一种计及频率冲击的配电网顺序恢复路径优化方法

本发明属于电网，特别是一种计及频率冲击的配电网顺序恢复路径优化方法。

背景技术：

1、发展弹性配电网以保障电力安全供应，已成为重要且紧迫的任务。为应对极端事件对电网安全的威胁，学术界、工业界共同提出电力系统弹性的概念，被普遍定义为“电网预防和适应环境变化、承受扰动及快速恢复负荷的能力”。配电网作为面向用户电能供应的核心环节，其弹性运行水平直接关系到重要负荷的可靠供电。因此，在自然灾害发生频次较高的地区，发展弹性配电网对提升电力供应安全保障能力、减少停电损失具有重要意义。在台风灾害等极端天气灾害导致配电网多处故障后，为了恢复配网原有结构和弹性水平，通过利用分布式电源、储能恢复重要负荷、减少重要停电时间，实现停电区域内快速供电恢复。因此，在配网多故障停电后，如何制定合理的恢复策略，是加快配网恢复的关键因素。

2、目前，已有学者研究了灾后配电网恢复优化决策方法，有些方法提出在发生停电故障后，配电网以事先划分好的微电网结构继续运行，并对微网间的电能优化调度策略进行研究，以实现重要负荷供电量最大。但固定结构的微电网灵活性较差，难以适用于自然灾害发生后配电网发生多点故障的情况。为了进一步提高灾后微电网拓扑的灵活性，有些方法提出了一种考虑微网孤岛划分的供电恢复策略，通过引入节点分区状态变量，对配电网进行优化分区，并利用本地分布式电源对重要负荷进行供电。考虑到负荷需求具有波动性，有些方法进一步提出在供电恢复过程中考虑微电网分区结构的实时调整，以保证孤岛微网内功率平衡。但是上述方法均未考虑恢复过程中负荷的瞬时投入操作给微电网造成频率冲击，给灾后的脆弱配电网带来进一步不安全因素。

技术实现思路

1、本发明的目的在于针对上述现有技术存在的问题，在利用分布式电源进行动态恢复的基础上，考虑恢复过程中的频率冲击，提出一种计及频率冲击的配电网顺序恢复路径优化方法，减少停电期间的负荷损失，并考虑恢复过程中的频率安全性。

2、实现本发明目的的技术解决方案为：一方面，提供了一种计及频率冲击的配电网顺序恢复路径优化方法，所述方法包括以下步骤：

3、步骤1，以加权负荷恢复量最大为目标，通过权重反应负荷重要性程度，优先恢复重要负荷，建立配电网顺序恢复协同优化模型目标函数；

4、步骤2，通过引入恢复路径表的方法，建立动态微网恢复模型，该模型为非线性约束模型即minp模型；包括恢复路径起点约束、节点恢复次数约束、恢复路径拓扑约束、节点与微网从属关系约束、恢复顺序约束、节点供电、负荷得电、分布式电源、储能状态约束、恢复时刻约束；

5、步骤3，在潮流约束基础上，考虑恢复过程中负荷瞬时投运可能造成的频率冲击，建立微网安全运行模型；包括微网内潮流约束、有功功率约束、无功功率约束、节点电压约束、线路容量约束、功率平衡约束；

6、步骤4，将上述非线性约束模型转换为混合整数线性规划模型即milp模型，对线路带电状态进行线性化。

7、另一方面，提供了一种计及频率冲击的配电网顺序恢复路径优化系统，所述系统包括：

8、第一模块，用于实现以加权负荷恢复量最大为目标，通过权重反应负荷重要性程度，优先恢复重要负荷，建立配电网顺序恢复协同优化模型目标函数；

9、第二模块，用于通过引入恢复路径表的方法，建立动态微网恢复模型，该模型为非线性约束模型即minp模型；

10、第三模块，用于在潮流约束基础上，考虑恢复过程中负荷瞬时投运可能造成的频率冲击，建立微网安全运行模型；

11、第四模块，用于将上述非线性约束模型转换为混合整数线性规划模型即milp模型，对线路带电状态进行线性化。

12、本发明与现有技术相比，其显著优点为：

13、（1）传统恢复决策模型中，负荷在恢复路径经过时直接投入，极易对配电网造成频率冲击，造成二次损害。本发明充分考虑了灾后配电网恢复过程中的频率稳定性，对不同时刻可投入负荷的容量占比进行了限制，避免了短时负荷投入量过大造成的频率冲击。

14、（2）本发明提出的灾后配电网顺序恢复路径决策方法，充分利用了配网中分布式电源、储能等资源，提升了配电网的弹性。与未考虑分布式电源、储能的模型方法相比，本方法可极大程度减少故障期间的负荷损失。

15、（3）本发明对顺序恢复路径进行了精细化建模，引入了顺序恢复路径表，决策结果细致到每一时步，更加形象直观。

16、（4）与传统图论搜索算法、智能算法相比，本方法的求解速度得到很大提升，将求解速度由分钟级降低至秒级。

17、下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

技术特征：

1.一种计及频率冲击的配电网顺序恢复路径优化方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的计及频率冲击的配电网顺序恢复路径优化方法，其特征在于，步骤1中所述配电网顺序恢复协同优化模型目标函数为：

3.根据权利要求1所述的计及频率冲击的配电网顺序恢复路径优化方法，其特征在于，步骤2中动态微网恢复模型采用动态分区方式，利用配电网内具备黑启动能力的黑启动电源，以黑启动电源节点位置为根节点，逐步恢复负荷、储能、分布式电源。

4.根据权利要求3所述的计及频率冲击的配电网顺序恢复路径优化方法，其特征在于，步骤2中建立动态微网恢复模型，具体包括：

5.根据权利要求4所述的计及频率冲击的配电网顺序恢复路径优化方法，其特征在于，步骤3建立微网安全运行模型，具体包括：

6.根据权利要求5所述的计及频率冲击的配电网顺序恢复路径优化方法，其特征在于，步骤4中将上述非线性约束模型转换为混合整数线性规划模型即milp模型，线性化公式为：

7.根据权利要求1所述的计及频率冲击的配电网顺序恢复路径优化方法，其特征在于，所述方法还包括：

8.基于权利要求1至7任意一项所述方法的计及频率冲击的配电网顺序恢复路径优化系统，其特征在于，所述系统包括：

9.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至7中任一项所述方法。

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至7中任一项所述方法。

技术总结本发明公开了一种计及频率冲击的配电网顺序恢复路径优化方法。该方法以极端自然灾害下配电网恢复过程中最大负荷恢复量为目标函数，考虑了在顺序恢复过程中负荷投运对微电网造成的功率冲击，建立了考虑频率冲击的灾后配电网顺序恢复优化模型，将决策模型线性化后通过CPLEX求解器对模型进行快速求解，所得解为最优解。本模型求解的的最优顺序恢复策略充分考虑了顺序恢复过程中的频率稳定性，充分利用配电网中的闲置资源，通过分布式电源、储能参与恢复，实现了负荷更优更快恢复。在减少负荷量损失的基础上，提升了配电网恢复过程中的频率稳定性。技术研发人员：谢云云,韩嘉伟,郝小龙,蔡胜,师惠忠,韩斌,张伟,张玉坪,时涵,卜京,殷明慧,邹云受保护的技术使用者：南京理工大学技术研发日：技术公布日：2024/7/29