[发明专利]一种基于混合整数线性规划的配电网可靠性指标计算方法

摘要

本发明提出了一种基于混合整数线性规划的配电网可靠性指标计算方法，属于电力系统规划与评估技术领域。该方法首先定义器件安装状态和支路故障后故障隔离、负荷转供和故障恢复动作原则，然后构建基于混合整数线性规划模型的配电网可靠性指标优化模型，通过求解该模型，直接得到可靠性指标的值。该方法考虑了配电网中常见的两种故障：变压器故障和线路故障，并考虑了故障后网络重构对可靠性指标的影响。该方法避免了传统配电网可靠性评估中的大量抽样计算，且可以考虑故障后网络重构对部分受故障影响负荷的恢复，计算效率高且精确。

主权项

1.一种基于混合整数线性规划的配电网可靠性指标计算方法，其特征在于，包括以下步骤：1)定义器件安装状态和支路故障后故障隔离、负荷转供和故障恢复动作原则，具体如下：在支路故障发生后，首先支路上游最靠近故障支路的断路器进入断路器动作阶段，先动作打开断路器、开断故障电流，此时断路器下游节点断电；之后，进入开关动作阶段，进行故障隔离，隔离故障支路；同时，通过开关和断路器动作进行网络重构，恢复断电节点负荷，假设恢复全部负荷或零负荷；而后，修复故障支路，修复后通过动作开关和断路器恢复原供电网络结构；2)构建基于混合整数线性规划模型的配电网可靠性指标优化模型，该模型由目标函数和约束条件构成；具体如下：2‑1)确定模型的目标函数；该模型的目标函数为最小化系统年平均中断持续时间指数SAIDI，如式(75)所示：Minimize:SAIDI              (1)2‑2)确定模型的约束条件；具体如下：2‑2‑1)配电网功率平衡约束，如式(76)‑(77)所示：其中，上标xy表示在支路xy发生故障下的场景，表示在支路xy发生故障时i节点的负荷，表示在支路xy发生故障时支路ij上由j节点流向i节点的功率，Ψ_i表示与i节点直接相连的支路集合，Ψ^LN表示负荷节点集合，Υ表示所有支路的集合，代表所有支路故障场景；2‑2‑2)支路功率约束，如式(78)‑(80)所示：其中，M为正数，表示在支路xy发生故障时支路ij上靠近节点i开关的状态，表示开关闭合，表示开关打开，表示在支路xy发生故障时支路ij上靠近节点j开关的状，表示开关闭合，表示开关打开，表示支路ij额定传输容量；2‑2‑3)变压器功率约束，如式(81)‑(82)所示：其中，为在支路xy发生故障时变压器f的功率，为在支路xy发生故障时连接变压器f的支路tr^f由变压器节点流向下游节点的功率，Ψ^F表示所有变压器节点的集合；2‑2‑4)断路器动作约束，如式(83)‑(94)所示：其中，上标B表示断路器动作阶段，为在支路xy发生故障时在断路器动作阶段支路ij的故障波及标志，表示支路xy发生故障时在断路器动作阶段支路ij受故障波及而处于断电状态，表示支路xy发生故障时在断路器动作阶段支路ij处于正常运行状态，F_i^xy,B为在支路xy发生故障时在断路器动作阶段节点i的故障波及标志，F_i^xy,B＝0表示支路xy发生故障时在断路器动作阶段节点i受故障波及而处于断电状态，F_i^xy,B＝1表示支路xy发生故障时在断路器动作阶段节点i处于正常运行状态；上标NO表示正常运行状态，为在正常运行状态下支路ij上靠近节点i开关的状态，表示开关闭合，表示开关打开，为在正常运行状态下支路ij上靠近节点j开关的状态，表示开关闭合，表示开关打开；为在支路xy发生故障时支路ij上靠近节点i断路器的状态，表示断路器闭合，表示断路器打开，为在支路xy发生故障时支路ij上靠近节点j断路器的状态，表示断路器闭合，表示断路器打开，为在正常运行状态下支路ij上靠近节点i断路器的状态，表示断路器闭合，表示断路器打开，为在正常运行状态下支路ij上靠近节点j断路器的状态，表示断路器闭合，表示断路器打开；为在支路xy发生故障时节点i的故障影响标志，表示支路xy发生故障时节点i受故障影响，表示支路xy发生故障时节点i不受故障影响；2‑2‑5)开关动作约束，如式(95)‑(105)所示：其中，上标PF表示开关动作阶段，为在支路xy发生故障后在开关动作阶段支路ij的维修影响标志，表示支路xy发生故障后在开关动作阶段支路ij受故障支路维修影响而处于断电状态，表示支路xy发生故障后在开关动作阶段支路ij不受故障支路维修影响而处于正常运行状态，F_i^xy,PF为在支路xy发生故障后在开关动作阶段节点i的维修影响标志，F_i^xy,PF＝0表示支路xy发生故障后节点i受故障支路维修影响而处于断电状态，F_i^xy,PF＝1表示支路xy发生故障后节点i不受故障支路维修影响而处于正常运行状态；在支路xy发生故障后完成开关动作后节点i的供电标志，表示支路xy发生故障后完成开关动作后节点i正常供电，表示支路xy发生故障后完成开关动作后节点i处于断电状态；2‑2‑6)可靠性指标计算约束，如式(106)‑(111)所示：其中，CID_i表示i节点的用户中断持续时间，λ_xy表示支路xy的年故障率，表示支路xy的故障开关动作中断时间，表示支路xy的故障修复中断时间，CIF_i表示i节点的用户中断频率，NC_i为给定的i节点的用户数量，SAIFI为系统年平均中断持续时间指数，ASAI为系统平均供电指数，EENS为期望失负荷能量，B为所有负荷水平的集合，Δ_h为负荷水平h的年持续小时数，μ_h≤1为负荷水平h的峰值负荷比，L_i表示i节点的峰值负荷；3)根据目标函数(75)和约束条件(76)‑(111)，求解该优化模型，得到的CID_i、CIF_i、SAIDI、SAIFI、ASAI、EENS即为所求的可靠性评估指标。