统频率相对50Hz基准值的偏移量，Δfmax为最大允许频偏，参考国标，定为0.5Hz；2)Ineg‑mei、Ineg‑uli分别为注入第i台DG的负序电流的均值和分布范围的上限，Ingi为其额定电流，Cu‑mei、Cu‑uli分别为第i台DG负序电流指标的均值和分布范围的上限，Cumax为最大允许负序电流系数；3)THD‑mei、THD‑uli分别为节点i的电压总畸变率的均值和分布范围的上限，THDmax为电压最大允许总畸变率；步骤3：根据步骤1的结果、步骤2的结果得到最优恢复方案，并进行计算校核，如果各约束条件均满足，则输出最优供电恢复方案，否则转步骤1重新搜索；所述步骤1，获得各个负荷的切除状态的具体方法是：步骤1：基于配电自动化系统实时分析智能配电网运行状态；步骤2：如果判别出系统发生故障，则首先进行基于快速连通性检验的供电孤岛划分，得到孤岛的数量，并确定各个孤岛内的具体构成；步骤3：以各分布式电源的额定功率为基准，按照其频率特性计算频率为49.5Hz时分布式电源的功率，作为其最大功率；步骤4：计算49.5Hz情况下的初始网损Plos0及系统功率缺额ΔPG；其中，获取功率缺额ΔPG的具体方法为：步骤4.1：首先根据分布式电源的有功功率—频率特性：PGfi＝PGi[1+KPfi*(fN‑f)/fN]上式中：PGi、KPfi分别为第i台DG在额定频率fN时的额定输出功率及其频率‑有功功率调节系数；PGfi为i台DG在频率f时的实际输出功率；根据国标GB/T15945‑2008规定，在分析时将孤岛额定频率以及允许频率下限分别定为50Hz和49.5Hz；步骤4.2：计算有功率缺额ΔPG：上式中：i＝1,2,...,n，n是孤岛内分布式电源的个数；Plos0是未出现故障之前系统的初始网损；PGfi为第i台DG在频率为f时的实际输出功率；为了最大化供电恢复量，在计算功率缺额时以49.5Hz为参考频率进行PGfi分析；PLp代表第p个负荷的有功功率。